EP3141486A1 - Procede de conditionnement en capsule d'une preparation pour liquide alimentaire et machine mettant en oeuvre un tel procede - Google Patents

Procede de conditionnement en capsule d'une preparation pour liquide alimentaire et machine mettant en oeuvre un tel procede Download PDF

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EP3141486A1
EP3141486A1 EP16187902.8A EP16187902A EP3141486A1 EP 3141486 A1 EP3141486 A1 EP 3141486A1 EP 16187902 A EP16187902 A EP 16187902A EP 3141486 A1 EP3141486 A1 EP 3141486A1
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EP
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capsule
preparation
tamping
machine
compression
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Georges Jean-Pierre GOVERTCHINIAN
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Original Assignee
Easy Cup
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Publication date
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    • B65B7/00—Closing containers or receptacles after filling
    • B65B7/16—Closing semi-rigid or rigid containers or receptacles not deformed by, or not taking-up shape of, contents, e.g. boxes or cartons
    • B65B7/162—Closing semi-rigid or rigid containers or receptacles not deformed by, or not taking-up shape of, contents, e.g. boxes or cartons by feeding web material to securing means
    • B65B7/164—Securing by heat-sealing

Definitions

  • the present invention relates generally to the field of processes and packaging machines in capsules of liquid food preparations, of the food drink type.
  • the present invention also relates to a machine adapted for implementing such a method.
  • the barista (or “barista” in Italian) perfectly masters the process of grinding coffee beans, dosing and pouring the grounds in a filter, sharpening and compacting said grind in the filter with a compacting pad (or " tamper ") to obtain a homogeneous grinding pellet ready for use in a high-pressure brewing machine (known as an espresso machine) ").
  • a compacting pad or " tamper ”
  • the dosage of the right amount of ground coffee is relatively simple, the barist merely to fill the edge to the brim, which is about 6 to 8 g of milling.
  • a suitably leveled and compacted coffee grinding preparation allows a homogeneous extraction of the components, the grinding providing uniform resistance to hot water under high pressure during percolation. If the grind is insufficiently compacted or packaged unevenly, the infusion water causes it to be dispersed in the filter holder, resulting in uneven extraction, shorter percolation time and the production of an espresso coffee. " Of low organoleptic quality. On the contrary, a milling that is too tightly packed results in an increase in the percolation time, thus an over-extraction, which causes a bitter drink.
  • the invention therefore aims to provide a response to the technical problems listed above, and to propose a new process and a new packaging machine for a preparation of powder ingredients in capsule allowing a particularly precise and repeatable control of the amount of preparation packaged in a capsule.
  • Another object of the invention is to propose a new process and a new packaging machine in capsule substantially limiting the problems of fouling.
  • Another object of the invention is to propose a new process and a new packaging machine in capsules allowing perfect control of the packing of the preparation packaged in a capsule.
  • Another object of the invention is to propose a new capsule packaging method that is particularly simple to implement.
  • Another object of the invention is to provide a novel capsule packaging machine particularly compact.
  • Another object of the invention is to provide a new capsule packaging machine particularly reliable and robust.
  • Another object of the invention is to provide a new packaging machine particularly simple and inexpensive to manufacture.
  • the invention relates to a packaging machine 1, preferably of semi-industrial type, of a preparation of one or more powdered ingredients, for example ground coffee, in a capsule 2 intended for the preparation of a liquid food , of the food drink kind.
  • the Figures 1 to 8 illustrate a preferred embodiment of such a machine 1 according to the invention.
  • the machine 1 in its preferred variant thus shown in the figures, forms a machine 1 for packaging a preparation of one or more powdered ingredients, in this case ground coffee, in a capsule 2 for the preparation of a liquid food, of the food drink type, and more precisely coffee type " espresso ".
  • said capsule 2 is preferably adapted to be inserted into a device for making beverages, and more particularly a high-pressure percolation device for the preparation of coffee drinks type " espresso ".
  • said capsule 2 is formed of a body 21, which comprises a cylindrical or frustoconical side wall 22 connected to an internal space 23 for receiving said powdered ingredient preparation.
  • a base 24 closes the smaller diameter end of the gap 23 and a flange 25 extends around the larger diameter end of the wall 22, which forms an opening 26 for filling, said flange 25 protruding radially outwardly from said filling aperture 26.
  • the invention is not however limited to a machine 1 for ground coffee in capsules 2, and may relate to other powdered ingredients, advantageously ingredients for the production of drinks by leaching or percolation, for example milk powder or chocolate powder or a mixture of such powdered ingredients. Therefore, said capsule 2 may of course have a different volume configuration, and the means and technical methods described below can be adapted accordingly, without departing from the scope of the invention.
  • such a capsule 2 may be single-dose or multidose, that is to say have an internal space 23 of a volume capable of containing a quantity of preparation intended for the production of a single portion of a drink given or, on the contrary, of several portions of said drink.
  • Such a capsule 2 may also be disposable or reusable after adequate reprocessing.
  • Preferably made of a material compatible with food contact it can be indifferently made of metal, for example aluminum, or plastic, for example in a biodegradable plastic based on starch.
  • a capsule 2 adapted to allow the implementation of the packaging method of the invention using the machine 1 of the invention is made of a material having sufficient intrinsic rigidity for said capsule 2 is not damaged during the implementation of the process, and in particular under the force of a pressing pressure applied to a preparation it contains.
  • said machine 1 advantageously comprises a plurality of different technical devices, hereinafter referred to as " stations ", each of these devices being intended to allow the realization of a given distinct technical operation, relative to a given capsule 2.
  • said stations are preferably positioned relative to a conveyor 10, the latter conveying said capsule 2 from one station to another so as to submit sequentially to said capsule 2 to separate technical operations of each of said stations.
  • said conveyor 10 consists of a circular turntable 11, preferably driven in a step-by-step fashion, and provided with through-receiving housings 12 intended, as will be explained hereinafter, to receive said capsule 2 to transport it from one station to another.
  • Said stations are preferably positioned relative to the periphery of the edge of said plate 11, which makes it possible to confer on said machine 2 a particularly limited volume and footprint on the ground.
  • the dispensing station 3 is intended to feed said machine 1 into empty and unsealed 2 capsules. It advantageously comprises a reservoir 31 for storage of empty and unsealed capsules and a means 32 for loading said empty and unsealed capsules 2 into one of said through-receiving receptacles 12 provided in said conveyor 10.
  • a reservoir 31 for storage of empty and unsealed capsules
  • a means 32 for loading said empty and unsealed capsules 2 into one of said through-receiving receptacles 12 provided in said conveyor 10.
  • the preparation station 4 preparation powder ingredients is advantageously designed so as to allow the realization of a homogeneous powder preparation from one or more ingredients, processed or raw, but preferably dry.
  • said processing station 4 comprises at least one tank 41 of ingredients for temporarily storing said processed or raw ingredients, in this case roasted coffee beans, a preparation means (Not shown), in this case a means for grinding these grains, for example a flat grinding mill.
  • a preparation preparation station 4 within the machine 1 thus advantageously makes it possible to elaborate and then condition very rapidly after and without intermediate storage step, a preparation " fresh " and thus having optimal organoleptic qualities.
  • said supply outlet 56 is formed by said lower orifice 55 of the supply means 51.
  • said supply inlet 52 is provided with a supply tube 57, opening on the one hand on a free end 58, and on the other on said inlet 52.
  • Said free end 58 is preferably intended to be connected to an outlet of the processing station 4 so that the feed tube 57 allows the transfer of the powdered ingredient preparation from the processing station 4 to the feed chamber 53 of the station 5 'food.
  • said supply means 5 consists of a body 59 in one piece, obtained for example by molding or machining. Its feed chamber 53 has a substantially cylindrical shape, and opens out on either side of said feed means 5 through the upper orifice 54 and circular lower orifice 55, of diameters identical to that of said feed chamber.
  • Said compression member 62 is preferably constituted by a rigid body 63, for example of cylindrical shape, for example made of steel or bronze, and delimited by an outer surface 64, a coupling end 65 and a substantially flat free compression end 66.
  • the body 63 of said compression member 62 may of course have a shape other than a cylinder. But, in any event, said body 63 of the compression member 62 advantageously has, at least in the vicinity of said free compression end 66, a section complementary to the section of the opening 26 of the capsule, so that that said compression end 66 can cooperate closely with said opening 26 and in particular that said compression member 26 is able to slide tightly into said capsule 2 from its filling aperture 26 and toward its base 24.
  • said section of said body 63 is such that the latter slides tightly, that is to say substantially without play, in said capsule 2 from its opening 26 of filling and towards its base 24.
  • Said means 61 for tamping also preferably comprises a first actuator 67 slidably mounted relative to the frame 60 between an actuated position in which said first actuator 67 cooperates with the compression member 62 so that the latter occupies its compression position and at least one rest position in which said first actuator 67 recalls the compression member 62 in its release position.
  • said compression member 62 is slidably mounted relative to the frame 60 along a first sliding axis AA ', for example in a first guide sleeve 68 fixed relative to the frame 60, whereas said first actuator 67 is mounted to sliding relative to the frame 60 along a second axis BB 'of sliding, said first AA' and second BB 'sliding axes being advantageously combined.
  • said compression member 62 is secured by one of its ends to a free end 671 of the first actuator 67, so that the compression member 62 and the first actuator 67 are part of a single unitary part.
  • said first actuator 67 consists of the rod 691 of a first jack 69, for example pneumatic or hydraulic, fixed integrally to the frame 60.
  • said tamping means 61 is preferably configured so as to slide tightly in the feed chamber 53 of said feed means 51, between said upper orifices 54 and a lower orifice 55 of the feed chamber 53. when said compression member 62 moves from its release position to its compression position.
  • the compression member 62 of the tamping means 61 thus, when it moves from its release position to its compression position, advantageously contribute to passing said preparation of powder ingredients contained in said feed chamber 53 through the feed outlet 56 of the feed means 51 towards the opening 26 for filling the capsule 2, while preventing preparation residues from sticking to the walls of the feed chamber 53.
  • Such an overlapping configuration of the balancing means 61 and feeding means 51 furthermore advantageously contributes to reducing the dimensions and the bulk space of the machine 2.
  • the feed stations and station 6 tamping thus advantageously form one and the same station.
  • these stations 5, 6 are on the contrary distinct from each other.
  • the machine 1 comprises a support device 13 for holding a capsule 2 firmly in position at a first predetermined position Z1 relative to said frame 60, during the implementation of said feeding means 51 and packing 61
  • This support device 13 preferably consists firstly of a conveyor 10, preferably of the turntable type, provided with at least one receiving housing 12 passing through the edges 121 of which a rim 25 of said capsule 2 is positioned when the latter is housed in said receiving housing 12 through.
  • said conveyor 10 is the conveyor 10 described above, advantageously consisting of the turntable 11 also described above.
  • Said support device 13 preferably consists, on the other hand, of a force recovery device 131 intended to come into contact with the capsule 2 so as to counteract the compressive force exerted by the tamping means 61.
  • This force recovery device 131 advantageously comprises a force-absorbing member 132 mounted movably relative to the frame 60 between a position support member in which the body 132 of force recovery is designed to come into contact with the capsule 2, for example at its base 24, so as to counteract the compressive force exerted by the means 61 of tamping and at least one withdrawal position in which the force-absorbing member 132 is designed to cancel the contact with the capsule 2.
  • said force-absorbing member 132 is, in particular illustrated at figure 5 , provided with an upper opening 133, upper edges 134, 135 side walls and a bottom 136 defining an inner housing 137 of substantially complementary shape to that of the body 21 of said capsule 2.
  • This particular configuration avoids detrimental deformation of the capsule 2 under said compression force, deformation which could in particular have the effect of modifying the volume of the internal space 23 and deforming the rim 25 of the capsule 2.
  • Said force recovery device 132 also advantageously comprises a second actuator 14 slidably mounted relative to the frame 60 between an actuated position in which said second actuator 14 cooperates with the force-absorbing member 132 so that the latter occupies its position. support and at least one rest position in which said second actuator 14 recalls the body 132 of force recovery in its retracted position.
  • said force-absorbing member 132 is slidably mounted relative to the frame 60 along a third sliding axis CC ', for example in a second guide sleeve 15 fixed relative to the frame 60, whereas said second actuator 14 is slidably mounted relative to frame 60 according to a fourth sliding axis DD ', said third CC' and fourth DD 'sliding axes being advantageously combined.
  • said force-absorbing member 132 is secured by a coupling end 138, opposite to the upper opening 133, at a free end 141 of the second actuator 14, so that the body 132 of force recovery and the second actuator 14 are part of a single unitary part.
  • said second actuator 14 consists of the rod 161 of a second cylinder 16, for example pneumatic or hydraulic, integrally fixed to the frame 60.
  • said member 132 of force recovery is preferably positioned opposite the means 61 for tamping, so that said first AA 'and third CC' sliding axes are coincident.
  • control medium means 71 is advantageously closely associated with the tamping means 61, so as to further reduce the dimensions and the bulk volume of the machine 1.
  • Said reference 72 thus consists of a pin 721 fixed to the body 63 compression member 62 in said second predetermined position Z2 and protruding from said body 62 to open and slide through a longitudinal lumen 681 formed in the wall said first guide sleeve 68.
  • This stud 721 advantageously has a plane face 722, which extends in a plane orthogonal to the first axis AA 'of sliding.
  • said measuring device 73 consists, in turn, of a sensor 731 measuring distance and displacement without contact by reflection.
  • a sensor 731 generally consists of a laser probe, emitting a laser beam intended to illuminate a target, in this case said flat face 722 of the stud 721, and a photoelectric cell intended to collect the laser beam reflected by said target, so that said measuring device 73 emits an output signal reflecting the distance d between said third predetermined position Z3 of the measuring device Z3 of said second predetermined position Z2 of the marker 72.
  • the measuring device 73 fixed integrally to the frame 60 of the machine at a predetermined third position Z3, for example on the first jack 69, is also advantageously positioned relatively to the stud 721 so that the laser beam emitted by the sensor 731 towards said face 722 of the stud 721 is directed in a direction substantially orthogonal to said face 722.
  • the measuring device 73 fixed integrally to the frame 60 of the machine at a predetermined third position Z3, for example on the first jack 69, is also advantageously positioned relatively to the stud 721 so that the laser beam emitted by the sensor 731 towards said face 722 of the stud 721 is directed in a direction substantially orthogonal to said face 722.
  • other assemblies and other means 73 of measurement can be implemented, without departing from the scope of the invention, to measure this distance d.
  • the feed stations, station 6 for tamping and control station 7 are thus advantageously grouped together in one and the same station, the means 51 for feeding, the means 61 for tamping and the device 131 for taking up the force are moreover advantageously aligned along the same axis A-A ', B-B', C-C ', DD' vertical. This advantageously contributes to making the machine 1 particularly compact.
  • said lidding module 82 is fed with web 85 by a reel system 87 on which a new web roll 871 and a used web roll 872 are mounted, said web 85 being guided and held by means of guides. 88 so as to appear opposite the capsule 2, parallel to the opening 26 for filling said capsule 2.
  • said cutting position advantageously corresponds to a position in which said cutting member 83 is designed so that its cutting tool 84 comes into contact with the band 85 and, while maintaining this contact, come cooperate with the capsule 2, by narrow sliding of the cutting tool 84 relative to the rim 25 of said capsule 2, so as to cut in said strip 85 a seal 27 to the dimensions of the opening 26 for filling the capsule 2 and its flange 25.
  • the cutting tool 84 of the cutting member 83 advantageously disengages from the flange 25 of said capsule 2 and is positioned behind the filling opening 26 of the latter , so as to release the lid 27 thus cut.
  • the sealing module 86 comprises a sealing member 89, able to come to press and fix a cap cut by the cap production module 82 on the rim 25 of the cap 2 in order to hermetically seal the filling aperture 26.
  • Said sealing member 89 preferably has a main body 891 formed of a head 892 which is extended by a rod 983.
  • Said head 892 advantageously has a peripheral circular shoulder 894, axially projecting from the upper surface 895 of said head 892, and whose width is substantially identical to the width of said rim 25 of the capsule 2.
  • the sealing member 89 exerts a plating force of the cut operculum in the vicinity of said rim 25 of the capsule 2.
  • the sealing module 82 and the sealing module 86 are advantageously configured relative to one another so as to allow the production of a cap 27 and the hermetic sealing of the opening 26 for filling a capsule 2. using the latter in a single operation and in a small footprint.
  • said body 832 of the tool holder 831 is advantageously hollow, so that said tool holder 831 constitutes a third guide sleeve 834 adapted to receive said sealing member 89, preferably its rod 893, and to allow a sliding movement of the sealing member 89 in said tool holder 831 along an axis of sliding coincides with the fifth axis EE 'of sliding of the cutting tool 84 relative to the support 80.
  • the sealing member 89 is preferably mounted in the body 832 of the tool holder 831 by means of a compression spring 835, the latter automatically reminding the head 892 of said sealing member 89 in its advanced position when the latter is in its remote position.
  • the sealing means 81 advantageously comprises a third actuator 811, preferably consisting of the rod of a third cylinder 812, slidably mounted relative to the support 80, preferably along an axis of sliding coinciding with the fifth axis EE 'of sliding of the cutting member 83.
  • this third actuator 811 advantageously makes it possible to pass said cutting member 83 into its cutting position when it is in its neutral position and vice versa.
  • said third actuator 811 makes it possible, simultaneously, to pass the head 892 of the body 89 of sealing of its advanced position when it is in its retracted position and vice versa. Therefore, when the cutting member 83 moves from its neutral position to its cutting position under the action of the third actuator 811, it drives with it the sealing member 89 until the shoulder 894 of the head 892 of the latter come exert a plating force of the band 85 in contact with the flange 25 of the capsule 2.
  • the third actuator 811 continues its action, the cutting member 83 continues to slide to its cutting position and its cutting tool 84 itself slides against the rim 25 of the capsule 2 so as to cause the cutting of the strip 85 into a cover 27.
  • the sealing member 89 is simultaneously sliding from its advanced position to its seat. retracted position, while maintaining its plating force on the rim 25 of the capsule 2 of the lid 27 thus cut.
  • said sealing means 81 seals said capsule 2 by welding a thermofusible lid 27, cut in a strip 85, for example of plasticized paper, to the rim 25 of said capsule 2.
  • the sealing member 89 advantageously comprises a heating element 897, for example a heating resistor 898, making it possible to raise the temperature of the sealing member 89, in particular at its peripheral shoulder 894, to a melting temperature at least partially of said thermofusible lid 27.
  • the latter advantageously thermally bonds the lid 27 cut in the strip 85 on the rim. 25 of said capsule 2.
  • the sealing of the capsule 2 is made otherwise than by welding a hot melt seal. It is indeed perfectly conceivable that this seal is made by gluing, the rim of said capsule 2 being previously coated with an adhesive.
  • the means 89 for sealing would be without a heating element 897.
  • This means 89 for sealing said capsule 2 is, according to the embodiment shown in FIG. figure 1 advantageously integrated with the sealing station 8 of the machine 1.
  • said sealing means 89 considered independently of the machine 1 and in particular of the tamping means 61, could constitute as such an integral invention.
  • the through housing 12 formed in the conveyor 10 is preferably provided with a ring 122 designed and configured so that when the cutting zone 841 of the cutting tool 84 comes slide tightly between the inner surface of this ring 122 and the rim 25 of the capsule 2.
  • This ring 122 advantageously allows to obtain a cutout clean and clear of the seal 27, limiting the risk of tearing the band 85 under the force of the cutting tool 84.
  • the machine 1 comprises control means (not shown).
  • said control means are advantageously integrated into a control unit (not shown) which preferably comprises said machine 1, said control unit advantageously comprising a set of electronic and computer means, in particular by example a programmable controller, calculation means and a memory.
  • these control means are able to control said tamping means 61 so that it performs at least two distinct tamping operations, said operations being preferably consecutive.
  • said control means are designed so as to control the operation of said tamping means of the machine 2 relative to the same given capsule 2, so that the pressing means 61 subjects the preparation of ingredients to powder poured into said capsule 2 to a cycle of at least two operations E41, E42 separate tamping, consecutive or not.
  • the particularly advantageous effect of such a control mode of the pressing means 61 will be described later, in connection with the presentation of the method of implementation of said machine 1.
  • Said control means of the machine are preferably also able to control said feed means 51 so that it performs at least two distinct partial feed operations E31, E32, at the end of which the last of said capsule 2 contains said predetermined amount Q pred of preparation.
  • said control means are designed to control the operation of said means 51 for tamping the machine 2, relative to the same capsule 2 given, so that the means 51 supply fills the capsule 2 in preparation in a fractional manner, in at least two separate partial feed E31, E32 operations, consecutive or not.
  • the particularly advantageous effect of such a mode of control of the tamping means 51 will also be described later, in connection with the presentation of the method of implementation of said machine 1.
  • Said control unit (not shown) furthermore advantageously comprises a Human Machine Interface and data input / output peripherals in order, for example, to allow a user to pre-configure and modify known operating parameters of one or the other of said stations, whose predetermined quantity Q pred of preparation, the predepressed P predepressing pressure, in particular to take into account a change in nature of the ingredients of said preparation.
  • the user can also advantageously modulate the general rate of said machine 2 or access to logged data relating to the operation of said machine 1.
  • the invention also relates to a method of packaging a powdered ingredient preparation, for example ground coffee, in a capsule 2 for the preparation of a food liquid, of the food drink type.
  • the density of a coffee ground that can, for example, be different from one coffee variety to another or according to the roasting and milling parameters of the coffee beans, with a predetermined quantity Q pred of ground coffee identical, the volume occupied by the milling in the capsule 2 may thus vary.
  • said predetermined quantity Q pred of preparation, set by the user is expressed in mass units.
  • it is thus advantageously between 4.5 and 6.5 g of ground coffee and, even more advantageously, between 4 and , 8 and 5.2 g.
  • step E4 of tamping is a particularly important step of said packaging process and, even more particularly in the case taken as an example wherein said powdered ingredient preparation is ground coffee.
  • the successful completion of this step will depend on the precise control of the quantity of coffee packaged in the capsule 2, the sealing of the sealing of the latter, the limitation of the fouling of the machine 1, as well as the organoleptic qualities of the liquid food that can be obtained using this capsule 2 and its contents.
  • this packing step E4 comprises at least two distinct operations E41, E42 for tamping.
  • the preparation contained in the capsule 2 is not compacted once as is done conventionally, but is compacted at least twice, during operations E41, E42 separate tamping belonging to a same step E4 tamping, immediately consecutive to each other or not.
  • a sequencing of the packing step E4 in a plurality of packing operations E41, E42 is particularly advantageous when the powder preparation has been freshly prepared, that is to say that is, it has been prepared within one hour, or even minutes, before the feeding step of the capsule 2.
  • a fresh coffee ground has relatively different characteristics, especially in terms of density, a coffee bean elaborated for a longer time and which had time to " rest " and its grains to agglutinate.
  • the packing of such a preparation " fresh " is therefore particularly delicate and the realization of a single operation of tamping does not generally obtain an optimal and repeatable result, both in terms of control of the quality of tamping and in terms of control of the amount of preparation of which capsule 2 was actually filled.
  • the feeding step E3, introduced above comprises at least two distinct partial feeding operations E31, E32, at the end of which the latter of said capsule 2 contains said predetermined quantity Q pred of preparation .
  • the capsule 2 is thus fed, according to this preferred embodiment, in a fractional manner, by repeating the feeding operation E31 described above at least twice, by pouring at each operation only a fraction of said predetermined quantity Q pred of preparation in said capsule 2 via said means 51 for feeding.
  • said capsule 2 then contains said predetermined quantity Q pred of preparation.
  • each said feeding operation E31, E32 is followed by a pressing operation E41, E42.
  • Said pressing operations E41, E42 are preferably carried out by mechanical compression of the preparation in the capsule. Even more preferably said mechanical compression is performed so that the compressive force applied to the preparation in the capsule 2 is homogeneous and substantially identical for each operation E41, E42 tamping. Said preparation is thus compressed mechanically against the bottom of said capsule 2, several times, by preferentially applying to it each time the same pressure P pred .
  • the latter is advantageously between 9 and 11 kg and even more advantageously is substantially equal to 11 kg. It has indeed been advantageously observed that the fractionation and sequencing of the steps E3, E4 and operations E31, E32, E41, E42 feeding and tamping as described above, coupled with such a method of mechanical compression generates particularly beneficial technical effects on the packaging of said preparation.
  • the preferential implementation of the packing step E4 with the aid of the said tamping means 61 also advantageously makes it possible to obtain homogeneous tamping without having to for this purpose beforehand to carry out operation of leveling, that is to say without having to distribute uniformly the preparation in the capsule 2 before proceeding to the tamping.
  • Said step E5 for controlling the quantity Q calc of preparation in said capsule 2 is preferably carried out consecutively to the step 3 of feeding and to each of the operations E41, E42 of tamping.
  • said preparation quantity control step E5 is performed at least consecutively to the last of the pressing operations E41, E42.
  • the step E5 of controlling the quantity of preparation is advantageously distinct from and subsequent to the feeding step E3 of the capsule, and the quantity of preparation of which the capsule is actually filled.
  • This quantity Q calc is then compared with the predetermined quantity Q pred of preparation, preferably by applying a fixed tolerance interval, for example of plus or minus 10%. If the quantity Q calc of preparation contained in the capsule 2 differs from said predetermined quantity Q pred according to a percentage included in this fixed tolerance interval, then the capsule 2 is considered to be " compliant ". Otherwise, capsule 2 will be considered " non-compliant ".
  • This particularly simple and robust mode of determination of the quantity Q calc contained in the capsule 2 is made possible and particularly accurate and repeatable over time thanks to the homogeneity of the packing obtained by the implementation of the steps E3 of feeding and E4 tamping the process of the invention.
  • the method and the machine 1 allow the packaging of a powdered ingredient preparation, in particular ground coffee, in capsules in a particularly efficient and reliable manner, ensuring a very high accuracy in the amount of preparation put into capsules , a perfect homogeneity of the packing of the preparation in the capsules, all in a limited space suitable for a semi-industrial use.

Abstract

- Procédé de conditionnement en capsule d'une préparation pour liquide alimentaire et machine mettant en oeuvre un tel procédé. - L'invention concerne un procédé de conditionnement d'une préparation d'ingrédients en poudre, par exemple du café moulu, dans une capsule (2) destinée à l'élaboration d'un liquide alimentaire, du genre boisson alimentaire, ledit procédé comportant : - une étape d'alimentation de ladite capsule (2) avec une quantité prédéterminée de ladite préparation, - une étape de tassage de ladite préparation dans ladite capsule (2), - une étape de contrôle de la quantité de préparation dans ladite capsule (2), ledit procédé étant caractérisé en ce que l'étape de tassage comprend au moins deux opérations distinctes de tassage. - Procédés et machines de conditionnement en capsules de préparations pour liquides alimentaires.

Description

  • La présente invention concerne de manière générale le domaine des procédés et des machines de conditionnement en capsules de préparations pour liquides alimentaires, du genre boisson alimentaire.
  • La présente invention concerne plus particulièrement un procédé de conditionnement d'une préparation d'un ou plusieurs ingrédients en poudre, par exemple du café moulu, dans une capsule destinée à l'élaboration d'un liquide alimentaire, du genre boisson alimentaire, ledit procédé comportant :
    • une étape d'alimentation de ladite capsule avec une quantité prédéterminée de ladite préparation,
    • une étape de tassage de ladite préparation dans ladite capsule,
    • une étape de contrôle de la quantité de préparation dans ladite capsule,
  • La présente invention concerne également une machine adaptée pour la mise en oeuvre d'un tel procédé.
  • Dans le domaine du conditionnement de préparations d'ingrédients en poudre, par exemple du café moulu, destinées à l'élaboration de boissons alimentaires, on connaît tout d'abord des procédés manuels.
  • Ces procédés, très bien maîtrisés et généralement mis en oeuvre dans le secteur de l'hôtellerie et de la restauration, sont particulièrement bien adaptés à des opérations ponctuelles de conditionnement de préparations d'ingrédients en poudre.
  • Par exemple, lorsque la préparation d'ingrédients en poudre est du café moulu, le bariste (ou « barista » en italien) maîtrise parfaitement le procédé consistant à venir moudre du grain de café, doser et verser la mouture dans un filtre, araser et tasser ladite mouture dans le filtre à l'aide d'un tampon de compactage (ou «tamper») pour obtenir une pastille homogène de mouture prête à être utilisée dans une machine à percolation sous haute pression (connue sous le nom de « machine expresso »).
  • En règle générale, le dosage de la juste quantité de mouture nécessaire est relativement simple, le bariste se contentant de venir remplir à ras bord le filtre, ce qui représente environ 6 à 8 g de mouture.
  • Une préparation de mouture de café convenablement arasée et tassée permet une extraction homogène des composants, la mouture offrant une résistance uniforme à l'eau chaude sous haute pression en cours de percolation. Si la mouture est insuffisamment tassée, ou tassée de manière non homogène, l'eau d'infusion entraîne sa dispersion dans le porte-filtre, ce qui engendre une extraction inégale, une durée de percolation raccourcie et la production d'un café « expresso » de faible qualité organoleptique. Une mouture trop fermement tassée engendre au contraire une augmentation de la durée de percolation, donc une surextraction, à l'origine de l'obtention d'une boisson amère.
  • Dans une démarche d'industrialisation de cette pratique de conditionnement, notamment depuis l'arrivée sur le marché de dispositifs « grand public » de percolation sous haute pression pour l'élaboration de boissons au café de type « expresso », le filtre traditionnel a été remplacé par une capsule, généralement à usage unique. Cette capsule contient une dose donnée de café, correspondant à l'obtention d'une portion de boisson. Elle est scellée hermétiquement avec un opercule de sorte à en permettre le transport, la distribution et le stockage dans de bonnes conditions. Lorsque cette capsule est insérée dans un dispositif de percolation sous haute pression, elle est percée d'une multitude de trous au travers desquels l'eau chaude est injectée. La capsule joue donc un rôle de filtre.
  • On connaît, dans ce contexte, des procédés et machines industriels de conditionnement de telles capsules. Adaptés à la production de capsules en très grande quantité et à une cadence très élevée, typiquement environ 600 capsules / minutes, ces procédés sont généralement complexes et les machines sont particulièrement encombrantes, onéreuses et délicates à paramétrer et à régler de manière fine. Soumises aux vibrations liées à leur cadence très élevée de fonctionnement et à l'encrassement par des résidus de mouture, en particulier lors des opérations d'alimentation des capsules en mouture et de tassage de cette mouture, ces machines sont de maintenance relativement complexe.
  • Il est apparu nécessaire de développer une solution intermédiaire fiable et robuste entre, d'une part, le procédé manuel traditionnel et, d'autre part, les procédés et moyens industriels encombrants et coûteux, permettant de conditionner une préparation d'ingrédients en poudre de manière semi-industrielle, typiquement à une cadence de plusieurs centaines de capsules / heure, de manière simple et à l'aide de moyens de faible encombrement, sans pour autant dégrader les performances atteintes par les moyens industriels précités en termes de maitrise de la quantité précise de préparation conditionnée en capsule ni impacter défavorablement l'homogénéité et la répétabilité du tassage de ladite préparation.
  • L'invention vise en conséquence à apporter une réponse aux problématiques techniques énumérées précédemment, et à proposer un nouveau procédé et une nouvelle machine de conditionnement d'une préparation d'ingrédients en poudre en capsule permettant une maitrise particulièrement précise et répétable de la quantité de préparation conditionnée dans une capsule.
  • Un autre objet de l'invention vise à proposer un nouveau procédé et une nouvelle machine de conditionnement en capsule limitant sensiblement les problématiques d'encrassement.
  • Un autre objet de l'invention vise à proposer un nouveau procédé et une nouvelle machine de conditionnement en capsules permettant une maîtrise parfaite du tassage de la préparation conditionnée dans une capsule.
  • Un autre objet de l'invention vise à proposer un nouveau procédé de conditionnement en capsules particulièrement simple à mettre en oeuvre.
  • Un autre objet de l'invention vise à proposer une nouvelle machine de conditionnement en capsules particulièrement peu encombrante.
  • Un autre objet de l'invention vise à proposer une nouvelle machine de conditionnement en capsules particulièrement fiable et robuste.
  • Un autre objet de l'invention vise à proposer une nouvelle machine de conditionnement particulièrement simple et peu coûteuse à fabriquer.
  • Les objets assignés à l'invention sont atteints à l'aide d'un procédé de conditionnement d'une préparation d'un ou plusieurs ingrédients en poudre, par exemple du café moulu, dans une capsule destinée à l'élaboration d'un liquide alimentaire, du genre boisson alimentaire, ledit procédé comportant :
    • une étape d'alimentation de ladite capsule avec une quantité prédéterminée de ladite préparation,
    • une étape de tassage de ladite préparation dans ladite capsule,
    • une étape de contrôle de la quantité de préparation dans ladite capsule,
    ledit procédé étant caractérisé en ce que l'étape de tassage comprend au moins deux opérations distinctes de tassage.
  • Les objets assignés à l'invention sont également atteints à l'aide d'une machine adaptée pour la mise en oeuvre d'un procédé tel que décrit ci-dessus, caractérisée en ce qu'elle comprend :
    • un bâti,
    • un moyen d'alimentation de la capsule avec la préparation d'un ou plusieurs ingrédients en poudre,
    • un moyen de tassage de ladite préparation dans la capsule,
    • un moyen de contrôle de la quantité de préparation dans ladite capsule,
    • un dispositif de support permettant de maintenir une capsule fermement en position, en une première position prédéterminée relativement audit bâti, lors de la mise en oeuvre desdits moyens d'alimentation et de tassage,
    • des moyens de commande en liaison fonctionnelle au moins avec le moyen de tassage, apte à commander ledit moyen de tassage de sorte à ce qu'il réalise au moins deux opérations distinctes de tassage.
  • D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront plus en détail à la lecture de la description qui suit, ainsi qu'à l'aide des dessins annexés fournis à titre purement explicatif et non limitatif, dans lesquels :
    • La figure 1 illustre, en vue générale, la machine de conditionnement de l'invention et chacun des différents postes qu'elle comporte selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention.
    • La figure 2 illustre, en vue de perspective, une capsule apte à permettre le conditionnement d'une préparation pour liquide alimentaire à l'aide du procédé et de la machine de conditionnement de l'invention. Ladite capsule est respectivement représentée dans ses configurations vide et ouverte (à gauche) et operculée (à droite).
    • Les figures 3 et 4 illustrent, respectivement en vue de perspective et en coupe transversale un moyen d'alimentation de la machine 1 conforme à l'invention.
    • Les figures 5 et 6 illustrent, respectivement en vue de face et en coupe un bâti et moyen de tassage de la machine 1 conforme à l'invention. La figure 6 illustre en outre un mode de réalisation préférentiel d'un moyen de contrôle conforme à l'invention, dans lequel le moyen de contrôle est monté relativement au moyen de tassage.
    • La figure 7 illustre, en vue de coupe, un moyen de scellage d'une capsule 2 avantageusement compris dans la machine 1 ;
    • La figure 8 illustre, en vue de face, un poste de scellage intégrant un moyen de scellage de la figure 7, en relation avec une capsule 2.
  • L'invention concerne une machine 1 de conditionnement, préférentiellement de type semi-industrielle, d'une préparation d'un ou plusieurs ingrédients en poudre, par exemple du café moulu, dans une capsule 2 destinée à l'élaboration d'un liquide alimentaire, du genre boisson alimentaire.
  • Les figures 1 à 8 illustrent une variante préférentielle d'une telle machine 1 conforme à l'invention. La machine 1, dans sa variante préférée ainsi représentée aux figures, forme une machine 1 de conditionnement d'une préparation d'un ou plusieurs ingrédients en poudre, en l'espèce du café moulu, dans une capsule 2 destinée à l'élaboration d'un liquide alimentaire, du genre boisson alimentaire, et plus précisément du type café « expresso ». En effet, ladite capsule 2 est préférentiellement apte à être insérée dans un dispositif d'élaboration de boissons, et plus particulièrement d'un dispositif à percolation sous haute pression destiné à l'élaboration de boissons au café de type « expresso ». A ce titre, ladite capsule 2 est formée d'un corps 21, lequel comprend une paroi 22 latérale de forme cylindrique ou tronconique reliée à un espace 23 interne destiné à recevoir ladite préparation d'ingrédients en poudre. Une base 24 ferme l'extrémité de diamètre plus petit de l'espace 23 et un rebord 25 s'étend autour de l'extrémité de diamètre plus grand de la paroi 22, qui forme une ouverture 26 de remplissage, ledit rebord 25 faisant saillie radialement vers l'extérieur à partir de ladite ouverture 26 de remplissage. L'invention ne se limite toutefois pas à une machine 1 de conditionnement de café moulu en capsules 2, et pourra concerner d'autres ingrédients en poudre, avantageusement des ingrédients destinés à l'élaboration de boissons par lixiviation ou percolation, par exemple du lait en poudre ou du chocolat en poudre ou encore un mélange de tels ingrédients en poudre. Par conséquent, ladite capsule 2 peut bien évidement présenter une configuration volumique différente, et les moyens et procédés techniques décrits ci-après pourront être adaptés en conséquence, sans pour autant sortir du cadre de l'invention.
  • Par ailleurs, une telle capsule 2 peut être unidose ou multidose, c'est-à-dire présenter un espace 23 interne d'un volume apte à contenir une quantité de préparation destinée à l'élaboration d'une seule portion d'une boisson donnée ou, au contraire, de plusieurs portions de ladite boisson. Une telle capsule 2 peut également être à usage unique ou réutilisable après un retraitement adéquat. Préférentiellement réalisée dans un matériau compatible avec un contact alimentaire, elle peut être indifféremment réalisée en métal, par exemple en aluminium, ou en plastique, par exemple dans un plastique biodégradable à base d'amidon.
  • En tout état de cause, une capsule 2 apte à permettre la mise en oeuvre du procédé de conditionnement de l'invention à l'aide de la machine 1 de l'invention, est réalisée dans un matériau présentant une rigidité intrinsèque suffisante pour que ladite capsule 2 ne soit pas endommagée lors de la mise en oeuvre du procédé, et en particulier sous l'effort d'une pression de tassage appliquée sur une préparation qu'elle contient.
  • Tel qu'illustré à la figure 1, ladite machine 1 comprend avantageusement une pluralité de dispositifs techniques différents, ci-après désignés par le terme « stations », chacun de ces dispositifs étant destiné à permettre la réalisation d'une opération technique distincte donnée, relativement à une capsule 2 donnée.
  • Ladite machine 1, dans son mode de réalisation préférentiel illustré à la figure 1 comprend préférentiellement les stations et unité suivantes :
    • une station 3 de distribution de capsules vides et non operculées ;
    • une station 4 d'élaboration de préparation d'ingrédients en poudre ;
    • une station 5 d'alimentation ;
    • une station 6 de tassage ;
    • une station 7 de contrôle ;
    • une station 8 de scellage ;
    • une station 9 d'évacuation des capsules ;
    • une unité de commande (non représentée).
  • Ces dites stations sont préférentiellement positionnées relativement à un convoyeur 10, ce dernier convoyant ladite capsule 2 d'une station à l'autre de sorte à soumettre séquentiellement à ladite capsule 2 aux opérations techniques distinctes de chacune desdites stations. De manière particulièrement avantageuse, ledit convoyeur 10 est constitué d'un plateau tournant 11 circulaire, préférentiellement mû selon un mode en pas-à-pas, et doté de logements 12 de réception traversants destinés, comme cela sera explicité ci-après, à recevoir ladite capsule 2 pour en assurer le transport d'une station à l'autre. Lesdites stations sont préférentiellement positionnées relativement à la périphérie du bord dudit plateau 11, ce qui permet de conférer à ladite machine 2 un encombrement volumique et une emprise au sol particulièrement limités.
  • La station 3 de distribution a vocation à alimenter ladite machine 1 en capsules 2 vides et non scellées. Elle comprend à ce titre avantageusement un réservoir 31 de stockage de capsules vides et non scellées et un moyen 32 de chargement desdites capsules 2 vides et non scellées dans un desdits logement 12 de réception traversant ménagés dans ledit convoyeur 10. Au sens de l'invention, on entend respectivement par « alimentation », l'emplissage ou le remplissage, partiel ou total, de l'espace 23 interne d'une capsule 2. Un tel fonctionnement séquentiel des différentes stations de ladite machine 2, ainsi positionnées relativement audit plateau tournant 11, permet en outre à ladite machine 2 d'atteindre des cadences particulièrement élevées, typiquement une cadence de 500 à 700 capsules traitées à l'heure.
  • La station 4 d'élaboration de préparation d'ingrédients en poudre est avantageusement conçue de sorte à permettre la réalisation d'une préparation pulvérulente homogène à partir d'un ou plusieurs ingrédients, transformés ou bruts, mais préférentiellement secs. Dans le mode de réalisation préférentiel illustré à la figure 1, dans lequel ladite préparation est du café moulu, ladite station 4 d'élaboration comprend au moins un réservoir 41 d'ingrédients destinés à stocker temporairement lesdits ingrédients transformés ou bruts, en l'espèce des grains de café torréfiés, un moyen d'élaboration (non représenté), en l'espèce un moyen de mouture de ces grains, par exemple un moulin à meules plates La présence préférentielle d'une telle station 4 d'élaboration de préparation au sein de la machine 1 permet ainsi avantageusement d'élaborer, puis de conditionner très rapidement après et sans étape de stockage intermédiaire, une préparation « fraîche » et présentant donc des qualités organoleptiques optimales.
  • Selon une caractéristique importante de l'invention, la machine 1 comprend un moyen 51 d'alimentation, préférentiellement intégré à la station 5 d'alimentation, de la capsule 2 avec la préparation d'ingrédients en poudre. Tel qu'illustré à la figure 3, ce moyen 51 d'alimentation a pour vocation de venir alimenter ladite capsule 2 avec la préparation d'ingrédients en poudre, préférentiellement réalisée au préalable par ladite station 4 d'élaboration. De manière préférentielle, ledit moyen 51 d'alimentation comporte :
    • une entrée 52 d'alimentation par laquelle la préparation entre dans le moyen d'alimentation 51,
    • une chambre d'alimentation 53 destinée à recevoir la préparation entrant par ladite entrée 52 d'alimentation et pourvue d'un orifice 54 supérieur et d'un orifice 55 inférieur débouchant de part et d'autre dudit moyen 51 d'alimentation, lesdits orifices supérieur 54 et inférieur 55 étant sensiblement identiques et positionnés en regard l'une de l'autre,
    • une sortie 56 d'alimentation par laquelle la préparation contenue dans ladite chambre 53 sort dudit moyen d'alimentation 51 afin d'alimenter ladite capsule 2.
  • De manière préférentielle, ladite sortie 56 d'alimentation est formée par ledit orifice 55 inférieur du moyen 51 d'alimentation. Selon le mode de réalisation préférentiel illustré aux figures 3 et 4, ladite entrée 52 d'alimentation est pourvue d'un tube 57 d'amenée, débouchant d'une part sur une extrémité 58 libre, et de l'autre sur ladite entrée 52. Ladite extrémité 58 libre est préférentiellement destinée à être reliée à une sortie de la station 4 d'élaboration de sorte à ce que le tube 57 d'amenée permette le transfert de la préparation d'ingrédients en poudre depuis la station 4 d'élaboration vers la chambre d'alimentation 53 de la station 5 d'alimentation. Toujours selon ce mode de réalisation préférentiel, ledit moyen 5 d'alimentation est constitué d'un corps 59 monobloc, obtenu par exemple par moulage ou usinage. Sa chambre 53 d'alimentation présente une forme sensiblement cylindrique, et débouche part et d'autre dudit moyen 5 d'alimentation par des orifice 54 supérieur et orifice 55 inférieur circulaires, de diamètres identiques à celui de ladite chambre 5 d'alimentation.
  • Selon une caractéristique importante de l'invention, la machine comprend un bâti 60 et moyen 61 de tassage, préférentiellement intégré à la station 6 de tassage, de ladite préparation dans la capsule 2. Tel qu'illustré aux figures 5 et 6, ce moyen 61 de tassage a pour vocation de venir tasser la préparation d'ingrédients en poudre qui a été préalablement versée dans la capsule 2 par le biais du moyen 51 d'alimentation. Ce moyen 61 de tassage comprend préférentiellement un organe 62 de compression monté mobile relativement au bâti 60 entre :
    • une position de compression dans laquelle l'organe 62 de compression est conçu pour s'engager dans l'ouverture 26 de remplissage de la capsule 2 et exercer une pression Ppred prédéterminée sur la préparation contenue dans ladite capsule 2 et
    • au moins une position de relâchement dans laquelle l'organe 62 de compression est conçu pour relâcher ladite pression Ppred exercée sur la préparation et se désengager de l'ouverture 26 de remplissage de la capsule 2.
  • Ledit organe 62 de compression est préférentiellement constitué d'un corps 63 rigide, par exemple de forme cylindrique, par exemple réalisé en acier ou en bronze, et délimité par une surface 64 extérieure, une extrémité 65 de couplage et une extrémité 66 libre de compression sensiblement plane. Le corps 63 dudit organe 62 de compression peut bien évidemment présenter une autre forme qu'un cylindre. Mais, en tout état de cause, ledit corps 63 de l'organe 62 de compression présente avantageusement, au moins au voisinage de ladite extrémité 66 libre de compression, une section complémentaire à la section de l'ouverture 26 de la capsule, de sorte à ce que ladite extrémité 66 de compression puisse coopérer étroitement avec ladite ouverture 26 et en particulier, que ledit organe 26 de compression puisse coulisser étroitement dans ladite capsule 2 à partir de son ouverture 26 de remplissage et en direction de sa base 24. De manière encore plus préférentielle, ladite section dudit corps 63 est telle que ce dernier coulisse étroitement, c'est-à-dire sensiblement sans jeu, dans ladite capsule 2 à partir de son ouverture 26 de remplissage et en direction de sa base 24.
  • Ledit moyen 61 de tassage comprend également préférentiellement un premier actionneur 67 monté à coulissement relativement au bâti 60 entre une position actionnée dans laquelle ledit premier actionneur 67 coopère avec l'organe 62 de compression pour que ce dernier occupe sa position de compression et au moins une position de repos dans laquelle ledit premier actionneur 67 rappelle l'organe 62 de compression dans sa position de relâchement. De manière préférentielle, ledit organe 62 de compression est monté à coulissement relativement au bâti 60 selon un premier axe A-A' de coulissement, par exemple dans une première chemise 68 de guidage fixée relativement au bâti 60, tandis que ledit premier actionneur 67 est monté à coulissement relativement au bâti 60 selon un deuxième axe B-B' de coulissement, lesdits premier A-A' et deuxième B-B' axes de coulissement étant avantageusement confondus. Dans le mode de réalisation préférentiel représenté aux figures 5 et 6, ledit organe 62 de compression est solidarisé par l'une de ses extrémités à une extrémité 671 libre du premier actionneur 67, de sorte que l'organe 62 de compression et le premier actionneur 67 font partie d'une seule et même pièce unitaire. De manière encore plus préférentielle, ledit premier actionneur 67 est constitué de la tige 691 d'un premier vérin 69, par exemple pneumatique ou hydraulique, fixé solidairement au bâti 60.
  • De plus, ledit moyen 61 de tassage est préférentiellement configuré de sorte à venir coulisser étroitement dans la chambre 53 d'alimentation dudit moyen 51 d'alimentation, entre lesdits orifices 54 supérieur et d'un orifice 55 inférieur de la chambre 53 d'alimentation, lorsque ledit organe 62 de compression passe de sa position de relâchement à sa position de compression. Comme illustré aux figures 5 et 6, l'organe 62 de compression du moyen 61 de tassage vient ainsi, lorsqu'il passe de sa position de relâchement à sa position de compression, avantageusement contribuer à faire passer ladite préparation d'ingrédients en poudre contenue dans ladite chambre 53 d'alimentation à travers la sortie 56 d'alimentation du moyen 51 d'alimentation en direction de l'ouverture 26 de remplissage de la capsule 2, tout en évitant que des résidus de préparation restent collés aux parois de la chambre 53 d'alimentation. Une telle configuration superposée des moyen 61 de tassage et moyen 51 d'alimentation contribue de plus avantageusement à réduire les dimensions et l'encombrement volumique de la machine 2. Dans le mode de réalisation illustré à la figure 1, les station 5 d'alimentation et station 6 de tassage ne forment ainsi avantageusement qu'une seule et même station. Il reste cependant toutefois parfaitement envisageable que ces dites stations 5, 6 soient au contraire distinctes l'une de l'autre.
  • De manière préférentielle, la machine 1 comprend un dispositif 13 de support permettant de maintenir une capsule 2 fermement en position, en une première position Z1 prédéterminée relativement audit bâti 60, lors de la mise en oeuvre desdits moyens d'alimentation 51 et de tassage 61. Ce dispositif 13 de support est préférentiellement constitué d'une part, d'un convoyeur 10, préférentiellement de type plateau tournant, pourvu d'au moins un logement 12 de réception traversant relativement aux bords 121 duquel un rebord 25 de ladite capsule 2 est positionné lorsque cette dernière est logée dans ledit logement 12 de réception traversant. En l'espèce, dans le mode de représentation illustré aux figures, ledit convoyeur 10 est le convoyeur 10 précédemment décrit, avantageusement constitué du plateau 11 tournant également décrit ci-avant. Ledit dispositif 13 de support est préférentiellement constitué, d'autre part, d'un dispositif 131 de reprise d'effort destiné à venir en contact avec la capsule 2 de sorte à venir contrer l'effort de compression exercé par le moyen 61 de tassage. Ce dispositif 131 de reprise d'effort comprend avantageusement un organe 132 de reprise d'effort monté mobile relativement au bâti 60 entre une position de soutien dans laquelle l'organe 132 de reprise d'effort est conçu pour venir en contact avec la capsule 2, par exemple au niveau de sa base 24, de sorte à venir contrer l'effort de compression exercé par le moyen 61 de tassage et au moins une position de retrait dans laquelle l'organe 132 de reprise d'effort est conçu pour annuler le contact avec la capsule 2.
  • Afin de permettre un support optimal de la capsule 2, en sa première position Z1 prédéterminée, et de reprendre au mieux l'effort de compression exercé par le moyen 61 de tassage, ledit organe 132 de reprise d'effort est, de la manière particulièrement illustrée à la figure 5, pourvu d'une ouverture 133 supérieure, de bords 134 supérieurs, de parois 135 latérales et d'un fond 136 délimitant un logement 137 intérieur de forme sensiblement complémentaire à celle du corps 21 de ladite capsule 2. Cette configuration particulière permet d'éviter une déformation préjudiciable de la capsule 2 sous ledit effort de compression, déformation qui pourrait notamment avoir pour conséquence de modifier le volume de l'espace 23 interne et de déformer le rebord 25 de la capsule 2. Les caractéristiques mécaniques de ladite capsule 2 en seraient dès lors compromises, menant potentiellement par la suite à une opération d'operculage défectueuse ou encore à des difficultés de mise en oeuvre de ladite capsule 2 dans le dispositif d'élaboration de boissons dans lequel elle a vocation à être insérée une fois alimentée et operculée. En outre, une telle configuration permet de la même façon d'éviter tout risque de déformation du convoyeur 10 sous ledit effort de compression et en particulier d'éviter tout risque de voilage du plateau 11 tournant, qui constitue préférentiellement ledit convoyeur 10.
  • Ledit dispositif 132 de reprise d'effort comprend également avantageusement un deuxième actionneur 14 monté à coulissement relativement au bâti 60 entre une position actionnée dans laquelle ledit deuxième actionneur 14 coopère avec l'organe 132 de reprise d'effort pour que ce dernier occupe sa position de soutien et au moins une position de repos dans laquelle ledit deuxième actionneur 14 rappelle l'organe 132 de reprise d'effort dans sa position de retrait. De manière préférentielle, ledit organe 132 de reprise d'effort est monté à coulissement relativement au bâti 60 selon un troisième axe C-C' de coulissement, par exemple dans une deuxième chemise 15 de guidage fixée relativement au bâti 60, tandis que ledit deuxième actionneur 14 est monté à coulissement relativement au bâti 60 selon un quatrième axe D-D' de coulissement, lesdits troisième C-C' et quatrième D-D' axes de coulissement étant avantageusement confondus. Dans le mode de réalisation préférentiel représenté aux figures, ledit organe 132 de reprise d'effort est solidarisé par une extrémité 138 de couplage, opposée à l'ouverture 133 supérieure, à une extrémité 141 libre du deuxième actionneur 14, de sorte que l'organe 132 de reprise d'effort et le deuxième actionneur 14 font partie d'une seule et même pièce unitaire. De manière encore plus préférentielle, ledit deuxième actionneur 14 est constitué de la tige 161 d'un deuxième vérin 16, par exemple pneumatique ou hydraulique, fixé solidairement au bâti 60. Avantageusement intégré à ladite station 6 de tassage, et en particulier fixé solidairement audit bâti 60, ledit organe 132 de reprise d'effort est préférentiellement positionné en regard du moyen 61 de tassage, de sorte que lesdits premiers A-A' et troisième C-C' axes de coulissement soient confondus.
  • Selon une caractéristique importante de l'invention, la machine 1 comprend un moyen 71 de contrôle, préférentiellement intégré à la station 7 de contrôle, de la quantité de préparation dans ladite capsule 2. Tel que visible à la figure 6, ce moyen 71 de contrôle a pour vocation de venir contrôler la quantité de préparation d'ingrédients en poudre qui a été préalablement versée dans la capsule 2 par le biais du moyen 51 d'alimentation. Ce moyen 71 de contrôle de la quantité de préparation comprend préférentiellement :
    • un repère 72 positionné de manière fixe relativement à l'organe 62 de compression en une deuxième position Z2 prédéterminée, et
    • un dispositif 73 de mesure, par exemple optique, fixé solidairement au bâti 60 de la machine en une troisième position Z3 prédéterminée, et apte à mesurer la distance d entre ladite deuxième position Z2 prédéterminée dudit repère 72 et ladite troisième position Z3 prédéterminée dudit dispositif 73 de mesure.
  • Tel qu'illustré notamment à la figure 6, le moyen de moyen 71 de contrôle est avantageusement étroitement associé au moyen 61 de tassage, de sorte à réduire encore les dimensions et l'encombrement volumique de la machine 1. Ledit repère 72 est ainsi constitué d'un téton 721 fixé au corps 63 de l'organe 62 de compression en ladite deuxième position Z2 prédéterminée et faisant saillie dudit corps 62 pour venir déboucher et coulisser à travers une lumière 681 longitudinale ménagée dans la paroi de ladite première chemise 68 de guidage. Ce téton 721 présente avantageusement une face 722 plane, qui s'étend dans un plan orthogonal au premier axe A-A' de coulissement.
  • Toujours selon ce mode de préférentiel, ledit dispositif 73 de mesure, consiste quant à lui en un capteur 731 de mesure de distance et de déplacement sans contact par réflexion. Un tel capteur 731 se compose généralement d'un palpeur laser, émettant un faisceau laser destiné à illuminer une cible, en l'espèce ladite face 722 plane du téton 721, et d'une cellule photoélectrique destinée à recueillir le faisceau laser réfléchi par ladite cible, de sorte à ce que ledit dispositif 73 de mesure émette un signal de sortie reflétant la distance d qui sépare ladite troisième position Z3 prédéterminée du dispositif Z3 de mesure de ladite une deuxième position Z2 prédéterminée du repère 72.
  • Afin d'obtenir une mesure de la distance d la plus fiable possible, le dispositif 73 de mesure, fixé solidairement au bâti 60 de la machine en une troisième position Z3 prédéterminée, par exemple sur le premier vérin 69, est par ailleurs avantageusement positionné relativement au téton 721 de sorte à ce que le faisceau laser émis par le capteur 731 en direction de ladite face 722 du téton 721 soit dirigé dans une direction sensiblement orthogonale à ladite face 722. Bien évidemment d'autres assemblages et d'autres moyens 73 de mesure pourront être mis en oeuvre, sans sortir du cadre de l'invention, pour mesurer cette distance d.
  • Selon le mode de réalisation préférentiel illustré à la figure 1, les station 5 d'alimentation, station 6 de tassage et station 7 de contrôle sont ainsi avantageusement regroupées en une seule et même station, les moyen 51 d'alimentation, moyen 61 de tassage et dispositif 131 de reprise d'effort étant par ailleurs avantageusement alignés selon un même axe A-A', B-B', C-C', D-D' vertical. Ceci contribue avantageusement à rendre la machine 1 particulièrement compacte.
  • La machine 1 comprend également avantageusement un support 80 et moyen 81 de scellage de ladite capsule 2, préférentiellement intégré à la station 8 de scellage. Ce moyen 81 de scellage a pour vocation de venir fermer hermétiquement l'ouverture 26 de remplissage de la capsule 2 à l'aide d'un opercule 27, une fois celle-ci remplie de préparation d'ingrédients en poudre et cette dernière tassée. Ledit moyen 81 de scellage comprend :
    • un module 82 de production d'opercules, comportant un organe 83 de découpe d'opercules équipé d'un outil 84 de découpe d'opercules à partir d'une bande 85,
    • un module 86 de scellage des capsules 2 avec lesdits opercules 27 découpés.
  • Monté mobile relativement audit support 80, préférentiellement à coulissement selon un cinquième axe E-E' de coulissement, l'organe 83 de découpe comprend avantageusement un porte-outil 831, constitué d'un corps 832 préférentiellement cylindrique, en une extrémité 833 de coupe duquel est monté de manière amovible ledit outil 84 de découpe. Cet assemblage amovible permet avantageusement de pouvoir remplacer ledit outil 84 de découpe lorsque la zone 841 coupante de ce dernier est endommagée, par exemple lorsqu'elle est émoussée. De manière préférentielle, ledit outil 84 de découpe forme un emporte-pièce 84 de forme circulaire, la zone 841 coupante de cet outil 84 de coupe s'étendant au-delà de ladite extrémité 833 de coupe du porte-outil 831. L'organe 83 de découpe est préférentiellement configuré de sorte à évoluer, par coulissement selon ledit cinquième axe E-E' de coulissement relativement au support 80 entre :
    • une position de découpe, dans laquelle l'organe 83 de découpe est conçu pour venir découper ladite bande 85 afin de produire un opercule 27, et
    • une position neutre dans laquelle l'organe 83 de découpe est conçu pour libérer l'opercule 37 découpé.
  • Selon le mode de réalisation préférentiel représenté notamment à la figure 8, ledit module 82 de production d'opercules est alimenté en bande 85 par un système dévidoir 87 sur lequel sont montés un rouleau 871 de bande neuve et un rouleau 872 de bande usagée, ladite bande 85 étant guidée et maintenue à l'aide de guides 88 de sorte à venir se présenter en regard de la capsule 2, parallèlement à l'ouverture 26 de remplissage de ladite capsule 2.
  • Tel qu'illustré aux figures, ladite position de coupe correspond avantageusement à une position dans laquelle ledit organe 83 de découpe est conçu pour que son outil 84 de découpe vienne en contact avec la bande 85 puis, tout en maintenant ce contact, vienne coopérer avec la capsule 2, par coulissement étroit de l'outil 84 de découpe relativement au rebord 25 de ladite capsule 2, de sorte à découper dans ladite bande 85 un opercule 27 aux dimensions de l'ouverture 26 de remplissage de la capsule 2 et de son rebord 25. Dans ladite position neutre, l'outil 84 de découpe de l'organe 83 de découpe vient avantageusement se désengager du rebord 25 de ladite capsule 2 et se positionner en retrait de l'ouverture 26 de remplissage de cette dernière, de sorte à libérer l'opercule 27 ainsi découpé.
  • Le module 86 de scellage comporte un organe 89 de scellage, apte à venir plaquer et fixer un opercule découpé par le module 82 de production d'opercules sur le rebord 25 de la capsule 2 afin d'en sceller hermétiquement l'ouverture 26 de remplissage. Ledit organe 89 de scellage présente préférentiellement un corps 891 principal formé d'une tête 892 qui se prolonge par une tige 983. Ladite tête 892 présente avantageusement un épaulement 894 circulaire périphérique, faisant axialement saillie de la surface 895 supérieure de ladite tête 892, et dont la largeur est sensiblement identique à la largeur dudit rebord 25 de la capsule 2. Ainsi, l'organe 89 de scellage n'exerce un effort de plaquage de l'opercule découpé qu'au voisinage dudit rebord 25 de la capsule 2. Lesdits module 82 de production d'opercules et module 86 de scellage sont avantageusement configurés relativement l'un à l'autre de sorte à permettre la production d'un opercule 27 et le scellage hermétique de l'ouverture 26 de remplissage d'une capsule 2 à l'aide de ce dernier en une seule opération et ce, dans un encombrement restreint. En effet, comme illustré à la figure 7, ledit corps 832 du porte-outil 831 est avantageusement creux, de sorte que ledit porte-outil 831 constitue une troisième chemise 834 de guidage apte à recevoir ledit organe 89 de scellage, préférentiellement sa tige 893, et à autoriser un déplacement à coulissement de l'organe 89 de scellage dans ledit porte-outil 831 selon un axe de coulissement confondu avec le cinquième axe E-E' de coulissement de l'outil 84 de découpe relativement au support 80.
  • De manière encore plus avantageuse, la tête 892 dudit organe 89 de scellage est conçue et configurée de sorte à coulisser étroitement dans l'outil 84 de découpe, entre :
    • une position reculée dans laquelle la base 896 de la tête 892 vient en butée contre l'extrémité 833 de coupe de l'organe 83 de découpe, et
    • une position avancée redans laquelle la surface 895 supérieure de ladite tête 892 affleure du bord 842 de la zone 841 coupante de l'outil 84 de découpe, ledit épaulement 894 périphérique de la tête 892 s'étendant au-delà du bord 842 de ladite zone 841 coupante.
  • L'organe 89 de scellage est préférentiellement monté dans le corps 832 du porte-outil 831 par l'intermédiaire d'un ressort 835 de compression, ce dernier rappelant automatiquement la tête 892 dudit organe 89 de scellage dans sa position avancée lorsque celle-ci est dans sa position reculée.
  • Tel qu'illustré à la figure 7, le moyen 81 de scellage comprend avantageusement un troisième actionneur 811, constitué préférentiellement de la tige d'un troisième vérin 812, monté à coulissement relativement au support 80, de préférence selon un axe de coulissement confondu avec le cinquième axe E-E' de coulissement de l'organe 83 de découpe. En liaison mécanique avec l'organe 83 de découpe du module 82 de production d'opercules, ce troisième actionneur 811 permet avantageusement de faire passer ledit organe 83 de découpe dans sa position de découpe lorsque celui-ci se trouve dans sa position neutre et vice versa. De par la configuration particulièrement avantageuse décrite ci-dessus du module 82 de production d'opercules relativement au module 86 de scellage, on comprend que ledit troisième actionneur 811 permet, de manière simultanée, de faire passer la tête 892 de l'organe 89 de scellage de sa position avancée lorsque celle-ci se trouve dans sa position reculée et vice versa. Par conséquent, lorsque l'organe 83 de découpe passe de sa position neutre à sa position de découpe sous l'action du troisième actionneur 811, il entraine avec lui l'organe 89 de scellage jusqu'à ce que l'épaulement 894 de la tête 892 de ce dernier vienne exercer un effort de plaquage de la bande 85 en contact avec le rebord 25 de la capsule 2. Le troisième actionneur 811 poursuivant son action, l'organe 83 de découpe continue de coulisser vers sa position de découpe et son outil 84 de découpe vient lui-même coulisser contre le rebord 25 de la capsule 2 de sorte à entraîner la découpe de la bande 85 en un opercule 27. En réaction, l'organe 89 de scellage vient simultanément coulisser de sa position avancée à sa position reculée, tout en maintenant son effort de plaquage sur le rebord 25 de la capsule 2 de l'opercule 27 ainsi découpé.
  • De manière préférentielle, ledit moyen 81 de scellage assure un scellage de ladite capsule 2 par soudage d'un opercule 27 thermofusible, découpé dans une bande 85 par exemple de papier plastifié, sur le rebord 25 de ladite capsule 2. Dans ce cas préférentiel, illustré en particulier à la figure 7, l'organe 89 de scellage comporte avantageusement un élément 897 chauffant, par exemple une résistance 898 chauffante, permettant d'élever la température de l'organe 89 de scellage, en particulier au niveau de son épaulement 894 périphérique, à une température de fusion au moins partielle dudit opercule 27 thermofusible. De la sorte, lorsque la tête 892 de l'organe 89 de scellage vient plaquer la bande 85 en contact avec le rebord 25 de la capsule 2, celle-ci vient avantageusement souder thermiquement l'opercule 27 découpé dans la bande 85 sur le rebord 25 de ladite capsule 2. Alternativement, il est tout à fait envisageable, sans sortir pour autant du cadre de l'invention, que le scellage de la capsule 2 soit réalisé autrement que par soudage d'un opercule thermofusible. On peut effectivement parfaitement envisager que ce scellage soit réalisé par collage, le rebord de ladite capsule 2 étant préalablement enduit d'un adhésif. Le moyen 89 de scellage serait dans ce cas dépourvu d'élément 897 chauffant. Ce moyen 89 de scellage de ladite capsule 2 est, selon le mode de réalisation représenté à la figure 1, avantageusement intégré à la station 8 de scellage de la machine 1. Toutefois, ledit moyen 89 de scellage, considéré indépendamment de la machine 1 et en particulier du moyen 61 de tassage, pourrait constituer en tant que tel une invention à part entière.
  • Dans ce mode de réalisation préférentiel, illustré aux figures, dans lequel ledit moyen 81 de scellage est intégré à la station 8 de scellage de la machine 1, le logement 12 traversant ménagé dans le convoyeur 10 est préférentiellement pourvu d'une bague 122 conçue et configurée de telle sorte que lorsque la zone 841 coupante de l'outil 84 de découpe vienne coulisser étroitement entre la surface intérieure de cette bague 122 et le rebord 25 de la capsule 2. La présence de cette bague 122 permet avantageusement d'obtenir une découpe propre et nette de l'opercule 27, en limitant les risques de déchirure de la bande 85 sous l'effort de l'outil 84 de découpe.
  • La station 9 d'évacuation comprend avantageusement :
    • une première sous-station 91, destinée à permettre l'évacuation de capsules 2 « non conformes », conçue pour permettre l'évacuation vers un premier récipient de rebus des capsules 2 alimentées, tassées et scellées contenant une quantité Qcalc de préparation mesurée différant de ladite quantité Qpred prédéterminée selon un pourcentage exclu d'un intervalle de tolérance fixé ;
    • une seconde sous-station 92, destinée à permettre l'évacuation de capsules 2 « conformes », conçue pour permettre l'évacuation vers un second récipient des capsules 2 alimentées, tassées et scellées contenant une quantité Qcalc de préparation mesurée ne différant pas de ladite quantité Qpred prédéterminée selon un pourcentage exclu d'un intervalle de tolérance fixé.
  • Selon une caractéristique importante de l'invention, la machine 1 comprend des moyens de commande (non représentés). Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, lesdits moyens de commande sont avantageusement intégrés dans une unité de commande (non représentée) que comprend préférentiellement ladite machine 1, ladite unité de commande comprenant avantageusement un ensemble de moyens électroniques et informatiques, notamment par exemple un automate programmable, des moyens de calcul et une mémoire. En liaison fonctionnelle au moins avec le moyen 61 de tassage, ces moyens de commandes sont aptes à commander ledit moyen 61 de tassage de sorte à ce qu'il réalise au moins deux opérations distinctes de tassage, lesdites opérations étant de préférence consécutives En d'autres termes, lesdits moyens de commande sont conçus de façon à piloter le fonctionnement dudit moyen 61 de tassage de la machine 2, relativement à une même capsule 2 donnée, de sorte à ce que le moyen 61 de tassage soumette la préparation d'ingrédients en poudre versée dans ladite capsule 2 à un cycle d'au moins deux opérations E41, E42 de tassage distinctes, consécutives ou non. L'effet particulièrement avantageux d'un tel mode de commande du moyen 61 de tassage sera décrit plus loin, en lien avec la présentation du procédé de mise en oeuvre de ladite machine 1.
  • Lesdits moyens de commande de la machine sont de préférence également aptes à commander ledit moyen 51 d'alimentation de sorte à ce qu'il réalise au moins deux opérations E31, E32 d'alimentation partielles distinctes, à l'issue de la dernière desquelles ladite capsule 2 contient ladite quantité Qpred prédéterminée de préparation. En d'autres termes, lesdits moyens de commande sont conçus de façon à piloter le fonctionnement dudit moyen 51 de tassage de la machine 2, relativement à une même capsule 2 donnée, de sorte à ce que le moyen 51 d'alimentation remplisse la capsule 2 en préparation de manière fractionnée, en au moins deux opérations E31, E32 d'alimentation partielles distinctes, consécutives ou non. L'effet particulièrement avantageux d'un tel mode de commande du moyen 51 de tassage sera décrit lui aussi plus loin, en lien avec la présentation du procédé de mise en oeuvre de ladite machine 1.
  • De manière préférentielle, ces moyens de commande sont en liaison fonctionnelle avec chacune des stations et dispositifs décrits ci-dessus, de sorte à également permettre avantageusement :
    • le déplacement séquentiel du convoyeur 10, afin de permettre le déplacement séquentiel de ladite capsule 2 d'une desdites stations à une autre, depuis la station 3 de distribution jusqu'à la station 9 d'évacuation ;
    • le pilotage séquentiel de chacune desdites stations selon un pas ajusté sur le pas de déplacement séquentiel du convoyeur 10, de sorte que lesdites stations réalisent tour-à-tour, en relation avec une capsule 2 donnée, dans un ordre prédéfini, l'opération pour laquelle chacune d'entre elles est conçue ;
    • le contrôle des paramètres d'élaboration de ladite préparation d'ingrédients en poudre par la station 4 d'élaboration, par exemple dans le cas d'une préparation de café moulu, un contrôle de l'écartement des meules d'un moulin, et donc la finesse de la mouture, et de la durée de fonctionnement, donc la quantité de café moulu ;
    • la réception du signal de sortie du moyen 71 de contrôle, qui reflète la distance d qui sépare ladite troisième position Z3 prédéterminée du dispositif 73 de mesure de ladite une deuxième position Z2 prédéterminée du repère 72, le calcul de la quantité Qcalc de préparation contenue dans la capsule 2 après tassage et le pilotage, en conséquence, de l'une ou l'autre des sous-stations 91, 92 d'évacuation.
  • Ladite unité de commande (non représentée) comprend en outre avantageusement une Interface Homme-Machine et des périphériques d'entrée / sortie de données afin, par exemple, de permettre à un utilisateur de pré-configurer et de modifier des paramètres de fonctionnement connus de l'une ou l'autre desdites stations, dont la quantité Qpred prédéterminée de préparation, la pression Ppred prédéterminée de tassage, en particulier pour prendre en compte un changement de nature des ingrédients de ladite préparation. Par le biais de cette Interface Homme-Machine, l'utilisateur peut également avantageusement moduler la cadence générale de ladite machine 2 ou encore accéder à des données journalisées relatives au fonctionnement de ladite machine 1.L'invention concerne également un procédé de conditionnement d'une préparation d'ingrédients en poudre, par exemple du café moulu, dans une capsule 2 destinée à l'élaboration d'un liquide alimentaire, du genre boisson alimentaire.
  • Selon une caractéristique importante de l'invention, ledit procédé comporte :
    • une étape E3 d'alimentation de ladite capsule 2 avec une quantité Qpred prédéterminée de ladite préparation,
    • une étape E4 de tassage de ladite préparation dans ladite capsule 2,
    • une étape E5 de contrôle de la quantité de préparation dans ladite capsule 2.
  • Ladite étape E3 d'alimentation vise à alimenter une capsule 2 vide avec une quantité Qpred prédéterminée de ladite préparation d'ingrédients en poudre. Quoique pouvant parfaitement être réalisée manuellement à partir d'une préparation d'ingrédients en poudre donnée, cette étape E3 est avantageusement mise en oeuvre à l'aide de la station 5 d'alimentation de la machine 1 précédemment décrite. Au cours de ladite étape E3 d'alimentation, on vient ainsi de préférence :
    • positionner, à l'aide du convoyeur 10, une capsule 2 vide sous le moyen 51 d'alimentation, de sorte que l'ouverture 26 remplissage de ladite capsule 2 vienne affleurer la sortie 56 d'alimentation dudit moyen 51 d'alimentation, l'ouverture 26 de remplissage de ladite capsule 2 étant parallèle à la sortie 56 d'alimentation dudit moyen 51 d'alimentation ;
    • réaliser une opération E31, E32 d'alimentation, consistant à :
      • o verser dans la chambre 53 d'alimentation, via l'entrée 52 d'alimentation dudit moyen 51 d'alimentation, la quantité Qpred prédéterminée de préparation d'ingrédients en poudre, préférentiellement réalisée au préalable par ladite station 4 d'élaboration lors d'une étape E2 d'élaboration (explicitée ci-après), puis
      • o alimenter ladite capsule 2, via la sortie 56 d'alimentation dudit moyen 51 d'alimentation, avec ladite quantité Qpred prédéterminée de préparation d'ingrédients en poudre contenue dans ladite chambre 53 d'alimentation.
  • La masse volumique d'une mouture de café pouvant, par exemple, être différente d'une variété de café à une autre ou selon les paramètres de torréfaction et de mouture des grains de café, à quantité Qpred prédéterminée de café moulu identiques, le volume occupé par la mouture dans la capsule 2 pourra ainsi varier. Ainsi, ladite quantité Qpred prédéterminée de préparation, fixée par l'utilisateur, est exprimée en unité massique. Dans l'exemple d'une capsule monodose destinée à la préparation d'un café « expresso », elle est ainsi avantageusement comprise entre 4,5 et 6,5 g de mouture de café et, de manière encore plus avantageuse, comprise entre 4,8 et 5,2 g.
  • Suite à cette étape E3 d'alimentation, on vient réaliser une étape E4 de tassage de ladite préparation dans ladite capsule 2. Cette étape E4 de tassage est une étape particulièrement importante dudit procédé de conditionnement et, encore plus particulièrement dans le cas pris en exemple dans lequel ladite préparation d'ingrédient en poudre est constituée de café moulu. De la bonne réalisation de cette étape vont dépendre la maîtrise précise de la quantité de café conditionnée dans la capsule 2, l'étanchéité du scellage de cette dernière, la limitation de l'encrassement de la machine 1, ainsi que les qualités organoleptiques du liquide alimentaire qui pourra être obtenu à l'aide de cette capsule 2 et de son contenu.
  • Selon une caractéristique importante de l'invention, cette étape E4 de tassage comprend au moins deux opérations E41, E42 distinctes de tassage. En d'autres termes, la préparation contenue dans la capsule 2 n'est non pas tassée une seule fois comme cela se fait classiquement, mais est tassée au moins deux fois, au cours d'opérations E41, E42 de tassage distinctes appartenant à une même étape E4 de tassage, immédiatement consécutives l'une à l'autre ou non. Il a été observé en effet qu'un tel séquençage de l'étape E4 de tassage en une pluralité d'opérations E41, E42 de tassage s'avère tout particulièrement avantageux lorsque la préparation en poudre a été fraîchement préparée, c'est-à-dire qu'elle a été élaborée dans l'heure, voire dans les minutes, qui précèdent l'étape d'alimentation de la capsule 2. En particulier, il est observé qu'une mouture fraiche de café présente des caractéristiques relativement différentes, notamment en termes de densité, d'une mouture de café élaborée depuis plus longtemps et qui a eu le temps de « reposer » et ses grains de s'agglutiner. Le tassage d'une telle préparation « fraîche » se révèle dès lors particulièrement délicate et la réalisation d'une seule opération de tassage ne permet généralement pas d'obtenir un résultat optimal et répétable, tant en termes de maîtrise de la qualité du tassage qu'en termes de maitrise de la quantité de préparation dont a été effectivement emplie la capsule 2.
  • De manière préférentielle, l'étape E3 d'alimentation, introduite ci-dessus, comprend au moins deux opérations E31, E32 d'alimentation partielles distinctes, à l'issue de la dernière desquelles ladite capsule 2 contient ladite quantité Qpred prédéterminée de préparation. La capsule 2 est ainsi alimentée, selon cette variante préférentielle, de manière fractionnée, en répétant au moins deux fois l'opération E31 d'alimentation décrite ci-dessus en ne versant à chaque opération qu'une fraction de ladite quantité Qpred prédéterminée de préparation dans ladite capsule 2 par l'intermédiaire dudit moyen 51 d'alimentation. A l'issue de la dernière de ces opérations E31, E32 d'alimentation partielles, ladite capsule 2 contient alors ladite quantité Qpred prédéterminée de préparation. De manière encore plus préférentielle, chaque dite opération E31, E32 d'alimentation est suivie d'une opération E41, E42 de tassage. Il a en effet été observé qu'un tel fractionnement et un tel séquençage des étapes E3, E4 et opérations E31, E32, E41, E42 d'alimentation et de tassage permet d'éviter avantageusement tout débordement de préparation sur le bord de la capsule 2 sous l'effet de l'effort de tassage, en particulier dans le contexte évoqué plus haut d'une préparation fraîchement élaborée. Un tel débordement, outre le fait qu'il serait source de perte de préparation et d'encrassement de la machine 1, risquerait de venir compromettre l'étanchéité du scellage de ladite capsule 2 au cours de l'étape de scellage décrite en détail ci-après. Bien évidemment, il est tout à fait envisageable de subdiviser l'étape E3 d'alimentation en plus de deux opérations E31, E32 distinctes d'alimentation, par exemple en n opérations E31, E32, ..., E3n distinctes d'alimentation. Dans ce cas, ladite étape E4 de tassage comprend alors préférentiellement n opérations E41, E42, ..., E4n distinctes de tassage.
  • Lesdites opérations E41, E42 de tassage sont, de préférence, réalisées par compression mécanique de la préparation dans la capsule. De manière encore plus préférentielle ladite compression mécanique est réalisée de sorte à ce que l'effort de compression appliqué à la préparation dans la capsule 2 soit homogène et sensiblement identique pour chaque opération E41, E42 de tassage. Ladite préparation est ainsi comprimée mécaniquement contre le fond de ladite capsule 2, plusieurs fois, en lui appliquant préférentiellement à chaque fois la même pression Ppred. Cette dernière est avantageusement comprise entre 9 et 11 kg et, de manière encore plus avantageuse est sensiblement égale à 11 kg. Il a en effet été avantageusement observé que le fractionnement et le séquençage des étapes E3, E4 et opérations E31, E32, E41, E42 d'alimentation et de tassage tel que décrit ci-dessus, couplé à une telle méthode de compression mécanique engendre des effets techniques particulièrement bénéfiques sur le conditionnement de ladite préparation. Cela permet, en effet, d'obtenir un tassage plus homogène et plus régulier de ladite préparation dans la capsule 2, et de là un meilleur contrôle de la quantité Qcalc de préparation effectivement contenue dans la capsule 2. De manière alternative, il pourrait être envisageable que l'effort de compression appliqué en question ne soit pas identique pour chaque chaque opération E41, E42 de tassage, mais qu'il soit au contre progressif, voire dégressif, selon la nature et les caractéristiques de ou des ingrédients de ladite préparation en poudre.
  • Si cette étape E4 de tassage de ladite préparation dans ladite capsule 2 peut elle-aussi parfaitement être réalisée manuellement, elle est quant à elle avantageusement mise en oeuvre à l'aide du moyen 61 de tassage, préférentiellement intégré à la station 6 de tassage, précédemment décrit. En particulier, cette compression mécanique est avantageusement assurée à l'aide de l'organe 62 de compression dudit moyen 61 de tassage. Selon ce mode de réalisation préférentiel, on vient successivement :
    • positionner, à l'aide du convoyeur 10, ladite capsule 2 issue de l'Etape E3, au droit au-dessus de l'organe 132 de reprise d'effort du dispositif 13 de reprise d'effort et selon le troisième axe C-C' de coulissement dudit dispositif 13 de reprise d'effort, l'ouverture 26 de remplissage de ladite capsule 2 s'étendant avantageusement parallèlement à l'extrémité 66 libre de compression dudit organe 62 de compression ;
    • manoeuvrer le deuxième actionneur 14 du dispositif 13 de reprise d'effort pour le faire coulisser relativement au bâti 60 selon ledit quatrième axe D-D' de coulissement de sa position de repos dans laquelle ledit deuxième actionneur 14 rappelle l'organe 132 de reprise d'effort dans sa position de retrait à sa position actionnée dans laquelle ledit deuxième actionneur 14 coopère avec l'organe 132 de reprise d'effort pour que ce dernier occupe sa position de soutien, dans laquelle ledit organe 132 de reprise d'effort est conçu pour venir en contact avec la capsule 2 de sorte à venir contrer l'effort de compression exercé par le moyen 61 de tassage, puis
    • réaliser au moins deux opérations E41, E42 de tassage, consistant à :
      • o manoeuvrer le premier actionneur 67 du moyen 61 de tassage pour le faire coulisser relativement au bâti 60 selon ledit deuxième axe B-B' de coulissement de sa position de repos dans laquelle ledit premier actionneur 67 rappelle l'organe 62 de compression dans sa position de relâchement à sa position actionnée dans laquelle ledit premier actionneur 67 coopère avec l'organe 62 de compression pour que ce dernier occupe sa position de compression dans laquelle ledit organe 62 de compression est conçu pour s'engager dans l'ouverture 26 de remplissage de la capsule 2 et exercer une pression Ppred prédéterminée sur la préparation contenue dans ladite capsule 2, puis
      • o appliquer sur la préparation contenue dans ladite capsule 2, à l'aide dudit organe 62 de compression, un effort de compression jusqu'à atteindre une pression de compression égale à ladite pression Ppred prédéterminée,
      • o manoeuvrer le premier actionneur 67 du moyen 61 de tassage pour le faire coulisser relativement au bâti 60 selon ledit deuxième axe B-B' de coulissement de sa position actionnée à une position de repos dans laquelle ledit premier actionneur 67 rappelle l'organe 62 de compression dans sa position de relâchement, dans laquelle ledit organe 62 de compression est conçu pour relâcher la pression exercée sur la préparation et se désengager de l'ouverture 26 de remplissage de la capsule 2,
    • manoeuvrer le deuxième actionneur 14 du dispositif 131 de reprise d'effort pour le faire coulisser relativement au bâti 60 selon ledit quatrième axe D-D' de coulissement de sa position actionnée à une position de repos dans laquelle ledit deuxième actionneur 14 rappelle l'organe 132 de reprise d'effort dans sa position de retrait, dans laquelle ledit organe 132 de reprise d'effort est conçu pour annuler le contact avec la capsule 2.
  • La mise en oeuvre préférentielle de l'étape E4 de tassage à l'aide dudit moyen 61 de tassage permet en outre avantageusement d'obtenir un tassage homogène sans avoir pour cela au préalable à réaliser d'opération d'arasement, c'est-à-dire sans avoir à répartir uniformément la préparation dans la capsule 2 avant de procéder au tassage. Cet effet bénéfique est obtenu par la combinaison dudit fractionnement et du séquençage particulier des étapes E3, E4 et opérations E31, E32, E41, E42 d'alimentation et de tassage, et de la conception de l'organe 62 de compression dudit moyen 61 de tassage, lequel présente, comme décrit précédemment, au moins au voisinage de son extrémité 66 libre de compression sensiblement plane, une section complémentaire à la section de l'ouverture 26 de la capsule, de sorte à ce que ledit organe 62 de compression puisse coulisser étroitement dans l'ouverture de ladite capsule 2. Alternativement, il est parfaitement envisageable, sans pour autant sortir du cadre de l'invention, de réaliser lesdites opérations E41, E42 autrement que par une technique de compression mécanique, par exemple, par une technique de tassage par vibration. Dans une telle hypothèse, le moyen de tassage 61 et son procédé de mise en oeuvre serait donc adaptés en conséquence.
  • Ladite étape E5 de contrôle de la quantité Qcalc de préparation dans ladite capsule 2 est préférentiellement réalisée consécutivement à l'étape 3 d'alimentation et à chacune des opérations E41, E42 de tassage. En tout état de cause, ladite étape E5 de contrôle de la quantité de préparation est réalisée au moins consécutivement à la dernière des opérations E41, E42 de tassage. Ainsi, selon le procédé de l'invention, l'étape E5 de contrôle de la quantité de préparation est avantageusement distincte de, et consécutive à, l'étape E3 d'alimentation de la capsule, et l'on vient alors mesurer la quantité de préparation dont est effectivement emplie la capsule.
  • Cette étape E5 de contrôle est avantageusement mise en oeuvre à l'aide des moyen 71 de contrôle et moyen de commande, respectivement préférentiellement intégrés auxdites station 7 de contrôle et unité de commande (non représentée) précédemment décrites, le moyen 71 de contrôle étant avantageusement distinct du moyen d'alimentation Elle est ainsi avantageusement réalisée simultanément à l'étape E4 de tassage décrite ci-dessus, et plus précisément au moment où l'effort de compression appliqué par le moyen 61 de tassage sur la préparation contenue dans la capsule 2 atteint ladite pression Ppred prédéterminée. Dans cette étape E5 de contrôle, on calcule ainsi préférentiellement la quantité Qcalc de préparation contenue dans la capsule 2 après tassage à partir de :
    • la distance d entre ladite deuxième position Z2 prédéterminée dudit repère 72 et ladite troisième position Z3 prédéterminée dudit dispositif 73 de mesure, telle que mesurée et remontée par le signal de sortie dudit dispositif 73 de mesure, et
    • d'un certain nombre de données connues et pré-paramétrées dans les moyens de commande de l'unité de commande : le volume de l'espace 23 interne de la capsule 2, l'aire de l'ouverture 26 de remplissage de la capsule 2, la première position Z1 prédéterminée de la capsule 2, la deuxième position Z2 prédéterminée du repère 72, la troisième position Z3 prédéterminée du dispositif 73 de mesure, et la masse volumique de la préparation d'ingrédients en poudre considérée.
  • On compare ensuite cette quantité Qcalc avec la quantité Qpred prédéterminée de préparation, en appliquant de préférence un intervalle de tolérance fixé, par exemple de plus ou moins 10 %. Si la quantité Qcalc de préparation contenue dans la capsule 2 diffère de ladite quantité Qpred prédéterminée selon un pourcentage inclus dans cet intervalle de tolérance fixé, on considère alors la capsule 2 comme étant « conforme ». Dans le cas contraire, la capsule 2 sera considérée comme « non conforme ». Ce mode particulièrement simple et robuste de détermination de la quantité Qcalc contenue dans la capsule 2 est rendu possible et particulièrement précis et répétable dans le temps grâce à l'homogénéité du tassage obtenu par la mise en oeuvre des étapes E3 d'alimentation et E4 de tassage du procédé de l'invention.
  • Ledit procédé de conditionnement comporte en outre préférentiellement les étapes suivantes, consécutives auxdites étape E3 d'alimentation, étape E4 de tassage et étape E5 de contrôle :
    • une étape E6 de scellage, avantageusement mise en oeuvre à l'aide du moyen de scellage 81, préférentiellement intégré dans ladite station 8 de scellage, précédemment décrits, au cours de laquelle on vient produire un opercule 27 à partir d'une bande 85 et fixer ce dernier sur le rebord 25 d'une capsule 2 alimentée et tassée et de sorte à en sceller hermétiquement l'ouverture 26 de remplissage ;
    • une étape E7 d'évacuation, avantageusement mise en oeuvre à l'aide de la station 9 d'évacuation précédemment décrite, au cours de laquelle on vient réaliser :
      • ∘ soit une sous-étape E71, avantageusement mise en oeuvre à l'aide de la première sous-station 91 précédemment décrite, dans laquelle on évacue vers un premier récipient de rebus ladite capsule 2 alimentée, tassée et scellée si l'unité de commande renvoie une information indiquant que la quantité Qcalc de préparation contenue dans la capsule 2 diffère de ladite quantité Qpred prédéterminée selon un pourcentage exclu d'un intervalle de tolérance fixé ;
      • o soit une sous-étape E72, avantageusement mise en oeuvre à l'aide de la deuxième sous-station 92 précédemment décrite, dans laquelle on évacue vers un second récipient ladite capsule 2 alimentée, tassée et scellée si l'unité de commande renvoie une information indiquant que la quantité Qcalc de préparation contenue dans la capsule 2 ne diffère pas de ladite quantité Qpred prédéterminée selon un pourcentage inclus d'un intervalle de tolérance fixé.
  • En définitive, le procédé et la machine 1 permettent le conditionnement d'une préparation d'ingrédients en poudre, en particulier du café moulu, en capsules de manière particulièrement efficace et fiable, assurant une très grande précision dans la quantité de préparation mise en capsules, une parfaite homogénéité du tassage de la préparation dans les capsules, le tout dans un encombrement limité adapté à une utilisation semi-industrielle.

Claims (15)

  1. Procédé de conditionnement d'une préparation d'un ou plusieurs ingrédients en poudre, par exemple du café moulu, dans une capsule (2) destinée à l'élaboration d'un liquide alimentaire, du genre boisson alimentaire, ledit procédé comportant :
    - une étape (E3) d'alimentation de ladite capsule (2) avec une quantité (Qpred) prédéterminée de ladite préparation,
    - une étape (E4) de tassage de ladite préparation dans ladite capsule (2),
    - une étape (E5) de contrôle de la quantité de préparation dans ladite capsule (2), ledit procédé étant caractérisé en ce que l'étape (E4) de tassage comprend au moins deux opérations (E41, E42) distinctes de tassage.
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape (E3) d'alimentation comprend au moins deux opérations (E31, E32) d'alimentation partielles distinctes, à l'issue de la dernière desquelles ladite capsule (2) contient ladite quantité (Qpred) prédéterminée de préparation.
  3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque opération (E31, E32) d'alimentation est suivie d'une opération (E41, E42) de tassage.
  4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les opérations (E41, E42) de tassage sont réalisées par compression mécanique de la préparation dans la capsule (2), ladite compression mécanique étant de préférence réalisée de sorte à ce que l'effort de compression appliqué à la préparation dans la capsule (2) soit homogène et sensiblement identique pour chaque opération (E41, E42) de tassage.
  5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite étape (E5) de contrôle de la quantité de préparation est réalisée au moins consécutivement à la dernière des opérations (E41, E42) de tassage, de préférence consécutivement à chacune des opérations (E41, E42) de tassage.
  6. Machine (1) adaptée pour la mise en oeuvre d'un procédé conforme à l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle comprend :
    - un bâti (60),
    - un moyen (51) d'alimentation de la capsule (2) avec la préparation d'un ou plusieurs ingrédients en poudre,
    - un moyen (61) de tassage de ladite préparation dans la capsule (2),
    - un moyen (71) de contrôle de la quantité de préparation dans ladite capsule (2),
    - un dispositif (13) de support permettant de maintenir une capsule (2) fermement en position, en une première position (Z1) prédéterminée relativement audit bâti (60), lors de la mise en oeuvre desdits moyens (51) d'alimentation et (61) de tassage,
    - des moyens de commande en liaison fonctionnelle au moins avec le moyen (61) de tassage, aptes à commander ledit moyen (61) de tassage de sorte à ce qu'il réalise au moins deux opérations (E41, E42) distinctes de tassage.
  7. Machine (1) selon la revendication 6, caractérisée en ce que ledit moyen (51) d'alimentation comporte :
    - une entrée (52) d'alimentation par laquelle la préparation entre dans le moyen (51) d'alimentation,
    - une chambre (53) d'alimentation destinée à recevoir la préparation entrant par ladite entrée (52) d'alimentation et pourvue d'un orifice (54) supérieur et d'un orifice (55) inférieur débouchant de part et d'autre dudit moyen (51) d'alimentation, lesdits orifices (54) supérieur et (55) inférieur étant sensiblement identiques et positionnés en regard l'une de l'autre,
    - une sortie (56) d'alimentation par laquelle la préparation contenue dans ladite chambre (53) sort dudit moyen (51) d'alimentation afin d'alimenter ladite capsule (2).
  8. Machine selon la revendication 6 ou 7, caractérisée en ce que le moyen (61) de tassage comprend :
    - un organe (62) de compression monté mobile relativement au bâti (60) entre une position de compression dans laquelle l'organe (62) de compression est conçu pour s'engager dans l'ouverture (26) de remplissage de la capsule (2) et exercer une pression (Ppred) prédéterminée sur la préparation contenue dans ladite capsule (2) et au moins une position de relâchement dans laquelle l'organe (62) de compression est conçu pour relâcher ladite pression (Ppred) exercée sur la préparation et se désengager de l'ouverture (26) de remplissage de la capsule (2),
    - un premier actionneur (67) monté à coulissement relativement au bâti (60) entre une position actionnée dans laquelle ledit premier actionneur (67) coopère avec l'organe (62) de compression pour que ce dernier occupe sa position de compression et au moins une position de repos dans laquelle ledit premier actionneur (67) rappelle l'organe (62) de compression dans sa position de relâchement.
  9. Machine (1) selon la revendication 8, caractérisée en ce que ledit organe (62) de compression est monté à coulissement relativement au bâti (60) selon un premier axe (A-A') de coulissement, tandis que ledit premier actionneur (67) est monté à coulissement relativement au bâti (60) selon un deuxième axe (B-B') de coulissement, lesdits premier (A-A') et deuxième (B-B') axes de coulissement étant confondus.
  10. Machine (1) selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisée en ce que ledit dispositif (13) de support est constitué :
    - d'une part, d'un convoyeur (10), préférentiellement de type plateau tournant, pourvu d'au moins un logement (12) de réception traversant relativement aux bords (121) duquel un rebord (25) de ladite capsule (2) est positionné lorsque cette dernière est logée dans ledit logement (12), et
    - d'autre part, d'un dispositif (131) de reprise d'effort destiné à venir en contact avec la capsule (2) de sorte à venir contrer l'effort de compression exercé par le moyen (61) de tassage.
  11. Machine (1) selon la revendication 10, caractérisée en ce que ledit dispositif (131) de reprise d'effort comprend :
    - un organe (132) de reprise d'effort monté mobile relativement au bâti (60) entre une position de soutien dans laquelle l'organe (132) de reprise d'effort est conçu pour venir en contact avec la capsule (2) de sorte à venir contrer l'effort de compression exercé par le moyen (61) de tassage et au moins une position de retrait dans laquelle l'organe (132) de reprise d'effort est conçu pour annuler le contact avec la capsule (2),
    - un deuxième actionneur (14) monté à coulissement relativement au bâti (60) entre une position actionnée dans laquelle ledit deuxième actionneur (14) coopère avec l'organe (132) de reprise d'effort pour que ce dernier occupe sa position de soutien et au moins une position de repos dans laquelle ledit deuxième actionneur (14) rappelle l'organe (132) de reprise d'effort dans sa position de retrait.
  12. Machine (1) selon la revendication 11, caractérisée en ce que ledit organe (132) de reprise d'effort est monté à coulissement relativement au bâti (60) selon un troisième axe (C-C') de coulissement, tandis que ledit deuxième actionneur (14) est monté à coulissement relativement au bâti (60) selon un quatrième axe (D-D') de coulissement, lesdits troisième (C-C') et quatrième (D-D') axes de coulissement étant confondus.
  13. Machine (1) selon la revendication 11 ou 12, caractérisée en ce que ledit organe (132) de reprise d'effort est pourvu d'une ouverture (133) supérieure, de bords (134) supérieurs, de parois (135) latérales et d'un fond (136) délimitant un logement (137) intérieur de forme sensiblement complémentaire à celle du corps (21) de ladite capsule (2).
  14. Machine (1) selon les revendications 7 et 8, caractérisée en ce que ledit moyen (61) de tassage est configuré de sorte à venir coulisser étroitement dans la chambre (53) d'alimentation dudit moyen (51) d'alimentation, entre lesdits orifice (54) supérieur et orifice (55) inférieur de la chambre (53) d'alimentation, lorsque ledit organe (62) de compression passe de sa position de relâchement à sa position de compression.
  15. Machine (1) selon l'une quelconque des revendications 6 à 14, caractérisée en ce que ledit moyen (71) de contrôle de la quantité de préparation comprend :
    - un repère (72) positionné de manière fixe relativement à l'organe (62) de compression en une deuxième position (Z2) prédéterminée, et
    - un dispositif (73) de mesure, par exemple optique, fixé solidairement au bâti (60) de la machine (1) en une troisième position (Z3) prédéterminée, et apte à mesurer la distance (d) entre ladite deuxième position (Z2) prédéterminée dudit repère (72) et ladite troisième position (Z3) prédéterminée dudit dispositif (73) de mesure.
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