DE102014000187B4

DE102014000187B4 - Kapsel bestehend aus einem Pressling mit einer ummantelnden Schicht

Info

Publication number: DE102014000187B4
Application number: DE102014000187.3A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Swiss Coffee Innovation AG
Priority date: 2014-01-08
Filing date: 2014-01-08
Publication date: 2016-12-08
Anticipated expiration: 2034-01-09
Also published as: DE102014000187A1

Abstract

Kapsel bestehend aus einem Pressling mit einer ummantelnden Schicht, wobei der Pressling zumindest im Wesentlichen aus einem cellulosischem Pulver und die ummantelnde Schicht zumindest im Wesentlichen aus einem biologisch abbaubaren Material besteht, wobei es sich bei der ummantelnden Schicht um ein Polysaccharid oder ein Derivat davon in Verbindung mit einem polyolen Spacer und dem zugehörigem Vernetzer handelt oder um eine Verbindung handelt, die sich aus pflanzlicher Stärke und Fettsäuren (thermoplastischer Bioklebstoff) zusammensetzt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kapsel, die aus einem Pressling aus Cellulosepulver, der mit einem geeigneten biologisch abbaubaren Material ummantelt wird, besteht. Dadurch soll bewirkt werden, dass nach dem Gebrauch einer derartigen Kapsel, – wobei im Folgenden vor allem auf einen Brühvorgang bei Einsatz von Kaffeepulver eingegangen werden soll –, diese einem biologischen Verwertungsvorgang unterworfen werden kann, da sowohl Inhalt als auch Ummantelung der Kapsel biologisch abbaubar sind.
Eine Ummantelung des Kaffeepulvers ist notwendig, um in sogenannten Kapsel- oder auch Pad-Maschinen vorportionierte Kaffeepulvermischungen einsetzen zu können. Gerade Kapselmaschinen erfreuen sich wachsender Beliebtheit, vor allem wenn durch einen Brühvorgang bei hohem Druck der Kaffee eine besondere Qualität bekommt. Ein weiterer Vorteil ist die große Auswahl an verschiedenen Geschmacksrichtungen und die Bedienungsfreundlichkeit.
Bislang sind vor allem Lösungen für Kaffeekapseln bekannt, bei denen die Ummantelung eine aufwändige und damit auch teure Konstruktion aufweist. Beschrieben werden solche Lösungen in den Patenten DE 27 52 733 , EP 0 844195 , EP 1 165 398 , WO 00/56629 und EP 1 190 959 . Zum Einsatz kommen dabei verschiedene Materialien für den komplexen Kapselaufbau, z. B. Kunststofffolie, Aluminiumfolie, TPU-Vlies, Silikon.
Der Nachteil derartiger Kapseln ist – neben der kostenintensiven Herstellung – vor allem das problematische Umweltverhalten, weil die Trennung der verschiedenen Komponenten vom cellulosischen – und damit kompostierbaren – Kaffeepulver nur sehr aufwändig möglich ist und bislang auch nur in Einzelfällen (z. B. der Schweiz) hierfür notwendige spezielle Entsorgungswege vorhanden sind. In der Regel werden gebrauchte Kapseln in den Hausmüll oder in Deutschland den „Gelben Sack” gegeben und damit lediglich einem „thermischen Recycling” zugeführt.
Um dieses Problem zu umgehen, gibt es mittlerweile Kaffeekapseln, die aus einem biologisch abbaubaren Material (z. B. Ethical Coffee Company) bestehen sollen. Allerdings gibt es hier noch unterschiedliche Aussagen zu einer echten Kompostierbarkeit. Ferner weisen sie einen ähnlich komplexen Aufbau auf, um in bereits bestehenden Kapsel-Kaffeemaschinen eingesetzt werden zu können.
Eine echte Kompostierbarkeit ist aber vorzugsweise anzustreben, da diese Kapseln dann nach Gebrauch wirklich zu Recht in den Bio-Abfall oder die Kompostiertonne gegeben werden können. Biopolymere wie z. B. PLA (Polylactidacid) werden zwar aus Maisstärke gewonnen, sind aber chemisch derart stabil aufgebaut, dass eine biologische Zersetzung in normalen Kompostieranlagen nicht möglich ist.
In der WO 2010/006979 A1 ist ein Pressling aus gemahlenem Kaffee beschrieben, welcher eine äußere Schicht aufweist, die gemahlenen Kaffee, einen wasserbasierten Strukturbildner und Hilfsstoffe aufweist. Bei den Hilfsstoffen kann es sich um Zucker, Gelatine, Agar, Johannisbrotkernmehl oder hydrokolloidale Polymere handeln.
Die WO 2009/053811 A2 offenbart eine Kapsel mit einer gegenüber Feuchtigkeit und Sauerstoff undurchlässigen Kapselwand. In der Kapsel ist eine extrahierbare Substanz enthalten. Das Material der Kapselwand löst sich in heißem Wasser auf und kann auf Polysacchariden basieren.
Aus der DE 697 00 724 T2 ist ein Pressling bekannt, welcher neben Kaffee eine in Wasser quellbare Substanz umfasst.
Die US 2008/0317931 A1 , beschreibt eine Kapsel zur Zubereitung von Getränken, welche in ihrem Innenraum Subkompartimente aufweist. In den Subkompartimenten ist Kaffeepulver enthalten, welches von einer Schicht aus zuckerbasiertem Material ummantelt ist.
In der WO 2011/147746 A1 ist ein Pressling mit einem Kern und einer äußeren Hülle beschrieben. Bei dem Pressling ist sowohl der Kern als auch die äußere Hülle aus gemahlenem Kaffee zusammengesetzt, wobei die Hülle stärker verdichtet ist als der Kern.
In der US 2005/0136096 A1 sind essbare Filme aus wasserlöslichen Polymeren beschrieben.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kapsel bestehend aus einem Pressling mit einer ummantelnden Schicht, wobei der Pressling zumindest im Wesentlichen aus einem cellulosischem Pulver und die ummantelnde Schicht zumindest im Wesentlichen aus einem biologisch abbaubaren Material besteht, wobei es sich bei der ummantelnden Schicht um ein Polysaccharid oder ein Derivat davon in Verbindung mit einem polyolen Spacer und dem zugehörigem Vernetzer handelt oder um eine Verbindung handelt, die sich aus pflanzlicher Stärke und Fettsäuren (thermoplastischer Bioklebstoff) zusammensetzt.
Gegenstand dieser Erfindung soll also sein, ein cellulosisches Pulver, wie z. B. gemahlener Kaffee, in eine bestimmte Form zu pressen und danach mit einer biologisch abbaubaren Schicht zu ummanteln, damit diese Presslinge geeignet sind, um in entsprechend aufgebaute Kaffeemaschinen eingelegt, genutzt, aber auch wieder entfernt werden zu können, wobei die ummantelnde Schicht aus einem Polysaccharid oder einem Derivat davon in Verbindung mit einem polyolen Spacer und dem zugehörigem Vernetzer besteht oder aus einer Verbindung besteht, die sich aus pflanzlicher Stärke und Fettsäuren (thermoplastischer Bioklebstoff) zusammensetzt.
Hierzu ist es notwendig, dass der Pressling zwar einen gewissen Zusammenhalt aufweist, aber auch nicht zu fest verpresst ist, damit der Pressling noch vom Brühwasser durchströmt werden kann. Hier gibt es technische Lösungen mit entsprechenden Tablettierpressen, auf denen z. B. auch Tabletten oder ähnliches hergestellt werden können. In der Regel genügen die im Kaffee enthaltenen Öle und Fette, um einen ausreichenden Zusammenhalt zu gewährleisten. Ein Verfahren zur Herstellung eines ähnlichen Presslings, wobei es sich aber um einen verpressten Kaffeeextrakt (löslicher Kaffee) ohne Ummantelung handelt, ist in DE 20 2009 010 220 beschrieben.
Eine weitere Beschreibung für Presslinge für Filterkaffeeanwendungen findet man in WO 2008/123775 A1 . Hier wird auch bereits das Problem beschrieben, dass der Pressling nicht zu weich sein darf, damit er nicht vorzeitig zerfällt. Der in der WO 2008/123775 A1 beschriebene Pressling weißt eine äußere Schicht auf, in welcher der gemahlene Kaffee weniger stark verdichtet ist als im Innenbereich.
Ein Gegenstand dieser Erfindung ist es dieses Problem zu beseitigen, indem ein ausreichend weicher Pressling (Durchströmung mit Wasser möglich) mit einer äußeren festen Ummantelung stabilisiert wird.
Nach dem Verpressen werden die Presslinge dann gemäß Anspruch 1 mit einer flüssigen Beschichtung versehen. Nach einer Aushärtezeit, die durch geeignete Trocknungsaggregate (Tunnelofen, Infrarotstrahler, Mikrowellengenerator, etc.) kurz gehalten werden kann, wird aus der Ummantelungsschicht eine vernetzte Folie.
Aus Pressling und Ummantelung ist jetzt eine Kapsel entstanden, die mechanisch soweit stabilisiert ist, dass sie verpackt, transportiert und danach dem Brühvorgang in der Kaffeemaschine zugeführt werden kann.
Die Ummantelung ist ferner bezüglich Härte, Elastizität und Schichtdicke so gewählt, dass eine Perforation auf gegenüberliegenden Seiten der Kapsel oder auf der gleichen Seite (wie in EP 2106374 beschrieben) in der Kaffeemaschine möglich ist, um dem heißen Wasser bzw. dem Kaffee den Durchgang mit der entsprechenden Extraktion der Aromen zu ermöglichen.
Durch diese Ummantelung müssen dem Kaffee-Pressling auch keine Zusatzstoffe für den inneren Zusammenhalt, wie in DE 10 2009 012 788 A1 beschrieben, beigefügt werden, die den Geschmack beeinflussen könnten.
Bei Kaffeepads, die in den zugehörigen Kaffeemaschinen einen Filterkaffee, aber keinen Espresso ergeben, liegt das Kaffeepulver in lockerer Form vor. Als Ummantelung kommen z. B. Cellulose-haltige Vliesstoffe zum Einsatz, die aber gestanzt und umlaufend verklebt werden müssen, wenn sie keine schmelzbaren Zusatzbestandteile enthalten. Teilweise finden sich auch Filtervliese, die vollständig aus polymeren Kunststoffen bestehen. In beiden Fällen ist ein vollständiges Kompostieren nicht möglich, da nicht alle Bestandteile der Pads biologischen Ursprungs sind.
Dennoch ist der Aufbau von Kaffeepads deutlich einfacher und die Kosten, aber auch die Preise für den Endverbraucher sind niedriger.
Auch diese Pads lassen sich bei geeigneter Ausführung der Kaffeemaschine durch Kapseln, die in dieser Erfindung beschrieben werden und die in der Form eher den Pads entsprechen, ersetzen. Die Brüheinheit der Kaffeemaschine ist aber entsprechend auszulegen.
Ein besonderer Bestandteil dieser Erfindung ist die Ummantelung des Kaffeepresslings mit einer sogenannten Flüssigcellulose. Eine erfindungsgemäße Flüssigcellulose ist in DE 10 2013 005 223 beschrieben. Hierbei handelt es sich um Polysaccharide oder deren Derivate, die mit polyolischen Spacern und verschiedenen Vernetzern versetzt werden.
Dadurch bilden sich vernetzte Folien, die die oben genannten Anforderungen, nämlich gesundheitliche Unbedenklichkeit, stabiler Aufbau, einstellbare Dehnbarkeit und Wasserunlöslichkeit, erfüllen. Als Anwendungsfall dieser Flüssigcellulose aus DE 10 2013 005 223 ist zwar die Beschichtung von Agrarflächen aufgezeigt, aber die Funktionsweise ist auf den Gegenstand dieser Erfindung übertragbar.
Besondere Bedeutung hat dabei die biologische Abbaubarkeit, die auch noch durch den Vernetzungsgrad eingestellt werden kann.
Analog lassen sich Flüssigcellulosen in geeigneter Weise als biologische Klebstoffe basierend auf Stärke und Fettsäuren aufbauen, die dann den Anspruch 6 erfüllen.
Des Weiteren lassen sich Flüssigcellulosen in geeigneter Weise als biologische Klebstoffe basierend lediglich auf Stärke aufbauen (nicht erfindungsgemäß).
Durch den Anspruch 6 werden noch Ummantelungen aus biologisch abbaubaren Materialien erfasst, die bereits vorher als Kapselschalen geformt wurden und erst nach der Befüllung miteinander verbunden werden.
Alle Bestandteile für den Anspruch 1 müssen nach Anspruch 5 die Anforderungen, die an Lebensmittel gestellt werden, erfüllen. Bei dem gewählten Beispiel Kaffeepulver für den Cellulose-Pressling versteht sich dies von selbst. Für den Fall, dass die ummantelnde Schicht aus einer Verbindung besteht, die sich aus pflanzlicher Stärke und Fettsäuren (thermoplastischer Bioklebstoff) zusammensetzt werden ebenfalls Ausgangsstoffe aus dem Lebensmittelbereich eingesetzt. Lediglich für den Fall, dass die ummantelnde Schicht aus einem Polysaccharid oder einem Derivat davon in Verbindung mit einem polyolen Spacer und dem zugehörigem Vernetzer besteht muss bei der Auswahl der einzelnen Ausgangsstoffe auf die Lebensmittelechtheit geachtet werden.
Eine weitere besondere Bedeutung erfährt die Erfindung nach Ansprüchen 1 bis 6 dadurch, dass Formen für den Pressling dargestellt werden können, die mit den bisherigen Kapselaufbauten oder durch eine Umhüllung mit vorgefertigten Vliesen, Papieren oder Ähnlichem nicht zu erzielen sind.
Als Beispiel soll hier die Kugelform eines Presslings angeführt werden. Dies ist auch in EP 2 106 375 beschrieben. Hier kommen allerdings Schalen zum Einsatz, die einen Rand aufweisen und damit von der idealen Kugelform abweichen. Ferner werden für die Schalen nicht biologisch abbaubare Materialien eingesetzt. Zudem sollen die Schalen aufplatzen, wenn das Brühwasser injiziert wird.
In EP 2575490 wird ebenfalls ein Pressling mit Kugelaufbau beschrieben, wobei die Ummantelung aber aus stärker verpresstem Kaffeepulver bestehen soll. Hierbei ist nicht klar ersichtlich, wie ein derartiger Aufbau mit höheren Presskräften im Außenbereich überhaupt ausgeführt werden kann. Ferner wird ein derartiger Pressling nach dem Gebrauch zerfallen und nicht mehr einfach zu entsorgen sein.
Eine Kugelform verspricht aber viele Vorteile, so kann z. B. die Zuführung in die Brüheinheit über einfache Zuführsysteme, wie in EP 2106374 beschrieben, gewährleistet werden.
Versucht man einen kugelförmigen Pressling mit flächigen Filtermaterialien zu umhüllen oder Kaffeepulver in eine kugelförmige Schalenform einzufüllen, gibt es immer Probleme mit der Fügestelle in Form einer Naht oder eines Flansches, der die Kugelform wieder erschwert.
Führt man aber erfindungsgemäß eine Umhüllung mit einem flüssigen Filmbildner aus, können all diese Probleme vermieden werden. Analog gilt dies auch für andere bevorzugte Ausführungsformen der Kapsel.
Beispiel:
In diesem Beispiel ist anhand eines Presslings aus Kaffeepulvers in Form einer Kaffeebohne die grundsätzliche Vorgehensweise beschrieben und belegt.
Die nachfolgenden Bilder sind im Original als Foto vorhanden. Aufgrund der Kopierfähigkeit erfolgte eine Umsetzung als Zeichnung. Bestimmte Details sind dadurch schlechter erkennbar.
In 1 sind die Abmessungen und die relativ lockere Einbindung des Kaffeepulvers ersichtlich.
In 2 ist dargestellt, wie leicht ein derartiger Pressling beschädigt werden kann.
In 3 ist ein Pressling abgebildet, der bereits mit einer Ummantelung aus Flüssigcellulose beschichtet wurde. Man erkennt die gute Einbindung des Kaffeepulvers in die anfangs weiche Matrix der Flüssigcellulose. Durch die Beschichtung ändert sich auch die Farbe des Presslings, obwohl die Flüssigcellulose transparent ist. Dieser Effekt ergibt sich allein durch die Einbettung des Pulvers, so dass es keine Lichtbrechung an der groben, offenen Struktur des Kaffeepulvers mehr gibt.
Zum besseren Verständnis ist auch noch der Querschnitt von 3 dargestellt. Hieraus erkennt man, dass das cellulosische Pulver (Kaffeepulver) 1 mit einer dünnen Schicht aus Kaffeepulver getränkt mit der Flüssigcellulose 2 umgeben wird und somit sicher zusammengehalten wird.
Um zu demonstrieren, wie sich die Flüssigcellulose als Film verhält, wurde beim Trocknungsvorgang bewusst überschüssiges Material aufgetragen, das dann auf der glatten Unterlage zu einem klaren Film mit guten mechanischen Eigenschaften vernetzte. Dies ist in 4 dargestellt.

Claims

Kapsel bestehend aus einem Pressling mit einer ummantelnden Schicht, wobei der Pressling zumindest im Wesentlichen aus einem cellulosischem Pulver und die ummantelnde Schicht zumindest im Wesentlichen aus einem biologisch abbaubaren Material besteht, wobei es sich bei der ummantelnden Schicht um ein Polysaccharid oder ein Derivat davon in Verbindung mit einem polyolen Spacer und dem zugehörigem Vernetzer handelt oder um eine Verbindung handelt, die sich aus pflanzlicher Stärke und Fettsäuren (thermoplastischer Bioklebstoff) zusammensetzt.
Kapsel nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass es sich bei dem vorwiegend cellulosischem Pulver um Kaffeepulver handelt.
Kapsel nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass es sich bei dem vorwiegend cellulosischem Pulver um natürliche oder naturidentische Aromen oder Extrakte in einem Träger aus Cellulosepulver handelt.
Kapsel nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass der Pressling unterschiedliche Formen (Kegelstumpf, Kegel, Ellipsoid, Kugel, Zylinder, Quader, Kaffeebohne, etc.) aufweisen kann.
Kapsel nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass nur lebensmittelechte und geschmacks- und geruchsneutrale Bestandteile enthalten sind und dass sich die daraus ergebenden Verbindungen ebenso verhalten.
Kapsel nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass es sich bei der Ummantelung um ineinander gefügte vorgefertigte Teilschalen aus Cellulosen, Cellulosederivaten, Polysaccharide, Polysaccharidderivate, Gelatine oder Stärke handelt.