IT202000007519A1 - Materiale compostabile per il confezionamento di prodotti alimentari - Google Patents

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Description

DESCRIZIONE dell?invenzione industriale dal titolo:
?Materiale compostabile per il confezionamento di prodotti alimentari?
TESTO DELLA DESCRIZIONE
Campo tecnico
La presente descrizione si riferisce a materiali compostabili per il confezionamento di prodotti alimentari.
Sfondo tecnologico
Materiali compostabili per il confezionamento di prodotti alimentari sono ad oggi noti e disponibili in commercio in diverse forme a seconda della specifica applicazione. Un interesse sempre crescente ? volto all?identificazione di materiali compostabili per il confezionamento di prodotti alimentari che siano in grado di mantenere la loro integrit? anche quando sono sottoposti, ad esempio, a stress termici e di pressione. Inoltre, materiali per il confezionamento di prodotti alimentari devono soddisfare requisiti di idoneit? al contatto alimentare. Caratteristiche di compostabilit?, di resistenza alla degradazione, di resistenza termomeccanica, di idoneit? al contatto alimentare, tuttavia, possono essere di non facile compresenza nel medesimo manufatto.
Scopo e sintesi
Una o pi? forme di attuazione della presente descrizione si prefiggono lo scopo di fornire un materiale compostabile adatto per il confezionamento di prodotti alimentari. In una o pi? forme di attuazione, il materiale compostabile risulta particolarmente adatto alla produzione di capsule atte a contenere una dose di una sostanza alimentare.
Secondo una o pi? forme di attuazione, tale scopo ? raggiunto grazie ad un materiale compostabile avente le caratteristiche richiamate nelle rivendicazioni allegate.
Le rivendicazioni formano parte integrante dell'insegnamento tecnico qui somministrato in relazione a forme di attuazione.
Breve descrizione delle figure
Una o pi? forme di attuazione saranno ora descritte, a puro titolo di esempio non limitativo, con riferimento alle seguenti figure:
- la Figura 1 e la Figura 2 rappresentano una capsula realizzata con il materiale compostabile secondo forme di attuazione della presente descrizione;
- la Figure 3 e la Figura 4 rappresentano una capsula realizzata con il materiale compostabile secondo forme di attuazione della presente descrizione;
- la Figura 5 illustra uno schema a blocchi relativo a fasi di procedimento di produzione di una capsula secondo forme di attuazione della presente descrizione,
- la Figura 6 ? una illustrazione schematica di una fase di un procedimento per la produzione di una capsula secondo forme di attuazione della presente descrizione, - la Figura 7 illustra uno schema a blocchi relativo a fasi di procedimento di produzione di una capsula secondo forme di attuazione della presente descrizione,
- la Figura 8 ? una illustrazione schematica di una fase di un procedimento per la produzione di una capsula secondo forme di attuazione della presente descrizione, - la Figura 9 rappresenta un istogramma che riporta risultati di test sperimentali di migrazione condotti su materiali compostabili secondo forme di attuazione della presente descrizione,
- la Figura 10 rappresenta un istogramma che riporta risultati di test sperimentali condotti su materiali compostabili secondo forme di attuazione della presente descrizione.
Descrizione particolareggiata
Nella seguente descrizione sono illustrati vari dettagli specifici finalizzati ad un?approfondita comprensione di esempi di forme di attuazione della presente descrizione. Le forme di attuazione possono essere realizzate senza uno o pi? dei dettagli specifici, o con altri metodi componenti materiali, etc. In altri casi, strutture, materiali o operazioni noti non sono mostrati o descritti in dettaglio per evitare di rendere oscuri i vari aspetti delle forme di attuazione.
Il riferimento ad ?una forma di attuazione? nell?ambito di questa descrizione sta ad indicare che una particolare configurazione, struttura o caratteristica descritta in relazione alla forma di attuazione ? compresa in almeno una forma di attuazione. Quindi, frasi come ?in una forma di attuazione?, eventualmente presenti in diversi luoghi di questa descrizione non sono necessariamente riferite alla stessa forma di attuazione. Inoltre, particolari conformazioni, strutture o caratteristiche possono essere combinate in ogni modo adeguato in una o pi? forme di attuazione.
I riferimenti qui utilizzati sono soltanto per comodit? e non definiscono dunque l?ambito di tutela o la portata delle forme di attuazione.
Il materiale compostabile oggetto della presente descrizione comprende un materiale granulare a base di caff? e almeno un agente legante selezionato tra metilcellulosa, derivati della metilcellulosa, relative miscele.
I derivati della metilcellulosa possono essere selezionati nel gruppo costituito da idrossipropilmetilcellulosa, carbossimetilcellulosa, idrossietilmetilcellulosa. Preferibilmente, l?agente legante ? metilcellulosa.
Il materiale compostabile pu? essere impiegato per il confezionamento di prodotti alimentari. Una forma di attuazione della presente descrizione, si riferisce a un contenitore per alimenti comprendente, preferibilmente essendo costituito da, il materiale compostabile descritto. Preferibilmente tale contenitore ? una capsula che comprende una dose di almeno una sostanza alimentare, preferibilmente utilizzabile nella preparazione di un prodotto liquido. La capsula realizzata ? una capsula interamente compostabile che dopo il suo utilizzo pu? essere smaltita nella raccolta dell?umido.
Gli Inventori della presente domanda hanno osservato, sulla base di specifici test descritti nel seguito, che un materiale compostabile come descritto presenta il vantaggio di poter essere impiegato per realizzare contenitori per alimenti che non alterano le propriet? organolettiche dei prodotti alimentari in essi contenuti. A questo proposito, e per verificare l?idoneit? del materiale al contatto alimentare, essi sono stati sottoposti a verifiche di ?migrazione?. Tali verifiche consistono nel determinare la quantit? di sostanze che migrano dai materiali stessi ad un liquido (anche definito liquido simulante).
Verifiche di migrazione hanno dimostrato l?idoneit? del materiale compostabile oggetto della presente descrizione al contatto alimentare. Inoltre, il materiale compostabile descritto si ? dimostrato particolarmente adatto per produrre capsule contenenti una dose di una sostanza per la produzione di un prodotto liquido.
Il materiale a base di caff? pu? essere costituito da caff? in diverse forme, ad esempio caff? torrefatto e macinato, caff? esausto post-consumo, relative miscele.
Il materiale granulare a base di caff? pu? comprendere caff? in diverse forme quale caff? torrefatto e macinato, fondi di caff? esausto (SGC spent ground coffee), relative miscele. In una o pi? forme di attuazione, il materiale granulare a base di caff? pu? comprendere, preferibilmente essere costituito da, almeno uno fra caff? torrefatto e macinato, caff? esausto.
Il caff? esausto (o caff? post-consumo) pu? essere ottenuto come sotto-prodotto di preparazioni industriali (ad esempio, quale sotto-prodotto nella produzione di caff? istantaneo e/o nella produzione di bevande a base caff?). Inoltre, il caff? esausto pu? anche derivare da raccolta e riciclo di scarti derivati da preparazioni di caff? nel campo della ristorazione (ad esempio bar, ristoranti) ma anche in ambito domestico.
L?agente legante ? selezionato tra metilcellulosa, derivati della metilcellulosa, relative miscele.
L?agente legante, preferibilmente metilcellulosa, in combinazione con il materiale granulare a base di caff?, ha consentito di ottenere un materiale compostabile particolarmente adatto per la produzione di capsule contenenti una dose di sostanza alimentare, ad esempio capsule per la produzione di prodotti liquidi, quali ad esempio caff?.
La specifica combinazione di materiale granulare a base di caff? e agente legante, preferibilmente metilcellulosa, presenta vantaggi sia in termini di resistenza del materiale compostabile sia in termini di verifiche di migrazione. Test sperimentali condotti su materiali compostabili comprendenti agenti leganti diversi dalla metilcellulosa o suoi derivati, ad esempio alginato, hanno al contrario mostrato caratteristiche di impiego non ottimali. Tali materiali possono determinare alterazioni delle propriet? organolettiche dei prodotti alimentari e possono andare incontro a fenomeni di scolorimento, sgradevoli da un punto di vista estetico. Inoltre, tali materiali presentano una scarsa attitudine ad essere formati e possono essere impiegati limitatamente a procedimenti di spruzzatura o immersione a bagno del prodotto alimentare da confezionare. Gli Inventori della presente domanda hanno osservato che al fine di favorire la formabilit? di tali materiali, in particolare per la produzione di capsule per l?erogazione di caff?, si rende necessario aggiungere a tali materiali almeno un plasticizzante, quale ad esempio glicerolo. Capsule realizzate con materiali compostabili comprendenti glicerolo - in combinazione con caff? e alginato ? tuttavia possono andare incontro a rotture durante la fase di erogazione della bevanda.
Il materiale compostabile oggetto della presente domanda, al contrario, mantiene caratteristiche di rigidit? tali da consentire una erogazione ottimale, senza rilasciare polvere o residui nel prodotto liquido preparato e/o nella macchina per la preparazione di tale prodotto liquido. In particolare, capsule realizzate con il materiale descritto mantengono la forma, l?elasticit?, e la tenuta anche quando sono utilizzate in macchine erogatrici di prodotti liquidi, quali ad esempio caff?, mediante introduzione di acqua e/o vapore ad una temperatura compresa tra 50?C e 100?C e ad una pressione compresa tra 1 bar e 30 bar.
Inoltre, parti diverse della capsula possono essere collegate fra loro puramente per accoppiamento per adesione senza la necessit? di dover ricorrere, ad esempio, all?accoppiamento per incollaggio che potrebbe dimostrare aspetti critici legati al possibile contatto con la sostanza alimentare.
Il materiale compostabile pu? comprendere materiale granulare a base di caff? in una quantit? in peso compresa tra 50% e 80% (peso/peso) del materiale compostabile.
L?agente legante pu? essere contenuto nel materiale compostabile in una quantit? in peso compresa tra 20% e 50% (peso/peso) del materiale compostabile.
Il rapporto in peso tra detto materiale granulare e detto agente legante pu? essere compreso tra 1:1 e 4:1. Preferibilmente, il rapporto in peso tra detto materiale granulare e detto agente legante ? pari a 4:1.
Tale rapporto in peso consente di ottenere un materiale compostabile, privo di agenti plasticizzanti, quali ad esempio composti poliolici, e allo stesso tempo particolarmente adatto ad essere formato.
In una o pi? forme di attuazione, il materiale compostabile ? costituito da materiale granulare a base di caff? e agente legante, preferibilmente metilcellulosa.
Il materiale compostabile oggetto della presente descrizione pu? essere prodotto mediante una prima fase di mescolamento delle componenti ovvero del materiale granulare a base di caff? e dell?agente legante, preferibilmente metilcellulosa. Preferibilmente, tali componenti sono mescolati in presenza di acqua ad ottenere un impasto omogeneo. Il rapporto in peso tra la quantit? di acqua e le componenti solide (materiale granulare a base di caff? e agente legante) pu? essere compreso tra 1,2 e 1,5.
Una volta ottenuto un impasto omogeneo, esso viene sottoposto a formatura ad ottenere un materiale di spessore desiderato, ad esempio mediante estrusione, stampaggio ad iniezione.
In una o pi? forme di attuazione, film, lastre, pellicole possono anche essere realizzate a partire da una sospensione comprendente materiale a base di caff?, l?almeno un agente legante, preferibilmente metilcellulosa, e acqua mediante tecniche quali ad esempio estrusione di film in bolla.
La fase di formatura pu? essere condotta impiegando stampi aventi la geometria del contenitore che si desidera ottenere. L?impasto pu? essere successivamente posto sotto pressione per consentire al materiale di assumere la forma dello stampo. Di seguito, il materiale pu? essere sottoposto ad asciugatura, ad esempio mediante esposizione a fonti di calore (all?interno di forni), irraggiamento con microonde, irraggiamento con infrarossi, asciugatura a tamburo, asciugatura sottovuoto, asciugatura per congelamento (Freezer Drying).
In una o pi? forme di attuazione, a seguito delle fasi di formatura e asciugatura, il materiale pu? essere sottoposto a una fase di lavaggio e successiva asciugatura secondo i procedimenti delineati nella sezione precedente. La fase di lavaggio pu? contribuire a ostacolare la migrazione di tracce del materiale a base di caff? e dell?agente legante dal materiale stesso al prodotto alimentare in esso contenuto. La fase di lavaggio pu? essere condotta a freddo, a temperatura ambiente, o con acqua calda (fino alla bollitura). Il lavaggio pu? essere condotto per un intervallo di tempo compreso tra 1 secondo e un?ora.
Il materiale compostabile descritto pu? essere vantaggiosamente impiegato nella produzione di contenitori di prodotti alimentari, preferibilmente capsule contenenti una dose di sostanza suscettibile di formare un prodotto liquido tramite introduzione di acqua e/o vapore.
Detto materiale pu? essere anche utilizzato per contenere e proteggere una dose di sostanza compattata, ad esempio una dose di caff? compattata. Una o pi? forme di attuazione della presente descrizione forniscono una capsula che contiene una dose di almeno una sostanza utilizzabile nella preparazione di un prodotto liquido, in cui tale dose ? una dose di caff? compattata.
La dose di sostanza pu? essere compattata esercitando pressione sulla dose di sostanza o anche mediante ulteriori procedimenti di compattazione che prevedono, ad esempio, l?impiego di congelamento, esposizioni a raggi infrarossi, microonde.
In varie forme di attuazione, la dose di sostanza pu? essere caff? in polvere o altro precursore di un prodotto liquido quale ad esempio di una bevanda, t?, cioccolato in polvere o in grani ma anche prodotti per la preparazione di brodi, minestre, bibite e infusi di varia natura: tale elenco deve intendersi come avente carattere esemplificativo e non limitativo. Nel seguito, per semplicit?, verr? fatto riferimento a capsule per la preparazione di caff?, con una dose che si intende costituita da polvere di caff?.
In una o pi? forme di attuazione, la struttura della capsula comprendente il materiale compostabile descritto nel complesso pu? presentare forme diverse.
In una o pi? forme di attuazione, come illustrato ad esempio nelle figure 1-4, la struttura della capsula 1 definisce una camera 2 per ricevere la dose di sostanza e comprende una prima porzione di corpo 4 e una seconda porzione di corpo 6. Una sola o entrambe le due porzioni di corpo possono comprendere, preferibilmente essere costituite da, un materiale compostabile come descritto in questa sede. In una o pi? forme di attuazione, una delle due porzioni di corpo pu? comprendere un materiale compostabile diverso, ad esempio selezionato tra: carta, cellophane, cellulosa e derivati, polimeri estratti da biomassa (ad es. polisaccaridi quali l?amido e suoi derivati); polimeri sintetici (ad es. acido polilattico ? PLA derivato dalla fermentazione dell?amido, polibutirrato adipato tereftalato PBAT); polimeri prodotti da microrganismi o da batteri geneticamente modificati (ad es. polidrossialcanoati quali PHA, PHB, PHV, PHH); polimeri da monomeri fossili (ad es. polibutilsuccinato ? PBS, policaprolattone - PCL); polianidridi, polivinilalcol; si annoverano in tale categoria anche miscele dei suddetti composti (i cosiddetti ?compound?) e/o l?inserimento di additivi quali nanoparticelle (ad es. talco, cloesite).
Ciascuna porzione di corpo comprende una superficie esterna e una superficie interna. La prima porzione di corpo 4 e la seconda porzione di corpo 6 sono congiunte con le rispettive superfici esterne affacciate all?esterno della capsula e le rispettive superfici interne affacciate l?una all?altra e all?interno della capsula. Almeno una tra la prima e la seconda porzione di corpo comprende una superficie interna concava. Preferibilmente, almeno una tra la prima e la seconda porzione di corpo pu? comprendere una superficie esterna convessa. Almeno una tra la prima e la seconda porzione di corpo comprende, preferibilmente ? costituita da, il materiale compostabile oggetto della presente descrizione.
Nell?esempio illustrato in figura 1 e in figura 2, la capsula pu? comprendere una prima porzione di corpo 4 che si sviluppa su una parete laterale 8 e su una prima parete di estremit? 10. La seconda porzione di corpo 6 si sviluppa solo su una seconda parete di estremit? 12. Ad esempio, la prima parete di estremit? 10 e la seconda parete di estremit? 12 possono essere pareti trasversali - qui definite solo per semplicit? anche ?parete di fondo? e ?parete di chiusura?. Nell?esempio illustrato in figura 2, la capsula 1 ? una capsula chiusa a tenuta ermetica, con le pareti di estremit? prive di aperture. La parete di estremit? 10 ? formata di pezzo con la parete laterale 8.
La seconda parete di estremit? (o parete di chiusura) 12 ? assicurata - tramite il bordo periferico 11 - alla parete laterale 8 - in corrispondenza del bordo periferico 9. L?adesione ? assicurata semplicemente umidificando e unendo le parti in corrispondenza della parte di bocca della prima porzione del corpo 4.
La prima porzione di corpo 4 pu? presentare una conformazione a tazza o a vaschetta divergente a partire dal fondo 10 verso l'estremit? chiusa dalla parete di chiusura 12. Tale conformazione divergente pu? avere una conformazione troncoconica. La capsula 1 pu? presentare nel suo complesso forme diverse, ad esempio una forma sostanzialmente cilindrica o sostanzialmente semisferica o a coppa. La parete di fondo 10 pu? presentare una conformazione a volta concava, con la concavit? di tale volta diretta verso l'esterno della capsula 1. Anche in questo caso, la scelta di tale conformazione non ha carattere limitativo, in quanto la capsula 1 potrebbe avere - ad esempio - una parete di fondo 10 a volta con concavit? rivolta verso l'interno della capsula 1, oppure una parete di fondo 10 piana o sostanzialmente piana. In una o pi? forme di attuazione, la parete di fondo 10 pu? presentare un rilievo che si estende verso l?interno della capsula per una altezza che consente di essere posto a contatto con la parete di chiusura 12.
La struttura delle pareti di estremit? 10 e 12 delle due porzioni di corpo pu? essere resa simmetrica in modo da permettere di effettuare l?erogazione della bevanda indipendentemente o da un lato o dall?altro della capsula, essendo questa una opzione di differenziazione utile per la progettazione dell?apparato atto ad erogare il prodotto liquido.
In una o pi? forme di attuazioni, almeno una fra detta parete di estremit? 10, detta parete laterale 8, detta parete di chiusura 12 della capsula pu? comprendere, preferibilmente essere costituita da, il materiale compostabile oggetto della presenta descrizione. La capsula pu? inoltre comprendere almeno una fra detta parete di estremit? 10, detta parete laterale 8, detta parete di chiusura 12 realizzata con un materiale compostabile selezionato tra carta, cellophane, cellulosa e derivati, polimeri estratti da biomassa (ad es. polisaccaridi quali l?amido e suoi derivati); polimeri sintetici (ad es. acido polilattico ? PLA derivato dalla fermentazione dell?amido, polibutirrato adipato tereftalato PBAT); polimeri prodotti da microrganismi o da batteri geneticamente modificati (ad es. polidrossialcanoati quali PHA, PHB, PHV, PHH); polimeri da monomeri fossili (ad es. polibutilsuccinato ? PBS, policaprolattone - PCL); polianidridi, polivinilalcol; si annoverano in tale categoria anche miscele dei suddetti composti (i cosiddetti ?compound?) e/o l?inserimento di additivi quali nanoparticelle (ad es. talco, cloesite).
Nell?esempio illustrato in figura 3 e in figura 4, la capsula 1 presenta una prima porzione di corpo 4 e una seconda porzione di corpo 6 entrambe di forma lenticolare (o a guscio). Le due porzioni 4 e 6 sono unite in corrispondenza di un rispettivo bordo periferico 9, 11. Le superfici interne delle stesse si trovano affacciate e definiscono una camera 2 per ricevere la dosa di sostanza. Il bordo periferico 9,11 pu? estendersi verso l?esterno della capsula, in particolare verso l?esterno della prima e della seconda porzione del corpo.
Nelle forme di attuazione qui considerate a titolo di esempio ? previsto che almeno una tra la prima e la seconda porzione di corpo della capsula sia perforabile dalle punte di una macchina per l?erogazione di caff? per permettere al prodotto liquido di defluire dalla cartuccia 1 attraverso dette porzioni.
In altre forme di attuazione, almeno una tra la prima porzione di corpo 4 e la seconda porzione di copro 6 pu? presentare sin dall?inizio una struttura comprendente almeno un foro (ad esempio porosa) attraversabile da detto prodotto liquido che defluisce dalla capsula 1.
In una o pi? forme di attuazione, quando la prima porzione di corpo 4 comprende una parete laterale 8 e una prima parete di estremit? 10 e la seconda porzione di corpo 6 comprende solo su una seconda parete di estremit? 12, almeno una tra detta parete laterale 8, detta prima parete di estremit? 10 e detta seconda parete di estremit? pu? comprendere una struttura comprendente almeno un foro (ad esempio porosa) attraversabile da detto prodotto liquido che defluisce dalla capsula 1.
La presente descrizione fornisce inoltre un procedimento per realizzare una capsula 1 contenente una dose di almeno una sostanza, preferibilmente per la preparazione di un prodotto liquido mediante liquido e/o vapore introdotto nella capsula 1. Il procedimento pu? comprendere le fasi di:
- fornire una prima porzione di corpo 4 per contenere la dose di sostanza alimentare,
- disporre detta dose in detta prima porzione di corpo 4,
- chiudere la capsula 1 con una seconda porzione di corpo 6 applicato a chiusura di detta prima porzione di corpo 4 in corrispondenza di un rispettivo bordo periferico 9;11,
il procedimento comprendendo:
- realizzare almeno una fra detta prima porzione di corpo 4 e detta seconda porzione di corpo 6 con un materiale compostabile - oggetto della presente descrizione - comprendente, opzionalmente essendo costituito da, un materiale granulare a base di caff? e un agente legante selezionato tra metilcellulosa, suoi derivati, relative miscele,
- umidificare almeno una fra detta prima porzione di corpo 4 e detta seconda porzione di corpo 6 in corrispondenza del rispettivo bordo periferico 9;11,
- porre a contatto detta prima porzione di corpo 4 e detta seconda porzione di corpo 6 della capsula in corrispondenza del rispettivo bordo periferico 9;11,
- opzionalmente asciugare la capsula 1.
In una o pi? forme di attuazione, la fase di umidificare pu? essere condotta con acqua e/o una soluzione acquosa comprendente metilcellulosa, preferibilmente in una quantit? in peso compresa tra 0,01% e 10%.
La figura 5 illustra uno schema a blocchi relativo ad un procedimento per produrre il materiale compostabile oggetto della presente domanda e una capsula realizzata con detto materiale, quale ad esempio la capsula illustrata nelle figure 1 e 2. La figura 6 illustra schematicamente la fase di produzione di una porzione del corpo della capsula ovvero la porzione di corpo 4 comprendente parete di fondo 10 e parete laterale 8.
Come illustrato in figura 5, caff?, metilcellulosa e acqua vengono mescolate a formare un impasto omogeneo. L?impasto viene suddiviso in due frazioni: una prima frazione destinata alla produzione della porzione di corpo 6 che si sviluppa solo sulla parete di estremit? (o parete di chiusura) 12; una seconda frazione ? destinata alla produzione della porzione di corpo 4 della capsula avente una forma a tazza e che comprende una parete di estremit? (o parete di fondo 10) e parete laterale 8.
Nel caso della produzione della parete di estremit? (o parete di chiusura) 12, l?impasto viene sottoposto a una fase di stampaggio, ad esempio una fase di stampaggio rotante (rotary moulder), a formare un film. Dopo una fase di asciugatura, ad esempio in un forno a paternoster, dal materiale in film si ottiene la parete di chiusura 12 della capsula 1.
La porzione di impasto destinato alla produzione del corpo 4 della capsula comprendente parete di fondo 10 e parete laterale 8 viene trasferito in un dosatore e distribuito in una matrice per la formatura in stampi. Dopo una fase di asciugatura, il corpo della capsula viene riempito con una dose di sostanza, ad esempio caff?, e successivamente chiuso facendo aderire la parete di chiusura 12.
Il numero di riferimento 20 in figura 6 indica il dosatore dell?impasto, il numero di riferimento 22 la matrice con gli stampi 23 a forma di tazza. La pressione esercitata da un punzone 24 consente il modellamento del materiale e l?acquisizione della forma a tazza. Il materiale cos? modellato viene sottoposto ad asciugatura, preferibilmente ad una temperatura compresa tra 15?C e 105?C, in un forno a paternoster 26. All?uscita dal forno 26, il punzone 24 viene rimosso dalla matrice 22 e segue una fase di estrazione del materiale compostabile mediante un apposito estrattore 28. Il materiale compostabile che ha assunto forma a tazza viene sottoposto a una fase di riempimento con la dose di sostanza, ad esempio caff?.
Successivamente, la capsula viene chiusa unendo la parete di chiusura 12 alla parete laterale 8 del corpo 4 della capsula 1 in corrispondenza dei rispettivi bordi periferici 9,11.
Vantaggiosamente, la parete di chiusura 12 pu? essere unita alla porzione di corpo 4, in particolare alla parete laterale 8, senza la necessit? di impiegare sostanze adesive, colle, saldature; l?adesione delle due parti pu? infatti avvenire mediante umidificazione delle regioni da porre a contatto. L?umidificazione delle parti da porre in contatto pu? essere ottenuta, ad esempio, mediante tecniche di rivestimento (coating), spruzzatura, applicazione con pennello di acqua oppure di una soluzione acquosa comprendente metilcellulosa (in una concentrazione compresa tra 0,01% e 10%).
Sulle parti poste a contatto pu? essere esercitata una pressione per favorire l?adesione delle stesse.
Opzionalmente, pu? seguire una fase di asciugatura, condotta ad esempio in un forno a paternoster, come descritto nelle sezioni che precedono.
La capsula cos? ottenuta, in cui la prima porzione di corpo 4 ? collegata alla seconda porzione di corpo 6 mediante adesione per contatto ? vantaggiosamente priva di sostanze adesive sintetiche.
La figura 7 mostra uno schema a blocchi con le fasi di un procedimento impiegabile per la produzione del materiale compostabile oggetto della presente descrizione e di una capsula, ad esempio come illustrata nelle figure 3 e 4. In particolare, caff?, metilcellulosa e acqua vengono mescolati a formare un impasto omogeneo. L?impasto viene sottoposto a estrusione ad ottenere un film.
Il film di materiale compostabile cos? ottenuto viene sottoposto a formatura in uno stampo di forma lenticolare, fustellatura, asciugatura. Le porzioni in eccesso del materiale vengono raccolte e utilizzate in un nuovo ciclo. Dopo l?asciugatura, una dose di caff? predosata viene inserita in una delle due porzioni di corpo di forma lenticolare. La seconda porzione del corpo viene posizionata sulla prima porzione del corpo in corrispondenza dei rispettivi bordi periferici 9,11 in modo da ottenere la chiusura della capsula. Anche in questo caso, al fine di ottenere l?adesione delle due porzioni ? sufficiente inumidire le porzioni dei bordi periferici da porre in contatto. Sulle parti poste a contatto pu? essere esercitata una pressione per favorire l?adesione delle stesse. Opzionalmente, pu? seguire una fase di asciugatura, condotta ad esempio in un forno a paternoster, come descritto nelle sezioni che precedono.
La capsula cos? ottenuta, in cui la prima porzione di corpo 4 ? collegata alla seconda porzione di corpo 6 mediante adesione per contatto ? vantaggiosamente priva di sostanze adesive sintetiche.
La figura 8 rappresenta un estrusore 30 da cui si ottiene un film di materiale compostabile che viene disposto su una matrice 32 comprendente stampi a forma lenticolare 33. La pressione esercitata da un punzone rotante 34 consentir? al materiale di assumere la forma lenticolare. Una fustella rotante 36 provvede a tagliare e dividere le diverse porzioni ottenute. Le porzioni in eccesso sono raccolte e ritornano all?estrusore 30. La figura 8 illustra un forno a paternoster in cui il materiale viene sottoposto ad asciugatura. All?uscita dal forno 38, segue una fase di estrazione del materiale compostabile dalla matrice 32 mediante un apposito estrattore 28.
Complessivamente le capsule ottenute possono essere qualificate nella loro interezza come compostabili secondo UNI EN 13432.
In varie forme di attuazione la sequenza di utilizzazione delle capsule pu? essere sostanzialmente assimilabile alla sequenza di utilizzazione della capsula descritta in EP-A-0 507 905 o in WO2012/077066 A1, il che rende superfluo ripetere in questa sede la relativa descrizione. Tale sequenza di impiego, da intendersi come puramente esemplificativa e tale da ammettere diverse varianti, deve ritenersi di per s? nota, il che rende superfluo fornirne in questa sede una descrizione di maggior dettaglio.
Il materiale compostabile oggetto della presente descrizione presenta pertanto il vantaggio di poter essere impiegato sia per contenere il prodotto alimentare sia per fornire un supporto resistente al riscaldamento, alla pressione, alla eventuale perforazione da parte di punte perforanti di macchine erogatrici di prodotti liquidi (quali caff?), e successivamente smaltibile come materiale compostabile.
Nell'applicazione qui considerata, ovvero nel caso in cui il materiale compostabile venga impiegato per confezionare prodotti alimentari destinati al riscaldamento, all?introduzione di acqua e/o vapore ad una temperatura compresa tra 50?C e 100?C e ad una pressione compresa tra 1 bar e 30 bar, un materiale compostabile potrebbe andare incontro a fenomeni di rammollimento, fusione, alterazione del prodotto alimentare in esso contenuto, circostanza essenzialmente riconducibile al fatto che si tratta di materiali di origine naturale.
Il materiale compostabile oggetto della presente descrizione consente di superare tale inconveniente in quanto la specifica combinazione di un materiale granulare a base di caff? e di un agente legante, preferibilmente metilcellulosa, nei rapporti quantitativi indicati, presenta caratteristiche di rigidezza tali da favorire il mantenimento delle caratteristiche strutturali nelle condizioni di temperatura e di pressione di erogazione.
La specifica combinazione dei componenti del materiale composito nello specifico rapporto in peso conferisce inoltre al materiale resistenza termomeccanica ad esempio quando tale materiale ? sottoposto a procedimenti di confezionamento sotto vuoto o in atmosfera modificata.
Una o pi? forme di attuazione consentono pertanto di ottenere un materiale che presenta caratteristiche di compostabilit?, che ? dotato di particolare stabilit? e resistenza a sollecitazioni meccaniche, termiche, di pressione, che pu? essere impiegato nelle macchine di erogazione di caff?.
ESEMPI
Test sperimentali di confronto sono stati condotti su: - materiali compostabili oggetto della presente descrizione, comprendenti materiale granulare a base di caff? e metilcellulosa, con e senza glicerolo quale agente plasticizzante e
- materiali compostabili comprendenti materiale granulare a base di caff? e alginato quale agente legante, con e senza glicerolo quale agente plasticizzante.
Tali materiali sono stati sottoposti a verifiche di migrazione utilizzando un protocollo standard di valutazione dei solidi totali disciolti (total solid dissolved, TDS).
Primo set di esperimenti
Le verifiche di migrazione hanno previsto di immergere il materiale compostabile in acqua calda, ad una temperatura compresa tra 80?C e 90?C, mantenere la soluzione acquosa in agitazione e valutare la variazione del colore di tale soluzione dopo un periodo di alcuni minuti, generalmente due minuti.
Il primo set di esperimenti ? stato condotto su materiali compostabili di spessore di 2,5 mm comprendenti caff?, metilcellulosa ed opzionalmente glicerolo nei seguenti rapporti quantitativi:
- caff? e metilcellulosa in un rapporto in peso pari a 4:1 (4:1 C:CMC nel grafico di figura 9);
- caff? e metilcellulosa in un rapporto in peso 4:1 in combinazione con glicerolo presente in una quantit? pari al 20% in peso (4:1 20% Glicer. nel grafico di figura 9)
- caff? e metilcellulosa in un rapporto in peso 4:1 in combinazione con glicerolo presente in una quantit? pari al 15% in peso del materiale (4:1 15% Glicer. nel grafico di figura 9)
- caff? e metilcellulosa in un rapporto in peso 9:1 in combinazione con glicerolo presente in una quantit? pari al 20% in peso (9:1 20% Glicer. nel grafico di figura 9)
- caff? e metilcellulosa in un rapporto in peso 7:3 in combinazione con glicerolo presente in una quantit? pari al 20% in peso (7:1 20% Glicer. nel grafico di figura 9).
Test di controllo sono stati eseguiti con sola acqua. I risultati dei test di migrazione mostrano che quando presente in combinazione con caff? e metilcellulosa nello specifico rapporto in peso 4:1, il glicerolo contribuisce a ridurre la quantit? dei solidi disciolti (TDS).
Tali materiali, tuttavia, sono soggetti a scoloritura, in particolare osservabile durante fase di asciugatura a 60?C per 5 ore e quando tali materiali sono sottoposti a una pressione di circa 250 Pa. Inoltre, tali materiali presentano lo svantaggio di non garantire una adesione superficiale ottimale tra le parti della capsula poste a contatto durante il procedimento di produzione delle stesse.
Secondo set di esperimenti
Sono stati testati materiali compostabili comprendenti caff?, alginato di sodio quale agente legante, glicerolo. I materiali ottenuti non hanno mostrato caratteristiche soddisfacenti soprattutto in fase di produzione della capsula. Procedimenti di produzione del materiale richiedono inoltre condizioni di pH acido in fase di reticolazione dell?alginato in presenza di glicerolo al fine di ottenere un materiale sufficientemente flessibile per poter essere lavorato. Un pH acido tuttavia determina alterazioni del colore del materiale compostabile ottenuto e di conseguenza capsule con un aspetto non soddisfacente da un punto di vista estetico. Verifiche di migrazione inoltre, hanno dimostrato la tendenza del glicerolo a migrare dal materiale compostabile.
Terzo set di esperimenti
Materiali compostabili sottoforma di dischi aventi un diametro di 50 mm e uno spessore di 1,5 mm e comprendenti diverse combinazioni di componenti sono stati testati in verifiche di migrazione dopo immersione e bollitura in acqua deionizzata (DI) per 30 minuti. In particolare, sono stati realizzati:
- dischi di materiale comprendente caff? e metilcellulosa in rapporto in peso 80:20,
- dischi di materiale comprendente caff? esausto (spent ground coffee, SGC) e metilcellulosa in rapporto in peso 80:20,
- dischi di materiale comprendente caff? e metilcellulosa in rapporto in peso 50:50
- dischi di materiale comprendente caff? esausto (spent ground coffee, SGC) e metilcellulosa in rapporto in peso 50:50.
I risultati illustrati nel grafico di figura 10 dimostrano una ridotta migrazione per i dischi che comprendono caff? esausto in luogo del caff?. Inoltre, un lavaggio dei dischi prima dei test sperimentali si ? dimostrato utile per ridurre ulteriormente la migrazione.
I dischi sottoposti a verifiche di migrazione sono anche stati analizzati da un punto di vista dimensionale. Le analisi hanno dimostrato che la fase di lavaggio dei dischi seppur favorevole a ridurre la migrazione determina un restringimento degli stessi (disc shrinkage).
Ad esempio, il diametro dei dischi comprendenti caff? e metilcellulosa in rapporto in peso 80:20 dimostra una variazione da un valore di 50 mm a un valore 46,9 mm. Dischi comprendenti caff? esausto e metilcellulosa in un rapporto in peso 50:50 mostrano una variazione di diametro da 50 mm a 40,2 mm. Dischi comprendenti caff? esausto e metilcellulosa in un rapporto in peso 80:20 mostrano una variazione di diametro da 50 mm a 47,2 mm.
Quarto set di esperimenti
Ulteriori verifiche di migrazione sono state condotte incorporando nell?impasto coloranti edibili. In particolare ? stato usato un colorante blu (GNT ExBerry Shade Blue) in una quantit? pari a 0,5 ml per 20 g di impasto utilizzato per ottenere un materiale compostabile comprendente caff? e metilcellulosa in un rapporto in peso pari a 80:20 e sono stati ottenuti dischi di diametro di 50 mm e spessore di 1,5 mm.
I test sono stati condotti in acqua fredda deionizzata a temperatura ambiente e anche in acqua deionizzata a una temperatura di circa 90?C.
Non ? stata osservata migrazione del colorante nella soluzione acquosa a dimostrazione dell?idoneit? del materiale oggetto della presente descrizione al confezionamento di prodotti alimentari.
Quinto set di esperimenti
Materiali compostabili comprendenti caff? e metilcellulosa in diverse proporzioni quantitative sono stati sottoposti ad analisi nelle diverse fasi di produzione e di lavorazione del materiale.
In particolare, i materiali compostabili analizzati comprendono un rapporto quantitativo tra caff? e metilcellulosa pari a 80:20, 50:50, 30:70.
Tali materiali compostabili sono stati ottenuti da un impasto che comprende una quantit? di acqua compresa tra circa 55% e 60% rispetto al peso totale dell?impasto.
Materiali compostabili aventi un rapporto in peso caff? metilcellulosa 80:20 (80:20) sono ottenuti da un impasto morbido che risulta facilmente mescolabile; materiali compostabili aventi un rapporto in peso caff? metilcellulosa 50:50 (50:50) derivano da un impasto con media durezza, mentre materiali compostabili aventi un rapporto caff? metilcellulosa 30:70 (30:70) derivano da un impasto che richiede un lungo mescolamento e si presenta difficilmente deformabile.
Nelle fasi di formatura del materiale, i materiali 20:80 e 50:50 presentano una buona adesione superficiale, sono facilmente deformabili senza provocare strappi. Inoltre, i materiali 50:50 risultano adatti per la produzione di fogli sottili.
I materiali 80:20 presentano inoltre il vantaggio che durante le fasi di produzione, l?impasto pu? asciugare anche a basse temperature per un periodo di tempo di circa due/tre ore senza subire modifiche strutturali. Con l?aumentare della quantit? di metilcellulosa (materiali 30:70) il materiale pu? andare incontro a fenomeni di shrinkage durante l?asciugatura, fenomeni che possono generare tensione e indurre rotture del materiale.
Materiali comprendenti caff? e metilcellulosa con un rapporto in peso 80:20 ma anche 50:50, sono facilmente estraibili dagli stampi e presentano pochi o nessun difetto superficiale. Inoltre, materiali 80:20 presentano un colore chiaro che tende ad assumere intensit? pi? scure nei materiali 50:50 e 30:70.
I risultati ottenuti nei diversi set di test sperimentali hanno dimostrato che materiali compostabili comprendenti materiale a base di caff? in combinazione con un agente legante, preferibilmente cellulosa, presentano vantaggi rispetto a materiali compostabili comprendenti altri agenti leganti in combinazione con caff?. Materiali compostabili comprendenti caff? e alginato quale agente legante, eventualmente in presenza di glicerolo, non sono risultati adatti per produrre contenitori per alimenti, in particolare contenitori rigidi quali capsule contenenti una dose di sostanza per la produzione di prodotti liquidi.
La presenza di glicerolo quale agente plastificante non apporta evidenti vantaggi al materiale compostabile e pu? essere soggetto a fenomeni di migrazione.
Una quantit? specifica di agente legante, preferibilmente metilcellulosa, preferibilmente compresa tra il 20% e il 50% in peso del materiale compostabile, conferisce propriet? ottimali al materiale in termini di procedimento di produzione della capsula.
L?impiego di caff? esausto in combinazione con l?agente legante, preferibilmente metilcellulosa, inoltre risulta vantaggioso sia in termini di costi sia in termini di migrazione.
Fermo restando il principio di fondo, i particolari di realizzazione e le forme di attuazione potranno variare, in anche in modo significativo, rispetto a quanto qui illustrato a puro titolo di esempio non limitativo senza per questo uscire dall'ambito di protezione.
Tale ambito di protezione ? definito dalle rivendicazioni annesse.

Claims (16)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Materiale compostabile per il confezionamento di prodotti alimentari comprendente un materiale granulare a base di caff? e almeno un agente legante selezionato tra metilcellulosa, derivati della metilcellulosa, relative miscele.
  2. 2. Materiale compostabile secondo la rivendicazione 1, in cui detto materiale granulare a base di caff? comprende, preferibilmente ? costituito da, almeno uno fra caff? torrefatto e macinato, caff? esausto, relative miscele.
  3. 3. Materiale compostabile secondo la rivendicazione 1 o la rivendicazione 2, in cui i derivati della metilcellulosa sono selezionati nel gruppo costituito da idrossipropilmetilcellulosa, carbossimetilcellulosa, idrossimetiletilcellulosa.
  4. 4. Materiale compostabile secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il rapporto in peso tra detto materiale granulare a base di caff? e detto agente legante ? compreso tra 1:1 e 4:1, preferibilmente ? pari a 4:1.
  5. 5. Materiale compostabile secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto materiale compostabile ? costituito da materiale granulare a base di caff? e metilcellulosa quale agente legante.
  6. 6. Materiale compostabile secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto materiale compostabile ? privo di agenti plasticizzanti, preferibilmente ? privo di composti poliolici.
  7. 7. Capsula (1) atta a contenere una dose di almeno una sostanza alimentare, detta capsula comprendendo un materiale compostabile secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 6.
  8. 8. Capsula (1) secondo la rivendicazione 7, in cui detta capsula (1) contiene una dose di almeno una sostanza alimentare utilizzabile nella preparazione di un prodotto liquido, detta capsula (1) comprendendo una prima porzione di corpo (4) e una seconda porzione di corpo (6), in cui ciascuna di dette prima porzione di corpo e seconda porzione di corpo comprende una superficie esterna e una superficie interna, in cui la prima porzione di corpo (4) e la seconda porzione di corpo (6) sono congiunte con le rispettive superfici esterne affacciate all?esterno della capsula e le rispettive superfici interne affacciate l?una all?altra e all?interno della capsula, in cui almeno una di dette prima e detta seconda porzione di corpo (4;6) comprende una superficie interna concava, in cui almeno una fra detta prima porzione di corpo (4) e detta seconda porzione di corpo (6) comprende, preferibilmente ? costituita da, un materiale compostabile secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 6.
  9. 9. Capsula secondo la rivendicazione 8, in cui detta prima porzione di corpo (4) si sviluppa su una parete laterale (8) e su una prima parete di estremit? (10) e detta seconda porzione di corpo (6) si sviluppa solo su una seconda parete di estremit? (8).
  10. 10. Capsula secondo la rivendicazione 8, in cui dette prima porzione di corpo (4) e seconda porzione di corpo (6) hanno forma lenticolare e sono unite in corrispondenza di un rispettivo bordo periferico (9;11) in modo tale per cui le superfici interne sono affacciate.
  11. 11. Capsula (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 8 a 10, in cui detta prima porzione di corpo (4) ? collegata a detta seconda porzione di corpo (6) mediante adesione per contatto e in cui detta capsula (1) ? priva di sostanze adesive sintetiche.
  12. 12. Capsula (1) secondo la rivendicazione 8, in cui almeno una fra detta prima porzione di corpo (4) e detta seconda porzione di corpo (6) presenta una struttura comprendente almeno un foro attraversabile da detto prodotto liquido che defluisce dalla capsula (1).
  13. 13. Capsula (1) secondo la rivendicazione 9, in cui almeno una fra detta parete laterale (8), detta prima parete di estremit? (10) e detta seconda parete di estremit? (8) presenta una struttura comprendente almeno un foro attraversabile da detto prodotto liquido che defluisce dalla capsula (1).
  14. 14. Capsula (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui una fra dette due porzioni di corpo comprende un materiale compostabile preferibilmente selezionato nel gruppo costituito da carta, cellophane, cellulosa, polimeri estratti da biomassa, polimeri sintetici, polimeri prodotti da microrganismi o da batteri geneticamente modificati, polimeri da monomeri fossili, polianidridi, polivinilalcol, loro combinazioni.
  15. 15. Capsula secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 8 a 14, in cui detta dose di almeno una sostanza utilizzabile nella preparazione di un prodotto liquido ? una dose di caff? compattata.
  16. 16. Procedimento per realizzare una capsula (1) contenente una dose di almeno una sostanza alimentare, il procedimento comprendendo le fasi di: - fornire una prima porzione di corpo (4) per contenere detta dose, - disporre detta dose in detta prima porzione di corpo (4), - chiudere la capsula (1) con una seconda porzione di corpo (6) applicato a chiusura di detta prima porzione di corpo (4) in corrispondenza di un rispettivo bordo periferico (9;11), il procedimento comprendendo: - realizzare almeno una fra detta prima porzione di corpo (4) e detta seconda porzione di corpo (6) con un materiale compostabile secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 6, - umidificare almeno una fra detta prima porzione di corpo (4) e detta seconda porzione di corpo (6) in corrispondenza di detto bordo periferico (9;11), - porre a contatto detta prima porzione di corpo (4) e detta seconda porzione di corpo (6) in corrispondenza di detto bordo periferico (9;11).
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