FR3109932A1 - Capsules fermées biodégradables à usage unique contenant une substance sous forme de poudre - Google Patents

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Abstract

La présente invention concerne une capsule (1) sous forme d’une portion individuelle, adaptée à être extraite sous pression, contenant au moins une substance comestible (2) sous forme de poudre soluble, constituée de deux feuilles identiques (3, 3’) de forme circulaire, ovale ou polygonale, permettant un espace pour la substance comestible, et soudées sur leur périphérie afin d’obtenir une capsule sensiblement symétrique par rapport à son plan de soudage, ladite capsule étant caractérisée en ce que chaque feuille (3, 3’) est constituée d’au moins deux couches biodégradables (4, 4’) : (i) une première couche (4) est un film choisi parmi un film de cellulose, de polymère acide polylactique, de polymère polyhydroxyalcanoate, de polymère poly(butylène succinate) ou de papier, et (ii) une deuxième couche (4’) choisie parmi les non-tissés constitués d’un matériau biodégradable ou les filtres tissés constitués d’un matériau biodégradable.

Description

CAPSULES BIODEGRADABLES
DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION
La présente invention concerne le domaine des capsules fermées biodégradables à usage unique et sans suremballage, contenant au moins une substance sous forme de poudre, par exemple du café, prévues pour être extrait sous pression.
ETAT DE LA TECHNIQUE
Les portions pré-dosées et préemballées de café sont largement utilisées pour préparer des cafés de type expresso car elles sont simples et facile d’utilisation.
Il existe généralement deux types de capsules sur le marché, des capsules rigides constituées typiquement d’un contenant et un opercule et des capsules flexibles contenant des couches filtrantes. La présente invention vise la deuxième catégorie de capsule.
Il existe des capsules de café à base de papier filtre, comme cela est décrit dans le document CH495138. Ces capsules présentent l’inconvénient de nécessiter un suremballage pour protéger le café.
Le document EP0602203 divulgue des capsules fermées non biodégradables, à usage unique et sans suremballage.
Le document EP2167400 divulgue des capsules comprenant une unique enveloppe imperméable entourant toute la capsule. Cette capsule est assez complexe à fabriquer par la mise en œuvre d’une unique enveloppe sur les deux couches filtrantes
C’est donc un objet de la présente invention que de fournir des capsules biodégradables, en particulier 100% biodégradables, permettant de préparer une boisson, telle qu’un café, de qualité satisfaisante, lorsqu’elle est utilisée dans une machine de type expresso, en particulier une machine présentant des plaques pyramide.
Plus précisément, la présente invention concerne une capsule (1) sous forme d’une portion individuelle, adaptée à être extraite sous pression, contenant au moins une substance comestible (2) sous forme de poudre soluble, constituée de deux feuilles identiques (3, 3’) de forme circulaire, ovale ou polygonale, permettant un espace pour la substance comestible, et soudées sur leur périphérie afin d’obtenir une capsule sensiblement symétrique par rapport à son plan de soudage,
ladite capsule étant caractérisée en ce que chaque feuille (3, 3’) est constituée d’au moins deux couches biodégradables (4, 4’) :
(i) une première couche (4) est un film choisi parmi un film de cellulose, de polymère acide polylactique, de polymère polyhydroxyalcanoate, de polymère poly(butylène succinate) ou de papier, et
(ii) une deuxième couche (4’) choisie parmi les non-tissés constitués d’un matériau biodégradable ou les filtres tissés constitués d’un matériau biodégradable.
La capsule selon l’invention peut présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
- chaque feuille (3, 3’) est barrière à l’oxygène et/ou à la vapeur d’eau ; et/ou
- la deuxième couche (4’) est la couche externe et la première couche (4) est la couche interne de la capsule ; et/ou
- la face interne de la couche interne de chaque feuille (3, 3’) présente une couche d’enduit ; et/ou
- la première couche (4) est un film barrière choisi parmi un film de cellulose, de polymère acide polylactique, de polymère polyhydroxybutyrate tel que le poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalérate) ; et/ou
- la deuxième couche (4’) est un non-tissé et ledit non-tissé est de préférence constitué d’un ou plusieurs matériaux choisis parmi la cellulose, les polymères acide polylactique, les polymères polyhydroxyalcanoate, tel que les polyhydroxybutyrates tel que le poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalérate), de préférence parmi l’acide polylactique ou les polymères polyhydroxyalcanoate, tel que les polyhydroxybutyrates tel que le poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalérate) ; et/ou
- chaque feuille est constituée de trois couches, la troisième couche (iii) pouvant se situer soit à l’intérieur de la capsule, soit à l’extérieur de la capsule, soit entre la première et la deuxième couche de chaque feuille de la capsule ; et/ou
- la troisième couche (iii) est une couche d’un matériau non-tissé biodégradable, identique ou différent de la deuxième couche (ii) et la couche (i) est la couche intermédiaire entre les deux couches de non-tissé biodégradable (ii) et (iii) ou bien la troisième couche (iii) est un film barrière, identique ou différent de la première couche (i) ; et/ou
- les couches (i) et (ii) et le cas échéant la couche (iii) de chaque feuille sont assemblées les unes aux autres à l’aide d’une couche de colle (5) continue ou discontinue, ladite colle étant de préférence une colle biodégradable ; et/ou
- les couches (i) et (ii) et le cas échéant la couche (iii) de chaque feuille sont assemblées les unes aux autres à l’aide de plusieurs points de contact s’étendant sur toute la surface de la feuille, lesdits points de contact pouvant être des points de colle ; et/ou
- les feuilles de la capsule sont constituées à au moins 60% en poids de matériaux biosourcés, de préférence au moins 70% en poids de matériaux biosourcés, voire au moins 80% en poids de matériaux biosourcés ; et/ou
- la première couche (i) est un film multicouche constitué d’au moins deux couches de matériaux différents, liées entre elles à l’aide d’une colle.
L’invention concerne également un procédé de fabrication d’une capsule selon l’invention, comprenant les étapes :
a) déformation des deux feuilles de manière symétrique,
b) dosage et dépose de la substance sous forme de poudre sur une des deux feuilles,
c) soudage des deux feuilles sur leur périphérie.
Selon un mode de réalisation, le procédé comprend une étape préliminaire (avant étape a)) de préparation de chacune des deux feuilles, de préférence par collage des couches (i) et (ii), le cas échéant des couches (i), (ii) et (iii), sur toute la surface de chaque feuille, ledit collage étant un collage continu ou discontinu
Les capsules selon l’invention sont simples à fabriquer et elles permettent de préparer une boisson par mise sous pression avec une qualité améliorée, notamment grâce à une bonne ouverture de la capsule sur les plaquettes pyramide présentes sur certaines machine expresso.
Les capsules selon l’invention ne nécessitent pas de suremballages et peuvent être avantageusement 100% biodégradables.
Les capsules selon l’invention répondent à la norme de compostabilité EN 13432.
D’autres caractéristiques, variantes et avantages de la mise en œuvre de l’invention, ressortiront mieux à la lecture de la description et des exemples qui vont suivre, donnés à titre illustratif et non limitatif de l’invention.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
est une représentation schématique en coupe d’une feuille avant déformation, incluant une couche (i) et une couche (ii), incluant un mode de réalisation avec une couche de colle continue et un mode de réalisation avec une couche de colle discontinue.
est une représentation schématique d’une feuille après déformation, incluant une couche (i) et une couche (ii).
est une représentation schématique en vue éclatée d’un assemblage de deux feuilles et d’une substance comestible, chaque feuille incluant une couche (i) et une couche (ii).
est une représentation schématique d’une capsule selon l’invention comprenant deux feuilles soudées sur leur périphérie et une substance comestible à l’intérieur de l’espace formé par les deux feuilles.
est une représentation schématique d’une capsule fermée selon l’invention avec une vue en perspective.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTION
La présente invention concerne une capsule sous forme d’une portion individuelle, adaptée à être extraite sous pression, contenant au moins une substance comestible sous forme de poudre soluble.
La capsule selon l’invention est constituée de deux feuilles identiques de forme circulaire, ovale ou polygonale, permettant un espace pour la substance comestible.
La capsule est adaptée à être ouverte sous l’effet de la montée en pression quand un liquide d’extraction est injecté. Typiquement la capsule est symétrique et est constituée de deux faces. Plus particulièrement, la capsule peut être ouverte sur une de ces faces sous l’effet de la pression (par exemple sur les pyramides d’une machine à café) et la capsule peut être ouverte par déchirement par des pointes (par exemple lors de la fermeture de la machine à café) sur l’autre face.
Chaque feuille de la capsule selon l’invention est constituée d’au moins deux couches biodégradables :
  1. une première couche est un film choisi parmi un film de cellulose, un film de polymère de type acide polylactique (PLA), un film de polymère de type polyhydroxyalcanoate (PHA) tel que les polyhydroxybutyrate (PHB), un film de polymère de type poly(butylène succinate) (PBS), ou un film de papier, et
  2. une deuxième couche choisie parmi les non-tissés constitués d’un matériau biodégradable ou les filtres tissés constitués d’un matériau biodégradable, de préférence parmi les matériaux biodégradables choisis par exemple parmi les polymères acide polylactique, les polymères polyhydroxybutyrate, les polymères polyhydroxyalcanoate, la cellulose, et des combinaisons de ceux-ci.
La couche (i) est différente de la couche (ii). En particulier, la couche (ii) est un non-tissé ou un filtre tissé alors que la couche (i) est un film et n’est pas un non-tissé et ne peut pas en tant que tel assurer une fonction de filtre. Plus particulièrement, la couche (i) est typiquement un film barrière.
Selon un mode de réalisation, le filtre tissé présente une taille de pores allant de 10 à 450 µm, de préférence de 15 à 300 µm, voire de 20 à 200 µm.
Parmi les polymères de type polyhydroxyalcanoate (PHA), on peut citer les polymères polyhydroxybutyrate (PHB), les polymères polyhydroxyvalérate (PHV)
Parmi les polymères de type polyhydroxybutyrate (PHB), on peut citer le polymère poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalérate) (PHBV).
De préférence, le film de la couche (i) de chaque feuille de la capsule est en matériau(x) biodégradable(s) et encore plus avantageusement en matériau(x) biodégradable(s) et biosourcé(s).
De préférence, la capsule selon l’invention est constituée à au moins 95% en poids de matériaux biodégradables, de préférence encore à 100% de matériaux biodégradables.
Les feuilles mises en œuvre selon l’invention sont constituées d’au moins deux couches biodégradables.
Par « couche », on entend un matériau constitué d’un monocouche ou d’un multicouche.
Par « biodégradable », on entend un matériau capable de se décomposer sous l'action d'organismes vivants extérieurs à sa substance, tels que des bactéries, des champignons ou des algues, pour se transformer par exemple en dioxyde de carbone, en eau et/ou en méthane.
Par « barrière », on entend la faculté d’un matériau à permettre de limiter ou réduire le passage de l’oxygène et/ou de la vapeur d’eau ou humidité, on pourra alors parler de feuille barrière à l’oxygène et/ou à l’humidité. Typiquement, chaque feuille barrière à l’oxygène lorsqu’elle est mise en œuvre dans la capsule selon l’invention laissera passer moins de 300 mg d’oxygène (O2) par kilogramme de substance comestible pendant une période de 18 mois, de préférence moins de 150 mg d’oxygène (O2) par kilogramme de substance comestible pendant une période de 18 mois. Typiquement, chaque feuille barrière à l’humidité ou à la vapeur d’eau, lorsqu’elle est mise en œuvre dans la capsule selon l’invention laissera passer moins de 2x10-3mg d’H2O par capsule pendant 24 heures à 23°C et 50% d’humidité relative, de préférence moins de 0,5x10-3mg d’H2O par capsule pendant 24 heures à 23°C et 50% d’humidité relative. De préférence, chaque feuille de la capsule selon l’invention sera une feuille barrière à l’oxygène et à la vapeur d’eau.
Par « couche interne de la feuille », au sens de la présente invention, on entend la couche de matériau située à l’intérieure de la capsule, une fois que les deux feuilles sont assemblées pour former la capsule.
Par « couche externe de la feuille », au sens de la présente invention, on entend la couche de matériau située à l’extérieure de la capsule, une fois que les deux feuilles sont assemblées pour former la capsule.
Par « couche intermédiaire de la feuille », au sens de la présente invention, on entend la couche optionnelle de matériau située entre la couche interne de la feuille et la couche externe de la feuille.
Par « face interne » de la couche interne de la feuille, au sens de la présente invention, on entend la face de la couche interne qui sera destinée à être en contact avec la substance comestible, à l’intérieur de la capsule.
Par « face externe » de la couche externe de la feuille, au sens de la présente invention, on entend la face de la couche externe destinée à être en contact avec l’environnement extérieur de la capsule
Par « feuille souple », on entend une feuille pouvant être déformée, étirée, sans se rompre.
Par « biopolymère », on entend un polymère biosourcé et biodégradable.
Les deux feuilles sont soudées sur leur périphérie afin d’obtenir une capsule sensiblement symétrique par rapport à son plan de soudage.
Chacune des deux feuilles de la capsule a typiquement été étirée au préalable, avant soudure, afin d’obtenir la forme souhaitée de la capsule, permettant après assemblage des deux feuilles, de former un espace permettant d’accueillir la substance comestible. Avant étirement ou déformation, chaque feuille est typiquement une feuille souple substantiellement plane et l’étirement peut entrainer une diminution de la souplesse de la feuille mais la feuille ainsi étirée ou déformée peut garder une certaine souplesse après l’étirement.
Chaque feuille est constituée d’au moins deux couches :
  1. une couche choisie parmi une couche de cellulose, une couche de polymère de type acide polylactique (PLA), une couche de polymère de type polyhydroxyalcanoate (PHA) tel que les polyhydroxybutyrate (PHB), une couche de polymère de type poly(butylène succinate) (PBS), ou de papier, et
  2. une couche choisie parmi les non-tissés constitués d’un matériau biodégradable ou les filtres tissés constitués d’un matériau biodégradable, de préférence parmi les non-tissés constitués de matériaux biodégradables,
  3. et éventuellement d’une troisième couche, ladite couche barrière pouvant se situer soit à l’intérieur de la capsule, soit à l’extérieur de la capsule, soit entre la première et la deuxième couche de la feuille souple de la capsule.
Selon un mode de réalisation, la face interne de la couche interne de chaque feuille est enduite, par exemple à l’aide d’une couche d’enduit choisie parmi les colles biodégradables, les colles acryliques, les colles polyesters, les colles polyuréthanes, les colles polyester uréthane, les éthylènes acétate de vinyle, et leurs mélanges. L’enduit peut ainsi être choisi parmi les polymères acryliques biodégradables, les polymères polyesters biodégradables, les PLA, les PHA, les polycaprolactones, les PBS adipate, les poly(butylene adipate-co-terephthalate), les copolymères PLA/caprolactone, l’amidon, les résines hydrocarbonées, la résine de pin.
L’enduction de la face interne de la couche interne de chaque feuille permet de faciliter la soudure, lors que la fermeture de la capsule selon l’invention. L’enduction est particulièrement utile lorsque la couche interne de la feuille est une couche de type barrière, par exemple une couche (i).
Selon un mode de réalisation préféré, les feuilles souples sont barrière à l’oxygène et/ou à la vapeur d’eau. Cela permet de ralentir voire d’empêcher la dégradation de la substance sous forme de poudre lors du stockage de la capsule.
Selon un mode de réalisation, la capsule est une capsule barrière à l’oxygène. En effet, typiquement moins de 300 mg d’oxygène (O2), voire moins de 150 mg d’oxygène, par kilogramme de substance comestible n’entre dans la capsule selon l’invention pendant une durée de 18 mois.
Selon un mode de réalisation, la capsule est une capsule barrière à la vapeur d’eau. En effet, typiquement moins de 2x10-3mg d’H2O n’entre dans la capsule pendant 24 heures à 23°C et 50% d’humidité relative, de préférence moins de 0,5x10-3mg d’H2O n’entre dans la capsule pendant 24 heures à 23°C et 50% d’humidité relative.
Selon un mode de réalisation particulier, la capsule selon l’invention est une capsule barrière à l’oxygène et barrière à la vapeur d’eau.
Les couches de chaque feuille souple sont solidaires les unes des autres. Les différentes couches de chaque feuille souple peuvent être reliées les unes aux autres par collage, à l’aide d’une colle apte au contact alimentaire, ou par calendage ou encore par coextrusion à plat ou par enduction.
Ainsi, selon un mode de réalisation, la couche (i) est liée à la couche (ii) par une couche de colle continue ou discontinue. Si chaque feuille comprend une couche (iii), alors ladite couche (iii) peut également être reliée aux couches (i) et/ou (ii) à l’aide d’une couche de colle.
Selon un mode de réalisation particulier, les couches de chaque feuille sont solidaires les unes des autres par plusieurs points de contact sur l’ensemble de leur surface. Le contact entre les différentes couches de chaque feuille est ainsi de préférence ponctuel, par opposition à un contact continu sur toute la surface de chaque couche.
Ce mode de réalisation avec un contact ponctuel (points de collage ou calendage d’une partie de la surface par points) sur l’ensemble de la surface de la feuille permet une meilleure déformation de la feuille, tenant compte du comportement éventuellement différent des différentes couches de la feuille vis-à-vis de la déformation. Ce mode de réalisation permet d’éviter le déchirement lors de la déformation ou étirement de la feuille, lors de la fabrication de la capsule de l’invention.
Selon un mode de réalisation, la colle apte au contact alimentaire peut être choisie parmi les colles biodégradables, les colles acryliques, les colles polyesters, les colles polyuréthanes, les colles polyester uréthane, les éthylènes acétate de vinyle, et leurs mélanges. Si une colle non biodégradable est utilisée, il conviendra de noter que sa quantité pourra être en une quantité telle que la capsule in fine pourra satisfaire le test de la norme EN 13432.
Selon un mode de réalisation, la colle peut être choisie parmi les polymères acryliques biodégradables, les polymères polyesters biodégradables, les PLA, les PHA, les polycaprolactones, les PBS adipate, les poly(butylene adipate-co-terephthalate), les copolymères PLA/caprolactone, l’amidon, les résines hydrocarbonées, la résine de pin.
Typiquement, la colle peut représenter de 1 à 5 g/m2, voire de 2 à 4 g/m2en sec par rapport à la surface de la feuille souple.
De préférence, la couche (i) présentera une épaisseur allant de 10 à 800 µm, de préférence de 10 à 500 µm, avantageusement de 10 à 200 µm.
Selon un mode de réalisation, la couche (i) est un film multicouche constitué d’au moins deux couches de matériaux différents. Selon ce mode de réalisation, les différentes couches peuvent être solidaires ou liées les unes aux autres, grâce à une couche de colle par exemple. La colle permettant d’obtenir le multicouche de la couche (i) peut être une colle apte au contact alimentaire, par exemple choisie parmi les colles biodégradables, les colles acryliques, les colles polyesters, les colles polyuréthanes, les colles polyester uréthane, les éthylènes acétate de vinyle, et leurs mélanges. Si une colle non biodégradable est utilisée, il conviendra de noter que sa quantité pourra être en une quantité telle que la capsule in fine pourra satisfaire le test de la norme EN 13432.
Selon un mode de réalisation, la colle du multicouche (i) peut être choisie parmi les polymères acryliques biodégradables, les polymères polyesters biodégradables, les PLA, les PHA, les polycaprolactones, les PBS adipate, les poly(butylene adipate-co-terephthalate), les copolymères PLA/caprolactone, l’amidon, les résines hydrocarbonées, la résine de pin.
A titre de film multicouche, on peut également citer les films de PLA revêtu par exemple avec une couche de silice ou les multicouches PLA/cellophane/PLA dont les couches peuvent être liées entre elles avec une couche de colle et dont le PLA peut être éventuellement revêtu par exemple avec une couche de silice. La couche de silice peut par exemple être appliqué par plasma. Les multicouches peuvent avoir une épaisseur totale allant de 15 à 500 µm ou de 20 à 200 µm.
A titre de film multicouche, on peut citer les films de cellulose revêtue, par exemple les films de cellulose métallisés ou les films multicouche avec une couche de cellulose éventuellement métallisée et une couche d’un biopolymère.
A titre d’exemple de film cellulose, on peut citer les film Naturflex® de la Société Futamura.
Selon un mode de réalisation, la couche (i) de chaque feuille peut être un film multicouche :
- cellulose d’une épaisseur allant de 10 à 80 µm,
- colle biopolymère, par exemple une colle sensible à la pression (en anglais « pressure sensitive adhesive ») compostable, telle qu’une colle de type copolymère acrylique,
- PLA d’une épaisseur allant de 10 à 80 µm.
Selon un mode de réalisation, la couche (ii) est un non-tissé d’un matériau biodégradable choisi parmi les polymères PLA, PHA tel que le PHB, la cellulose, et des combinaisons de ceux-ci, de préférence parmi le PLA et les PHB tel que le PHBV, la cellulose et des combinaisons de ceux-ci. La couche de non-tissé (ii) peut être constitué d’un mélange de ces matériaux.
Typiquement, le non tissé comprend au moins 85 %, plus préférentiellement au moins 90 % en poids de fibres.
Selon un mode de réalisation, les fibres de la couche de non-tissé sont constituées à raison d’au moins 40% en poids de fibres d’un polymère PLA ou d’un polymère PHA, de préférence au moins 50% en poids, avantageusement au moins 60% en poids, ledit polymère pouvant être choisi parmi le PLA et le PHBV et la cellulose.
De manière générale, un non tissé est un matériau obtenu par arrangement aléatoire de fibres individuelles qui sont entrelacées. Des procédés de préparation des non tissés sont connus de l'homme du métier. Ils incluent par exemple les procédés de filage direct ou par voie fondue (« spin laying », « spunbond »), de filage par fusion/soufflage (« meltblowing »), de cardage (« carding »), ou de dispersion par jet d'eau (« water laying »).de dispersion par jet d'air (« air laying »),
Dans un mode de réalisation avantageux, la cohésion des fibres et donc du non tissé est obtenue en l'absence d'adhésif ou de liant par un procédé de fabrication par voie fondue (« spunbond »). Dans ces conditions, le non tissé comprendra 100 % en poids de fibres, dont au moins 50% en poids, avantageusement 100% en poids sont constituées de fibres de polymère PLA ou PHA, de préférence PLA.
Selon un mode de réalisation, le grammage de la couche de non-tissé (ii) va de 5 à 100 g/m2, de préférence de 10 à 60 g/m2, avantageusement de 15 à 45 g/m2.
La couche (ii), de préférence un non-tissé, peut être monocouche ou bicouche. S’il s’agit d’un bicouche, alors ledit bicouche peut être monocomposant c'est-à-dire ne contenir qu'un seul type de PLA ou bicomposants, c'est-à-dire contenir deux types de PLA différents ayant par exemple des points de fusion différents.
Lorsqu’il s’agira d’un bicouche, les deux couches pourront être liées l’une à l’autre par calendage ou éventuellement par collage.
La couche (ii), de préférence un non-tissé, peut être un monocouche constitué d’au moins deux matières différentes, par exemple d’un mélange de fibres cellulosique et de fibres PLA, ou un bicouche constitué d’une couche de fibres cellulosique et d’une couche de fibres PLA.
De préférence, la couche (ii) présentera une épaisseur allant de 0,1 à 3 mm, de préférence de 0,1 à 1 mm.
Selon un mode de réalisation préféré, la couche externe de chaque feuille souple est une couche (ii) choisie parmi les non-tissés constitués d’un matériau biodégradable ou les filtres tissés constitués d’un matériau biodégradable, de préférence choisie parmi les non-tissés constitués d’un matériau biodégradable. Selon un mode de réalisation préféré, le ou les matériaux de la couche (ii) est/sont choisi(s) parmi les polymères PLA ou PHA, tel que les PHB. Ce mode de réalisation est particulièrement bien adapté lorsque la capsule est utilisée dans une machine à café de type expresso mettant en œuvre des plaquettes pyramide. En effet, la couche de non-tissé ou de filtre tissé externe permet alors de faciliter l’écoulement du café puisque cette couche pourra créer une distance entre le film (i) et les plaquettes pyramide et ainsi éviter le blocage. Au contraire, certains matériaux biodégradables différents des matériaux non-tissés ou des filtres tissés ont tendance à épouser la forme de pyramide des plaquettes lorsqu’ils sont chauffés, ce qui peut empêcher l’écoulement du café.
La troisième couche (iii) pourra être :
- soit une couche barrière qui pourra être identique ou différente de la couche (i) définie dans la présente invention,
- soit une couche d’un matériau non-tissé biodégradable (dite couche filtrante additionnelle) qui pourra être identique ou différente de la couche (ii) définie dans la présente invention.
Si elle est présente, la couche filtrante additionnelle présentera une épaisseur allant de 0,1 à 3 mm, de préférence de 0,1 à 1 mm.
La couche filtrante additionnelle pourra être en polymère acide polylactique. Typiquement, la troisième couche filtrante sera une couche biodégradable.
Selon un mode de réalisation, chaque feuille de la capsule selon l’invention est constitué de trois couches :
- une couche interne d’un matériau non-tissé biodégradable,
- une couche intermédiaire d’un film choisi parmi un film de cellulose, de polymère PLA, de polymère PHA ou de papier, et
- une couche externe d’un matériau non-tissé biodégradable,
étant entendu que les trois couches peuvent être reliées entre elles à l’aide d’une couche de colle continue ou discontinue (par points de colle sur toute la surface de la feuille).
Selon un mode de réalisation, chaque feuille de la capsule selon l’invention est constitué de trois couches :
- une couche interne d’un matériau non-tissé biodégradable,
- une couche intermédiaire d’un film choisi parmi un film de cellulose, de polymère acide polylactique, de polymère poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) ou de papier, et
- une couche externe d’un matériau non-tissé biodégradable,
étant entendu que les trois couches peuvent être reliées entre elles à l’aide d’une couche de colle continue ou discontinue (par points de colle sur toute la surface de la feuille).
Si elle est présente, la couche barrière (iii) présentera une épaisseur allant de 5 à 800 µm, de préférence de 10 à 500 µm.
Typiquement, la troisième couche barrière sera une couche biodégradable. La couche barrière pourra être en matériau choisi parmi cellulose, polymère acide polylactique (PLA), polymère poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) (PHBV) ou papier, de préférence cellullose. Tout comme la couche (i), la couche barrière pourra être revêtu par un procédé de pulvérisation, de métallisation ou par plasma.
Selon un mode de réalisation, les feuilles de la capsule sont constituées à au moins 60% en poids de matériaux biosourcés, de préférence au moins 70% en poids de matériaux biosourcés, voire au moins 80% en poids de matériaux biosourcés, par rapport au poids total des feuilles de la capsule. La teneur en matériau biosourcé peut être déterminée selon la norme EN 16785-1.
Selon un mode de réalisation, les feuilles de la capsule comprennent une teneur en carbone biosourcé d’au moins 60% en poids, de préférence d’au moins 70% en poids, voire d’au moins 80% en poids, par rapport au poids total des feuilles de la capcule. La teneur en carbone biosourcé peut être déterminée selon les normes ASTM D6866 et EN 16640.
Chaque feuille, initialement plane et souple, est préalablement déformée pour être mise sous forme de coupelle (ou soucoupe) permettant, une fois que les deux feuilles sont assemblées, de former un espace pour contenir la substance comestible. La déformation est une déformation permanente, grâce à un effet mémoire ainsi, une fois que la feuille est déformée, elle garde sa forme de coupelle (ou soucoupe) sans retour à sa forme initiale sensiblement plate. Ladite déformation peut être mise en œuvre par étirement, dans un moule ayant la forme souhaitée, selon des techniques permettant d’éviter des plis aléatoires et des cassures.
Un exemple de fabrication de la feuille déformée est le suivant :
La feuille est pincée entre une plaque, dans laquelle est creusée la forme définitive, et une autre plaque sur laquelle est monté un piston dont l’extrémité à la forme définitive mais en positif. Une fois la feuille pincée le piston se déplace et pousse la feuille au fond de la forme en creux. Selon l’effet mémoire de la feuille, cette dernière conserve sa forme après déformation.
Selon le besoin ou matières utilisées pour les feuilles la plaque avec forme en négatif et/ou l’extrémité de du piston peuvent être chauffé. Dans ce cas la température peut se situer entre 30 et 100°C préférablement entre 30° et 65°C.
Le piston peut être remplacé par un flux d’air comprimé ; ce dernier pouvant, suivant les matières utilisées pour les feuilles, être chauffé dans les mêmes plages de températures. Le flux d’air peut être remplacé ou utilisé en combinaison avec de la vapeur d’eau. En effet, lorsqu’une couche est en papier, la vapeur d’eau permettra d’assurer la déformation du papier dans déchirement.
Afin d’éviter les plis autour de la déformation, il est préférable de pincer la feuille avant déformation.
Une fois que les deux feuilles sont ainsi déformées, la capsule est préparée en insérant la substance comestible dans le creux de l’une des feuilles, l’autre feuille est mis en face, de manière à former une capsule sensiblement symétrique et les deux feuilles sont soudées sur leur périphérie afin de fermer la capsule.
La forme extérieure de la capsule pourra être circulaire, ovale ou polygonale, de préférence circulaire.
Typiquement, l’espace contenant la substance comestible présente une épaisseur en son centre allant de 5 mm à 20 mm, et un diamètre maximal allant de 20 mm à 80 mm.
Les deux feuilles souples sont soudées sur leur périphérie afin d’obtenir une capsule sensiblement symétrique par rapport à son plan de soudage. En effet, la capsule présentera à l’extérieur, la même couche externe de matériau sur ces deux faces externes et à l’intérieur, la même couche interne de matériau sur ces deux faces internes.
Par définition, une soudure est une fusion de deux matériaux.
De préférence, la soudure est réalisée en face plane.
De préférence, la bordure soudée présente une largeur allant de 2 à 20 mm.
La capsule contient une substance sous forme de poudre pour la préparation d’une boisson. La boisson sera de préférence du café, du thé, un produit chocolaté, de préférence du café. La substance sous forme de poudre permettant de préparer du café pourra être du café torréfié et moulu, du café soluble ou un mélange de ceux-ci.
Typiquement, la substance est préalablement compactée, dans une forme ayant sensiblement celle de l’espace qui sera formé après soudure des deux feuilles souples.
La capsule selon l’invention, étant sensiblement symétrique, pourra être utilisée dans les machines de type expresso, indifféremment dans les deux sens.
La Fig. 1 représente une vue en coupe d’une feuille 3 avant déformation comprenant deux couches différentes 4 et 4’, correspondant respectivement aux couches (i) et (ii) définies dans la présente invention. Sur la représentation de la Fig. 1a, les couches 4 et 4’ sont reliées entre elles à l’aide d’une couche de colle 5 continue. Sur la représentation de la Fig. 1b, les couches 4 et 4’ sont reliées entre elles à l’aide d’une couche de colle 5’ discontinue, mise en place par points. Selon ce mode de réalisation, les couches (i) et (ii) sont liées entre elles par points de contact.
La Fig. 2 représente une vue en coupe d’une feuille 3 après déformation, comprenant deux couches différentes 4 et 4’, correspondant respectivement aux couches (i) et (ii) définies dans la présente invention. Les deux couches (i) et (ii) peuvent éventuellement être reliées entre elles à l’aide d’une couche de colle, non représentée sur la Fig. 2.
La Fig. 3 représente une vue en coupe « éclatée » des éléments constituants une capsule selon l’invention, avec une substance 2 dans l’espace formé entre les deux feuilles identiques 3 et 3’, chaque feuille 3 et 3’ comprenant deux couches différentes 4 et 4’. Une couche de colle non représentée peut éventuellement être présente entre les couches 4 et 4’ pour les relier entre elles.
La Fig. 4 représente une vue en coupe d’une capsule 1 comprenant deux feuilles identiques 3 et 3’ soudées sur leur périphérie, et comprenant une substance comestible 2. La soudure est ainsi effectuée sur la périphérie des feuilles 3 et 3’, chacune des feuilles 3 et 3’ comprenant au moins deux couches (i) et (ii) sur toute la surface des feuilles 3 et 3’.
La Fig. 5 représente une vue en perspective d’une capsule 1 comprenant deux feuilles identiques 3 et 3’ soudées sur leur périphérie.
L’invention concerne également un procédé de fabrication d’une capsule selon l’invention. Le procédé de l’invention comprend par exemple les étapes :
a) déformation des deux feuilles de manière symétrique,
b) dosage et dépose de la substance sous forme de poudre sur une des deux feuilles,
c) soudage des deux feuilles sur leur périphérie.
La déformation lors de l’étape a) peut être effectuée par étirement ou par moulage. La déformation est effectuée de sorte à transformer la forme sensiblement plane de la feuille souple en une forme de coupelle (ou soucoupe), les deux feuilles ainsi déformées peuvent alors former, une fois assemblées, un espace permettant de contenir la substance pulvérulente.
L’étape b) peut également comprendre une étape de compactage de la substance sous forme de poudre, mise en œuvre de préférence avant dépose de la substance sur l’une des feuilles.
Préalablement à l’étape a), le procédé peut comprendre une étape de fabrication des deux feuilles identiques, chaque feuille peut être obtenue par exemple par collage d’une couche (i) et d’une couche (ii).

Claims (15)

  1. Capsule (1) sous forme d’une portion individuelle, adaptée à être extraite sous pression, contenant au moins une substance comestible (2) sous forme de poudre soluble, constituée de deux feuilles identiques (3, 3’) de forme circulaire, ovale ou polygonale, permettant un espace pour la substance comestible, et soudées sur leur périphérie afin d’obtenir une capsule sensiblement symétrique par rapport à son plan de soudage,
    ladite capsule étant caractérisée en ce que chaque feuille (3, 3’) est constituée d’au moins deux couches biodégradables (4, 4’) :
    1. une première couche (4) est un film choisi parmi un film de cellulose, de polymère acide polylactique, de polymère polyhydroxyalcanoate, de polymère poly(butylène succinate) ou de papier, et
    2. une deuxième couche (4’) choisie parmi les non-tissés constitués d’un matériau biodégradable ou les filtres tissés constitués d’un matériau biodégradable.
  2. Capsule selon la revendication 1, dans laquelle chaque feuille (3, 3’) est barrière à l’oxygène et/ou à la vapeur d’eau.
  3. Capsule selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle la deuxième couche (4’) est la couche externe et la première couche (4) est la couche interne de la capsule.
  4. Capsule selon l’une des revendications 1 à 3, dans laquelle la face interne de la couche interne de chaque feuille (3, 3’) présente une couche d’enduit.
  5. Capsule selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle la première couche (4) est un film barrière choisi parmi un film de cellulose, de polymère acide polylactique, de polymère polyhydroxybutyrate tel que le poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalérate).
  6. Capsule selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans laquelle la deuxième couche (4’) est un non-tissé et ledit non-tissé est de préférence constitué d’un ou plusieurs matériaux choisis parmi la cellulose, les polymères acide polylactique, les polymères polyhydroxyalcanoate, tel que les polyhydroxybutyrates tel que le poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalérate), de préférence parmi l’acide polylactique ou les polymères polyhydroxyalcanoate, tel que les polyhydroxybutyrates tel que le poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalérate).
  7. Capsule selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans laquelle chaque feuille est constituée de trois couches, la troisième couche (iii) pouvant se situer soit à l’intérieur de la capsule, soit à l’extérieur de la capsule, soit entre la première et la deuxième couche de chaque feuille de la capsule.
  8. Capsule selon la revendication 7, dans laquelle la troisième couche (iii) est une couche d’un matériau non-tissé biodégradable, identique ou différent de la deuxième couche (ii), et dans laquelle la couche (i) est la couche intermédiaire entre les deux couches de non-tissé biodégradable (ii) et (iii).
  9. Capsule selon la revendication 7, dans laquelle la troisième couche (iii) est un film barrière, identique ou différent de la première couche (i).
  10. Capsule selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, dans laquelle les couches (i) et (ii) et le cas échéant la couche (iii) de chaque feuille sont assemblées les unes aux autres à l’aide d’une couche de colle (5) continue ou discontinue, ladite colle étant de préférence une colle biodégradable.
  11. Capsule selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, dans laquelle les couches (i) et (ii) et le cas échéant la couche (iii) de chaque feuille sont assemblées les unes aux autres à l’aide de plusieurs points de contact s’étendant sur toute la surface de la feuille, lesdits points de contact pouvant être des points de colle.
  12. Capsule selon l’une quelconque des revendications 1 à 11, dont les feuilles sont constituées à au moins 60% en poids de matériaux biosourcés, de préférence au moins 70% en poids de matériaux biosourcés, voire au moins 80% en poids de matériaux biosourcés.
  13. Capsule selon l’une quelconque des revendications 1 à 12, dans laquelle la première couche (i) est un film multicouche constitué d’au moins deux couches de matériaux différents, liées entre elles à l’aide d’une colle.
  14. Procédé de fabrication d’une capsule selon l’une quelconque des revendications 1 à 13, comprenant les étapes :
    1. déformation des deux feuilles de manière symétrique,
    2. dosage et dépose de la substance sous forme de poudre sur une des deux feuilles,
    3. soudage des deux feuilles sur leur périphérie.
  15. Procédé selon la revendication 14, comprenant une étape préliminaire de préparation de chacune des deux feuilles, de préférence par collage des couches (i) et (ii), le cas échéant des couches (i), (ii) et (iii), sur toute la surface de chaque feuille, ledit collage étant un collage continu ou discontinu.
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