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Title:
ASSEMBLY COMPRISING A CAPSULE INTENDED TO RECEIVE A SUBSTANCE FOR PREPARING A BEVERAGE, AND A FILM LID
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2022/112614
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention concerns an assembly comprising a capsule (1) intended to receive a substance for preparing a beverage, the capsule comprising 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 the body, the assembly comprising an upper film lid (12) associated with the rim (4) in order to cover the opening (5) by forming, in the body, a loading compartment (13) of the substance in the capsule, the opening being equipped with means (14) for perforating the upper film lid (12) under the effect of an increase of pressure in the compartment (13) in order to allow the beverage to flow through the opening, the upper film lid (12) comprising a layer made of microfibrillated cellulose, MFC.

Inventors:
BRIVOIS OLIVIER (LU)
Application Number:
PCT/EP2021/083646
Publication Date:
June 02, 2022
Filing Date:
November 30, 2021
Export Citation:
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Assignee:
BRAIN CORP SA (LU)
International Classes:
B65D65/46; B32B5/02; B65D85/804
Domestic Patent References:
WO2013026651A12013-02-28
WO2017063680A12017-04-20
WO2019190324A12019-10-03
WO2020114995A22020-06-11
WO2019185637A12019-10-03
Foreign References:
DE102018115236A12020-01-02
Attorney, Agent or Firm:
SAYETTAT, Julien (FR)
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Claims:
REVENDICATIONS

1. Ensemble comprenant 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, ledit ensemble comprenant un opercule supérieur (12) associé au rebord (4) pour venir recouvrir l’ouverture (5) en formant dans ledit corps un compartiment (13) de chargement de la substance dans ladite capsule, ladite ouverture étant équipée de moyens de perforation (14) de l’opercule supérieur (12) sous l’effet d’une augmentation de pression dans le compartiment (13) afin de permettre l’écoulement de la boisson au travers de ladite ouverture, ledit ensemble étant caractérisé en ce que l’opercule supérieur (12) comprend une couche (12b) à base de cellulose microfibrillée MFC.

2. Ensemble selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le taux de transmission d’oxygène de la couche MFC (12b) est d’au plus 5 cm3/m2.jour.atm, et notamment inférieur à 1 cm3/m2.jour.atm, selon la norme ASTM D3985 pour former une couche d’étanchéité.

3. Ensemble selon l’une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la couche MFC (12b) présente un taux de transmission de la vapeur d’eau qui est inférieur à 5 g/m2.24h, mesuré selon la norme ASTM E96.

4. Ensemble selon la revendication 3, caractérisé en ce que la couche MFC (12b) a été traitée pour améliorer sa résistance à l’humidité.

5. Ensemble selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la masse surfacique de la couche MFC (12b) est comprise entre 40 et 90 g/m2.

6. Ensemble selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l’épaisseur de la couche MFC (12b) est comprise entre 30 et 70 miti. 7. Ensemble selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l’opercule supérieur (12) comprend une couche (12c) de scellage sur le rebord (4).

8. Ensemble selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que qu’au moins un, et notamment les deux, parmi le corps de la capsule (1 ) et l’opercule supérieur (12) est biodégradable et/ou compostable.

9. Ensemble selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le rebord forme une paroi annulaire sur laquelle la périphérie de l’opercule supérieur est associée, les moyens de perforation étant associés à ladite paroi en étant séparés du compartiment par ledit opercule supérieur.

10. Ensemble selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le fond présente une ouverture, ledit ensemble comprenant un opercule inférieur destiné à venir recouvrir ladite ouverture après chargement de la substance dans le compartiment.

11. Ensemble selon la revendication 10, caractérisé en ce que le fond présente une collerette sur laquelle l’opercule inférieur est associé.

12. Ensemble selon l’une des revendications 10 ou 11 , caractérisé en ce que l’opercule inférieur comprend une couche à base de cellulose microfibrillée MFC.

13. Ensemble selon la revendication 12, caractérisé en ce que l’opercule inférieur présente une structure identique à celle de l’opercule supérieur.

14. Ensemble selon l’une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que l’opercule supérieur (12) présente au moins une deuxième couche (12a) réalisée en matériau fibreux qui est associée sur la couche MFC (12b), les couches (12a, 12b) présentant chacune une masse surfacique et un taux de transmission d’oxygène, la masse surfacique de la deuxième couche (12a) étant inférieure à la masse surfacique de la couche MFC (12b), le taux de transmission d’oxygène de la couche MFC (12b) étant inférieur au taux de transmission d’oxygène de la deuxième couche (12a). 15. Ensemble selon la revendication 14, caractérisé en ce que la deuxième couche (12a) est à base d’un papier de type filtre.

Description:
Ensemble comprenant une capsule destinée à recevoir une substance pour la préparation d'une boisson et un opercule

L’invention concerne un ensemble comprenant une capsule destinée à recevoir une substance pour la préparation d'une boisson et un opercule supérieur formant dans ladite capsule un compartiment de chargement de ladite substance.

On connaît des capsules comprenant un corps pouvant être fabriqué en matière plastique ou en matériau ductile tel que l’aluminium, ledit corps présentant une paroi latérale bordée de part et d’autre par un fond et par un rebord entourant une ouverture dudit corps, l’opercule supérieur étant destiné à être associé audit rebord pour venir recouvrir ladite ouverture.

En particulier, après association de l’opercule supérieur, la substance peut être chargée dans le compartiment, notamment au travers d’une ouverture formée dans le fond de la capsule et qui peut être recouverte par un opercule inférieur afin de fermer ledit compartiment après ledit chargement.

En particulier, au moins l’opercule supérieur permet d’assurer une fermeture étanche de la capsule, notamment en formant une barrière contre l’oxygène et l’humidité, afin de pouvoir conserver les caractéristiques organoleptiques de la substance avant la préparation de la boisson.

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.

En particulier, le piston permet une injection du liquide extracteur au travers du fond de la capsule, par exemple par perforation d’un opercule inférieur, l’écoulement de la boisson au travers de l’ouverture nécessitant la rupture de l’opercule supérieur. Pour ce faire, l’ouverture est équipée de moyens de perforation de l’opercule supérieur sous l’effet d’une augmentation de pression dans le compartiment afin de permettre l’écoulement de la boisson au travers de ladite ouverture. En particulier, la pression induit un déplacement de l’opercule supérieur sur les moyens de perforation.

Les réalisations connues ne permettent pas d’obtenir un bon compromis entre la pression à exercer sur l’opercule supérieur, qui ne doit pas être trop importante pour la qualité de la boisson, et l’étanchéité dudit opercule qui doit être suffisante, et ce notamment en relation avec un opercule biodégradable et/ou compostable.

En effet, un opercule supérieur trop résistant nécessite une mouture plus grossière de la substance pour augmenter la pression mais conduit à une boisson trop aqueuse, et un opercule supérieur trop facilement déchirable ne confère pas la friction suffisante pour la qualité de la boisson extraite au travers dudit opercule, notamment en limitant la formation de mousse pour un café.

L’invention vise à perfectionner l’art antérieur en proposant notamment un opercule supérieur qui présente de bonnes propriétés d’étanchéité, notamment à l’oxygène et à l’humidité, tout en pouvant être rompue de façon optimale relativement à la qualité de la boisson préparée, ledit opercule pouvant en outre être avantageusement biodégradable et/ou compostable.

A cet effet, l’invention propose un ensemble comprenant 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, ledit ensemble comprenant un opercule supérieur associé au rebord pour venir recouvrir l’ouverture en formant dans ledit corps un compartiment de chargement de la substance dans ladite capsule, ladite ouverture étant équipée de moyens de perforation de l’opercule supérieur sous l’effet d’une augmentation de pression dans le compartiment afin de permettre l’écoulement de la boisson au travers de ladite ouverture, l’opercule supérieur comprenant une couche à base de cellulose microfibrillée MFC.

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 coupe un ensemble selon un mode de réalisation de l’invention ;

- la figure 2 représente en perspective écorchée la structure d’un opercule supérieur selon un mode de réalisation de l’invention.

En relation avec ces figures, on décrit ci-dessous un ensemble comprenant une capsule 1 destinée à recevoir une substance pour la préparation d’une boisson.

La capsule 1 comprend un corps pouvant être fabriqué en matière plastique ou en matériau ductile tel que l’aluminium, ledit 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.

En relation avec la figure 1 , 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 cylindre entre le fond 3 et le rebord 4.

Dans le mode de réalisation représenté, en relation avec un corps de capsule 1 réalisé par moulage d’un matériau plastique, le fond 3 comprend une ouverture 6 destinée à être recouverte par un opercule inférieur 7, ledit opercule étant destiné à être percé lors de la préparation d’une boisson.

En particulier, le fond 3 présente une collerette 8 formant une paroi annulaire supérieure entourant la paroi latérale 2, l’opercule inférieur 7 étant associé sur ladite paroi pour fermer l’ouverture 6. En variante, la capsule 1 peut comprendre un fond 3 plein qui est percé lors de la préparation de la boisson. L’ensemble comprend un opercule supérieur 12 qui est associé au rebord 4 pour venir recouvrir l’ouverture 5 en formant dans ledit corps un compartiment 13 de chargement de la substance dans ladite capsule.

En particulier, après association de l’opercule supérieur 12, la substance peut être chargée par l’ouverture 6 dans le compartiment 13 formé dans la paroi latérale 2, puis l’opercule inférieur 7 peut être associée sur la collerette 8 pour venir fermer ledit compartiment avant la préparation de la boisson.

L’opercule supérieur 12 permet d’assurer une fermeture étanche de la capsule 1, notamment en formant une barrière contre l’oxygène et l’humidité, afin de pouvoir conserver les caractéristiques organoleptiques de la substance stockée dans le compartiment 13 avant son utilisation.

En particulier, la capsule 1 est 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 tenue par un piston muni de picots pour percer le fond 3 de ladite capsule. En outre, le fond 3 est traversé 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 13, l’ouverture 5 étant équipée de moyens de perforation 14 de l’opercule supérieur 12 sous l’effet de cette augmentation afin de permettre l’écoulement de la boisson au travers de ladite ouverture.

En particulier, la pression induit un déplacement de l’opercule supérieur 12 sur les moyens de perforation 14 qui sont disposés de façon adjacente à l’extérieur du compartiment 13.

Dans le mode de réalisation représenté, le rebord 4 forme une paroi annulaire sur laquelle la périphérie de l’opercule supérieur 12 est associée, les moyens de perforation 14 étant associés à ladite paroi en étant séparés du compartiment par ledit opercule supérieur.

En particulier, les moyens de perforation 14 comprennent des saillies qui sont dirigées vers l’opercule supérieur 12, lesdites saillies étant portées par une plaque 16 présentant des orifices 17 permettant le passage de la boisson.

La figure 1 représente une réalisation dans laquelle la plaque 16 est réalisée en une pièce avec le rebord 4 de la capsule 1 en s’étendant sensiblement dans le prolongement dudit rebord avec les saillies 14 sensiblement dans le plan de la paroi annulaire et les orifices 15 disposés sous ledit plan.

L’opercule supérieur 12 présente au moins une couche 12b à base de cellulose microfibrillée MFC. L’opercule supérieur 12 peut comprendre également une couche de scellage 12c sur le rebord 4, ladite couche pouvant être adaptée au scellage à chaud et/ou à froid.

De façon avantageuse, la couche MFC 12b 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.

La cellulose microfibrillée 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 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... Selon des exemples de réalisation, l’épaisseur de la couche MFC 12b est comprise entre 30 et 70 miti.

Selon des exemples de réalisation, la couche MFC 12b présente un taux de transmission d’oxygène d’au plus 5 cm 3 /m 2 .jour.atm, et notamment inférieur à 1 cm 3 /m 2 .jour.atm, selon la norme ASTM D3985, et une masse surfacique comprise entre 40 et 90 g/m 2 .

En outre, la couche MFC 12b peut présenter un taux de transmission de la vapeur d’eau qui est inférieur à 100 g/m 2 .24h, mesuré selon la norme ASTM E96.

Par ailleurs, la couche MFC 12b peut avoir été traitée pour améliorer sa résistance à l’humidité, par exemple au moyen d’un revêtement barrière à l’humidité.

Selon une réalisation, une laque barrière à la vapeur d’eau est appliquée sur la couche MFC 12b pour lui conférer un taux de transmission de la vapeur d’eau qui est inférieur à 50 g/m 2 .24h, notamment inférieur à 5 g/m 2 .24h et plus particulièrement inférieur à 1 g/m 2 .24h.

En particulier, la couche MFC 12b permet d’obtenir un opercule supérieur 12 présentant une masse surfacique élevée et une étanchéité à l’oxygène suffisante pour la fonction de barrière.

Par ailleurs, la demanderesse a constaté que la mise en appui de cette couche MFC 12b sur les moyens de perforation 14 provoquait une multitude de petites zones de rupture qui fragilise suffisamment l’opercule supérieur 12 pour limiter la pression de distribution de la boisson et favoriser la friction de la boisson extraite au travers dudit opercule.

En relation avec la figure 2, l’opercule supérieur 12 présente au moins une deuxième couche 12a réalisée en matériau fibreux qui est associée sur la couche MFC 12b, les couches 12a, 12b présentant chacune une masse surfacique et un taux de transmission d’oxygène, la masse surfacique de la deuxième couche 12a étant inférieure à la masse surfacique de la couche MFC 12b, le taux de transmission d’oxygène de la couche MFC 12b étant inférieur au taux de transmission d’oxygène de la deuxième couche 12a.

Les couches 12a, 12b, 12c de l’opercule 12 peuvent être associées entre elles par un film de colle 15. Selon une réalisation, un adhésif biodégradable, par exemple à base d’amidon de maïs, peut être utilisé afin de faciliter l’élimination par compostage des déchets générés par la capsule 1.

De façon avantageuse, la deuxième couche 12a est à base de fibres cellulosiques, notamment sous la forme d’un papier de type filtre, ladite deuxième couche pouvant être associés sur la couche MFC 12b à l’opposé des moyens de perforation.

Cette réalisation de l’opercule inférieur 12 permet de combiner une couche MFC 12b présentant une masse surfacique élevée et une étanchéité à l’oxygène suffisante pour la fonction de barrière, avec une deuxième couche 12a de masse surfacique plus faible et sans fonction barrière spécifique, dans lequel la fragilité d’une couche MFC 12b d’épaisseur limitée peut être compensée par l’épaisseur de la deuxième couche 12a, ladite deuxième couche pouvant en outre avoir une fonction de filtration de la boisson extraite pour en éliminer les résidus de substance.

Par ailleurs, la demanderesse a constaté que cette combinaison de couches 12a, 12b améliorait la rupture de l’opercule supérieur 12 sur les moyens de perforation 14, notamment en augmentant l’étirage de la couche MFC 12b.

De façon avantageuse, l’épaisseur de la deuxième couche 12a est supérieure à l’épaisseur de la couche MFC 12b. Selon des exemples de réalisation, l’épaisseur de la deuxième couche 12a est comprise entre 60 et 100 miti. Selon des exemples de réalisation, la deuxième couche est poreuse en présentant une perméabilité à l’air qui est supérieure à 500 l/m 2 .s, selon la norme ISO 9237. La masse surfacique de la deuxième couche 12a peut être comprise entre 10 et 40 g/m 2 , celle de l’opercule supérieur 12 pouvant être comprise entre 100 et 120 g/m 2 .

L’invention permet d’envisager un opercule supérieur 12 biodégradable et/ou compostable, notamment en combinaison avec une couche de scellage 12c à base d’acide polylactique (PLA) et/ou de cellulose et de colle. En variante, la couche de scellage 12c peut être à base de Polyhydroxyalcanoate (PHA) ou à base de polybutylène succinate (tel que le BioPBS).

Par ailleurs, afin de faciliter le traitement des déchets, la capsule 1 peut également être biodégradable et/ou compostable, notamment en présentant un corps réalisé à base d’un matériau compostable selon la norme EN 13432, comme par exemple décrit dans le document WO-2019/185637.

De même, l’opercule inférieur 7 peut comprendre une couche à base de cellulose microfibrillée MFC, notamment en présentant une structure identique à celle de l’opercule supérieur, afin de pouvoir combiner l’étanchéité avec le traitement des déchets.

En particulier, les matériaux constituant la capsule 1 et les opercules 12, 7 peuvent être choisis pour permettre aussi bien un compostage industriel que domestique, et peuvent être biodégradables. De façon avantageuse, le corps de la capsule 1 est réalisé par injection d’une matière plastique à base d’acide polylactique (PLA) ou de Polyhydroxyalcanoate (PHA), dans la mesure où ces matériaux, en plus d’être compostables et compatibles avec les substances alimentaires, permettent de réaliser facilement par injection des capsules 1 à parois fines, et ne se déformant pas sous l’effet de la chaleur.

En relation avec une telle capsule 1 , on décrit ci-dessous quatre exemples de réalisation de l’opercule 12. Exemple 1

- Deuxième couche 12a : papier filtre ; masse surfacique 20-23 g/m 2 ; épaisseur 65-85 miti ; perméabilité à l’air supérieure à 950 l/m 2 . s ;

- Couche 12b : papier MFC ; masse surfacique 60-65 g/m 2 ; épaisseur 50- 60 miti ; taux de transmission d’oxygène inférieur à 0,2 cm 3 /m 2 .jour.atm ; taux de transmission de la vapeur d’eau 70-80 g/m 2 .24h ;

- Couche de scellage 12c : PLA ; masse surfacique 15-25 g/m 2 ; épaisseur 150-250 miti.

L’opercule 12 suivant cet exemple présente un poids de l’ordre de 112 g et peut être compostable industriellement.

Exemple 2

- Deuxième couche 12a : papier filtre ; masse surfacique 20-23 g/m 2 ; épaisseur 65-85 miti ; perméabilité à l’air supérieure à 950 l/m 2 . s ;

- Couche 12b : papier MFC ; masse surfacique 60-65 g/m 2 ; épaisseur 50- 60 miti ; taux de transmission d’oxygène inférieur à 0,2 cm 3 /m 2 .jour.atm ; sur laquelle une laque barrière à la vapeur d’eau a été appliquée pour lui conférer un taux de transmission de la vapeur d’eau inferieur à 5 g/m 2 .24h ;

- Couche de scellage 12c : PLA ; masse surfacique 15-25 g/m 2 ; épaisseur 150-250 miti.

L’opercule 12 suivant cet exemple présente un poids de l’ordre de 112 g et peut être compostable industriellement.

Exemple 3

- Deuxième couche 12a : papier filtre ; masse surfacique 25-30 g/m 2 ; épaisseur 80-100 miti ; perméabilité à l’air supérieure à 950 l/m 2 . s ; - Couche 12b : papier MFC ; masse surfacique 60-65 g/m 2 ; épaisseur 50- 60 miti ; taux de transmission d’oxygène inférieur à 0,2 cm 3 /m 2 .jour.atm ; taux de transmission de la vapeur d’eau 70-80 g/m 2 .24h ;

- Couche de scellage 12c : PLA ; masse surfacique 15-25 g/m 2 ; épaisseur 150-250 miti.

L’opercule 12 suivant cet exemple présente un poids de l’ordre de 116 g et peut être compostable industriellement.

Exemple 4

- Deuxième couche 12a : papier filtre ; masse surfacique 20-23 g/m 2 ; épaisseur 65-85 miti ; perméabilité à l’air supérieur à 950 l/m 2 .s ;

- Couche 12b : papier MFC ; masse surfacique 60-65 g/m 2 ; épaisseur 50- 60 miti ; taux de transmission d’oxygène inférieur à 0,2 cm 3 /m 2 .jour.atm ; taux de transmission de la vapeur d’eau 70-80 g/m 2 .24h ;

- Couche de scellage 12c : papier filtre ; masse surfacique 10-15 g/m 2 ; épaisseur 40-50 miti.

L’opercule 12 suivant cet exemple présente un poids de l’ordre de 110 g et peut être compostable domestiquement.

Dans d’autres exemples de réalisation, l’opercule 12 peut ne comprendre qu’une couche 12b à base de cellulose microfibrillée MFC, par exemple telle que prévue dans les exemples 1 à 4 ci-dessus, associée à une couche de scellage 12c pour former un opercule 12 bicouche ou à une laque scellante pour former un opercule 12 monocouche.