ES2929242T3 - Método y máquina de envasado para la fabricación de un cartucho compostable para la elaboración de productos y el cartucho compostable para la elaboración de productos - Google Patents
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Abstract
Un método para fabricar una cápsula compostable para productos cerveceros contempla preparar una primera (2) y una segunda lámina (3) de material biodegradable con propiedades de barrera a los gases, dando forma a la primera (2) y a la segunda lámina (3) para hacer al menos una primera (2a) y una segunda porción cóncava (3a), llenando la primera porción cóncava (2a) con una cantidad predeterminada (4) de producto cervecero y uniendo la primera porción cóncava (2a) a la segunda porción cóncava (3a) de modo que las respectivas concavidades estén opuestas y definan una envoltura para el producto de elaboración. Las etapas de conformación de la primera (2) y la segunda lámina (3) contemplan humedecer al menos una primera porción de la primera lámina (2) y una segunda porción de dicha segunda lámina (3), configurando la primera y la segunda porción de manera que como para hacer la primera (2a) y la segunda porción cóncava (3a) y secar la primera (2a) y la segunda porción cóncava (3a). También se da a conocer una estación de moldeado, una máquina para fabricar cápsulas compostables y la propia cápsula compostable. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Método y máquina de envasado para la fabricación de un cartucho compostable para la elaboración de productos y el cartucho compostable para la elaboración de productos
La presente invención se refiere a un método y una máquina de envasado para la fabricación de un cartucho compostable para la elaboración de productos.
El principal campo de aplicación de la presente invención es la industria alimentaria y, más concretamente, el área técnica de la fabricación de cartuchos para la elaboración de productos, como café, té y similares.
En los últimos años, en el área de la elaboración de productos, las soluciones de envasado como las cápsulas y cartuchos se han popularizado de forma creciente al hacer que los productos sean fáciles de usar con máquinas específicas, que reducen el tiempo necesario para preparar la bebida.
De las dos soluciones principales, los cartuchos se han considerado preferibles debido al hecho de que sólo entra en contacto con el producto el material biodegradable (por ejemplo, papel de filtro). Sin embargo, se ha ido desplazando el foco cada vez más hacia la mejora de la calidad de las cápsulas, tanto por razones económicas como porque estas últimas conservan mejor las propiedades organolépticas del producto.
Con las cápsulas, no hay necesidad de ningún envase aparte de la propia cápsula y, por su propia naturaleza, proporcionan una barrera de gas que preserva la calidad del producto que contienen durante mucho tiempo.
Por esta razón, algunos fabricantes han decidido recientemente modificar el concepto de "cartucho" y han empezado a desarrollar versiones que, sin dejar de ofrecer la famosa forma de disco, están hechas de materiales como el aluminio o similares, capaces de proporcionar una barrera de gas.
Desafortunadamente, esta solución no está alineada con el significativo aumento de la concienciación ambiental entre las instituciones y consumidores en los últimos años.
Así, en la actualidad, ninguna de las soluciones disponibles en el mercado es capaz de combinar la calidad de los cartuchos hechos de un material barrera con la sostenibilidad ambiental de los cartuchos convencionales, hechos de papel de filtro. Son conocidos un método y una máquina previos para producir cartuchos a partir de la EP1705122. Esta máquina previa comprende medios de preformado para hacer rebajes en la primera banda, medir los dispositivos para depositar una dosis de polvo unitario en los rebajes y un medio de sellado para formar y sellar una segunda banda sobre la primera banda para formar el cartucho.
El objeto de la presente invención es, por lo tanto, superar los inconvenientes de la técnica previa mencionada anteriormente.
En particular, el objeto de la presente invención es proporcionar un método y una máquina de envasado que hagan posible la fabricación de un cartucho para la elaboración de productos, que sea compostable y además proporcione un efecto de barrera de gas. Dicho propósito se ha conseguido con un método para la fabricación de un cartucho compostable para la elaboración de productos, con las características descritas en una o más de las reivindicaciones de 1 a 5, y una máquina para fabricar un cartucho compostable para la elaboración de productos con las características descritas en una o más de las reivindicaciones de 6 a 8.
En particular, el método implica preparar una primera y una segunda lámina de material biodegradable con propiedades de barrera de gases.
Éste involucra una etapa de dar forma a dicha primera hoja, de manera que se consigue al menos una primera porción cóncava.
El modelado de dicha segunda lámina para conseguir al menos una segunda porción cóncava está involucrado. Implica rellenar la primera porción cóncava con una cantidad predeterminada del producto de elaboración.
La primera y la segunda porción cóncava se unen de modo que las respectivas concavidades se encuentren opuestas entre sí y definan una carcasa para dicho producto de elaboración.
De acuerdo con la presente invención, los pasos de dar forma a la primera y segunda hojas implica humedecer al menos una primera porción de dicha primera lámina y una segunda porción de dicha segunda hoja.
Además, involucra configurar dicha primera y dicha segunda porción para obtener dicha primera y dicha segunda porción cóncava.
Un paso de secado de la primera y segunda porción cóncava están involucrado. Gracias al paso de humectación, los componentes celulósicos del material biodegradable con propiedades de barrera de gas se tornan más maleables, de manera que las porciones humedecidas pueden configurarse por medio de la estampación u otros métodos conocidos en el estado de la técnica. Además, el subsiguiente paso de secado permite que el material humedecido y moldeado cristalice, de modo que mantiene la forma correcta para poder rellenar y sellar el cartucho.
Gracias a este método, por lo tanto, es posible fabricar un cartucho compostable con propiedades de barrera de gas de una manera sencilla que es rentable para el fabricante.
La máquina de envasado está provista de una primera estación de moldeado configurada para proporcionar una primera lámina de material biodegradable con propiedades de barrera de gas con al menos una primera porción cóncava, y con una segunda estación de moldeado configurada para proporcionar una segunda lámina de material biodegradable con propiedades de barrera de gas con al menos una segunda porción cóncava. Cada estación de moldeado comprende un dispositivo de humidificación y un dispositivo de moldeado. Además, una estación de dosificación está dispuesta operativamente aguas abajo de dicha primera estación de moldeado y está configurada para rellenar dicha primera porción cóncava con una cantidad predeterminada de producto de elaboración.
Por último, se dispone una estación de unión operativamente aguas abajo de dicha estación de dosificación, y está configurada para unir dicha segunda porción cóncava con dicha primera porción cóncava, de modo que las respectivas concavidades sean opuestas entre sí y se defina una carcasa para dicho producto de elaboración.
Estas y otras características, junto con sus respectivas ventajas, serán más evidentes a partir de la descripción de ejemplo, y por lo tanto no limitante, que sigue a continuación, de una realización preferible, y por lo tanto no exclusiva, de una máquina y de un método para fabricar un cartucho compostable para elaborar productos según a lo que se muestra en las figuras adjuntas, en las que:
- La Figura 1 muestra una vista en perspectiva vertical esquemática de una máquina de envasado para la fabricación de un cartucho compostable para elaborar productos de acuerdo con la presente invención; - La Figura 2 muestra una vista en perspectiva vertical esquemática de una estación de moldeado para la máquina de envasado de la Figura 1;
- Las Figuras 3a y 3b muestran una vista lateral de un cartucho 100 fabricado con la máquina de envasado de la Figura 1 y una sola porción cóncava preformada fabricada con la estación de moldeado de la Figura 2.
Con referencia a las figuras adjuntas, el número de referencia 1 denota una máquina de envasado utilizada para implementar el método de fabricación de un cartucho compostable para elaborar productos según la presente invención. La máquina 1, así como el método de fabricación así implementado, por lo tanto, están destinados a su uso en la fabricación y producción de cartuchos compostables de un solo uso, del tipo utilizado para preparar bebidas, principalmente bebidas calientes, por infusión o percolación.
En general, el cartucho 100 es un elemento compuesto de una primera porción cóncava 2a y una segunda porción cóncava 3a que se unen de manera que las respectivas concavidades estén opuestas entre sí y definan una carcasa dentro de la cual se sitúa una cantidad predeterminada de producto de elaboración.
Cabe señalar que los cartuchos 100 fabricados con la máquina y el método de acuerdo con la presente invención puede diferir en tipo y pueden contener una amplia variedad de productos de elaboración, como café (preferible), té, infusiones de hierbas y similares.
Desde un punto de vista de procedimiento, en primer lugar, se preparan una primera lámina 2 y una segunda lámina 3 de material biodegradable con propiedades de barrera de gas.
El término "lámina" se utiliza aquí para definir cualquier elemento flexible con una extensión plana y caras de dos niveles opuestas una a la otra.
Cabe señalar que el término "lámina" se utiliza para abarcar tanto los elementos que tienen una extensión plana claramente definida, como rollos de material en los que la longitud del material es mucho mayor que su anchura.
La invención pretende abarcar tanto soluciones "en línea" como soluciones más estacionarias, en las que se procesan hojas individuales de material de forma discreta.
La primera lámina 2 o la segunda lámina 3 de material biodegradable con propiedades de barrera de gas se componen preferiblemente de un material compuesto con un componente celulósico y un componente biopolimérico o bioplástico.
Dicho material no contiene absolutamente ningún contenido de origen fósil o derivado del petróleo, y por lo tanto, puede considerarse totalmente compostable o biodegradable de acuerdo con incluso los requisitos más estrictos de la legislación nacional. De acuerdo con una realización preferida, el material biodegradable con propiedades de barrera de gas tiene un peso base de entre 90 y 150 gramos. Preferiblemente, el material biodegradable con propiedades de
barrera de gas comprende una pluralidad de capas superpuestas, incluyendo una o más de las siguientes:
- una tela no tejida que comprenda al menos un 40% de fibras biodegradables en peso, y preferiblemente en peso total;
- una capa de adhesivo apto para entrar en contacto con los alimentos y, en todo caso, de menos de 5% en peso del material;
- un medio de barrera capaz de reducir la permeabilidad al gas, como papel vegetal o similares.
Las fibras biodegradables utilizadas pueden escogerse, por ejemplo, de entre el grupo que contiene:
- PLA (ácido poliláctico),
- PHA (polihidroxialcanoatos);
- PHB (poli-p-hidroxibutirato);
- PHB(V) (poli hidroxibutirato-co-hidroxivalerato);
- PBS (succinato de polibutileno);
- biopoliéster;
- fibras celulósicas como algodón, lino y fibras de madera.
La capa adhesiva, si está presente, es preferiblemente de tipo acrílico.
El método para fabricar el cartucho 100 debe comprender, de forma general, un paso de moldeado de la primera lámina 2 y la segunda lámina 3 para conseguir la primera parte cóncava 2a en la primera lámina 2 y la segunda porción cóncava 3a en la segunda lámina 3.
Preferentemente, se realizan una sucesión de primeras porciones cóncavas 2a en la primera lámina 2, y una correspondiente sucesión de segundas porciones cóncavas 3a se realizan en la segunda lámina 3.
Cabe señalar que dichos pasos de moldeado pueden realizarse simultáneamente o en pasos sucesivos, en una misma estación o en estaciones diferentes.
De acuerdo con la invención, dichas etapas de moldeado de la primera lámina 2 y la segunda lámina 3 implican la humectación de al menos una primera porción de dicha primera lámina 2 y una segunda porción de dicha segunda lámina 3.
Preferiblemente, la humidificación o impregnación de las porciones de las hojas 2, 3 se realiza dirigiendo al menos un flujo de vapor a una temperatura predeterminada contra la primera y dicha segunda porción.
Alternativamente, sin embargo, el paso de humidificación puede realizarse por otros métodos. Por ejemplo, el paso de humidificación podría realizarse mediante nebulización de un líquido (por ejemplo, agua desmineralizada) sobre las láminas 2, 3 o impregnando las láminas 2, 3 utilizando dispositivos específicos (baños, rodillos, esponjas). De acuerdo con la realización preferible, el paso de humedecer la primera o la segunda porción se realiza dirigiendo dos flujos de vapor separados, que preferiblemente pueden ser controlados y ajustados por separado, contra las dos caras de cada primera lámina 2 o segunda lámina 3.
De forma ventajosa, esto permite que las diferentes capas de material biodegradable con propiedades de barrera des gases se impregnen de diferentes maneras.
El paso de moldeado implica además configurar la primera y la segunda porción para obtener la primera 2a y la segunda 3a porción cóncava.
En otras palabras, la porción previamente humedecida de la primera lámina 2 y de la segunda lámina 3 se configuran, por ejemplo por medio de una señal, sello o similar.
Ventajosamente, de esta manera las fracciones celulósicas del material son más maleables y el riesgo de rotura se reduce considerablemente, manteniendo una velocidad de producción compatible con los tiempos de ciclo requeridos para satisfacer las demandas del mercado actual.
A continuación, o al mismo tiempo que el proceso de moldeado, la primera 2a y la segunda porción cóncava 3a se secan.
En otras palabras, el paso de secado implica calentar la primera 2a y la segunda porción cóncava 3a, al mismo tiempo o después de dicho paso de moldeado, con el fin de cristalizar la forma del material que se ha obtenido.
Las partes cóncavas 2a, 3a obtenidas en el paso de moldeado se utilizan luego para fabricar el cartucho 100.
En particular, la primera parte cóncava 2a se rellena con una cantidad predeterminada 4 de producto de elaboración,
el cual, como ya se ha mencionado, puede variar en tipo.
Por último, la primera parte cóncava 2a, rellena de dicha cantidad 4, se une a la segunda porción cóncava 3a de modo que las respectivas concavidades se encuentren opuestas la una a la otra y se defina una envoltura para dicho producto de elaboración.
Por lo tanto, el método que es objeto de la invención permite la fabricación de un cartucho 100 en la que tanto la primera 2a como la segunda porción cóncava 3a se preforman y están constituidas por un material biodegradable con propiedades de barrera de gases.
Este método se implementa, por ejemplo, con la máquina de envasado 1, que es objeto de la invención.
Esta máquina 1 comprende una primera y una segunda estación de moldeado 5, 6, una estación de rellenado 7 y una estación de unión 8.
La primera estación de moldeado 5 está configurada para proporcionar la primera lámina 2 de material biodegradable con dicha primera porción cóncava 2a, preferiblemente con una sucesión de primeras porciones cóncavas 2a.
La segunda estación de moldeado 6 está configurada para proporcionar la segunda lámina 3 de material biodegradable con dicha segunda porción cóncava 3a, preferiblemente con una sucesión de segundas porciones cóncavas 3a. Cabe señalar que la primera 5 y segunda estación de moldeado 6 podrían disponerse en un mismo dispositivo y podrían actuar de forma simultánea sobre las dos láminas 2, 3 o podrían estar separadas físicamente.
Cada estación de moldeado 5, 6 comprende una unidad de alimentación 9 de la respectiva primera 2 o segunda lámina 3 de material biodegradable con propiedades de barrera de gas. Esta unidad de alimentación 9 está configurada para alimentar la lámina 2, 3 (o la tira) a lo largo del sentido de movimiento "A".
A lo largo de dicho sentido de movimiento "A" existe un dispositivo de humidificación 10 para humidificar al menos una porción de la respectiva primera 2 o segunda lámina 3. Preferiblemente, el dispositivo de humidificación 10 comprende al menos un generador de vapor 10a configurado para generar un flujo de vapor "V" que impacta con la respectiva porción de la primera 2 o segunda lámina 3.
De acuerdo con la realización preferible, la humidificación el dispositivo 10 comprende dos generadores de vapor 10a dispuestos uno frente al otro, cada uno de ellos dirigido hacia una cara respectiva de la primera 2 o la segunda lámina 3.
Estos generadores de vapor 10a pueden estar controlados preferiblemente por separado, permitiendo la diferenciación y optimización de la impregnación de cada cara de las láminas 2, 3.
Alternativamente, sin embargo, se pueden usar otros sistemas de humidificación, como boquillas de nebulización/ pulverización o rodillos aplicadores (por ejemplo, con brochas o esponjas). Operativamente aguas abajo del dispositivo de humidificación 10 está el dispositivo de moldeado 11.
El dispositivo de moldeado 11 comprende al menos un cuerpo moldeador 12 y medios de calentamiento 13.
El cuerpo moldeador 12 está configurado para darle una configuración cóncava a la porción impregnada de la lámina. Los medios de calentamiento 13 están configurados, en cambio, para secar dicha porción para que dicha configuración cóncava se mantenga.
De acuerdo con la realización preferible, el cuerpo moldeador 12 comprende al menos un sello 12a (convexo) capaz de acercarse y alejarse de un molde 12b (cóncavo) con una forma mutuamente complementaria.
De esta forma se le da su configuración cóncava a la porción de la primera lámina 2 o de la segunda lámina 3. Preferiblemente, los medios de calentamiento 13 comprenden un cuerpo de calentamiento 13a conectado a dicho sello 12a y/o a dicho molde 12b para secar la parte cóncava 2a, 3a de la primera 2 o de la segunda lámina 3 durante el moldeado. Preferiblemente, el cuerpo de calentamiento 13a está definido por al menos un elemento incorporado en el sello 12a o en el molde 12b.
De acuerdo con la realización preferible, el cuerpo moldeador 12 está configurado para ejercer una fuerza de compresión de entre 1000 y 3000 N.
El cuerpo de calentamiento 13a, en cambio, preferiblemente está configurado para aumentar la temperatura del sello 12a o del molde 12b hasta una temperatura de entre 50 y 130°C durante el paso de moldeado.
De forma ventajosa, de esta manera se consigue el moldeado preciso de las porciones cóncavas 2a, 3a de forma rápida y fiable.
La invención logra los fines previstos y así se obtienen ventajas significativas.
La estación de rellenado 7 comprende un dispositivo dispensador 7a, de un tipo conocido en el estado de la técnica y, por tanto, no descrito en detalle aquí. El dispensador 7a puede ser de tipo dispensador de pesos o volúmenes prefijados, o de tipo cronometrado.
La estación de unión 8 puede, a su vez, variar de tipo. Preferiblemente se utiliza un dispositivo de soldadura por ultrasonidos 8a (un sonotrodo) para evitar o limitar la presencia de adhesivo.
Sin embargo, podrían usarse fácilmente un sellador térmico u otros sistemas conocidos en la técnica previa en su lugar.
Además, dado el carácter consecutivo de los pasos de humidificación y secado, con el paso de moldeado realizado entre ellos, los riesgos de fracturas y roturas del material biodegradable, que no es muy adecuado para el moldeado por secado debido a sus componentes celulósicos, se reducen al mínimo.
Asimismo, realizar el paso de secado durante el moldeado implica que se mantiene la configuración exacta, facilitando los pasos posteriores de rellenado y unión, y evitando al fabricante la necesidad de utilizar sistemas de succión o vacío para mantener dicha forma.
Claims (8)
1. Un método para fabricar un cartucho compostable para la elaboración de productos, que comprende las siguientes etapas:
- preparar una primera (2) y una segunda lámina (3), hechas de un material biodegradable con propiedades de barrera de gas;
- dar forma a dicha primera lámina (2) de manera que se obtenga al menos una primera porción cóncava (2a);
- dar forma a dicha segunda lámina (3) de manera que se obtenga al menos una segunda porción cóncava (3a);
- rellenar la primera porción cóncava (2a) con una cantidad predeterminada (4) de producto de elaboración;
- unir dicha primera porción cóncava (2a) con dicha segunda porción cóncava (3a) para que las respectivas concavidades se encuentren opuestas entre sí definiendo una carcasa para dicho producto de elaboración;
que se caracteriza porque dichas etapas de moldeado de la primera (2) y de la segunda lámina (3) prevén:
- humedecer al menos una primera porción de dicha primera lámina (2) y una segunda porción de dicha segunda lámina (3);
- moldear dicha primera y dicha segunda porción para obtener dicha primera (2a) y dicha segunda porción cóncava (3a);
- secar dicha primera (2a) y dicha segunda porción cóncava (3a).
2. El método según la reivindicación 1, en el que dicha primera lámina (2) o segunda lámina (3) de material biodegradable con propiedades de barrera de gas, es un compuesto con un componente celulósico y un componente biopolimérico o bioplástico.
3. El método según la reivindicación 1 o 2, en el que dicha etapa de secado prevé calentar la primera (2a) y la segunda porción cóncava (3a), simultáneamente o a continuación de dicho moldeado.
4. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho paso de humedecer la primera y la segunda porción se lleva a cabo dirigiendo al menos un flujo de vapor a una temperatura predeterminada contra dicha primera y dicha segunda porción.
5. El método según la reivindicación 4, en el que cada primera (2) o segunda lámina (3) tiene dos caras diferentes; y dicho paso de humedecer la primera o la segunda porción se lleva a cabo dirigiendo dos flujos de vapor diferentes contra las dos caras de cada primera (2) o segunda lámina (3).
6. Una máquina para hacer cartuchos compostables para productos de elaboración, que comprende:
- una primera estación de moldeado (5) y una segunda estación de moldeado (6) configuradas para poner a disposición respectivamente una primera lámina (2) y una segunda lámina (3), ambas hechas de material biodegradable con propiedades de barrera de gas y provistas respectivamente de una primera porción cóncava (2a) y una segunda porción cóncava (3a); cada una de dicha primera (5) y segunda estación de moldeado (6) comprenden una unidad de alimentación (9) para alimentar al menos una lámina (2, 3) hecha de material biodegradable con propiedades de barrera de gas, un dispositivo de humidificación (10) para humidificar al menos una porción de dicha lámina (2, 3) y un dispositivo de moldeado (11) dispuesto operativamente aguas abajo del dispositivo de humidificación (10); y dicho dispositivo de moldeado (11) dispone de un cuerpo moldeador (12) configurado para darle a dicha porción una configuración cóncava, y medios de calentamiento (13) configurados para secar dicha porción, lo que permite que dicha configuración cóncava se mantenga;
- una estación de dosificación (7) dispuesta operativamente aguas abajo desde dicha primera estación de moldeado (5) y que está configurada para rellenar dicha primera porción cóncava (2a) con una cantidad predeterminada (4) de producto de elaboración;
- una estación de unión (8) dispuesta operativamente aguas abajo desde dicha estación de dosificación (7) y que está configurada para unir dicha segunda porción cóncava (3a) a dicha primera porción cóncava (2a), de forma que las respectivas concavidades estén opuestas entre sí y se defina una carcasa para dicho producto de elaboración.
7. La máquina según la reivindicación 6, en la que dicho cuerpo de moldeado (12) comprende al menos un sello (12a) capaz de acercarse y alejarse de un molde (12b) con una forma mutuamente complementaria, para dar a la porción
de las láminas (2, 3) dicha configuración cóncava; y dichos elementos de calentamiento (13) comprenden un cuerpo de calentamiento (13a) conectado a dicho sello (12a) y/o a dicho molde (12b) con el propósito de secar la porción de las láminas (2, 3) durante el proceso de moldeado.
8. La máquina de acuerdo con las reivindicaciones 6 o 7, en la que el dispositivo de humidificación (10) comprende al menos un generador de vapor (10a) configurado para generar un flujo de vapor (V) que impacta con dicha porción de las láminas (2, 3).
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