КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ С КОМПОНЕНТОМ, ПОЛУЧЕННЫМ ИЗ СЕРЕБРИСТОЙ ОБОЛОЧКИ КОФЕЙНОЙ ВИШНИ, И ПОРЦИОННАЯ КАПСУЛА, СОДЕРЖАЩАЯ ТАКОЙ КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ Российский патент 2024 года по МПК B65D85/804 

Изобретение относится к области устройств и способов приготовления напитков посредством жидкости, вводимой в капсулу напитка, причем капсула напитка содержит растворимое пищевое вещество, из которого может быть приготовлен напиток или компонент напитка путем инжекции воды. Изобретение, в частности, относится к области приготовления кофе с использованием капсулы кофе. Изобретение относится, в частности, к порционной капсуле, способу приготовления порционной капсулы, композиционному материалу, способному быть полученным особенно эффективно в контексте производства кофейной капсулы, и способу производства композиционного материала.

Среди систем для приготовления напитков известны так называемые кофейные капсульные системы (также существуют варианты для приготовления чая), для которых, как правило, в капсулу вводят горячую воду, обычно под давлением, для приготовления кофе или чайного напитка путем экстракции. Капсула часто прокалывается на одной стороне (сторона инжекции) для введения горячей воды. Для выгрузки сваренного напитка с другой стороны капсулы (сторона экстракции) в целом известны различные возможности. С одной стороны, существуют системы, в которых прокалывание посредством соответствующих перфорационных пробойников предусмотрена также на стороне экстракции. С другой стороны, известны системы, в которых граница капсулы на стороне экстракции прокалывается или разрывается из-за внутреннего давления во время процесса заваривания, для чего может присутствовать средство, внешнее по отношению к капсуле (присутствующее в заварочной камере соответствующей кофемашины) или внутреннее по отношению к капсуле. Наконец, имеются и уже вскрытые капсулы, для которых не требуется прокалывать или разрывать стенку/мембрану капсулы, чтобы выгрузить напиток.

Наиболее распространенными являются капсулы, изготовленные из материалов, не содержащих биологически разлагаемого или возобновляемого сырья. Большая доля капсул изготовлена из, например, алюминия или полипропилена (ПП). Такие капсулы могут иметь выигрышные свойства как для хранения (например, непроницаемость, в частности, непроницаемость для воздуха/кислорода), так и для применения (например, термическая размерная стабильность, поведение при прокалывании и т. д.). Большим недостатком указанных капсул являются отходы, возникающие после использования, и требуемые высокие усилия для рециркуляции материалов, используемых в капсулах. Последнее включает в себя сбор капсул, обычно используемых в частной сфере, транспортировку капсул на предприятия по рециркуляции и сам процесс рециркуляции. Другими словами, даже для рециркуляции должны быть израсходованы значительные ресурсы (время, энергия и транспортные расходы), что, в свою очередь, может оказать воздействие на окружающую среду (например, выбросы CO₂ для транспортировки и получения энергии, необходимой для рециркуляции). Продукт экстракции, присутствующий в капсуле, также обычно теряется во время рециркуляции.

Использование менее ресурсоемких материалов для порционных капсул само по себе известно. В частности, обсуждалось использование биопластика. Пластики, получаемые из возобновляемых источников, называются биопластиками (так называемые пластики на био-основе). Биопластиками также являются пластики, способные к биологическому разложению (так называемые биоразлагаемые пластики). Пластики, предлагаемые для изготовления порционных капсул, являются биоразлагаемыми и частично содержат часть из пластиков на био-основе.

Например, в WO 2011/015973 A1 раскрыта капсула, полностью изготовленная из биоразлагаемого материала, при этом осуществление мембраны, закрывающей капсулу, является основным фокусом описания WO 2011/015973 A1, а используемый материал не рассматривается.

WO 2015/170358 A2 иллюстрирует биоразлагаемую капсулу, изготовленную из древесного материала, имеющего армирующие элементы, чтобы быть способным противостоять давлению, преобладающему в капсуле во время процесса заваривания.

DE 202016104950 U1 раскрывает герметично закрываемую порционную упаковку или герметично закрываемый порционный пакет, содержащий биоразлагаемую капсулу или биоразлагаемую прокладку, при этом порционная упаковка или порционный пакет полностью изготовлены из биоразлагаемого материала. Биопластик, такой как полилактид (PLA) или Mater-Bi®, отнесены к примерам используемого материала.

WO 2017/186743 A1 раскрывает применение биоматериала для капсул кофе и чая, среди прочих применений, при этом биоматериал представляет собой биоразлагаемый пластик и содержит оболочки семян подсолнечника или подсолнечную шелуху.

Хотя порционные капсулы, изготовленные из биоразлагаемого материала и/или возобновляемого материала в соответствии с областью техники, являются шагом в правильном направлении с точки зрения берженого использования ресурсов, в этом отношении все еще существует потенциал для оптимизации.

Одной из задач настоящего изобретения является дальнейшее улучшение потребления ресурсов и экологичности порционных капсул. Частной задачей изобретения является улучшение производства готовых к использованию порционных капсул, то есть наполненных продуктом экстракции, и улучшение утилизации использованных порционных капсул в отношении потребления ресурсов.

Частной задачей изобретения является создание композиционного материала, оптимизированного с точки зрения потребления ресурсов для порционных капсул, в частности для кофейных капсул, и способа производства указанного композиционного материала. Композиционный материал может быть, в частности, биопластиком, в частности, биоразлагаемым биопластиком, имеющим высокую долю возобновляемых ресурсов. Композиционный материал может быть, в частности, биоразлагаемым в соответствии с EN 13432 (по состоянию на конец 2019 года) или ASTM 6400 (по состоянию на конец 2019 года). Композиционный материал может быть полностью биоразлагаемым.

Центральной задачей изобретения является создание порционной капсулы, оптимизированной с точки зрения потребления ресурсов, и способа производства такой порционной капсулы.

Одним из компонентов кофейных ягод и зерен кофе, в частности, коммерчески значимых видов Coffea arabica, C. canephora, C. liberica (далее: кофейные ягоды и семена), является то, что известно как серебристая оболочка. Серебристая оболочка - это семенная кожура, остаток перисперма, в значительной степени вытесненный эндоспермом в ходе развития семян. Серебристая оболочка полностью охватывает кофейные зерна и, следовательно, также присутствует в их характерном углублении. Кофейное зерно в целом, в свою очередь, окружено кожурой (эндокарпом), пектиновым слоем и пульпой (вместе: мезокарпом), а также оболочкой (экзокарпом). Подробности о структуре кофейных ягод и кофейных семян можно найти, например, в Mendes AJT (1942) Observações Citológicas em Coffea: VI - Desenvolvimento do embrião e do endosperma em Coffea Arabica l, Bragantia 2 (4):115-128 или в Gassner G, Hohmann B, Deutschmann F (1989) Mikroskopische Untersuchung pflanzlicher Lebensmittel [Микроскопическое исследование пищевых продуктов на растительной основе]. 5-е изд. Gustav Fischer Verlag, Stuttgart (в частности, иллюстрации 457-461).

Как правило, серебристая оболочка в значительной степени удаляется при обжарке. В начальной фазе обжарки зерно претерпевает увеличение объема, не испытываемого серебристой оболочкой. В результате серебристая оболочка разрывается и отделяется от обжариваемого продукта и удаляется в обжарочном аппарате, например, с помощью соответствующим образом созданного воздушного потока.

Другими словами: серебристая оболочка накапливается как отход обжарки кофе.

Изобретение основано на идее, что серебристая оболочка кофейного зерна, в частности серебристая оболочка, отделенная в процессе обжарки, очень подходит в качестве компонента композиционного материала.

Композиционный материал содержит по меньшей мере два компонента, первый компонент, в общем случае представляющий собой пластик (пластиковый компонент, пластиковую матрицу), и второй компонент, отличный от пластикового компонента, также называемый наполнителем. Изобретение основано на идее, что серебристые оболочки кофейных зерен могут быть переработаны без особых усилий в очень хороший наполнитель для композиционного материала, имеющего пластиковый компонент, в частности, для композиционного материала, очень хорошо подходящего для производства порционных капсул. Это означает, что полученный в результате композиционный материал обладает свойствами, обеспечивающими простое видоизменение в один или более совместимых с пищевыми продуктами компонентов порционной капсулы для защиты экстракционного продукта, присутствующего в порционной капсуле, так, чтобы обеспечить возможность хранения, например, в течение месяцев или нескольких (например, 1, 2 или 3) лет, и для обеспечения возможности простого использования в системах приготовления напитков. Последнее требует, среди прочего, чтобы композиционный материал не деформировался слишком сильно (термостойкость, эластичность) или же не разрывался (прочность на растяжение, деформация при разрыве) при температурах и давлениях, преобладающих во время приготовления напитка, и чтобы указанный материал мог быть проколот, и а прокалывающие наконечники/форсунки могли быть отделены от композиционного материала без затруднений после приготовления напитка.

Что касается устойчивости порционной капсулы, содержащей указанный композиционный материал, первоначальные исследования показывают, что указанная устойчивость повышается по сравнению с другими порционными капсулами на био-основе. Другими словами, получены данные, указывающие, что порционная капсула, содержащая композиционный материал или изготовленная из него, защищает экстракционный продукт, присутствующий в порционной капсуле, поэтому возможно хранение, более длительное по сравнению с другими порционными капсулами на био-основе (увеличенный срок годности). Чем больше порционная капсула предотвращает изменение настоящего продукта экстракции, особенно в отношении аромата полученного напитка, тем больше допустимое время хранения. Предполагается, что наполнитель, полученный из серебристой оболочки, имеет антиоксидантный эффект, оказывая положительное влияние на стабильность продукта экстракции, присутствующего в порционной капсуле.

Композиционный материал может, как известно, содержать дополнительные заполнители (добавки) для регулирования свойств композиционного материала.

Другими словами, композиционный материал согласно изобретению предпочтительно представляет собой пластик, улучшенный заполнителями, при этом один заполнитель получают из серебристых оболочек кофейного зерна. Пластиковый компонент может быть изготовлен из одного или более пластиков.

Применение серебристой оболочки в качестве компонента (наполнителя) для композиционного материала для порционных капсул имеет различные преимущества, такие как:

Для самой порционной капсулы используют отходы производства кофе, в частности производства кофе для порционных капсул. Компонент (наполнитель), получаемый при определенных обстоятельствах с большими усилиями может быть, таким образом, заменен компонентом, получаемым из отработанного продукта (то есть, из серебристой оболочки). Таким образом, снижается потребление ресурсов для производства порционной капсулы. Кроме того, не требуется покупать замененный компонент, что позволяет сократить производственные расходы.

Наконец, транспортные расходы и объемы транспортировки, а также, таким образом, экологические последствия транспортировки могут быть уменьшены для обжарки вблизи места производства порционных капсул.

Увеличивается доля порционной капсулы на био-основе, то есть возобновляемой.

Биоразлагаемость порционной капсулы сохраняется при использовании биоразлагаемого пластикового компонента.

Таким образом, вся использованная порционная капсула также может быть компостирована. Таким образом, исключается отделение компостируемых частей, например, продукта экстракции, от некомпостируемых частей. Известно, что продукт экстракции, в частности кофе, может быть очень хорошо компостирован и оказывает положительное влияние на готовый компост, особенно в отношении повышения содержания питательных веществ. Для стандартных капсул материал (пустой) части капсулы обычно образует некомпостируемую часть.

Получить компонент из серебристых оболочек очень просто. Например, серебристая оболочка может быть получена во время декофеинизации/или обжига. Затем остаточная влажность компонента может быть уменьшена во время или сразу после его получения. Полученные таким образом серебристые оболочки также могут быть очень легко измельчены механически.

Порционная капсула согласно изобретению содержит базовый элемент, образующий внутреннее пространство, ограниченное внешней стенкой и содержащее отверстие для введения продукта экстракции. Другими словами, порционная капсула содержит базовый элемент, приспособленный для приема продукта экстракции. Например, базовый элемент может быть выполнен в виде чаши или мешка, содержащего закрываемое отверстие, посредством которого продукт экстракции может быть введен в базовый элемент, то есть во внутреннее пространство, образованное базовым элементом. Например, базовый элемент может содержать базовую область и окружную боковую стенку.

Для порционной капсулы согласно изобретению базовый элемент содержит композиционный материал, при этом компонент композиционного материала получают из серебристых оболочек кофейной вишни (далее -«компонент из серебристой оболочки»). То есть компонент композиционного материала получают из серебристых оболочек кофейной вишни.

Базовый элемент может быть, в частности, изготовлен по существу из композиционного материала. При этом базовый элемент содержит дополнительные материалы только в виде слоев (например, слоев, предотвращающих диффузию, таких как PVOH), надписей, кодов и т. п. Композиционный материал представляет собой, в частности, материал, придающий базовому элементу форму и стабильность.

При производстве компонента из серебристой оболочки можно обойтись без добавок. То есть, компонент может содержать только материал самой серебристой оболочки.

Производство компонента из серебристой оболочки может включать такие стадии обработки, как измельчение, сушка и/или обезжиривание серебристых оболочек.

Композиционный материал содержит пластиковый компонент в дополнение к компоненту из серебристой оболочки. Композиционный материал может содержать дополнительные компоненты и/или добавки, такие как связующий агент.

Как правило, компонент из серебристой оболочки и пластиковый компонент образуют основную долю массы композиционного материала. То есть, массовая доля компонента из серебристой оболочки и пластикового компонента может составлять более 90%, в частности, более 95% или 98% от массы композиционного материала.

Массовая доля компонента из серебристой оболочки может составлять от 10% до 70%, в частности от 20% до 60% или от 25% до 50%. Например, массовая доля компонента из серебристой оболочки может составлять 30%, 35%, 40% или 45%. Указанные значения являются ориентировочными и могут варьироваться в зависимости от содержания жира и остаточной влажности. Диапазон вариаций может быть указан приблизительно как +/-5%.

Массовая доля пластикового компонента может составлять остаток массы композиционного материала за вычетом массы добавок. Поскольку масса добавок обычно составляет несколько процентов, например, 5% или менее, то есть, например, 4%, 3%, 2% или 1%, или менее, массовая доля пластикового компонента может составлять от приблизительно 25% до 90%, от 35% до 80% или от 45% до 75%. Например, массовая доля пластикового компонента может составлять 65-70%, 60-65%, 55-60% или 50-55%. В дополнение к доле добавок следует также учитывать вариативный диапазон компонента из серебристой оболочки.

Серебристые оболочки можно высушить для производства компонента из серебристой оболочки. Серебристые оболочки могут, в частности, иметь остаточную влажность менее 5%, в частности, менее 2%, менее 1%, менее 0,5%, 0,2% или 0,1%. Массовая доля остаточной влаги в необработанных серебристых оболочках может варьироваться и может особенно зависеть от типа кофе. Исследования показали, что, например, массовая доля остаточной влаги в серебристых оболочках типа Arabica составляет приблизительно 7-8% (Borrelli RC, Esposito F, Napolitano A, Ritieni A, Fogliano V (2004) Characterization of a new potential functional ingredient: coffee silverskin. Journal of Agricultural and Food Chemistry 52 (5):1338 -1343).

Серебристые оболочки могут быть обезжирены для производства компонента из серебристой оболочки. Доля жира в серебристых оболочках может составлять, в частности, менее 10%, в частности, менее 8%, 6%, 4% или менее 2%.

Массовая доля остаточного жира в необработанных серебристых оболочках может варьироваться и может особенно зависеть от типа кофе. Исследования показали, что, например, массовая доля остаточного жира в серебристых оболочках типа Arabica является относительно низкой 2-3% (Borrelli RC, Esposito F, Napolitano A, Ritieni A, Fogliano V (2004) Characterization of a new potential functional ingredient: coffee silverskin. Journal of Agricultural and Food Chemistry 52 (5):1338 -1343).

Серебристые оболочки могут быть измельчены для производства компонента из серебристой оболочки. Максимальная протяженность измельченных серебристых оболочек может составлять, в частности, менее 1 мм, в частности, менее 0,75 мм или 0,5 мм. Например, максимальная протяженность может находиться между 0,01 и 1 мм, между 0,01 и 0,5 мм или между 0,01 и 0,3 мм.

Само собой разумеется, что при измельчении большого количества серебристых оболочек не каждая отдельная измельченная серебристая оболочка может иметь указанную выше максимальную протяженность. Скорее, серебристые оболочки можно считать измельченными, когда компонент из серебристой оболочки содержит по существу, то есть, например, около 90%, серебристые оболочки, имеющие максимальную протяженность, указанную выше.

Серебристые оболочки могут быть, в частности, механически измельчены.

Композиционный материал может быть произведен, в частности, путем компаундирования.

В одном варианте осуществления изобретения порционная капсула содержит крышку капсулы, прикрепленную или прикрепляемую вдоль окружного края отверстия. То есть крышка капсулы предусмотрена для перекрытия отверстия после заполнения базового элемента экстракционным продуктом, и готовая к использованию порционная капсула имеет крышку капсулы, так что продукт экстракции присутствует в закрытом, внутреннем пространстве порционной капсулы, образованной базовым элементом и крышкой капсулы.

В настоящем варианте осуществления как базовый элемент, так и крышка капсулы предпочтительно содержат композиционный материал.

Как базовый элемент, так и крышка капсулы могут быть, в частности, изготовлены по существу из композиционного материала. Базовый элемент и крышка капсулы при этом содержат дополнительные материалы - если вообще содержат- только в виде покрытий, надписей, кодов и т. п. Композиционный материал представляет собой, в частности, материал, придающий базовому элементу и крышке капсулы форму и стабильность.

Тем не менее, базовый элемент и крышка капсулы могут отличаться по своим свойствам, в частности, по своим механическим свойствам.

Например, крышка капсулы может быть гибкой, в то время как базовый элемент является жестким. В качестве альтернативы, как крышка капсулы, так и базовый элемент могут быть жесткими.

Крышка капсулы может варьироваться от простой пленки, такой как закупоривающая пленка или пластины, и может быть выполнена как трехмерный объект и может образовывать, например, наружный купол. Таким образом, крышка капсулы может образовывать жесткое, трехмерное тело.

В вариантах осуществления изобретения крышка капсулы характеризуется тем, что указанная крышка образует наружный купол радиально внутри от окружного фланца крышки, образующего крепежную часть во время присоединения к окружной боковой стенке, при этом размеры окружного фланца крышки совпадают с буртиком (краем, фланцем) окружной боковой стенки (или базового элемента). Таким образом, крышка капсулы в соответствиис настоящим вариантом осуществления отличается от плоского элемента крышки, например, пленочного или пластинчатого элемента крышки. Крышка выполнена в виде трехмерного тела.

Форма крышки капсулы в таких вариантах осуществления изобретения может содержать, с наружной стороны к внутренней, фланец крышки, изогнутую переходную область и центральную плоскую область, образующую фактическую верхнюю поверхность крышки. Такая плоская область смещена наружу от плоскости фланца крышки за счет переходной области, приводящей к появлению купола. Переходная область может быть изогнута в S-образной форме, например, или может быть постоянно изогнута от внешней части, под углом к плоскости фланца, к центру, плоской области. При этом их размеры выбирают, например, так, чтобы центральная плоская область доминировала оптически, причем указанная область имеет такой же размер или лишь немного (например, максимум 10%) меньше, чем площадь базовой области. Для варианта осуществления порционной капсулы как в целом кубоида или в кубообразной форме может быть предусмотрено, в частности, что указанная плоская область занимает более 60% диаметра и, соответственно, по меньшей мере 40% площади.

Фланец крышки в целом образует окружную область, обращенную к стороне крышки капсулы и проходящую от внешнего края фланца к началу купола. В некоторых осуществления изобретения может быть предусмотрено, что начало купола смещено внутрь по сравнению с участком боковой стенки, в котором фланец контактирует с окружной боковой стенкой. Такое смещение может составлять, например, не менее 0,2 мм.

Крышка капсулы может быть перфорирована. Во многих вариантах осуществления колпачок капсулы закупорен, и базовый элемент вместе с колпачком капсулы полностью охватывает продукт экстракции.

В одном варианте осуществления изобретения базовый элемент и крышка капсулы отличаются друг от друга только формой. То есть используемые материалы, толщина и т.д. идентичны.

Базовый элемент и крышка капсулы могут быть особо жесткими.

Порционная капсула может, в зависимости от конкретного варианта осуществления, содержать дополнительные элементы, содержащие композиционный материал или по существу изготовленные из указанного материала, такие как решетка, средство прокалывания или разрыва капсулы, средство проверки распределения жидкости и/или потока жидкости в капсуле, и/или армирующий элемент.

В одном варианте композиционный материал является биоразлагаемым.

Это означает, в частности, что пластиковый компонент является биоразлагаемым.

Композиционный материал и пластиковый компонент могут быть, в частности, биоразлагаемыми в соответствии с EN 13432 (по состоянию на конец 2019 года) или ASTM 6400 (по состоянию на конец 2019 года).

Наполненная или пустая, неиспользованная или использованная порционная капсула может соответственно быть биоразлагаемой. Это особенно верно, когда массовая доля биоразлагаемого пластикового компонента и компонента из серебристой оболочки в композиционном материале очень высока, например, более 95% или 98%, и массовая доля композиционного материала в порционной капсуле (без продукта экстракции) также очень высока, например, более 95% или 98%. Само собой разумеется, что биоразлагаемость порционной капсулы еще лучше, если используемые добавки, слои, надписи и т. д. также биоразлагаемы или почти пренебрежимо малы с точки зрения массовой доли.

Порционная капсула может быть полностью биоразлагаемой.

Пластиковый компонент может содержать биопластик или быть изготовлен из биопластика. Примерами подходящих биопластиков являются полибутиленадипат-терефталат (PBAT), полилактид (PLA), полибутиленсукцинат (PBS), полигидроксиалканоат (PHA, такой как полигидроксибутират (PHB)) или пластик на основе крахмала. Возможен пластиковый компонент, содержащий множество биопластиков, например, множество биопластиков, перечисленных выше.

В одном варианте композиционный материал содержит пластиковый компонент, содержащий полибутиленадипаттерефталат (PBAT), полилактид (PLA), поливиниловый спирт (PVOH) или комбинацию указанных материалов, в частности, полибутиленадипаттерефталат (PBAT) и полилактид (PLA).

Пластиковый компонент может быть, в частности, изготовлен по существу или исключительно (за исключением неизбежных примесей) из полибутиленадипаттерефталата (PBAT), полилактида (PLA), поливинилового спирта (PVOH) или комбинации указанных материалов, в частности, полибутиленадипаттерефталата (PBAT) и полилактида (PLA). В указанных случаях пластиковый компонент представляет собой биоразлагаемый пластиковый компонент как описано выше.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения пластиковый компонент изготовлен из PBAT и PLA.

Пластиковый компонент может, в частности, представлять собой Ecoflex® или Ecovio® (предпочтительно) от BASF или сопоставимые пластмассы, предлагаемые под различными названиями.

Если пластиковый компонент представляет собой PVOH, композиционный материал может быть изготовлен из PVOH, компонента из серебристой оболочки и по большей мере дополнительных добавок, причем компонент из серебристой оболочки может иметь массовую долю от 10% до 50%, например, от 20% до 50% или от 30% до 50% композиционного материала.

В одном варианте осуществления изобретения базовый элемент выполнен чашеобразным и имеет прямоугольную, в частности квадратную, базовую форму.

Другими словами, базовый элемент содержит ось чаши, вдоль которой проходит отверстие. При этом базовый элемент имеет прямоугольную, в частности, квадратную, базовую форму в сечении, перпендикулярном оси чаши.

Базовый элемент может иметь форму кубоида, в частности, куба, при этом одна сторона кубоида или куба является открытой.

Крышка капсулы может иметь форму, охватывающую указанное отверстие кубоида или куба. То есть, оболочка капсулы может иметь по существу форму стороны кубоида или куба, образованного базовым элементом (например, за исключением элементов, необходимых для крепления и/или функциональности оболочки капсулы).

Было обнаружено, что порционная капсула, по существу изготовленная из композиционного материала (без продукта экстракции) и имеющая прямоугольную, в частности квадратную, и кубоидную, в частности кубическую, базовую форму, особенно хорошо подходит для существующих систем, предназначенных для порционных капсул указанной формы для приготовления напитков.

В соответствии с одним аспектом изобретения предусмотрен также способ производства порционной капсулы, содержащей базовый элемент.

Базовый элемент может обладать каждым из ранее описанных свойств, в частности, свойств в отношении композиции, формы и биоразлагаемости.

Способ согласно изобретению включает этапы:

получение композиционного материала; и

видоизменение композиционного материала в базовый элемент; при этом

компонент композиционного материала производят из серебристых оболочек кофейной вишни («компонент из серебристой оболочки»).

Видоизменение может, в частности, включать инжекционное литье или термоформование. Возможны и другие процессы видоизменения, такие как экструдирование.

Создание композиционного материала может включать применение компонента из серебристой оболочки, пластикового компонента и по меньшей мере одной добавки.

Компонент из серебристой оболочки, пластиковый компонент и добавка могут применяться с массовой долей, указанной выше.

Пластиковый компонент может быть одним из описанных выше пластиковых компонентов.

Добавка может быть одной из добавок, описанных выше, в частности, связующим агентом.

Получение композиционного материала может включать компаундирование.

Получение композиционного материала может включать по меньшей мере один из описанных выше этапов, измельчения серебристой оболочки, сушки серебристой оболочки и обезжиривания серебристой оболочки.

В одном варианте осуществления изобретения серебристые оболочки, необходимые для производства компонента из серебристой оболочки, отделяют от кофейных зерен во время обжарки кофейных зерен, причем серебристые оболочки подают на технологическую линию для получения базового элемента и по большей мере капсульной оболочки, при этом обжаренные кофейные зерна подают на технологическую линию для производства продукта экстракции. В дополнение или в качестве альтернативы, серебристые оболочки могут быть отделены во время декофеинизации.

Жареные кофейные зерна могут, в частности, подаваться в технологическую линию для заполнения базового элемента.

Указанные технологические линии могут полностью присутствовать в месте обжига (и по большей мере декофеинизации). То есть, технологические линии начинаются непосредственно после обжига (и/или декофеинизации) и заканчиваются заполнением обработанных, обжаренных кофейных зерен в полученный базовый элемент на месте обжига. На том же месте затем может осуществляться закупоривание порционных капсул посредством крышки капсулы.

Подача в отделенных серебристых оболочек и жареных кофейных зерен на соответствующие технологические линии может осуществляться средствами автоматизации.

В вариантах осуществления изобретения, предусматривающих оболочку капсулы, может быть, в частности, предусмотрена оболочка капсулы как подробно описано выше.

Способ производства порционной капсулы может включать получение продукта экстракции.

Способ изготовления порционной капсулы может включать наполнение продукта экстракции в базовый элемент и закупоривание базового элемента посредством крышки капсулы.

Один из аспектов изобретения относится к композиционному материалу.

Композиционный материал представляет собой, в частности, композиционный материал для порционных капсул. Таким образом, подразумеваются определенные требования в отношении совместимости пищевых продуктов, герметизирующих свойств, термической стойкости, поведения под давлением, вариантов обработки и т. д.

Композиционный материал согласно изобретению содержит первый компонент и второй компонент, причем первый компонент представляет собой пластик («пластиковый компонент»), а второй компонент произведен из серебристой оболочки кофейной вишни («компонент из серебристой оболочки»).

Композиционный материал в общем случае содержит по меньшей мере одну добавку в дополнение к компоненту из серебристой оболочки и пластиковому компоненту.

Компонент из серебристой оболочки, пластиковый компонент и добавка могут присутствовать в композиционном материале с массовой долей, указанной выше.

Пластиковый компонент может быть одним из описанных выше пластиковых компонентов.

Первый компонент, то есть пластиковый компонент, может быть, в частности, биоразлагаемым компонентом, в частности, биоразлагаемым пластиковым компонентом в соответствии с EN 13432 (по состоянию на конец 2019 года) и/или ASTM 6400 (по состоянию на конец 2019 года).

В одном варианте первый компонент, то есть пластиковый компонент, содержит полибутиленадипаттерефталат (PBAT), полилактид (PLA), поливиниловый спирт (PVOH) или комбинацию указанных материалов, в частности, полибутиленадипаттерефталат (PBAT) и полилактид (PLA).

Первый компонент (пластиковый компонент) может содержать PBAT, PLA и/или PVOH, как описано выше.

Первый компонент (пластиковый компонент) может быть изготовлен, в частности, из PBAT и PLA, за исключением нежелательных примесей.

Первым компонентом (пластиковым компонентом) может быть, в частности, Ecoflex® или Ecovio® (предпочтительно) от BASF или аналогичный пластик, предлагаемый под другим названием.

Добавка может быть одной из добавок, описанных выше, с массовой долей как описано выше.

Композиционный материал может быть, в частности, компаундированным композиционным материалом. То есть, получение композиционного материала может содержать компаундирование, и композиционный материал может иметь свойства, проистекающие от этого, в частности, в отношении его структуры.

Компонент из серебристой оболочки может присутствовать в композиционном материале при получении в результате одного или более из описанных выше этапов «измельчение серебристой оболочки», «сушка серебристой оболочки» и «обезжиривание серебристой оболочки».

Один из аспектов изобретения относится к применению композиционного материала согласно изобретению в любом из раскрытых вариантов реализации для изготовления базового элемента и, необязательно, крышки капсулы.

Изобретение также относится к применению композитного материала согласно изобретению в любом из раскрытых вариантов осуществления для производства порционной капсулы.

Один из аспектов изобретения относится к способу производства композиционного материала согласно изобретению в одном из описанных выше вариантов. То есть, один из аспектов изобретения относится к способу производства композиционного материала, в частности композиционного материала для порционных капсул.

Способ производства композиционного материала содержит следующие этапы.

Получение первого компонента.

То есть, получают пластиковый компонент как описано выше. Пластиковый компонент, в частности, получают в количестве, приводящем в результате к количественной доле композиционного материала как указано выше.

Пластиковый компонент может быть одним из ранее перечисленных пластиковых компонентов.

Получение второго компонента.

То есть, получают компонент из серебристой оболочки как описано выше. Компонент из серебристой оболочки, в частности, получают в количестве, приводящем к количественной доле композиционного материала как указано выше.

Компонент из серебристой оболочки может быть дополнительно подготовлен с точки зрения максимальной степени присутствия остатков серебристой оболочки или содержания влаги и/или доли жира, как указано выше. Способ получения может включать соответствующий этап измельчения, соответствующий этап сушки и/или соответствующий этап обезжиривания.

Компаундирование первого и второго компонентов.

В одном варианте осуществления изобретения способ производства композиционного материала включает этап, на котором разделяют серебристые оболочки и кофейные зерна. Разделение происходит, в частности, во время обжига. В этом случае процесс обжига может быть настроен таким образом, что отдельный этап сушки после получения серебристой оболочки уже не требуется.

В дополнение или в качестве альтернативы, разделение может происходить во время декофеинизации.

Способ производства композиционного материала может дополнительно включать этап измельчения.

Способ производства композиционного материала может дополнительно включать этап обезжиривания.

Примеры вариантов осуществления изобретения описаны ниже с использованием фигур чертежей. Показаны:

фиг.1 - порционная капсула;

фиг.2 - базовый элемент порционной капсулы с фиг. 1;

фиг.3 - крышка капсулы порционной капсулы с фиг. 1, соответствующая базовому элементу с фиг. 2;

фиг.4 - способ производства порционной кофейной капсулы, готовой к употреблению.

Идентичные номера позиций на фигурах обозначают идентичные или аналогичные элементы.

Пример порционной капсулы 1 с фиг. 1 содержит базовый элемент 11 в виде чаши (имеющей ось 15 чаши) и крышку 21 капсулы, прикрепленную к ней вдоль окружного фланца 14, вместе образующие наружную стенку капсулы и определяющие внутреннее пространство капсулы. Базовый элемент 11 образует основание 16 слегка куполообразной капсулы и окружную боковую стенку 12, как известно само по себе.

Базовый элемент 11 и крышка 21 капсулы произведены из композиционного материала, компаундированного из компонента, полученного из серебристых оболочек кофейной вишни, и из пластикового компонента с примешанным к нему связующим агентом. Пластиковый компонент - это Ecovio® от BASF. Связующим агентом является Licocene PP MA 7452.

Крышка 21 капсулы прикреплена к базовому элементу 11 известным образом, например, посредством ультразвуковой сварки или, возможно, склеивания.

На фиг. 2 показан детальный вид базового элемента 11. Базовый элемент 11 выполнен чашеобразным и имеет квадратную базовую форму. То есть, базовый элемент по существу имеет форму куба, одна из шести сторон куба отсутствует и образует отверстие 13. Продукт экстракции может быть введен во внутреннее пространство базового элемента и, таким образом, во внутреннее пространство капсулы через указанное отверстие.

В проиллюстрированном варианте осуществления изобретения окружной край 14, к которому может быть прикреплена крышка 21 капсулы, закругленные края и по большей мере слегка куполообразные стороны отклоняются от формы куба.

На фиг. 3 показан детальный вид крышки 21 капсулы. В показанном варианте осуществления указанная крышка изготовлена из того же композиционного материала, имеющего ту же толщину, что и базовый элемент 11.

Крышка 21 капсулы содержит окружной фланец 22, соответствующий краю 14 базового элемента 11, так что крышка 21 капсулы может закупоривать базовый элемент 11 при соответствующем присоединении.

На фиг. 4 схематически показан способ производства порционной капсулы, готовой к употреблению. В дополнение к применению согласно изобретению серебристых оболочек, на схеме показаны различные опциональные признаки.

Показанный способ начинается с получения кофейных вишен. Из них получают кофейные зерна (семена кофейной вишни). После получения кофейных зерен, серебристая оболочка все еще охватывает кофейные зерна.

На следующем этапе кофейные зерна обжаривают. Поскольку кофейные зерна расширяются в начале процесса обжига, серебристые оболочки срываются с кофейных зерен.

Серебристые оболочки отделяются от кофейных зерен на следующем этапе, а затем измельчаются, сушатся (не обязательно, в зависимости от процесса обжаривания), и по большей мере обезжириваются. То есть материал, полученный из серебристых оболочек, получен и пригоден в качестве компонента в способе компаундирования и в качестве компонента композиционного материала.

Указанный «компонент из серебристой оболочки» смешивают (компаундируют) с пластиковым компонентом, предпочтительно биоразлагаемым пластиковым компонентом, таким как Ecovio®, и дополнительными добавками для улучшения свойств полученного композиционного материала.

Полученный в результате композиционный материал затем используют для формирования базового элемента 11 и, опционально, крышки 21 капсулы и/или других элементов порционной капсулы. Полученный в результате композиционный материал особенно подходит для использования в процессе инжекционного литья или для термоформования.

Обжаренные кофейные зерна, от которых были отделены серебристые оболочки, также дополнительно обрабатывают, производя таким образом продукт экстракции.

Кофейные зерна особым образом помолоты и по большей мере декофеинизированы.

На следующем этапе полученный таким образом продукт экстракции заливают в произведенный таким образом базовый элемент.

Наконец, базовый элемент 11, заполненный продуктом экстракции, закрывается с помощью крышки 21 капсулы, произведенной в ходе способа или полученной, например, посредством ультразвуковой сварки.

После закрытия порционная капсула 1 доступна и готова к употреблению.

Возможны и другие этапы или промежуточные этапы, в частности, нанесение непроницаемых слоев, в частности, слоев, препятствующих диффузии, этапы очистки, нанесения этикеток и т. д.

Изобретение относится к области приготовления напитка, в частности кофе, с использованием порционной капсулы, и относится к порционной капсуле, содержащей базовый элемент для приема продукта экстракции, способу производства порционной капсулы, композиционному материалу, который может быть произведен особенно эффективно в условиях производства порционных капсул кофе, и способу производства композиционного материала. Композиционный материал содержит компонент, произведенный из серебристых оболочек кофейной вишни. Порционная капсула согласно изобретению содержит указанный композиционный материал. Технический результат заключается в создании порционной капсулы, оптимизированной с точки зрения потребления ресурсов, и способа производства такой порционной капсулы. 4 н. и 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Порционная капсула (1), содержащая базовый элемент (11), образующий внутреннее пространство, ограниченное внешней стенкой (12), причем базовый элемент содержит отверстие (13), и базовый элемент содержит композиционный материал, отличающаяся тем, что компонент композиционного материала произведен из серебристых оболочек кофейной вишни.

2. Порционная капсула (1) по п. 1, дополнительно содержащая крышку (21) капсулы, при этом крышка капсулы прикреплена или выполнена с возможностью прикрепления вдоль окружного края (14) отверстия (13), причем базовый элемент (11) и крышка (21) капсулы содержат композиционный материал.

3. Порционная капсула (1) по любому из пп. 1, 2, в которой композиционный материал является биоразлагаемым.

4. Порционная капсула (1) по любому из пп. 1-3, в которой композиционный материал содержит пластиковый компонент, содержащий полибутиленадипаттерефталат (PBAT), полилактид (PLA), поливиниловый спирт (PVOH) или полибутиленадипаттерефталат (PBAT) и полилактид (PLA).

5. Порционная капсула (1) по любому из пп. 1-4, в которой базовый элемент (11) является чашеобразным и имеет прямоугольную, в частности квадратную, базовую форму.

6. Способ производства порционной капсулы (1), причем порционная капсула содержит базовый элемент (11), включающий следующие этапы:

получение композиционного материала;

преобразование композиционного материала в базовый элемент (11);

отличающийся тем, что компонент композиционного материала производят из серебристых оболочек кофейной вишни.

7. Способ по п. 6, в котором серебристые оболочки отделяют от кофейных зерен при обжарке кофейных зерен, причем серебристые оболочки подают на технологическую линию для производства базового элемента (11), а обжаренные кофейные зерна подают на технологическую линию для производства продукта экстракции.

8. Композиционный материал для порционных капсул (11), причем первый компонент композиционного материала представляет собой пластик, отличающийся тем, что второй компонент композиционного материала произведен из серебристых оболочек кофейной вишни.

9. Композиционный материал по п. 8, причем композиционный материал является биоразлагаемым.

10. Композиционный материал по любому из пп. 8, 9, причем первый компонент содержит полибутиленадипаттерефталат (PBAT), полилактид (PLA), поливиниловый спирт (PVOH) или полибутиленадипаттерефталат (PBAT) и полилактид (PLA).

11. Способ производства композиционного материала для порционных капсул (11) по любому из пп. 8-10, отличающийся тем, что первый компонент и второй компонент компаундируют.

12. Способ по п. 11, включающий этапы разделения серебристых оболочек и кофейных зерен, измельчения серебристых оболочек.