FR2979904A1 - Recharge en dose unitaire pour un produit alimentaire et machine pour sa fabrication. - Google Patents

Abstract

L'invention a pour objet une recharge monodose (1) d'un produit alimentaire pour la préparation d'une boisson, telle qu'un café ou analogue. Elle comprend une partie conformée en demi-coquille (11) et un élément de fermeture (22) sous la forme d'une feuille, la demi-coquille (11) présentant une collerette terminale (111) sur laquelle est fixé ledit élément de fermeture (22) de manière irréversible, ladite demi-coquille (11) et ledit élément de fermeture (22) étant constitués en matériau biodégradable. Est également revendiqué une machine (200) pour la fabrication d'une recharge monodose (1) comprenant un châssis (201) porteur d'un chariot (210) pourvu d'un poinçon de découpe (213) d'une préforme, à travers lequel circule un poinçon d'emboutissage (215) de ladite préforme pour obtenir une partie conformée en demi-coquille (11), de sorte que les opérations de découpe et d'emboutissage sont localisées en un même poste.

Description

Recharge en dose unitaire pour un produit alimentaire et machine pour sa fabrication La présente invention appartient au domaine des produits pour la préparation de boissons, et plus particulièrement à celui des recharges placées dans des appareils dédiés à cette préparation. Elle a pour objet une recharge à usage unique d'un produit alimentaire en vue de la préparation d'une boisson. Elle a aussi pour objet une machine pour la fabrication d'une telle recharge. Elle a enfin pour objet un procédé d'obtention d'une telle recharge. La présente invention concerne plus particulièrement une recharge en dose unitaire pour un produit alimentaire, en vue de la préparation d'une boisson, telle qu'un café, un thé, un chocolat ou analogue. La recharge comprend une partie conçue pour le logement du produit alimentaire. Cette partie est conformée en une demi-coquille et comporte une ouverture adaptée pour l'insertion préalable du produit alimentaire à l'intérieur de la demi-coquille. L'ouverture de la recharge est en outre obturée par un élément de fermeture d'une manière telle que ladite ouverture est fermée de manière irréversible. Plus précisément, le terme irréversible est destiné à indiquer une fermeture définitive, c'est-à-dire qu'une fois que l'élément de fermeture est placé dans l'état fermé, il n'est pas possible d'ouvrir la recharge sans lui faire subir de dommages.

Ce qui vient d'être décrit est une configuration courante d'un conteneur monodose connu dans l'état de l'art. Ce conteneur est adapté pour le confinement du produit alimentaire qui est notamment soluble et sous forme pulvérulente. Le produit alimentaire est par exemple constitué de café moulu, de brisures de thé, de chocolat pulvérulent ou analogue.

Le conteneur, communément connu sous le nom de capsule, est rempli de café moulu, ou d'un des ingrédients analogues susvisés. Le conteneur est prévu pour être inséré dans un dispositif tel qu'un percolateur, en vue d'obtenir une boisson, différente en fonction de l'ingrédient contenu dans la capsule utilisée.35 Un tel dispositif permet en général le passage d'eau chaude sous pression à travers la capsule elle-même. Un tel passage d'eau chaude permet la fourniture de la boisson, grâce au mélange entre l'eau et l'ingrédient présent à l'intérieur de la capsule.

En général, la capsule est constituée d'un élément en demi-coquille pour le logement du café, et présente une ouverture sur un côté qui est fermé par un élément de fermeture. La demi-coquille ainsi que l'élément de fermeture sont traversés par l'eau, ce qui permet la fourniture de la boisson.

Les systèmes les plus courants disponibles sur le marché prévoient la réalisation de l'élément en demi-coquille en une matière plastique ou autre qui n'est pas biodégradable. L'élément en demi-coquille est rempli avec le produit alimentaire et est clos par fermeture irréversible à l'aide d'une feuille de matière plastique ou avec une autre demi-coquille couplée. Une fois la capsule insérée dans le dispositif, elle est perforée ce qui permet le passage de l'eau pour la préparation de la boisson. Compte tenu de ces caractéristiques, une capsule de ce type présente un inconvénient important en ce qui concerne son élimination après utilisation, en raison du fait que les différents matériaux qui la composent ne sont pas séparables, forçant l'utilisateur à les traiter après utilisation comme un déchet non recyclable. Pour résoudre ce problème, il a été proposé un conteneur monodose qui comporte un élément en demi-coquille en matière plastique et un élément de couverture amovible, ce qui permet le remplissage de l'élément en demi-coquille avec le café en poudre, la fermeture de l'ouverture, puis le retrait de l'élément de couverture amovible une fois que la capsule a été utilisée, afin de rendre l'élément en demi-coquille en plastique réutilisable. Cette solution, cependant, ne permet pas un nettoyage idéal de l'élément en demi- coquille et du résidu de café en poudre. De plus, les températures élevées et le fonctionnement même du dispositif abîment le plastique de l'élément en demi-coquille, le rendant de ce fait inutilisable après quelques utilisations. L'invention atteint les objectifs ci-dessus en offrant une recharge en dose unitaire comprenant une demi-coquille et un élément de fermeture, dans laquelle ladite demi- coquille présente au voisinage de ladite ouverture une collerette terminale, sur laquelle est fixé ledit l'élément de fermeture, ladite demi-coquille et ledit élément de fermeture étant constitués en un matériau biodégradable.

La recharge selon l'invention est donc réalisée intégralement en matériau biodégradable, contenant l'ingrédient pour préparer la boisson choisie. Un tel matériau doit par ailleurs répondre à toutes les exigence de l'emploi auquel il est destiné, en premier lieu être apte à la préparation d'une boisson par percolation, le plus souvent à chaud, et compatible avec la santé des consommateurs. Un tel matériau peut être notamment réalisé à base de matière première cellulosique, par exemple à partir de pâte à papier ou à partir de matériaux issus de la valorisation des déchets végétaux, tissé ou intissé, tels que du papier crépon, du papier filtre, ou autre. Dans ce cas, le matériau servant à la fabrication de la dose unitaire se présente commodément à l'état de film souple. Il est nécessaire d'y découper des pièces de taille adéquate et de les mettre en forme pour obtenir un objet tridimensionnel, alors que leur capacité d'étirement plastique est négligeable. Ce faisant, il est impératif de respecter l'intégrité de la pièce durant son façonnage, sous peine que la recharge se déchire et ne joue plus son rôle rétenteur du produit alimentaire.

Les techniques pour la mise en forme des recharges en matière plastique rigide de type connu reposent sur les procédés de la plasturgie (essentiellement thermocompression) qui ne peuvent pas être utilisées ici. Pour les capsules en métal en revanche, on a recours à un procédé d'emboutissage permettant d'obtenir, qui consiste à faire subir une déformation plastique à une feuille de tôle plane et mince pour obtenir la forme voulue. Cette opération est réalisée à l'aide d'une presse à emboutir de forte puissance munie d'outillages spéciaux, qui comporte, trois pièces principales, à savoir, i) une matrice, en creux, qui épouse la forme extérieure de la pièce, ii) un poinçon, en relief, qui épouse sa forme intérieure en réservant l'épaisseur de la tôle, et iii) un serre-flan entourant le poinçon, qui s'applique contre le pourtour de la matrice et sert à coincer la tôle pendant l'application du poinçon. Ces méthodes appliquées aux métaux ne peuvent pas être transposées au formage d'un film souple, fragile, et peu sujet aux déformations plastiques, tel que le film en matériau biodégradable visé.

L'obtention de recharges biodégradables s'est ainsi avéré être conditionnée par la mise au point d'un procédé de fabrication des recharges à partir d'un film de matériau biodégradable et d'une machine apte à sa mise en oeuvre. C'est un des buts de la présente invention, qui est atteint en proposant une machine pour la fabrication de recharges monodoses. Selon l'option technologique adoptée, une machine a été conçue permettant de former une recharge tridimensionnelle par emboutissage d'un matériau non plastique et fragile. Pour ce faire la machine comprend des moyens de découpe associés à des moyens d'emboutissage, qui entrent en action successivement sur un même poste de travail. Les moyens de découpe sont dédiés à l'obtention d'une préforme à partir d'une bande du matériau biodégradable qui alimente la machine. Les moyens d'emboutissage sont destinés à transformer la pièce plane ainsi découpée constituant la préforme, en une demi-coquille qui recevra le produit alimentaire avant fermeture par un élément de fermeture, avantageusement également en matériau biodégradable. Une telle machine répond à une certain nombre d'exigences, découlant de la nature du matériau (du film) et de sa destination finale : elle ne doit pas déchirer ou endommager le film, elle ne doit pas le dégrader par la température ou du fait d'une humidité trop élevée.

Des substances toxiques ne doivent pas être utilisées. Elle doit en outre fonctionner à une cadence élevée pour avoir une productivité satisfaisante. Cette dernière exigence est difficile à concilier avec l'impératif d'intégrité du film et de la recharge formée, car le film alimentant la machine doit être tiré pour se placer à l'aplomb des organes de découpe et de formage, sans subir de dommage malgré la tension subie. Une tension importante est aussi due à la profondeur relativement importante, surtout lorsque la recharge adopte une forme tronconique, similaire à celle des capsules métalliques classiques.

L'impératif de productivité se heurte à un autre type de problème, découlant de la légèreté du matériau. En effet, lorsqu'une pièce de matériau est découpée dans le film, le moindre courant d'air généré par le fonctionnement de la machine et le déplacement de ses organes peut entraîner la pièce hors de sa zone de traitement. Or, pour que le formage soit réussi, il est bien évident que la préforme doit garder une position définie par rapport aux organes de formage. Par exemple, pour une recharge tronconique réalisée à partir d'un disque de matériau biodégradable, le disque doit être parfaitement centré au moment de l'emboutissage. En outre, un tel disque a une vitesse de chute relativement lente compte tenu de sa faible masse au regard de sa surface. Un autre facteur de ralentissement du processus, qui est résolu par l'invention, est la vitesse de chute réduite de la préforme lorsqu'elle doit se déplacer sous l'effet de son propre poids. Il y a donc un besoin non satisfait par l'état de l'art de fournir non seulement une recharge en dose unitaire capable de résoudre les problèmes décrits ci-dessus causés par les conteneurs communs connus dans l'art antérieur, mais aussi une machine pour la fabrication d'une telle recharge ainsi qu'un procédé d'obtention d'une telle recharge. La réalisation des pièces constituant la recharge monodose selon la présente invention avec un matériau biodégradable, grâce à la machine spécialement conçue à cet effet, permet leur élimination facile sans polluer l'environnement.

En outre, comme on le verra ci-dessous, la forme en demi-coquille, adaptée pour loger le produit alimentaire, permet une utilisation par des équipements communs connus dans l'état de l'art pour la distribution du café, la demi-coquille pouvant être réalisée en fonction du profil souhaité qui peut varier d'un simple profil rectiligne, par exemple de cône tronqué, à des profils curvilignes plus complexes. Selon un mode de réalisation possible, la demi-coquille peut consister en un élément "en coupelle", qui présente une section longitudinale sensiblement parabolique.

Selon une autre mode de réalisation, la demi-coquille apte à contenir la denrée alimentaire peut présenter une forme tronconique qui s'élargit dans la direction de ladite ouverture. Dans le mode de réalisation qui prévoit une demi-coquille conformée en un cône tronqué, la demi-coquille comprend une petite base qui constitue la face inférieure de la recharge, une grande base qui constitue l'ouverture et des côtés obliques qui divergent dans la direction de l'ouverture elle-même. Avantageusement, dans le but de diminuer l'encombrement et pour permettre une grande sécurité de la fermeture de la recharge, l'élément de fermeture a une forme correspondant à la collerette terminale de la demi-coquille.35 En outre, l'élément de fermeture, constitué en matériau biodégradable comme la demi-coquille, est de préférence constitué par un élément en plaque flexible, à savoir d'une feuille de matériau biodégradable, qui permet le passage de l'eau et ensuite l'extraction de la boisson à partir du produit alimentaire contenu dans la recharge.

On peut recourir à une méthode connue pour solidariser entre eux chacun des éléments en matière biodégradable qui constituent la recharge, mais de préférence l'élément de fermeture est fixé à la demi-coquille par thermo-soudage d'au moins une partie de l'élément de fermeture sur la collerette terminale de ladite demi-coquille. Ce soudage à chaud peut-être obtenu aisément à l'aide d'une colle telle que celles utilisés dans la fabrication des filtres à café (une face au moins du film pouvant dans ce cas être thermocollante), ou bien sans ajout de colle, par l'adhésion de composants présents dans la matière biodégradable, par exemple de l'amidon.

Selon un mode de réalisation préféré, le matériau biodégradable est constitué de papier filtre ou d'un matériau similaire. L'utilisation de ce matériau permet d'optimiser le passage de l'eau à l'intérieur de la recharge. En particulier, une forme de réalisation prévoit l'utilisation de papier filtre végétal.

Différentes qualités de papier filtre peuvent être utilisées, choisies dans la gamme offerte par les fabricants spécialisés ou spécialement défini. On pourra choisir un papier identique ou différent pour la demi-coquille et pour l'élément de fermeture. On veillera notamment à ce que l'élément de fermeture soit suffisamment épais afin qu'il résiste à la pression induite par le percolateur (pouvant être de l'ordre de 15 à 18 bars), de sorte qu'il ne soit pas percé prématurément. On choisira de préférence un papier de densité élevée, de l'ordre de 35 g.m-2 ou plus, qui retiendra l'eau ayant pénétré dans la dose quelques secondes sans se déchirer, avant de la laisser s'écouler (ou plus exactement de laisser s'écouler la boisson). On préfèrera pour la demi-coquille un matériau lui conférant une rigidité suffisante pour qu'elle conserve sa forme après fabrication jusqu'au moment de son usage. Pour cette raison, on choisira de préférence également un papier de densité élevée, de l'ordre de 35 g.m-2 ou plus. De manière générale, on utilisera des papiers filtres dont la densité est comprise entre 30 g.m-2 et 60 g.m-2. Par exemple, on peut réaliser une recharge monodose selon l'invention à l'aide d'une demi-coquille en papier filtre d'environ 35 g.m-2 et d'un élément de fermeture en papier filtre d'environ 40 g.rn-2. Toute autre qualité de matériau biodégradable répondant au cahier des charges spécifié ci-dessus peut aussi être utilisé et fait expressément partie de la présente invention.

Avantageusement, il est possible de prévoir sur la surface extérieure de la demi-coquille un ou plusieurs replis formés du même matériau que la demi-coquille, afin de rigidifier la recharge. Ces replis sont rabattus sur eux-mêmes en étant aplatis et permettent avantageusement l'adaptation du volume interne de la demi-coquille en fonction de la quantité de produit alimentaire placée dans celle-ci.

Selon une forme de réalisation de la recharge, il est prévu en combinaison avec la demi-coquille, un élément rigide ou conteneur adapté pour entourer la surface extérieure de la demi-coquille, lequel élément rigide présente une forme correspondant à la forme de la demi-coquille. L'élément rigide peut donc recevoir et loger la demi-coquille pour soutenir celle-ci lors de l'insertion de la recharge monodose dans un dispositif de distribution de boissons préparées à l'aide du produit alimentaire contenu dans la recharge. Afin d'augmenter la compatibilité et la complémentarité entre l'élément rigide et la demi-coquille, il est possible de prévoir que l'élément rigide présente une collerette d'extrémité pour coopérer avec la collerette terminale de la demi-coquille. De préférence, l'élément rigide est réalisé en matière plastique. La recharge en matériau biodégradable, peut être facilement séparée de l'élément rigide après délivrance de la boisson. De cette façon, l'élément rigide est adapté pour le recyclage, en tant que déchet en plastique ordinaire, tandis que la recharge utilisée, qui est complètement biodégradable, peut être compostée. Il est précisé que la recharge peut avoir n'importe quelle dimension et les mesures de longueur, largeur et épaisseur de la demi-coquille et de l'élément de fermeture peuvent varier en fonction de la quantité de café ou de l'ingrédient à introduire, ou en fonction du dispositif utilisé pour la préparation de la boisson. Les mêmes considérations s'appliquent à l'élément rigide prévu en combinaison avec la recharge. On aura ainsi toute latitude de choisir et d'adapter les dimensions de la recharge monodose selon l'invention aux dimensions prévues dans les percolateurs déjà existants utilisés par les consommateurs de boissons.

Une machine conforme à la présente invention est une machine pour la fabrication d'une telle recharge monodose qui s'intègre dans une chaîne de fabrication comprenant différents postes de travail. Elle comprend des moyens d'alimentation en matériau biodégradable, plus particulièrement des moyens pour fournir une bande dudit matériau. Elle est principalement reconnaissable en ce qu'elle comprend un châssis porteur d'un charriot pourvu d'un poinçon de découpe à travers lequel circule un poinçon d'emboutissage. Le poinçon d'emboutissage coopère avec une matrice de forme complémentaire pour former une demi-coquille en matériau biodégradable. La matrice fait partie intégrante d'un moyen de transport qui permet d'amener la demi-coquille ainsi formée jusqu'au poste suivant. Il est particulièrement avantageux en terme d'encombrement et de rapidité d'exécution que les opérations de découpe et d'emboutissage soient localisées en un même poste, ce qui facilite en les diminuant les manipulations et rend une telle machine efficace et compétitive. En particulier, on surmonte les difficultés liées au déplacement rapide de la préforme et au contrôle de son placement correct. Le poinçon de découpe est avantageusement conformé en un anneau tubulaire formant une lame de coupe. Il en résulte l'obtention d'une préforme agencée en disque ce qui est particulièrement avantageux pour une obtention finale d'une recharge monodose comportant une demi-coquille tronconique. De préférence, le poinçon de découpe est mobile en translation entre une position supérieure dans laquelle le poinçon de découpe surplombe une bande d'un matériau biodégradable et une position inférieure dans laquelle le poinçon de découpe coopère avec un plateau de découpe monté sur le châssis, pour séparer une préforme de la bande de matériau biodégradable. La découpe est avantageusement réalisée par cisaillement entre le poinçon de découpe et la bordure d'une ouverture circulaire ménagée dans le plateau de découpe. La préforme, une fois séparée de la bande de matériau, tombe par gravité au fond de l'ouverture circulaire, sans pouvoir se décaler latéralement. Ces dispositions permettent des cadences élevées de fabrication de la préforme à partir de mouvements simples et rapides du chariot, combinés à un déplacement minimal de la préforme.35 De préférence, le poinçon d'emboutissage est mobile entre une position de repos dans laquelle le poinçon d'emboutissage surplombe la bande de matériau (ou la préforme) et une position d'emboutissage dans laquelle une tête du poinçon d'emboutissage est introduite à l'intérieur d'une matrice en entraînant avec elle la préforme, la matrice étant constitutive d'un moyen de transport de la recharge monodose en cours de fabrication. Ces dispositions sont telles que l'emboutissage de la préforme est réalisé sans avoir à déplacer la matrice après découpe de ladite préforme, ni à déplacer la préforme latéralement, la matrice étant disposée sous cette dernière qui est ainsi réceptionnée par gravité à l'entrée de la matrice. Ces dispositions permettent une cadence élevée.

Un anneau est préférentiellement interposé entre le plateau de découpe que comporte le châssis et la matrice, pour former un entonnoir de guidage de la préforme. L'anneau est préférentiellement réalisé en polytétrafluoroéthylène et comporte une arête supérieure interne qui est biseautée. Ces dispositions visent à garantir une descente symétrique de la préforme à l'intérieur de la matrice sans mise de guingois de la préforme. L'anneau constitue avantageusement un organe de guidage de la préforme. Le poinçon d'emboutissage est avantageusement équipé d'un moyen de chauffage, ce qui facilite la formation et des replis de la demi-coquille et leur adhésion sur la surface extérieure de cette dernière, notamment lorsque le matériau biodégradable est encollé ou thermocollant. Le châssis est avantageusement porteur d'un rouleau de matériau biodégradable constitutif de la demi-coquille. Ces dispositions augmentent encore la compacité de la machine qui permet en un volume réduit de produire à forte cadence les recharges monodoses de la présente invention. Un procédé d'obtention d'une telle recharge monodose est principalement reconnaissable en ce que le procédé comprend une étape de découpe d'une bande de matériau biodégradable pour obtenir une préforme, qui est suivie d'une étape d'emboutissage de la préforme pour former une demi-coquille, l'étape de découpe et l'étape d'emboutissage étant réalisée en un même poste de travail. Le procédé comprend avantageusement une étape de chauffage de la préforme qui est simultanée à l'opération d'emboutissage de la préforme. Ces dispositions facilitent la formation des replis de la demi-coquille, ce qui évite tout déchirement du matériau biodégradable au cours de la formation de la demi-coquille. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va en être faite d'exemples de réalisation, en relation avec les figures des planches annexées, dans lesquelles : - la figure 1 est une vue schématique en perspective d'une recharge monodose de la présente invention, - la figue. 2 est une vue schématique d'un élément rigide fourni en combinaison avec la recharge monodose illustrée sur la figure 1, - la figure 3 est une vue schématique de la recharge monodose partiellement logée à l'intérieur de l'élément rigide illustré sur la figure 2, - les figures 4 à 8 sont des vues schématiques en coupe d'une machine pour la fabrication de recharges monodoses illustrées sur la figure 1, selon des étapes successives respectives, - la figure 9 est une vue schématique en perspective d'un anneau constitutif de la machine illustrée sur les figures 4 à 8, - la figure 10 est une vue schématique en perspective d'un poinçon d'emboutissage constitutif de la machine illustrée sur les figures 4 à 8.

La figure 1 montre une vue schématique d'une recharge monodose 1 pour un produit alimentaire, tel que le café ou analogue. Le produit alimentaire peut être constitué non seulement par du café moulu ou ses dérivés mais aussi par d'autres produits alimentaires solubles en poudre ou sous forme de granulés, tels que des brisures de thé, du chocolat pulvérulent ou analogue. La recharge monodose 1 comprend une partie 11 apte à contenir le produit alimentaire. La partie 11 est constituée d'un élément qui est conformé en une demi-coquille 11. La demi-coquille 11 comporte une ouverture 12 pour l'insertion du produit alimentaire à l'intérieur de ladite demi-coquille 11. Il est également prévu un élément de fermeture 22 sous la forme d'une feuille, pour la fermeture de ladite ouverture 12. La demi-coquille 11 présente dans le voisinage de l'ouverture 12 une collerette terminale 111 sur laquelle est fixé l'élément de fermeture 22. La demi-coquille 11 et l'élément de fermeture 22 sont réalisés en un matériau biodégradable, de préférence, en papier filtre ou matériaux similaires.

Plus particulièrement, la demi-coquille 11 peut être constituée par un élément en forme de "coupelle". Selon une autre forme de réalisation de la demi-coquille 11, cette dernière a une forme tronconique qui s'élargit en direction de l'ouverture 12.

L'élément de fermeture 22, constitué par un élément plan en forme de feuille, a une forme correspondant à la collerette terminale 111. Plus particulièrement, l'élément de fermeture 22 a une forme et des dimensions prévues pour recouvrir l'ouverture 12 de la recharge monodose 1 et la collerette terminale 111, de telle sorte que l'élément de fermeture 22 peut être fixé de manière optimale à la collerette terminale 111 de la demi- coquille 11. Plus particulièrement encore, l'élément de fermeture 22 est fixé à la collerette terminale 111 de la demi-coquille 11 par un procédé de thermo-soudage d'au moins une partie de l'élément de fermeture 22, notamment de la partie correspondant à la collerette terminale 111 lors de la superposition de l'élément de fermeture 22 avec la collerette terminale 111 elle-même. Selon un mode de réalisation, il est possible de prévoir sur la surface extérieure de la demi-coquille 11 un ou plusieurs replis 112 formés du même matériau que la demi- coquille 11. Lesdits replis 112 sont rabattus sur eux-mêmes et sont prévus pour permettre une adaptation du volume interne de la demi-coquille 11 par rapport à une quantité de produit alimentaire placée à l'intérieur de celle-ci. Lesdits replis 112 sont susceptibles d'être formés pendant le processus de réalisation de la recharge monodose 1, ou ils peuvent être le résultat de l'action de la chaleur inhérente au thermo-soudage de l'élément de fermeture 22 sur la collerette terminale 111 de la demi-coque 11. Sur la figure 2, est représentée une vue de l'élément rigide 3 qu'il est possible de fournir en combinaison avec la recharge monodose 1 objet de la présente invention. L'élément rigide 3 est adapté pour entourer la surface extérieure de la demi-coquille 11 et a une forme correspondant à la forme de ladite demi-coquille 11. Ledit élément rigide 3 a une fonction de support de la recharge monodose 1. En particulier, l'élément rigide 3 présente une forme qui permet la mise en place de la demi-coquille 11 et, tel qu'illustré sur la figure 2, a une forme tronconique, qui présente une section en trapèze isocèle selon un plan longitudinal, avec la base la plus petite en correspondance avec la face inférieure de l'élément rigide 3, et avec les côtés obliques qui divergent vers la face ouverte 31 de l'élément rigide 3, ce qui permet le logement de la recharge monodose 1.

Sur la figure 2, une variante de réalisation de l'élément rigide 3 prévoit que sur le fond dudit élément rigide 3 sont ménagés un ou plusieurs trous 33 adaptés pour permettre le passage de l'eau à travers l'élément rigide 3 et à travers la recharge monodose 1 objet de la présente invention pour la préparation de la boisson, en particulier du café. En particulier, il est possible que les trous 33 soient préalablement ménagés sur le fond de l'élément rigide 3 et/ou que les trous 33 soient effectués par le dispositif de fourniture du café dans lequel est insérée la recharge monodose 1 en combinaison avec l'élément rigide 3.

En outre, l'élément rigide 3 présente une collerette d'extrémité 32 qui coopère avec la collerette terminale 111 de la demi-coquille 11, lors de l'insertion de la recharge monodose 1 à l'intérieur de l'élément rigide 3, comme illustré sur la figure 3. D'après ce qui précède, il est notable que l'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation qui vient d'être décrite et illustrée purement à titre d'exemple non limitatif, mais comprend aussi des modèles qui permettent d'atteindre une utilité identique en utilisant le même concept innovant. Notamment, la recharge monodose 1 et l'élément rigide 3 sont illustrés dans une forme à section circulaire, mais ceci n'exclut pas des formes différentes, qui sont considérées comme faisant partie intégrante de la présente invention. Par conséquent, il est entendu que l'invention peut être déclinée et modifiée, dans son ensemble et dans ses aspects particuliers, en fonction des besoins spécifiques et de la commodité de fabrication et d'utilisation, dans le cadre d'équivalents techniques et fonctionnels, le tout sans s'écarter du concept novateur ci-dessus exposé et ci-après revendiqué. Sur les figures 4 à 8, une machine 200 de la présente invention pour la fabrication d'une telle recharge monodose 1 comprend un châssis 201 comprenant une pluralité de postes de travail, dont un premier poste de formation de la demi-coquille 11. La machine 200 est par exemple agencée en un carrousel circulaire comprenant une pluralité de secteurs formant chacun un poste de travail. Le premier poste de travail est constitué d'un poste de découpe d'une préforme 202 à partir d'une bande 203 du matériau biodégradable constitutif de la demi-coquille 11 ainsi que d'un poste d'emboutissage de ladite préforme 202 pour former la demi-coquille 11. Le premier poste est avantageusement apte à réaliser les deux opérations ci-dessus mentionnées, à savoir la découpe de la bande 203 du matériau biodégradable pour former la préforme 202 et l'emboutissage de la préforme 202 pour former la demi-coquille 11. Le premier poste est situé au-dessus d'un moyen de transport 204 de la recharge monodose 1 du premier poste de travail à un deuxième poste de travail succédant au premier poste de travail. Le matériau biodégradable est notamment stocké sous la forme d'un rouleau 205 porté par le châssis 201. La bande 203 de matériau biodégradable est dévidée depuis le rouleau 205 pour alimenter le premier poste par l'intermédiaire d'un dispositif d'alimentation comprenant par exemple des poulies de renvoi de la bande 203 de matériau biodégradable. Le matériau biodégradable, préférentiellement constitué de papier filtre, est souple et apte à être délivré depuis le rouleau 205 vers un plateau de découpe 206 de la bande 203 de matériau biodégradable. Le châssis 201 est pourvu de moyens de maintien 207 de la bande 203 de matériau dégradable de manière à immobiliser cette dernière au cours de l'opération de découpe. Les moyens de maintien 207 comprennent par exemple des organes d'appui 208 associés à des ressorts 209 qui enserrent la bande 203 de matériau biodégradable entre les moyens de maintien 207 et le plateau de découpe 206. Ces dispositions permettent une immobilisation de la bande 203 de matériau biodégradable et évitent un déchirement de cette dernière lors de l'opération de découpe de la préforme 202.

Le châssis 201 comporte un charriot 210 qui est mobile verticalement à partir de la mise en oeuvre d'un piston central 211. Le charriot 210 coulisse le long de montants 212 du châssis 201 et est apte à se déplacer alternativement entre une position supérieure et une position inférieure. A cet effet, le châssis est pourvu d'un moyen moteur, tel qu'un moteur électrique ou analogue, pour permettre le déplacement du charriot 210. Le charriot 210 est pourvu d'au moins un poinçon de découpe 213 de la bande 203 de matériau biodégradable. Selon la variante illustrée, le charriot 210 est pourvu de deux poinçons de découpe 213 pour accélérer une cadence de fabrication de préformes 202. Sur la figure 4, le charriot 210 est représenté en position supérieure dans laquelle le poinçon de découpe 213 surplombe la bande 203 de matériau biodégradable et dans laquelle les moyens de maintien 207 sont inactifs. Sur la figure 5, le charriot 210 est représenté en position inférieure dans laquelle le poinçon de découpe 213 vient au contact de la bande 203 de matériau biodégradable pour découper cette dernière et former la préforme 202. Le plateau de découpe 206 comporte une ouverture circulaire 223 traversante dont le bord vertical 222 adopte la forme de la préforme à découper, et va coopérer avec le poinçon de découpe 213 pour trancher la bande 203 par cisaillement. Les moyens de maintien 207 sont activés de telle sorte que les ressorts 209 sont comprimés pour maintenir la bande 203 de matériau biodégradable immobile contre le plateau de découpe 206. Le déplacement du charriot 210 est réalisé en un laps de temps court, notamment de l'ordre de 0,5 seconde, pour permettre une découpe rapide de la préforme 202. Le poinçon de découpe 213 est préférentiellement de conformation circulaire pour fournir une préforme 202 présentant la forme d'un disque. Les moyens de maintien 207 sont inactivés. Une fois la découpe réalisée, le charriot 210 retourne en position supérieure, tel que représenté sur la figure 6, tandis que la préforme 202 tombe par gravité dans l'ouverture 223 du plateau 206au-dessus d'une matrice 214 disposée sous le plateau de découpe 206. Le bord 222 de l'ouverture 223 assure un centrage parfait de la préforme 202. Sa faible hauteur permet un placement rapide.

Le poinçon de découpe 213 est conformé en un anneau tubulaire formant une lame de coupe autorisant le passage à son travers d'un poinçon d'emboutissage 215, tel qu'illustré sur la figure 7. Ce dernier est prévu pour pousser la préforme 202 à l'intérieur de la matrice 214 de manière à conformer cette dernière en demi-coquille 11. La matrice 214 est de conformation tronconique de manière à réaliser une demi-coquille 11 de forme correspondante. Le poinçon d'emboutissage 215 comprend une tête 216 qui est également de conformation tronconique, complémentaire de celle de la matrice 214 pour permettre la formation de la demi-coquille 11. La matrice 214 est pourvue d'un rebord supérieur 217 équipé d'un anneau 218, notamment réalisé en polytétrafluroéthylène ou matériau analogue, pour faciliter un glissement symétrique de la préforme 202 à l'intérieur de la matrice 214 préalablement à sa déformation par le poinçon d'emboutissage 215.

Sur la figure 9, l'anneau 218 présente une arête supérieure interne 219 qui est biseautée pour faciliter la réception de la préforme 202 à l'intérieur de la matrice 214. L'anneau 218 présente finalement une conformation en entonnoir pour faciliter une introduction de la préforme 202 à l'intérieur de la matrice 214. On réussit ainsi à former une coquille profonde (par exemple 24 mm) et de diamètre réduit (tronconique de 18 mm à 26 mm par exemple), sans déchirer le papier. La matrice 214 est disposée à l'intérieur d'un espacement réduit de telle sorte qu'une distance entre le poinçon de découpe 213 en position inférieure et l'anneau 218 est le plus réduit possible. Ces dispositions permettent un déplacement rapide de la préforme 202, notamment de l'ordre de 0,2 seconde, pour éviter un ralentissement de la cadence de formation de la demi-coquille 11 et pour éviter un mouvement intempestif de la préforme 202, par exemple dû à un courant d'air auquel la préforme 202 est naturellement sensible en raison de sa légèreté. Ces dispositions permettent finalement à la préforme 202 d'être disposée en vis-à-vis et à l'aplomb de la tête 216 du poinçon d'emboutissage 215. Finalement, une telle proximité évite à la préforme 202 une mise en travers ou de guingois à l'intérieur de la matrice 214. Une telle proximité permet au contraire une descente centrée et homogène de la préforme 202 à l'intérieur de la matrice 214. La matrice 214 est par exemple constituée d'une des alvéoles que comporte en pluralité un plateau du carrousel. Lors de l'opération d'emboutissage, le poinçon d'emboutissage 215 descend d'une position de repos vers une position d'emboutissage de manière à entrainer la préforme 202 au fond de la matrice 214 et à conformer la préforme 202 en demi-coquille 11. Cette opération est facilitée par la formation des replis 112 qui sont rabattus et aplatis entre la matrice 214 et le poinçon d'emboutissage 215 pour être repliés sur eux-mêmes. Les replis sont disposés de manière aléatoire, mais de manière surprenant, il en résulte une demi-coquille 11 symétrique est le résultat d'une mise en forme de la préforme 202 à partir de la formation des replis 112 sans nécessité d'une déformation plastique de la préforme 202. La forme circulaire de la préforme 202 garantit la possibilité de former une demi-coquille 11 notamment en papier filtre de dimensions imposées par le marché des recharges monodoses 1 en évitant que le papier filtre ne se déchire au moment de l'opération d'emboutissage. Plus particulièrement, la conformation en disque de la préforme 202 est optimisée pour l'obtention d'une demi-coquille 11 d'une profondeur assez importante, notamment de l'ordre de 24 mm, et pour une largeur assez réduite, notamment tronconique de l'ordre de 26mm x 18mm, compte-tenu de la faible élasticité du papier filtre qui a naturellement tendance à se déchirer lors d'une opération d'étirement. En fin d'opération d'emboutissage, le poinçon d'emboutissage remonte en position initiale tel qu'illustré sur la figure 8, qui représente une nouvelle étape de départ, similaire à l'étape illustrée sur la figure 4 après avance de la bande 203 à découper sur le plateau de découpe 206. L'avancement du papier est notamment obtenu à partir de la mise en oeuvre d'un moyen de délivrance approprié, tel qu'un moteur électrique ou analogue, qui est par exemple apte à mettre en mouvement deux rouleaux coopérant pour l'entraînement de la bande 203 de matériau biodégradable. Pour faciliter l'opération d'emboutissage, le poinçon d'emboutissage 215 est pourvu d'un moyen de chauffage 220, du type résistance électrique ou analogue, tel qu'illustré sur la figure 10. Selon une modalité préférée de l'opération d'emboutissage, le poinçon d'emboutissage 215 exerce une pression de l'ordre de 20 kg/m2 en un temps court, de l'ordre de 1 seconde, et à une température de l'ordre de 70°C. La température du poinçon d'emboutissage 215 est susceptible d'être différente de celle énoncée en raison de la relation entre le matériau utilisé et la température de chauffe. Le chauffage du poinçon d'emboutissage 215 facilite la formation des replis 112 et une adhésion de ces derniers sur la surface extérieure de la demi-coquille 11, notamment lorsque le matériau biodégradable est un papier filtré préencollé ou de préférence naturellement imprégné de substances adhésives à chaud. Il est notable qu'un tel encollage du papier filtre ne soit pas nécessaire pour conforter la rigidité de la demi-coquille 11 et que le chauffage du matériau suffise à faciliter une manipulation de cette dernière et optimise les opérations ultérieures. La tête 216 du poinçon d'emboutissage 215 est pourvue d'une collerette de bout 221 qui vient comprimer la préforme 202 contre la matrice 214 pour former la collerette terminale 111 de la demi-coquille 11. L'étape de découpe et d'emboutissage est suivie d'étapes complémentaires pour obtenir la recharge monodose 1. Chacune des étapes suivantes est réalisée après avancement d'un pas respectif du moyen de transport 204 de la recharge monodose qui équipe le carrousel circulaire.

L'étape de découpe et d'emboutissage est suivie d'une étape de remplissage de la demi-coquille 11 par l'ingrédient correspondant à la capsule de boisson à fabriquer. A titre d'exemple, la demi-coquille 11 est remplie de poudre de café qui est déversée à l'intérieur de la demi-coquille 11 à l'aide d'une vis sans fin alimentée par une trémie. L'étape de remplissage est suivie d'une étape de tassement de la poudre à l'aide d'un piston-poussoir et de nettoyage de la collerette terminale 112 de la demi-coquille 11 pour éliminer des grains de poudre dispersés. Un tel nettoyage est notamment opéré à l'aide d'un système aspirant la collerette terminale 112 de la demi-coquille 11, notamment à l'aide d'un suçoir délimité par deux cylindres emboîtés. L'étape de nettoyage est suivie d'une étape de collage d'un opercule, préférentiellement en papier, pour obturer l'ouverture 12 de la demi-coquille 11.

L'opercule est réalisé à partir d'une bande de matériau biodégradable. Un piston chauffant est amené au contact de la bande au regard de la collerette terminale 112. Le piston chauffant est posé à température voulue et durant un laps de temps de l'ordre de 1 seconde sur l'opercule pour permettre une adhésion de la bande et de la collerette terminale 112 de la demi-coquille 11, pour coller l'opercule qui est à ce stade constitutif et solidaire d'u bandeau de papier. L'étape de collage et suivie d'une étape de désolidarisation de l'opercule du bandeau dont ce dernier est issu, notamment à l'aide d'un poinçon de découpage. L'étape de désolidarisation est suivie d'une étape de collecte de la capsule ainsi terminée, notamment à partir d'une inclinaison de la matrice 214 et d'une poussée d'air comprimée. L'alvéole de la matrice ainsi libérée de capsule est apte à être replacée sous le châssis 200 pour reprendre un cycle de fabrication d'une capsule supplémentaire. 30

Claims (19)

REVENDICATIONS.

1.- Recharge monodose (1) d'un produit alimentaire pour la préparation d'une boisson, la recharge monodose (1) comprenant une partie (11) adaptée pour contenir le produit alimentaire, ladite partie (11) étant conformée en une demi-coquille et comportant une ouverture (12) adaptée pour l'insertion du produit alimentaire à l'intérieur de la demi-coquille (11), la recharge monodose (1) étant pourvue d'un élément de fermeture (22) sous la forme d'une feuille, pour la fermeture de ladite ouverture (12), de telle sorte que la dite ouverture (12) est fermée d'une manière irréversible, caractérisée en ce que la demi-coquille (11) présente au voisinage de ladite ouverture (12) une collerette terminale (111), collerette terminale (111) sur laquelle est fixé ledit élément de fermeture (22), ladite demi-coquille (11) et ledit élément de fermeture (22) étant constitués en matériau biodégradable.

2.- Recharge monodose (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite demi-coquille (11) est constituée par un élément conformée en forme de coupelle qui présente une section longitudinale sensiblement parabolique, ou de forme tronconique.

3.- Recharge monodose (1) selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que l'élément de fermeture (22) comporte une forme et des dimensions aptes à recouvrir l'ouverture (12) et la collerette terminale (111).

4.- Recharge monodose (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit élément de fermeture (22) est fixé à ladite demi-coquille (11) par thermo-soudage d'au moins une zone dudit élément de fermeture (22) sur ladite collerette terminale (111).

5.- Recharge monodose (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit matériau biodégradable est constitué de papier filtre.

6.- Recharge monodose (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que ladite demi-coquille (11) et ledit élément de fermeture (22) sont constitués de papier filtre de densité identique ou différente, comprise entre 30 g.m-2 et 60 g.m-2.

7.- Recharge monodose (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'au moins un repli (112) est ménagé sur une surface extérieure de ladite demi-coquille (11), le repli (112) étant formé à partir du même matériau que la demi-coquille (11), le repli (112) étant rabattu sur lui-même pour adapter un volume interne de ladite demi-coquille (11) en relation avec une quantité de produit alimentaire qui y est introduite.

8.- Recharge monodose (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'un élément rigide (3) entoure la surface extérieure de ladite demi-coquille (11), l'élément rigide (3) ayant une forme correspondant à la forme de ladite demi-coquille (11), ledit élément rigide (3) constituant un moyen de support de la recharge monodose (1).

9.- Recharge monodose (1) selon la revendication 8, caractérisée en ce que ledit élément rigide (3) comporte une collerette d'extrémité (32) apte à coopérer avec la collerette terminale (111) de la demi-coquille (11).

10.- Machine (200) pour la fabrication d'une recharge monodose (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la machine (200) comprend un châssis (201) porteur d'un charriot (210) pourvu d'un poinçon de découpe (213) à travers lequel circule un poinçon d'emboutissage (215).

11.- Machine (200) selon la revendication 10, caractérisée en ce que le poinçon de découpe (213) est conformé en un anneau tubulaire formant une lame de coupe.

12.- Machine (200) selon l'une des revendications 10 et 11, caractérisée en ce que le poinçon de découpe (213) est mobile en translation entre une position supérieure dans laquelle le poinçon de découpe (213) surplombe une bande (203) d'un matériau biodégradable et une position inférieure dans lequel le poinçon de découpe (213) sépare une préforme (202) de la bande (203) de matériau biodégradable.

13.- Machine (200) selon l'une des revendications 10 à 12, caractérisée en ce que le poinçon d'emboutissage (215) est mobile entre une position de repos dans laquellele poinçon d'emboutissage (215) surplombe la préforme (202) et une position d'emboutissage dans laquelle une tête (216) du poinçon d'emboutissage (215) est introduite à l'intérieur d'une matrice (214) constitutive d'un moyen de transport (204) de la recharge monodose (1).

14.- Machine (200) selon la revendication 13, caractérisée en ce qu'un anneau (218) est interposé entre un plateau de découpe (206) que comporte le châssis et la matrice (214) pour former un entonnoir de guidage de la préforme (202).

15.- Machine (200) selon la revendication 15, caractérisée en ce que l'anneau (218) est réalisé en polytétrafluoroéthylène et comporte une arête supérieure interne (219) qui est biseautée.

16.- Machine (200) selon l'une quelconque des revendications 10 à 15, caractérisée en ce que le poinçon d'emboutissage (215) est équipé d'un moyen de chauffage.

17.- Machine (200) selon l'une des revendications 10 à 16, caractérisée en ce que le châssis (201) est porteur d'un rouleau de matériau biodégradable constitutif de la demi-coquille (11).

18.- Procédé d'obtention d'une recharge monodose (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de découpe d'une bande de matériau biodégradable pour obtenir une préforme qui est suivie d'une étape d'emboutissage de la préforme pour former une demi-coquille, l'étape de découpe et l'étape d'emboutissage étant réalisées en un même poste de travail.

19.- Procédé d'obtention d'une recharge monodose (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de chauffage de la préforme (202) qui est simultanée à l'opération d'emboutissage de ladite préforme.30