ITTO20150031U1

ITTO20150031U1 - Cartuccia per la preparazione di prodotti liquidi

Info

Publication number: ITTO20150031U1
Application number: ITTO2015U000031U
Authority: IT
Inventors: Alberto Cabilli
Original assignee: Lavazza Luigi Spa
Priority date: 2015-03-02
Filing date: 2015-03-02
Publication date: 2016-09-02
Also published as: EP3265403A1; US20180037402A1; WO2016139553A1; CN107683246A; AU2016227468A1

Description

DESCRIZIONE del modello industriale di utilità dal titolo:

“Cartuccia per la preparazione di prodotti liquidi”

TESTO DELLA DESCRIZIONE

Campo tecnico

La presente descrizione si riferisce alle cartucce per la preparazione di prodotti liquidi, ad es. per la preparazione di bevande quali caffè o tè.

Sfondo tecnologico

Le cartucce (o capsule o cialde, secondo altre denominazioni correnti) per la preparazione di prodotti liquidi, quali ad es. bevande, tramite introduzione nella cartuccia di liquido (eventualmente sotto pressione e/o in temperatura) e/o vapore costituiscono un settore tecnologico quanto mai ricco ed articolato, così come documentato, ad esempio, da FR-A-757 358, FR-A-2 373 999 (cui corrisponde US-A-4 136 202), FR-A-2 556 323, GB-A-938 617, GB-A-2 023 086, CH-A-406 561, US-A-3 403 617, US-A-3 470 812, US-A-3 607 297 (cui corrisponde FR-A-1 537 031), WO-A-86/02 537, EP-A-0 199 953, EP-A-0 211 511, EP-A-0 242 556, EP-A-0 468 078, EP-A-0 469 162, EP-A-0 507 905, WO 2010/106516 A1 ed EP-A-2218 653.

Buona parte delle soluzioni descritte nei documenti citati si riferisce in via primaria alla preparazione di prodotti liquidi costituiti da bevande quali caffè, tè, cioccolata, brodo, minestre o infusi vari. Per quanto riguarda la preparazione del caffè sono note (ad esempio da EP-A-0 507 905, già citato in precedenza soluzioni destinate a consentire la preparazione di caffè espresso.

Documenti quali ad es. WO2010/077066 A1 esemplificano la possibilità di utilizzare, per realizzare almeno parte di tali cartucce, materiali compostabili.

Ad esempio, WO2010/077066 A1 descrive una cartuccia comprendente una parete di fondo presentante una struttura stratificata con almeno uno strato di un primo materiale compostabile suscettibile di andare soggetto a rammollimento e/o fusione ad una temperatura compresa nell‟intervallo di 70 – 120°C, ed almeno uno strato di un secondo materiale compostabile esente da sensibile rammollimento e/o fusione a detta temperatura; i suddetti strati di materiale compostabile sono accoppiati a formare un materiale composito.

Le caratteristiche che un materiale deve possedere per poter essere definito compostabile, secondo una definizione correntemente recepita anche a livello brevettuale (vedere, ad esempio, oltre a WO2010/077066 A1, in precedenza citato, documenti quali EP-B-0 497 838, EP-B-0 561 982, EP-B-0 788 733, EP-B-0 723 572, EP-B-0 868 275, EP-B-0 971 818 e EP-B-1 842 944), sono attualmente stabilite dalla norma europea EN 13432 "Requisiti per imballaggi recuperabili mediante compostaggio e biodegradazione - Schema di prova e criteri di valutazione per l'accettazione finale degli imballaggi", recentemente adottata anche in Italia con la denominazione UNI EN 13432. Secondo tale norma, le caratteristiche che un materiale compostabile deve avere sono le seguenti:

* Biodegradabilità, ossia la conversione metabolica del materiale compostabile in anidride carbonica. Questa proprietà è misurata con un metodo di prova standard: il prEN 14046 (anche pubblicato come ISO 14855: biodegradabilità in condizioni di compostaggio controllato). Il livello di accettazione è pari al 90% (rispetto alla cellulosa) da raggiungere in meno di 6 mesi.

* Disintegrabilità, cioè la frammentazione e perdita di visibilità nel compost finale (assenza di contaminazione visiva). Misurata con una prova di compostaggio su scala pilota (prEN 14045). Campioni del materiale di prova sono compostati insieme con rifiuti organici per 3 mesi. Alla fine il compost viene vagliato con un vaglio di 2 mm. La massa dei residui del materiale di prova con dimensioni > 2 mm deve essere inferiore al 10% della massa iniziale.

* Assenza di effetti negativi sul processo di compostaggio. Verificata con una prova di compostaggio su scala pilota.

* Bassi livelli di metalli pesanti (al di sotto di valori massimi predefiniti) e assenza di effetti negativi sulla qualità del compost (esempio: riduzione del valore agronomico e presenza di effetti ecotossicologici sulla crescita delle piante). Una prova di crescita di piante (test OECD 208 modificato) è eseguita su campioni di compost dove è avvenuta la degradazione del materiale di prova. Non si deve evidenziare nessuna differenza con un compost di controllo.

* Altri parametri chimico-fisici che non devono cambiare dopo la degradazione del materiale in studio: pH; contenuto salino; solidi volatili; N; P; Mg; K.

Si apprezzerà che un materiale biodegradabile non è necessariamente compostabile perché deve anche disintegrarsi durante un ciclo di compostaggio. D'altra parte, un materiale che si frantuma durante un ciclo di compostaggio in pezzi microscopici che non sono però poi totalmente biodegradabili non è compostabile. La UNI EN 13432 è una norma armonizzata, ossia è stata riportata nella Gazzetta Ufficiale delle Comunità Europee ed è recepita in Europa a livello nazionale e fornisce presunzione di conformità con la Direttiva Europea 94/62 EC, sugli imballaggi e rifiuti da imballaggio.

Le capsule o cartucce per la preparazione di caffè (o di tè o altri prodotti liquidi quali bevande) compostabili secondo norma UNI EN 13432 possono essere smaltite nel riciclo organico (compostaggio), ad es. prevedendo che le capsule esauste subiscano un processo di disintegrazione entro un tempo prestabilito (3 mesi).

Scopo e sintesi

Il presente trovato, avente le caratteristiche richiamate nella rivendicazione 1, mira a fornire una soluzione in grado di coniugare caratteristiche di compostabilità e di costo contenuto con una particolare efficacia di applicazione e di impiego della cartuccia.

Vantaggiosi sviluppi formano oggetto delle sottorivendicazioni.

Le rivendicazioni formano parte integrante dell'insegnamento tecnico qui somministrato in relazione al trovato.

Breve descrizione delle figure

Il trovato sarà ora descritto, a puro titolo di esempio non limitativo, con riferimento alle figure annesse, in cui:

- la Figura 1 è una vista in prospettiva di una cartuccia secondo il trovato, e

- la Figura 2 è una vista in prospettiva spaccata di una cartuccia secondo il trovato.

Descrizione particolareggiata

Premesso che i riferimenti riportati nella figura annessa sono soltanto per comodità e non definiscono dunque l‟ambito di tutela o la portata del trovato, il riferimento numerico 10 indica nel complesso una cartuccia (o cialda o capsula, tali termini sono qui utilizzati come equivalenti fra loro) per la preparazione di un prodotto liquido tramite introduzione nella cartuccia di liquido tramite introduzione nella cartuccia stessa di liquido e/o vapore.

Il prodotto liquido in questione può essere costituito da una bevanda quale ad esempio caffè (ad esempio caffè espresso) o tè, ad es. ottenuta introducendo nella cartuccia liquido e/o vapore sotto pressione ed in temperatura (ossia caldo).

In ogni caso, il ripetuto riferimento, nell'ambito della presente descrizione particolareggiata, alla preparazione di una particolare bevanda va in alcun modo inteso in senso limitativo della portata del trovato, che è affatto generale.

La cartuccia 10 contiene una dose 12 di almeno una sostanza suscettibile di formare il suddetto prodotto tramite il suddetto liquido e/o vapore.

La dose 12 può essere costituita da caffè in polvere, o da un altro precursore di un prodotto liquido quale ad esempio una bevanda, tè, cioccolato in polvere o in grani, prodotti per la preparazione di brodi, minestre, bibite e infusi di varia natura: tale elencazione deve intendersi come avente carattere esemplificativo e non tassativo.

Nella struttura della cartuccia 10, nel complesso conformata sostanzialmente come vaschetta o piccolo bicchierino all'interno del quale si trova la dose 12, si possono distinguere:

- un corpo 14, comprendente una parete laterale o di mantello 140 ed una parete di fondo 142 che chiude il corpo 14 ad una estremità della parete laterale 140, e

- una lamina di chiusura (sigillatura 16) che chiude la cartuccia 10 all'estremità opposta rispetto alla parete di fondo 142.

Ad es. il materiale della lamina 16 può prestarsi ad essere collegato a tenuta, ad esempio per termosaldatura, alla parete laterale 140 del corpo 14 della cartuccia, ad esempio in corrispondenza di una flangia 144 che circonda la parte di bocca del suddetto corpo 140.

Analogamente, il materiale della parete di fondo 142 può prestarsi ad essere collegato a tenuta, ad esempio per termosaldatura, alla parete laterale 140 del corpo 14 della cartuccia, ad esempio in corrispondenza di una flangia 146 che si estende verso l‟interno della parte di fondo del corpo 140.

La parete di fondo 142 può anche essere realizzata di pezzo con la parete laterale 140.

Al riguardo si apprezzerà che caratteristiche qui esemplificate con riferimento ad una fra la lamina di sigillatura 16 e la parete di fondo 142 possono applicarsi all‟altra, con la lamina di sigillatura 16 e la parete di fondo 142 che possono essere sia uguali, sia diverse fra loro.

La parete di fondo 142, qui rappresentata come piana o sostanzialmente piana può anche presentare una conformazione a volta, ad es. concava con concavità rivolta verso l‟esterno o verso l„interno della cartuccia 10. Anche in questo caso, la scelta di tale conformazione non ha carattere imperativo.

Così come esemplificato nelle figure ammesse, il corpo 14 può presentare una conformazione a vaschetta divergente a partire dalla parete di fondo 142 verso l'estremità chiusa dalla lamina di sigillatura 16. Tale conformazione divergente può essere ad es. una conformazione troncoconica. Tale conformazione non è peraltro imperativa in quanto la cartuccia 10 può presentare nel suo complesso forme diverse, ad esempio una forma prismatica, tronco piramidale, ecc.

Si apprezzerà pertanto che la vista in prospettiva della Figura 2 è una vista spaccata, in cui è visibile una metà della cartuccia 10, assumendo che la metà non visibile sia specularmente simmetrica alla metà visibile.

La sequenza di utilizzazione della cartuccia 10 può essere sostanzialmente assimilabile alla sequenza di utilizzazione della cartuccia descritta in EP-A-0 507 905 o in WO2012/077066 A1 già citati, il che rende superfluo ripetere in questa sede la relativa descrizione.

In termini di sintesi, e secondo criteri di per sé noti:

- in una fase iniziale, la cartuccia 10 è depositata su una schiera di punte inferiori, suscettibili di avere una struttura cava, sostanzialmente assimilabile a quella di un ago per siringa, con una o più aperture destinate a consentire il deflusso del prodotto liquido preparato utilizzando la cartuccia 10;

- quando la cartuccia 10 è adagiata sulle suddette punte inferiori, il fondo 142 (sia esso piano o concavo, con concavità rivolta verso l'esterno o verso l'interno della cartuccia) appoggia sulle suddette punte, con la lamina superiore 16 esposta ad un'altra schiera di punte destinate a perforarla; le suddette punte possono quindi avanzare verso la lamina 16 (sotto l'azione di rispettivi mezzi motori e/o effetto di un movimento impartito alla cartuccia) e penetrano nella lamina di sigillatura 16, perforandola, per cui la cartuccia 10 viene aperta sul suo lato superiore;

- qualora il fondo 142 non sia già in precedenza perforato, la macchina di preparazione (ad esempio del caffè, anch‟essa di tipo noto) può essere attivata facendo in modo che attraverso i fori formati nella lamina superiore 16 cominci ad affluire (ad es. a partire da una pompa) acqua ad una temperatura dell'ordine di 90-100°C circa e ad una pressione dell'ordine di 8-10 atmosfere o più;

- l‟acqua calda in pressione che affluisce nella cartuccia 10 può assolvere ad una duplice funzione: in primo luogo, l'acqua calda comincia a penetrare nella dose 12 avviando il processo (identificabile, forse in maniera non del tutto propria, come processo di infusione) che porta alla preparazione della bevanda; in secondo luogo, la pressione che si stabilisce all'interno della cartuccia 10 fa sì che il fondo 142 cominci essere deformato e spinto contro le punte su cui la parete di fondo 142 stessa appoggia;

- in una fase iniziale, la penetrazione delle punte nella parete di fondo 142 può essere solo parziale, con le punte che cominciano solo a deformare il fondo 142 della cartuccia 10, creando nello stesso delle “fossette”; in una fase successiva, le punte inferiori 100 cominciano a forare la parete di fondo 142 della cartuccia 10, per cui la cavità provvista in queste punte (come già detto in precedenza si tratta infatti in varie forme di attuazione di punte cave, assimilabili ad aghi di siringhe) entra in comunicazione attraverso con il volume interno della cartuccia 10, per cui l'infuso di caffè comincia a fuoriuscire dalla cartuccia 10 ed a defluire attraverso le punte inferiori;

- il meccanismo di perforazione della parete di fondo 142 della cartuccia 10 può quindi proseguire fino a quando praticamente ciascuna delle punte inferiori ha forato sulla parete di fondo 142 della cartuccia 10, penetrando all'interno della cartuccia 10 stessa, per cui la cavità assiale della punta fornisce una via di deflusso per l'erogazione dell‟infuso di caffè;

- tale condizione è mantenuta sino al completamento della preparazione della bevanda; a questo punto, la pompa che manda l‟acqua calda in pressione all'interno della cartuccia 10 viene disattivata, le punte superiori (se questo non è già accaduto in precedenza) si allontanano dalla lamina 16 che hanno in precedenza perforato e la cartuccia 10 “esausta” può essere estratta dalla macchina e sostituita con una cartuccia “nuova” per procedere alla preparazione di un nuovo prodotto liquido (ad es. caffè).

La sequenza di impiego appena descritta ha evidentemente carattere esemplificativo, ed ammette diverse varianti.

Ad esempio, secondo una modalità di impiego suscettibile di prospettarsi come preferenziale, la perforazione della parete di fondo 142, invece di determinarsi solo a seguito dell'introduzione del liquido e/o del vapore all'interno della cartuccia 10, può anche intervenire almeno in parte “a freddo”, sfruttando l‟interferenza delle punte con il fondo 142, ossia a seguito di un'azione di perforazione da parte delle punte del fondo 142 della cartuccia 10 da parte delle punte “inferiori” (prima, insieme o dopo la perforazione della lamina di sigillatura 16) anche prima che si determini l'afflusso di liquido e/vapore all'interno della cartuccia 10.

Secondo il trovato, la parete di fondo 142 può comprendere (ed opzionalmente essere costituita da) un materiale cellulosico compostabile secondo UNI EN 13432.

Opzionalmente anche la parete laterale 140 può comprendere (ed opzionalmente essere costituita da) un materiale (ed es. plastico) compostabile secondo UNI EN 13432.

Sempre opzionalmente anche la parete superiore o lamina di sigillatura 16 può comprendere (ed opzionalmente essere costituita da) un materiale compostabile secondo UNI EN 13432.

Il ricorso alle due soluzioni opzionali sopra richiamate permette di realizzare, con determinate geometrie e portando attenzione ai valori massimi di spessore di compostabilità dei materiali impiegati, una cartuccia che è compostabile nel suo complesso, fermo restando che la parete di fondo 142, la parete laterale 140 e la parete superiore o lamina di sigillatura 16 possono comprendere materiali suscettibili di essere sia uguali, sia diversi fra loro: ad esempio (questo è uno solo degli esempi possibili) la parete di fondo 142 potrebbe essere formata di pezzo con la parete 140.

Per quanto riguarda la scelta dei materiali, il materiale cellulosico del fondo 142 può essere scelto ad es. fra carta pergamena o surrogato pergamena, pergamino vegetale, carta umidoresistente.

Secondo il trovato, il materiale cellulosico del fondo 142 può presentare una permeabilità all‟aria non superiore a 20 µm/Pa s, preferibilmente non superiore a 5 µm/Pa s (secondo ISO 5636)distinguendosi in questo dalle carte filtro, di cui è stato proposto l‟impiego in cartucce per la preparazione di bevande sfruttandole la intrinseca porosità.

Secondo il trovato, il fondo 142 può presentare uno spessore compreso fra 20 µm e 2,5 mm, preferibilmente fra 50 µm e 0,5 mm ed in modo particolarmente preferito fra 60 µm e 300 µm.

Come già si è detto, una modalità di impiego preferenziale può prevedere la perforazione iniziale del fondo 142 per interferenza con le punte di perforazione, ossia a seguito di un'azione di perforazione da parte delle punte del fondo 142 della cartuccia 10 da parte delle punte “inferiori” (prima, insieme o dopo la perforazione della lamina di sigillatura 16) anche prima che si determini l'afflusso di liquido e/vapore all'interno della cartuccia 10.

Un livello particolare di efficacia di applicazione e di impiego è stato riscontrato sussistere quando il fondo 142, esposto (a freddo, ossia prima che si determini l'afflusso di liquido caldo e/vapore all'interno della cartuccia 10) all‟azione di perforazione di un letto di punte coniche di altezza pari a 3,5 mm e diametro di base pari a 3, 9 mm fatte avanzare attraverso il fondo 142 (che si deforma almeno leggermente in modo plastico) per un ammontare pari a 2,5 mm risulta perforato su almeno il 25% delle posizioni in cui sono localizzate le suddette punte di perforazione.

Tali punte possono essere presenti ad es. in un numero compreso fra 10 – 25 per una cartuccia di dimensioni correnti ed in tal caso la percentuale del 25%, quando tale da non dare origine ad un valore non intero, va intesa arrotondata all‟intero più vicino.

Naturalmente gli effetti del trovato si estendono anche ai modelli che permettono di conseguire pari utilità utilizzando lo stesso concetto innovativo.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Cartuccia (10) contenente una dose (12) di almeno una sostanza utilizzabile nella preparazione di un prodotto liquido, detta cartuccia comprendendo una parete laterale (140), una parete di fondo (142) attraverso la quale detto prodotto liquido è suscettibile di defluire dalla cartuccia (10) ed una parete di chiusura (16) della cartuccia (10) all'estremità opposta rispetto a detta parete di fondo (142), in cui detta parete di fondo (142): - comprende un materiale compostabile cellulosico avente una permeabilità all‟aria non superiore a 20 µm/Pa s, preferibilmente non superiore a 5 µm/Pa s (secondo ISO 5636) - presenta uno spessore compreso fra 20 µm e 2,5 mm, preferibilmente fra 50 µm e 0,5 mm ed in modo particolarmente preferito fra 60 µm e 300 µm.
2. Cartuccia (10) secondo la rivendicazione 1, in cui detto materiale cellulosico del fondo (142) è scelto fra carta pergamena o surrogato pergamena, pergamino vegetale, carta umidoresistente
3. Cartuccia (10) secondo la rivendicazione 1 o la rivendicazione 2, in cui detta parete laterale (140) e detta parete di fondo (142) comprendono un materiale compostabile.
4. Cartuccia (10) secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui la parete di fondo (142) è realizzata di pezzo con la parete laterale (140).
5. Cartuccia (10) secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui detto fondo (142), esposto all‟azione di perforazione di un letto di punte coniche di altezza pari a 3,5 mm e diametro di base pari a 3,9 mm fatte avanzare attraverso il fondo (142) per un ammontare pari a 2,5 mm, risulta perforato su almeno il 25% delle posizioni in cui sono localizzate le suddette punte di perforazione.