WO2024028247A1 - Capsule destinée à recevoir une substance pour la préparation d'une boisson - Google Patents

Capsule destinée à recevoir une substance pour la préparation d'une boisson Download PDF

Info

Publication number
WO2024028247A1
WO2024028247A1 PCT/EP2023/071121 EP2023071121W WO2024028247A1 WO 2024028247 A1 WO2024028247 A1 WO 2024028247A1 EP 2023071121 W EP2023071121 W EP 2023071121W WO 2024028247 A1 WO2024028247 A1 WO 2024028247A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
capsule
cellulose
substance
side wall
mfc
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/071121
Other languages
English (en)
Inventor
Olivier Brivois
Original Assignee
Brain Corp Sa
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Brain Corp Sa filed Critical Brain Corp Sa
Publication of WO2024028247A1 publication Critical patent/WO2024028247A1/fr

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D85/00—Containers, packaging elements or packages, specially adapted for particular articles or materials
    • B65D85/70—Containers, packaging elements or packages, specially adapted for particular articles or materials for materials not otherwise provided for
    • B65D85/804—Disposable containers or packages with contents which are mixed, infused or dissolved in situ, i.e. without having been previously removed from the package
    • B65D85/8043—Packages adapted to allow liquid to pass through the contents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D65/00—Wrappers or flexible covers; Packaging materials of special type or form
    • B65D65/38—Packaging materials of special type or form
    • B65D65/46—Applications of disintegrable, dissolvable or edible materials
    • B65D65/466—Bio- or photodegradable packaging materials

Definitions

  • the invention relates to a capsule intended to receive a substance for the preparation of a drink.
  • Capsules are known whose body has a side wall bordered on either side by a bottom and by a rim surrounding an opening of said body, the substance for the preparation of a drink being introduced into said capsule through said opening, then enclosed inside said capsule by association, for example by gluing, of a cover on the rim to obscure the opening.
  • Such capsules are intended in particular for the preparation of a hot drink such as coffee, tea or infusion.
  • a capsule is installed in the housing of a machine intended for this purpose, where it is held by a piston while an extracting liquid, for example hot water, passes through it and the substance that it contains.
  • the capsule must be opened to allow the drink to flow through it, but the substance must be kept in the capsule with good barrier properties against oxygen and humidity in the air in order to preserve its organoleptic properties.
  • capsules are known whose body is formed by stamping a sheet of metallic material, in particular aluminum. Such capsules have good air and humidity sealing properties, but are expensive to produce, in addition to being difficult to recycle.
  • capsules whose body is formed by injection molding of a compostable plastic material, these capsules further comprising a sealing film which is associated with at least one of the bottom, the side wall or the upper opening of said body, in particular during its molding following an IML (for English “In-Mould Labelling”) process, said film being compostable and having barrier properties to oxygen and/or humidity.
  • IML for English “In-Mould Labelling”
  • capsules have an improved ecological impact, in that they are notably biodegradable and compostable, both industrially and domestically, and also guarantee good organoleptic preservation of the substance they contain.
  • the invention aims to improve the prior art by proposing a capsule combining good barrier properties to oxygen and humidity while having a limited ecological impact, in particular by being biodegradable and/or compostable, while being easy and inexpensive to produce.
  • the invention proposes a capsule intended to receive a substance for the preparation of a drink, said capsule comprising a body having a side wall bordered on either side by a bottom and by a rim surrounding an opening of said body, the body being formed by molding a cellulose pulp, the side wall of said body being covered with a sealing coating.
  • FIG. 1 shows in exploded perspective a capsule according to one embodiment of the invention
  • FIG. 2 and 3 each represent in exploded perspective, respectively bottom view ( Figure 2) and top view ( Figure 3), a capsule according to another embodiment of the invention respectively.
  • a capsule 1 intended to receive a substance for the preparation of a drink is described below.
  • the capsule 1 comprises a body having a side wall 2 bordered on either side by a bottom 3 and by a rim 4 surrounding an opening 5 of said body.
  • the body is formed by molding a cellulose pulp, and preferably contains exclusively cellulose, in particular from 100% sustainable and/or organic farming.
  • cellulose makes it possible to obtain a capsule 1 whose body can be easily composted, both industrially and domestically, in particular with a reduced composting duration (of the order of one month) compared to the average composting time of capsules made from compostable molded plastic material (around 6 months).
  • capsule 1 is biodegradable and/or compostable according to standard EN 13432.
  • the body of the capsule 1 is formed by dry molding of a sheet of cellulose pulp, which makes it possible to considerably increase the manufacturing yield of the capsule while limiting the number, the space requirements and the cost of the necessary installations, as well as water and energy costs.
  • the process may include:
  • a source of cellulose in particular by grinding a natural source of cellulose, such as wood pulp, cotton, linen, hemp, or even sugar cane, or from a recycling source, such as paper, cardboard or textile;
  • thermoforming capsule bodies 1 from said compressed sheet .
  • the sheet in the form of a sheet of cellulose pulp, having in particular a thickness of between 0.5 and 1 mm, by example of the order of 0.75 mm.
  • the sheet can be based on NBSK type cellulose pulp (Northern Bleached Softwood Kraft).
  • the sheet can be wetted, for example by spraying water on the surface, before thermoforming in order to improve its molding capacity while allowing the evaporation of the water during thermoforming.
  • the body of the capsule 1 can be formed by wet molding, that is to say by the preparation of a paste comprising cellulose pulp suspended in water, the capsule 1 being formed with said paste before drying.
  • the cellulose pulp used makes it possible to obtain the food compatibility which is necessary for packaging a substance for preparing a drink in the capsule 1, in particular by avoiding the addition of an interior coating compatible with food.
  • the cellulose pulp used is free of substances harmful to health and/or the environment, which could contaminate the substance used to prepare the drink through contact with the body of the capsule 1.
  • the cellulose pulp forming the body of the capsule 1 comprises microfibrillated cellulose (MFC, for English Micro-Fibrillated Cellulose), in particular between 1% and 50% by weight of microfibrillated cellulose MFC.
  • MFC microfibrillated cellulose
  • MFC microfibrillated cellulose is made up of individual cellulose microfibrils or in the form of aggregates. These microfibrils generally have a diameter of 2 to 20 nanometers, and a length of the order of a few micrometers. Microfibril aggregates are composed of several cellulose microfibrils clumped together.
  • MFC microfibrillated cellulose is based on the release of the constituent elements of the secondary wall of lignocellulosic fibers by mechanical means coupled with enzymatic or chemical pretreatments.
  • the fibers used can be unbleached or bleached chemical pulps, mechanical pulps produced from wood, recycled pulps, etc.
  • the body of the capsule 1 has a geometry of revolution around a central axis forming a side wall 2 which is generally inscribed in a truncated cone with a straight generatrix between the bottom 3 and the upper edge 4.
  • the capsule 1 is equipped with an upper cover 16 which is associated with the rim 4 to cover the opening 5, forming in said body a compartment for loading the substance.
  • the opening 5 can allow the substance to be loaded into the compartment which is closed on the opposite side by the bottom 3, said opening then being closed by the upper cover 16 after said loading.
  • the bottom 3 comprises a lower opening 6 intended to be covered by a lower cover 17.
  • the lower opening 6 can be obscured first by the cover 17, in order to load the substance into the compartment through the upper opening 5, which is then closed by the cover 16.
  • the capsule 1 shown in Figure 1 can be loaded through the bottom 3.
  • the upper opening 5 is obscured first by the cover 16, then the capsule 1 is turned over to be able to load the substance through the lower opening 6, the lower cover 17 then being associated with said capsule to close said compartment before preparing the drink.
  • Capsule 1 is intended in particular for the preparation of a hot drink such as coffee, tea or infusion.
  • the capsule 1 can be placed in the housing of a machine provided for this purpose, in order to be crossed by at least a spindle for injecting extractor liquid, in particular hot water, into the substance contained in capsule 1.
  • the injection of the liquid induces an increase in the pressure in the compartment to allow, after rupture of a frangible wall of the capsule 1, the flow of the drink out of said capsule.
  • the capsule 1 is subjected to an injection of water at a temperature between 86°C and 90°C and under a pressure which can go up to 20 bars, for a duration of approximately 2 minutes .
  • the quantity of water injected into capsule 1 is between 40 mL and 150 mL.
  • the capsule 1 shown in Figures 1 and 3 is adapted to be placed in a machine in which it is held by a piston provided with pins to pierce its bottom 3 or its lower cover 17.
  • the bottom 3 or the cover lower 17 is crossed by at least one pin to inject extractor liquid into the substance contained in the capsule 1, which induces an increase in pressure in the compartment to allow, after rupture of the upper cover 16, the flow of the drink through opening 5.
  • the lower cover 17 can be arranged to be easily crossed by the pins to be injected, in particular more easily than the cellulose bottom 3 of the capsule 1, in order to limit the risks of deformation of said capsule during its use.
  • the bottom 3 has a central orifice 19 which opens into the substance conditioning compartment, as well as an upper wall which extends substantially radially in said compartment, and on which is formed a network of pins in relief, a perforable membrane being placed in said compartment between the substance and the raised pins.
  • the upper cover 16 is crossed by at least one pin to inject extractor liquid into the compartment, which leads to an increase in pressure, under the effect from which the membrane is torn on the raised pins of the bottom 3, in order to allow the drink to flow through the central orifice 19.
  • the capsule 1 To be able to preserve the organoleptic characteristics of the substance stored before its use to prepare a drink, the capsule 1 must be waterproof, in particular by forming a barrier against the circulation of oxygen and humidity, both towards the interior of said capsule, to avoid alteration of the substance it contains by ambient air and humidity, as well as towards the outside, in particular to avoid drying out of a substance packaged in moist and/or greasy form.
  • capsule 1 has the following characteristics:
  • a water vapor transmission rate less than 60 g/m 2 .24h, and more particularly less than 10 g/m 2 .24h, measured according to the ASTM E96 standard in tropical conditions (38°C and 90% d 'humidity).
  • capsule 1 can in particular be stored:
  • the body of the capsule 1 is subjected to a preliminary treatment to close the pores of the cellulose layer constituting it, in order to form a first barrier against oxygen and water vapor.
  • a cellulose pulp comprising MFC microfibrillated cellulose contributes favorably to the sealing of the capsule against oxygen and water vapor.
  • the side wall 2 can be covered with a sealing label 18 and/or a waterproof coating forming a second barrier against oxygen and humidity.
  • the coating and/or the sealing label 18 can be applied to the side wall 2, not only to reinforce its barrier properties to oxygen and water vapor, but also to provide it with barrier properties. additional, in particular lipophobic properties, in order to further preserve the organoleptic properties of the substance packaged in said capsule, but also to prevent the impregnation of the body of the capsule 1 by the substance for preparing the drink, when the latter is present in the form of a moist and/or greasy paste.
  • the covers 16, 17 ensure tight closure of the capsule 1, in particular by forming a barrier against oxygen and humidity.
  • the upper cover 16 and the possible lower cover 17 are in particular fixed to the body of the capsule 1 by heat sealing, by applying for approximately 350 ms a pressure between 3 and 6 bars at a temperature between 190°C and 260°C.
  • the side wall 2 is covered with a sealing label 18 which is formed from a sealing film 12, the cover lower 17 which can be made with the same film and the upper cover 16 in a film 12 according to document WO-2022/112613.
  • the sealing label 18 can be associated with the side wall 2 during or after the molding of the body of the capsule 1, following an IML process (for English “In-Moulding Process), during which said label is placed against a side wall of a molding cavity of said body before actual production of said molding, so as to simultaneously carry out the steps of forming said body and associating said label with its side wall 2.
  • the label can be associated by thermoforming.
  • the sealing label 18, and more generally the film 12 constituting said label and the cover(s) 16, 17, may also comprise cellulose, in particular comprising MFC microfibrillated cellulose.
  • the sealing film 12 comprises at least one layer based on MFC microfibrillated cellulose.
  • the MFC layer can be in the form of a layer of paper formed with microfibrillated cellulose so as to be highly fibrillated, in particular being able to be translucent, so as to be able to be a particularly barrier to oxygen.
  • a cellulose pulp comprising MFC microfibrillated cellulose contributes favorably to the association of the label 18 on the side wall 2, in particular by limiting the granularity of said wall.
  • the MFC layer can be provided with a print produced by depositing ink on one of its faces, said print comprising for example information textual and/or a decorative element, such as for example a logo, a brand, and/or a description of the substance contained in capsule 1.
  • the MFC layer being transparent, the printing ink can be deposited on its interior face in order to be protected.
  • the printing may have gloss and/or antistatic properties.
  • the MFC layer has:
  • the MFC layer makes it possible in particular to obtain a sealing film 12 having a high surface mass and sufficient oxygen tightness for the barrier function, while being perfectly biodegradable and/or compostable.
  • the sealing label 18 may have been treated to improve its resistance to humidity, for example by means of the sealing coating, applied in the form of a lacquer or by metallization on said label.
  • the sealing coating is applied directly to the side wall 2 of the capsule 1.
  • the sealing coating can also be applied to at least one of the covers 16, 17.
  • the sealing coating is biodegradable and/or compostable, in order to improve the total environmental impact of the capsule 1, in particular by avoiding the consumer having to separate the label 18 and the cover(s) 16, 17 of the body of the capsule 1 before its composting.
  • the sealing coating may comprise MFC microfibrillated cellulose, for example from food plants, in particular root vegetables such as beets. Such a composition is in particular the subject of document EP-3 145 958.
  • the waterproofing coating may be based on an aqueous dispersion of MFC microfibrillated cellulose, comprising in particular between 0.5% and 20% by weight of MFC microfibrillated cellulose, in particular less than 5% by weight.
  • the waterproofing coating is made from an anionic dispersion of MFC microfibrillated cellulose, and has in particular the following characteristics:
  • Such an anionic dispersion has excellent barrier properties to oxygen and humidity, as well as excellent sealing against grease and oil, and can be fixed by heat on its application support, in particular the side wall 2 of the capsule 1 and/or the label 18 covering it, to form a sealing barrier as desired.
  • the waterproofing coating can be applied by dipping, by spraying or by transfer, before possibly being exposed to a heat source of suitable temperature to form a waterproof coating.
  • the surface mass of the waterproofing coating is between 2 and 12 g/m 2 .
  • the sealing film 12, in particular the label 18, may comprise a sealing layer on the body of the capsule 1, in particular on its side wall 2, said sealing layer being able to be adapted to hot sealing and/or or cold.
  • the sealing coating forms a metallization layer, for example based on aluminum.
  • this layer can be applied by transfer or by spraying with a thickness of less than 10 ⁇ m, in particular less than 1 ⁇ m.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Wrappers (AREA)

Abstract

L'invention concerne une capsule (1) destinée à recevoir une substance pour la préparation d'une boisson, ladite capsule comprenant un corps présentant une paroi latérale (2) bordée de part et d'autre par un fond (3) et par un rebord (4) entourant une ouverture (5) dudit corps, le corps étant formé par moulage d'une pulpe de cellulose, la paroi latérale (2) dudit corps étant recouverte d'une enduction d'étanchéité.

Description

destinée à recevoir une substance
Figure imgf000003_0001
d'une boisson
L’invention concerne une capsule destinée à recevoir une substance pour la préparation d'une boisson.
On connaît des capsules dont le corps présente une paroi latérale bordée de part et d’autre par un fond et par un rebord entourant une ouverture dudit corps, la substance pour la préparation d’une boisson étant introduite dans ladite capsule par ladite ouverture, puis enfermée à l’intérieur de ladite capsule par association, par exemple par collage, d’un opercule sur le rebord pour occulter l’ouverture.
De telles capsules sont notamment destinées à la préparation d’une boisson chaude de type café, thé ou infusion. Pour ce faire, une capsule est installée dans le logement d'une machine prévue à cet effet, où elle est tenue par un piston pendant le passage d’un liquide extracteur, par exemple de l’eau chaude, à travers elle et la substance qu'elle contient.
La capsule doit être ouverte pour permettre l’écoulement de la boisson au travers d’elle, mais la substance doit être conservée dans la capsule avec de bonnes propriétés de barrière contre l’oxygène et l’humidité de l’air afin de préserver ses propriétés organoleptiques.
Pour ce faire, on connaît des capsules dont le corps est formé par emboutissage d’une feuille de matériau métallique, notamment en aluminium. De telles capsules présentent de bonnes propriétés d’étanchéité à l’air et à l’humidité, mais s’avèrent onéreuses à produire, en plus d’être difficilement recyclables.
On connaît également, par exemple des documents WO-2019/185637 et WO-2022/112615, des capsules dont le corps est formé par moulage par injection d’une matière plastique compostable, ces capsules comprenant en outre un film d’étanchéité qui est associé à au moins l’un parmi le fond, la paroi latérale ou l’ouverture supérieure dudit corps, notamment lors de son moulage suivant un procédé IML (pour l’anglais « In-Mould Labelling »), ledit film étant compostable et présentant des propriétés de barrière à l’oxygène et/ou à l’humidité.
Ces capsules présentent un impact écologique amélioré, en ce qu’elles sont notamment biodégradables et compostables, tant au niveau industriel que domestique, et garantissent en outre une bonne conservation organoleptique de la substance qu’elles contiennent.
Toutefois, ces capsules s’avèrent en pratique coûteuses et complexes à produire.
L’invention vise à perfectionner l’art antérieur en proposant une capsule combinant de bonnes propriétés de barrière à l’oxygène et à l’humidité en ayant un impact écologique limité, notamment en étant biodégradable et/ou compostable, tout en étant facile et peu coûteuse à produire.
A cet effet, l’invention propose une capsule destinée à recevoir une substance pour la préparation d'une boisson, ladite capsule comprenant un corps présentant une paroi latérale bordée de part et d’autre par un fond et par un rebord entourant une ouverture dudit corps, le corps étant formé par moulage d’une pulpe de cellulose, la paroi latérale dudit corps étant recouverte d’un revêtement d’étanchéité.
D’autres particularités et avantages de l’invention apparaîtront dans la description qui suit, faite en référence aux figures annexées, dans lesquelles :
- la figure 1 représente en perspective éclatée une capsule selon un mode de réalisation de l’invention ;
- les figures 2 et 3 représentent chacune en perspective éclatée, respectivement vue de dessous (figure 2) et vue de dessus (figure 3), une capsule selon respectivement un autre mode de réalisation de l’invention. En relation avec ces figures, on décrit ci-dessous une capsule 1 destinée à recevoir une substance pour la préparation d’une boisson.
La capsule 1 comprend un corps présentant une paroi latérale 2 bordée de part et d’autre par un fond 3 et par un rebord 4 entourant une ouverture 5 dudit corps.
Le corps est formé par moulage d’une pulpe de cellulose, et contient de préférence exclusivement de la cellulose, notamment issue à 100% de l’agriculture raisonnée et/ou biologique.
Ainsi, on peut fabriquer une capsule 1 facilement recyclable de façon peu coûteuse et avec un rendement élevé, avec des émissions de dioxyde de carbone réduites, notamment par rapport à un moulage par injection d’une matière plastique.
En outre, l’utilisation exclusive de cellulose permet d’obtenir une capsule 1 dont le corps peut être facilement composté, tant de façon industrielle que domestique, notamment avec une durée de compostage réduite (de l’ordre d’un mois) par rapport à la durée de compostage moyenne des capsules réalisées en matière plastique moulée compostable (environ 6 mois).
En particulier, la capsule 1 est biodégradable et/ou compostable selon la norme EN 13432.
Selon une réalisation, le corps de la capsule 1 est formé par moulage par voie sèche d’une nappe de pulpe de cellulose, ce qui permet d’augmenter de façon considérable le rendement de fabrication de la capsule tout en limitant le nombre, l’encombrement et le coût des installations nécessaires, ainsi que les coûts en eau et en énergie.
En particulier, le recours à un tel procédé de fabrication permet d’obtenir un rendement de production de capsules 1 de l’ordre de 1000 capsules par minute, pour un volume de production annuel supérieur au milliard de capsules 1 . Le procédé de fabrication par moulage par voie sèche du corps de la capsule 1 prévoit de :
- former une nappe de pulpe de cellulose ;
- thermoformer la capsule 1 par moulage à chaud de ladite nappe.
Selon une réalisation de ce procédé, on prévoit, préalablement au thermoformage, d’injecter de l’air dans la nappe 20 de pulpe de cellulose. En particulier, le procédé peut prévoit de :
- séparer des fibres de cellulose d’une source de cellulose, notamment par broyage d’une source naturelle de cellulose, telle que de la pulpe de bois, du coton, du lin, du chanvre, ou encore de la canne à sucre, ou d’une source de recyclage, telle que du papier, du carton ou du textile ;
- recueillir les fibres de cellulose ainsi séparées sur un tapis roulant, notamment en leur injectant de l’air en amont de leur broyage, suivant un procédé appelé « air laid », de manière à former sur ledit tapis roulant une couche duveteuse, épaisse et dense, avec un grammage compris entre 300 et 15000 g/m2 ;
- compacter ladite couche duveteuse, notamment par passage entre deux rouleurs compresseurs, éventuellement chauffés, de manière à obtenir une nappe de pulpe de cellulose d’épaisseur contrôlée, notamment comprise entre 500 et 700 pm ;
- préchauffer ladite nappe, notamment à une température comprise entre 150 et 170°C ;
- compresser ladite nappe ainsi préchauffée dans un moule de forme adaptée, notamment au moyen d’une presse hydraulique, avec une pression de l’ordre de 45 MPa, afin d’obtenir par thermoformage des corps de capsule 1 à partir de ladite nappe compressée.
Selon une autre réalisation de fabrication par moulage par voie sèche du corps de la capsule 1 , on prévoit de former la nappe sous la forme d’une feuille de pulpe de cellulose, présentant notamment une épaisseur comprise entre 0,5 et 1 mm, par exemple de l’ordre de 0,75 mm. En particulier, la feuille peut être à base de pulpe de cellulose de type NBSK (Northern Bleached Softwood Kraft, ou kraft de bois tendre du Nord blanchie).
De façon avantageuse, la feuille peut être mouillée, par exemple par vaporisation d’eau en surface, avant le thermoformage afin d’améliorer sa capacité de moulage tout en permettant l’évaporation de l’eau lors du thermoformage.
Selon une autre réalisation, le corps de la capsule 1 peut être formé par moulage par voie humide, c'est-à-dire par la préparation d’une pâte comprenant de la pulpe de cellulose en suspension dans de l’eau, la capsule 1 étant formée avec ladite pâte avant son séchage.
La pulpe de cellulose utilisée permet d’obtenir la compatibilité alimentaire qui est nécessaire pour le conditionnement une substance de préparation d’une boisson dans la capsule 1 , notamment en s’affranchissant de l’ajout d’un revêtement intérieur compatible avec la nourriture.
En particulier, la pulpe de cellulose utilisée est dépourvue de substances nocives pour la santé et/ou l’environnement, qui pourraient contaminer la substance de préparation de la boisson par contact avec le corps de la capsule 1.
De façon avantageuse, la pulpe de cellulose formant le corps de la capsule 1 comprend de la cellulose microfibrillée (MFC, pour l’anglais Micro-Fibrillated Cellulose), notamment entre 1 % et 50% en poids de cellulose microfibrillée MFC.
La cellulose microfibrillée MFC est constituée de microfibrilles de cellulose individualisées ou sous forme d'agrégats. Ces microfibrilles présentent généralement un diamètre de 2 à 20 nanomètres, et une longueur de l'ordre de quelques micromètres. Les agrégats de microfibrilles sont composés de plusieurs microfibrilles de cellulose agglomérées les unes aux autres.
La production de cellulose microfibrillée MFC est basée sur la libération des éléments constitutifs de la paroi secondaire des fibres lignocellulosiques par des moyens mécaniques couplés à des prétraitements, enzymatiques ou chimiques. Les fibres utilisées peuvent être des pâtes chimiques écrues ou blanchies, des pâtes mécaniques produites à partir de bois, des pâtes recyclées...
En relation avec les figures 1 à 3, le corps de la capsule 1 présente une géométrie de révolution autour d’un axe central formant une paroi latérale 2 qui s’inscrit globalement dans un tronc de cône à génératrice droite entre le fond 3 et le rebord supérieur 4.
La capsule 1 est équipée d’un opercule supérieur 16 qui est associé au rebord 4 pour venir recouvrir l’ouverture 5, en formant dans ledit corps un compartiment de chargement de la substance.
Dans les modes de réalisation représentés, l’ouverture 5 peut permettre le chargement de la substance dans le compartiment qui est fermé à l’opposé par le fond 3, ladite ouverture étant ensuite fermée par l’opercule supérieur 16 après ledit chargement.
Sur la figure 1 , le fond 3 comprend une ouverture inférieure 6 destinée à être recouverte par un opercule inférieur 17. En particulier, l’ouverture inférieure 6 peut être occultée en premier par l’opercule 17, afin de charger la substance dans le compartiment par l’ouverture supérieure 5, qui est ensuite fermée par l’opercule 16.
En variante, la capsule 1 représentée sur la figure 1 peut être chargée par le fond 3. Dans ce cas, l’ouverture supérieure 5 est occultée en premier par l’opercule 16, puis la capsule 1 est retournée pour pouvoir charger la substance par l’ouverture inférieure 6, l’opercule inférieur 17 étant ensuite associé à ladite capsule pour venir fermer ledit compartiment avant la préparation de la boisson.
La capsule 1 est notamment destinée à la préparation d’une boisson chaude de type café, thé ou infusion. Pour ce faire, la capsule 1 peut être disposée dans le logement d'une machine prévue à cet effet, afin d’y être traversée par au moins une broche pour injecter du liquide extracteur, notamment de l’eau chaude, dans la substance contenue dans la capsule 1.
L’injection du liquide induit une augmentation de la pression dans le compartiment pour permettre, après rupture d’une paroi frangible de la capsule 1 , l’écoulement de la boisson hors de ladite capsule.
Durant la préparation de la boisson, la capsule 1 est soumise à une injection d’eau de température comprise entre 86°C et 90°C et sous une pression qui peut aller jusqu’à 20 bars, pendant une durée d’environ 2 minutes. En particulier, pour préparer une boisson de type café, la quantité d’eau injectée dans la capsule 1 est comprise entre 40 mL et 150 mL.
La capsule 1 représentée sur les figures 1 et 3 est adaptée pour être disposée dans une machine dans laquelle elle est tenue par un piston muni de picots pour percer son fond 3 ou son opercule inférieur 17. En outre, le fond 3 ou l’opercule inférieur 17 est traversé par au moins une broche pour injecter du liquide extracteur dans la substance contenue dans la capsule 1 , ce qui induit une augmentation de pression dans le compartiment pour permettre, après rupture de l’opercule supérieur 16, l’écoulement de la boisson au travers de l’ouverture 5.
Selon la réalisation de la figure 1 , l’opercule inférieur 17 peut être agencé pour être traversé facilement par les broches à injecter, notamment plus facilement que le fond 3 en cellulose de la capsule 1 , afin de limiter les risques de déformation de ladite capsule lors de son utilisation.
Sur la figure 2, le fond 3 présente un orifice central 19 qui débouche dans le compartiment de conditionnement de la substance, ainsi qu’une paroi supérieure qui s’étend sensiblement radialement dans ledit compartiment, et sur laquelle est formé un réseau de picots en relief, une membrane perforable étant disposée dans ledit compartiment entre la substance et les picots en relief. Ainsi, lorsque la capsule 1 est placée dans une machine pour préparer une boisson, l’opercule supérieur 16 est traversé par au moins une broche pour injecter du liquide extracteur dans le compartiment, ce qui entraine une augmentation de la pression, sous l’effet de laquelle la membrane vient se déchirer sur les picots en relief du fond 3, afin de permettre l’écoulement de la boisson par l’orifice central 19.
Pour pouvoir conserver les caractéristiques organoleptiques de la substance stockée avant son utilisation pour préparer une boisson, la capsule 1 doit être étanche, notamment en formant une barrière contre la circulation de l’oxygène et de l’humidité, tant vers l’intérieur de ladite capsule, pour éviter l’altération de la substance qu’elle contient par l’air et l’humidité ambiants, que vers l’extérieur, notamment pour éviter l’assèchement d’une substance conditionnée sous forme humide et/ou graisseuse.
En particulier, pour assurer une conservation optimale de la substance, la capsule 1 présente les caractéristiques suivantes :
- un taux de transmission d’oxygène inférieur à 10 cm3/m2.jour.atm, notamment d’au plus 5 cm3/m2.jour.atm, et plus particulièrement inférieur à 1 cm3/m2.jour.atm, mesuré selon la norme ASTM D3985 ;
- un taux de transmission de vapeur d’eau inférieur à 60 g/m2.24h, et plus particulièrement inférieur à 10 g/m2.24h, mesuré selon la norme ASTM E96 en condition tropicale (38°C et 90% d'humidité).
Avec de telles caractéristiques, la capsule 1 peut notamment être stockée :
- avant son remplissage avec une substance de préparation d’une boisson : à une température comprise entre 15 et 25°C, et jusqu’à 50°C durant une durée maximale de 6 semaines durant son transport ;
- après remplissage : dans un lieu sec et tempéré, avec un taux d’humidité ambiant maximal compris entre 35 et 55%. De façon avantageuse, le corps de la capsule 1 est soumis à un traitement préliminaire pour fermer les pores de la nappe de cellulose le constituant, afin de former une première barrière contre l’oxygène et la vapeur d’eau.
Par ailleurs, l’utilisation d’une pulpe de cellulose comprenant de la cellulose microfibrillée MFC contribue favorablement à l’étanchéité de la capsule contre l’oxygène et la vapeur d’eau.
Toutefois, dans la mesure où le matériau constituant le corps de la capsule 1 ne présenterait pas des performances suffisantes, notamment en raison de la porosité de la cellulose, la paroi latérale 2 peut être recouverte d’une étiquette d’étanchéité 18 et/ou d’un revêtement d’étanchéité formant une deuxième barrière contre l’oxygène et l’humidité.
Le revêtement et/ou l’étiquette d’étanchéité 18 peut être appliqué sur la paroi latérale 2, non seulement pour renforcer ses propriétés de barrière à l’oxygène et à la vapeur d’eau, mais également pour lui apporter des propriétés de barrière additionnelles, notamment des propriétés lipophobes, afin de préserver davantage les propriétés organoleptiques de la substance conditionnée dans ladite capsule, mais également pour empêcher l’imprégnation du corps de la capsule 1 par la substance de préparation de la boisson, lorsque celle-ci se présente sous forme d’une pâte humide et/ou graisseuse.
Dans les modes de réalisation représentés, les opercules 16, 17 permettent d’assurer une fermeture étanche de la capsule 1 , notamment en formant une barrière contre l’oxygène et l’humidité.
L’opercule supérieur 16 et l’éventuel opercule inférieur 17 sont notamment fixés au corps de la capsule 1 par thermoscellage, en appliquant pendant environ 350 ms une pression entre 3 et 6 bars à une température entre 190°C et 260°C.
Dans les modes de réalisation représentés, la paroi latérale 2 est recouverte d’une étiquette d’étanchéité 18 qui est formée d’un film d’étanchéité 12, l’opercule inférieur 17 pouvant être réalisé avec le même film et l’opercule supérieur 16 dans un film 12 selon le document WO-2022/112613.
L’étiquette d’étanchéité 18 peut être associée à la paroi latérale 2 lors ou après le moulage du corps de la capsule 1 , suivant un procédé IML (pour l’anglais « In- Moulding Process), durant lequel ladite étiquette est disposée contre une paroi latérale d’une cavité de moulage dudit corps avant réalisation effective dudit moulage, de manière à réaliser simultanément les étapes de formation dudit corps et d’association de ladite étiquette à sa paroi latérale 2. En variante, l’étiquette peut être associée par thermoformage.
L’étiquette d’étanchéité 18, et de façon plus générale le film 12 constituant ladite étiquette et l’(les) opercule(s) 16, 17, peut également comprendre de la cellulose, notamment comprenant de la cellulose microfibrillée MFC.
En particulier, le film d’étanchéité 12 comprend au moins une couche à base de cellulose microfibrillée MFC. De façon avantageuse, la couche MFC peut être sous la forme d’une couche de papier formée avec de la cellulose microfibrillée de sorte à être hautement fibrillée, en pouvant être notamment translucide, de sorte à pouvoir être particulièrement barrière à l’oxygène.
Par ailleurs, l’utilisation d’une pulpe de cellulose comprenant de la cellulose microfibrillée MFC contribue favorablement à l’association de l’étiquette 18 sur la paroi latérale 2, notamment en limitant granulosité de ladite paroi.
Pour des raisons esthétiques et/ou commerciales, notamment en relation avec la réalisation de l’étiquette 18, la couche MFC peut être pourvue d’une impression réalisée par dépôt d’encre sur une de ses faces, ladite impression comprenant par exemple une information textuelle et/ou un élément décoratif, tel que par exemple un logo, une marque, et/ou une description de la substance contenue dans la capsule 1. En particulier, la couche MFC étant transparente, l’encre d’impression peut être déposée sur sa face intérieure afin d’être protégée. En outre, pour améliorer les qualités esthétiques de la capsule 1 , l’impression peut présenter des propriétés de brillance et/ou antistatiques.
Selon des exemples de réalisation, la couche MFC présente :
- une épaisseur comprise entre 30 et 70 pm ; et/ou
- une masse surfacique comprise entre 40 et 90 g/m2.
La couche MFC permet notamment d’obtenir un film d’étanchéité 12 présentant une masse surfacique élevée et une étanchéité à l’oxygène suffisante pour la fonction de barrière, et ce tout en étant parfaitement biodégradable et/ou compostable.
L’étiquette d’étanchéité 18 peut avoir été traitée pour améliorer sa résistance à l’humidité, par exemple au moyen du revêtement d’étanchéité, appliqué sous forme d’une laque ou par métallisation sur ladite étiquette. En variante, le revêtement d’étanchéité est appliqué directement sur la paroi latérale 2 de la capsule 1. Par ailleurs, le revêtement d’étanchéité peut également être appliqué sur au moins l’un des opercules 16, 17.
De façon avantageuse, le revêtement d’étanchéité, tout comme le film d’étanchéité 12, est biodégradable et/ou compostable, afin d’améliorer l’impact environnemental total de la capsule 1 , notamment en évitant au consommateur d’avoir à séparer l’étiquette 18 et l’(les) opercule(s) 16, 17 du corps de la capsule 1 avant son compostage.
Selon une réalisation, le revêtement d’étanchéité peut comprendre de la cellulose microfibrillée MFC, par exemple issue de végétaux alimentaires, notamment de légumes-racines tels que la betterave. Une telle composition fait notamment l’objet du document EP-3 145 958. Le revêtement d’étanchéité peut être à base d’une dispersion aqueuse de cellulose microfibrillée MFC, comprenant notamment entre 0,5% et 20% en poids de cellulose microfibrillée MFC, notamment moins de 5% en poids.
Selon une réalisation, le revêtement d’étanchéité est réalisé à base d’une dispersion anionique de cellulose microfibrillée MFC, et présente notamment les caractéristiques suivantes :
- un taux de particules solides de l’ordre de 32% en poids ;
- un pH sensiblement neutre ou légèrement basique, de l’ordre de 7 à 8 ;
- une viscosité comprise entre 300 et 500 mPa.s ;
- une densité de l’ordre de 1 ,02 à 20°C.
Une telle dispersion anionique présente d’excellentes propriétés de barrière à l’oxygène et l’humidité, ainsi qu’une excellente étanchéité à la graisse et à l’huile, et peut être figée par la chaleur sur son support d’application, notamment la paroi latérale 2 de la capsule 1 et/ou l’étiquette 18 la revêtant, pour y former une barrière d’étanchéité telle que souhaitée.
En particulier, le revêtement d’étanchéité peut être appliqué par trempage, par pulvérisation ou par transfert, avant d’être éventuellement exposé à une source de chaleur de température adaptée pour y former revêtement étanche. De façon avantageuse, la masse surfacique du revêtement d’étanchéité est comprise entre 2 et 12 g/m2.
Par ailleurs, le film d’étanchéité 12, notamment l’étiquette 18, peut comprendre une couche de scellage sur le corps de la capsule 1 , notamment sur sa paroi latérale 2, ladite couche de scellage pouvant être adaptée au scellage à chaud et/ou à froid.
Selon une réalisation, le revêtement d’étanchéité forme une couche de métallisation, par exemple à base d’aluminium. En particulier, cette couche peut être appliquée par transfert ou par pulvérisation en présentant une épaisseur inférieure à 10 pm, notamment inférieure à 1 pm.

Claims

REVENDICATIONS
1. Capsule (1 ) destinée à recevoir une substance pour la préparation d'une boisson, ladite capsule comprenant un corps présentant une paroi latérale (2) bordée de part et d’autre par un fond (3) et par un rebord (4) entourant une ouverture (5) dudit corps, ladite capsule étant caractérisée en ce que le corps est formé par moulage d’une pulpe de cellulose, la paroi latérale (2) dudit corps étant recouverte d’un revêtement d’étanchéité.
2. Capsule (1 ) selon la revendication 1 , caractérisée en ce que le revêtement d’étanchéité comprend de la cellulose microfibrillée MFC.
3. Capsule (1 ) selon la revendication 2, caractérisée en ce que le revêtement est à base d’une dispersion aqueuse de cellulose microfibrillée MFC.
4. Capsule (1 ) selon la revendication 3, caractérisée en ce que la dispersion comprend entre 0,5% et 20% en poids de cellulose microfibrillée MFC.
5. Capsule (1 ) selon l’une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que la cellulose microfibrillée MFC est issue de végétaux alimentaires, notamment de légumes-racines.
6. Capsule (1 ) selon la revendication 1 , caractérisée en ce que le revêtement d’étanchéité forme une couche de métallisation.
7. Capsule (1 ) selon la revendication 6, caractérisée en ce que la couche de métallisation est à base d’aluminium.
8. Capsule (1 ) selon l’une des revendications 6 ou 7, caractérisée en ce que la couche de métallisation présente une épaisseur inférieure à 10 pm, notamment inférieure à 1 pm.
9. Capsule (1 ) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu’elle présente un taux de transmission d’oxygène inférieur à 10 cm3/m2.jour.atm, selon la norme ASTM D3985.
10. Capsule (1 ) selon la revendication 9, caractérisée en ce que le taux de transmission d’oxygène est d’au plus 5 cm3/m2.jour.atm, et notamment inférieur à 1 cm3/m2.jour.atm, selon la norme ASTM D3985.
11. Capsule (1 ) selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce qu’elle présente un taux de transmission de la vapeur d’eau qui est inférieur à 60 g/m2.24h, mesuré selon la norme ASTM E96.
12. Capsule (1 ) selon la revendication 11 , caractérisée en ce que le taux de transmission de la vapeur d’eau est inférieur à 10 g/m2.24h, mesuré selon la norme ASTM E96.
13. Capsule (1 ) selon l’une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisée en ce que la paroi latérale (2) est recouverte d’une étiquette (18), le revêtement d’étanchéité étant appliqué sur ladite étiquette.
14. Capsule (1 ) selon l’une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisée en ce qu’au moins un, et notamment les deux, parmi le corps de la capsule (1) et le revêtement d’étanchéité est biodégradable et/ou compostable.
15. Capsule (1 ) selon l’une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisée en ce que le revêtement d’étanchéité est appliquée sur la paroi latérale (2) par trempage, par pulvérisation ou par transfert.
16. Capsule (1 ) selon l’une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisée en ce que le corps est formé par moulage par voie sèche d’une nappe de pulpe de cellulose ou par moulage par voie humide d’une pâte comprenant de la pulpe de cellulose en suspension dans de l’eau.
PCT/EP2023/071121 2022-08-01 2023-07-31 Capsule destinée à recevoir une substance pour la préparation d'une boisson WO2024028247A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
LULU502615 2022-08-01
LU502615A LU502615B1 (fr) 2022-08-01 2022-08-01 Capsule destinée à recevoir une substance pour la préparation d'une boisson

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024028247A1 true WO2024028247A1 (fr) 2024-02-08

Family

ID=83115545

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2023/071121 WO2024028247A1 (fr) 2022-08-01 2023-07-31 Capsule destinée à recevoir une substance pour la préparation d'une boisson

Country Status (2)

Country Link
LU (1) LU502615B1 (fr)
WO (1) WO2024028247A1 (fr)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160251149A1 (en) * 2013-10-22 2016-09-01 Nestec S.A. Capsule for preparing a beverage such as coffee and the like
EP3145958A1 (fr) 2014-05-21 2017-03-29 Cellucomp Limited Microfibrilles de cellulose
WO2017144009A1 (fr) * 2016-02-24 2017-08-31 Ecoinno (H.K.) Limited Matières cellulosiques et procédés de fabrication et d'utilisation de celles-ci
WO2019185637A1 (fr) 2018-03-26 2019-10-03 Brain Corp Sa Capsule destinée à recevoir une substance pour la préparation d'une boisson
WO2021145764A1 (fr) * 2020-01-17 2021-07-22 Huhtamaki Molded Fiber Technology B.V. Unité d'emballage biodégradable pour produit alimentaire et procédé de fabrication de ladite unité d'emballage
WO2022112613A1 (fr) 2020-11-30 2022-06-02 Brain Corp Sa Ensemble comprenant une capsule destinée à recevoir une substance pour la préparation d'une boisson et un opercule

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160251149A1 (en) * 2013-10-22 2016-09-01 Nestec S.A. Capsule for preparing a beverage such as coffee and the like
EP3145958A1 (fr) 2014-05-21 2017-03-29 Cellucomp Limited Microfibrilles de cellulose
WO2017144009A1 (fr) * 2016-02-24 2017-08-31 Ecoinno (H.K.) Limited Matières cellulosiques et procédés de fabrication et d'utilisation de celles-ci
WO2019185637A1 (fr) 2018-03-26 2019-10-03 Brain Corp Sa Capsule destinée à recevoir une substance pour la préparation d'une boisson
WO2021145764A1 (fr) * 2020-01-17 2021-07-22 Huhtamaki Molded Fiber Technology B.V. Unité d'emballage biodégradable pour produit alimentaire et procédé de fabrication de ladite unité d'emballage
WO2022112613A1 (fr) 2020-11-30 2022-06-02 Brain Corp Sa Ensemble comprenant une capsule destinée à recevoir une substance pour la préparation d'une boisson et un opercule
WO2022112615A1 (fr) 2020-11-30 2022-06-02 Brain Corp Sa Ensemble comprenant une capsule destinée à recevoir une substance pour la préparation d'une boisson et un film d'étanchéité

Also Published As

Publication number Publication date
LU502615B1 (fr) 2024-02-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP4251535A1 (fr) Ensemble comprenant une capsule destinée à recevoir une substance pour la préparation d'une boisson et un film d'étanchéité
US20190225412A1 (en) Capsule for the preparation of beverages
LU100748B1 (fr) Capsule destinée à recevoir une substance pour la préparation d'une boisson
FR2780622A1 (fr) Applicateur pour produit delitescent, ensemble comportant un tel applicateur et procede
LU502616B1 (fr) Capsule destinée à recevoir une substance pour la préparation d'une boisson
LU502617B1 (fr) Capsule destinée à recevoir une substance pour la préparation d'une boisson
LU502614B1 (fr) Capsule destinée à recevoir une substance pour la préparation d'une boisson
LU502615B1 (fr) Capsule destinée à recevoir une substance pour la préparation d'une boisson
EP4157745A1 (fr) Capsules biodegradables
EP2834163B1 (fr) Capsule non metallique de muselet pour bouteille de boisson effervescente, et systeme de bouchage associe
FR2879175A1 (fr) Dosette de cafe moulu et son procede de preparation
US20230257175A1 (en) Rigid biodegradable food container
EP3003054B1 (fr) Portion de fromage et procédé de production associé
FR3122868A1 (fr) Conditionnement contenant des capsules solubles dans l'eau
FR3123058A1 (fr) Conditionnement contenant des capsules solubles dans l'eau
FR3125025A1 (fr) Lot compact de récipients groupés et son procédé de conditionnement
FR3110555A1 (fr) Contenant compostable pour des produits alimentaires ou cosmétiques liquides, semi-liquides ou pâteux , et procédé de fabrication associé
WO2023166002A1 (fr) Capsule compostable à domicile pour préparation de boisson
FR3024469A1 (fr) Procede et machine de fabrication d'un objet a matrice fibreuse

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23751574

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1