ES2945593T3 - Estructura de tapa superior compostable para una cápsula de preparación de bebidas - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a una cápsula (100) para preparar una bebida en una máquina de producción de bebidas. La capsula (100) comprende un cuerpo de capsula (200) con una pared lateral (210) delimitando una camara (250) para contener una sustancia (500) para la preparacion de la bebida y una pared de inyeccion (220) para inyectar un fluido en la capsula. cámara (250) para preparar la bebida tras la interacción del fluido con la sustancia (500). La capsula (100) comprende ademas una pared de entrega (300) que esta conectada al cuerpo de la capsula (200) para cerrar la camara (250). La pared de impulsión (300) comprende, a modo de capas, una capa de retención (320) para abrirse al interactuar con los elementos de apertura por efecto del aumento de la presión del fluido que se inyecta en la cápsula (100) y una capa de filtro (310) para filtrar partículas de la bebida preparada. Cada una de la capa de filtro (310) y la capa de retención (320) está hecha de material biodegradable. La capa de filtro (310) se proporciona frente a la cámara (250) con respecto a la capa de retención (320). La invención también se relaciona con un método para fabricar la cápsula (100) y el uso de la cápsula (100) para preparar una bebida. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Estructura de tapa superior compostable para una cápsula de preparación de bebidas

1. Campo de la invención

La presente invención se refiere a una cápsula para preparar una bebida en una máquina de producción de bebidas, a un método para producir la cápsula y a un uso de la cápsula para preparar una bebida en una máquina de producción de bebidas.

2. Antecedentes técnicos

Las cápsulas de bebidas de un solo uso para máquinas de preparación de bebidas se conocen en la técnica. Estas cápsulas se usan comúnmente para dispensar bebidas a pedido, como café, té o chocolate caliente, y disfrutan de popularidad debido a su gusto fresco, variabilidad de sabores y la comodidad de la preparación de la bebida.

Usualmente, la cápsula que contiene un componente de bebida se inserta en un soporte de cápsula de una máquina de preparación de bebidas, se cierra el soporte de cápsula y se inicia la preparación de la bebida. El fluido, tal como agua o leche, se suministra a la cápsula para interactuar con el componente de bebida contenido dentro de la cápsula para producir la bebida deseada. Cuando una cantidad suficiente del fluido llena la cápsula, la cápsula se abre bajo presión del fluido para liberar la bebida preparada. Por ejemplo, la apertura de la cápsula puede lograrse al presionar una cara de extracción de la cápsula con una fuerza efectuada por la presión creciente del fluido dentro de la cápsula contra una estructura de apertura proporcionada en el soporte de cápsula, de tal manera que la cara de extracción se desgarra al alcanzar una tensión de ruptura de esta. La estructura de apertura puede ser un número de elementos en relieve y hendiduras, p. ej., elementos de tipo pirámide, sobre los cuales la cara de extracción se extiende y desgarra bajo el efecto de la presión interna del fluido. Esta preparación de bebida controlada por presión tiene la ventaja de que puede producir una bebida de alta calidad.

Sin embargo, un alto número de parámetros y efectos dinámicos pueden influir en el proceso de apertura de la cápsula en la cara de extracción con la estructura de apertura mencionada anteriormente y, por lo tanto, la repetibilidad y uniformidad en el proceso de apertura son difíciles de lograr, lo que puede tener un impacto negativo en el resultado de la bebida terminada.

En particular, se ha descubierto que la cara de extracción necesita mostrar una cierta cantidad de rigidez para asegurar la acumulación de presión en la cápsula al mismo tiempo que se evita el colapso de esta durante el proceso de apertura. Por el contrario, la cara de extracción debe configurarse de tal manera que pueda ser desgarrada por la estructura de apertura en el proceso de apertura. También, es deseable que las partículas y fibras del componente de bebida queden retenidas dentro de la cápsula para evitar no solo la contaminación de la bebida preparada, sino también la obstrucción de las aberturas en la cápsula y/o la estructura de apertura que se proporcionan para dispensar la bebida preparada fuera de la máquina de preparación de bebidas.

En la técnica anterior, como, por ejemplo, en el documento WO 2020049029 A1, se abordan estos desafíos técnicos, pues la cara de extracción se forma a partir de una membrana fabricada de aluminio con un grosor controlado muy precisamente, en particular, de aproximadamente 30 a 40 micrómetros. El aluminio ofrece un número de ventajas, tales como una alta resistencia a la presión, durabilidad, flexibilidad, bajo peso, una larga vida útil y permite que el gusto de la bebida preparada no se altere. Desafortunadamente, las cápsulas de aluminio son difíciles de reciclar porque, en muchos países, los sistemas para reciclado de aluminio o bien no están en el lugar, no cuentan con los adelantos suficientes o requieren de la provisión de sistemas adicionales de eliminación de desechos, tales como estaciones de recolección de consumo, que son difíciles de establecer en la práctica. Además, la producción de aluminio virgen para las cápsulas requiere una alta cantidad de energía que conduce a un aumento en las emisiones de carbono si las cápsulas no se reciclan con éxito.

Por lo tanto, recientemente se realizaron diversos intentos para reemplazar los materiales usados para las cápsulas por materiales alternativos. Por ejemplo, se propusieron los bioplásticos elaborados de almidón de maíz o pulpa seca elaborada a partir de fibra de caña de azúcar para ser usados como materiales de la cápsula. Sin embargo, una desventaja de tales materiales es que no tienen las mismas propiedades del material que los materiales usados actualmente, como el aluminio. Por ejemplo, las cápsulas elaboradas a partir de materiales alternativos tienen, frecuentemente, una vida útil limitada, ya que no proporcionan la misma barrera confiable contra el oxígeno y la humedad que el aluminio.

En particular, el diseño de una cara de extracción con materiales alternativos parece ser un desafío, ya que no es posible transferir simplemente los principios y soluciones de diseño aplicados para la anterior cara de extracción de aluminio a estos nuevos materiales. Los métodos que, por ejemplo, reemplazan simplemente la cara de extracción conocida formada de aluminio por un material a base de papel han demostrado ser no exitosos, debido a que la calidad de las bebidas preparadas, la reproducibilidad de los sabores y la consistencia de la bebida no fueron comparables con los altos estándares establecidos por las caras de extracción a base de aluminio conocidas. Por lo tanto, un objetivo de la presente invención es proporcionar una cápsula con una configuración y diseño que facilite el uso de materiales compostables en toda la cápsula al mismo tiempo que se mantienen y/o superan los estándares de calidad y continuidad de la bebida preparada según lo establecido por una cápsula de aluminio comparable.

Estos y otros objetivos, que se vuelven evidentes al leer la descripción, son resueltos por la materia de las reivindicaciones independientes. Las reivindicaciones dependientes se refieren a modalidades preferidas adicionales de la invención.

3. Sumario de la invención

Un primer aspecto de la invención se refiere a una cápsula para preparar una bebida en una máquina de producción de bebidas. La cápsula comprende un cuerpo de cápsula con una pared lateral que delimita una cámara para contener una sustancia para la preparación de la bebida y una pared de inyección para inyectar un fluido en la cámara para preparar la bebida después de la interacción del fluido con la sustancia. La cápsula comprende además una pared de suministro que se conecta al cuerpo de la cápsula para cerrar la cámara. La pared de suministro comprende, de una manera estratificada, una capa de retención que se adapta para abrirse después de la interacción con elementos de apertura bajo el efecto del aumento de presión del fluido que se inyecta en la cápsula, y una capa de filtro para filtrar las partículas de la bebida preparada dispensada por medio de la pared de suministro. Cada una de la capa de filtro y la capa de retención se elabora de material biodegradable. A este respecto, la capa de filtro se proporciona opuesta a la cámara con respecto a la capa de retención.

A este respecto, la expresión “material biodegradable” puede entenderse como cualquier material que pueda ser degradado en productos ambientalmente inocuos por (la acción de) agentes vivos (tales como microorganismos, p. ej., bacterias, hongos o algas). Este proceso podría producirse en un ambiente con la presencia de oxígeno (aerobio) y/o de cualquier otra manera sin presencia de oxígeno (anaerobio). Esto puede entenderse, por ejemplo, como que el compostaje vegetal puede llevarse a cabo sin limitaciones. En particular, al final de un proceso de compostaje vegetal no existen residuos del material, que pueden ser problemáticos para el ambiente, o cualesquiera componentes no biodegradables.

Los ejemplos de materiales biodegradables pueden ser materiales diferentes de base vegetal, tales como madera, bambú, fibras de bambú, celulosa, pulpa de celulosa, pulpa de madera, pulpa de caña de azúcar, papel y/o cartón. Además, las familias bioplásticas tales como polihidroxibutirato (PHB) y copolímeros, polibutilen succinato (PBS), poli(butilen succinato-co-butilen adipato) (PBS-NPBSa), poliláctido (PLA), polibutileno adipato tereftalato (PBAT), acetato de celulosa, almidón y/o compuestos de los materiales mencionados anteriormente son otros ejemplos.

Las normas internacionales, p. ej., EU 13432 o US ASTM D6400, especifican requisitos y procedimientos técnicos para determinar la compostabilidad de un material. La biodegradación puede probarse siguiendo las normas tales como ISO 14855, ISO 17556 o ISO 14851. Por ejemplo, una de las pruebas requiere que, para considerarse como “industrialmente compostable”, al menos 90 % del material en cuestión se degrade biológicamente en 6 meses en condiciones controladas. Existen pruebas similares para permitir también la certificación del compostaje vegetal en el hogar.

En otras palabras: se proporciona una cápsula para preparar una bebida en una máquina de producción de bebidas. Por ejemplo, la cápsula puede entenderse como un receptáculo para contener una sustancia para preparar una bebida y, preferentemente, puede formar un envase o recipiente que rodea la sustancia. El cuerpo de la cápsula delimita con su pared lateral (al menos parte de) una cámara, que puede ser un compartimiento, una cavidad o un espacio hueco en la cápsula, por ejemplo. La cápsula comprende además una pared de inyección adecuada para inyectar un fluido en la cámara. La inyección del fluido puede conducir a una interacción del fluido con la sustancia, que puede incluir cualquier tipo de reacción química y/o física entre la sustancia y el fluido, tal como humedecimiento, infusión, extracción, disolución y/o cualquier otro tipo de interacción correspondiente para producir un producto de bebida. La cápsula comprende además una pared de suministro que se conecta al cuerpo de la cápsula para cerrar la cámara. Por ejemplo, puede concebirse que un espacio dentro de la cápsula puede estar (completamente) rodeado desde todos los lados por el cuerpo del recipiente (pared lateral), la pared de inyección y la pared de suministro, preferentemente de tal manera que la cámara que recibe la sustancia se forme (y cierre). De esta manera, puede proporcionarse una cápsula que puede llenarse con una sustancia para preparar una bebida y usarse con máquinas de cápsula conocidas. La sustancia puede protegerse de la degradación e influencias externas, como la oxidación o humedad, y los sabores de la sustancia pueden mantenerse dentro de la cápsula incluso cuando estas se almacenen durante períodos prolongados.

La pared de suministro de la invención comprende, de manera estratificada, una capa de retención y una capa de filtro. Por lo tanto, la pared de suministro puede comprender diferentes partes que están dispuestas en hojas, tiras, capas o como estratos. De esta manera, es posible proporcionar la pared de suministro con un número arbitrario de capas que pueden proporcionar, cada una, una funcionalidad deseada, tal como, por ejemplo, una capa para sellado, (una capa adicional) para formar una barrera (contra humedad/oxígeno), y/o para purificar y/o tamizar ciertas partículas o contenidos de la bebida preparada antes de que la bebida preparada salga de la cápsula (la cámara), tal como con la capa de filtro. A este respecto, la pared de suministro puede tener diversas configuraciones (capas), formas y conformaciones. Además, la capa de retención se proporciona de tal manera que pueda ser abierta por los elementos de apertura (p. ej., de la máquina de producción de bebidas) bajo el efecto del aumento de la presión del fluido que se inyecta en la cápsula, por ejemplo, mediante el movimiento relativo entre los elementos respectivos. A este respecto, los elementos de apertura pueden tener diversas configuraciones, formas y conformaciones y pueden comprender una pluralidad de elementos en relieve y hendiduras, p. ej., elementos de tipo pirámide. Este diseño permite adaptar el diseño de la pared de suministro a las necesidades técnicas.

Cada una de la capa de filtro y la capa de retención se elabora de un material biodegradable. Esto puede conducir a una recuperación más sencilla del material orgánico dentro de la cápsula, así como del propio material de cápsula.

La capa de filtro se proporciona opuesta a la cámara con respecto a la capa de retención. A este respecto, se ha descubierto sorprendentemente que el orden y la orientación particulares de la capa de retención y la capa de filtro con respecto al cuerpo de la cápsula como se define en la presente invención conduce a un número de mejoras. Por ejemplo, se observa que el perfil de presión durante la preparación de la bebida es más uniforme y reproducible. Además, se descubrió una mejor extracción y formación de crema y una concentración reducida de partículas y residuos de la sustancia, p. ej., tostado y molido del café, con esta configuración en la bebida.

En la técnica, esto es inesperado ya que, con la configuración inventiva, durante la operación, la capa de filtro puede estar en contacto directo con los elementos de apertura, que comúnmente se usan para generar puntos de presión locales para romper el material bajo presión, lo que conduce a un mayor riesgo de provocar que la capa de filtro pierda sus capacidades de filtro debido a la perforación del material. Por esta razón, en la técnica anterior, un filtro, si acaso se proporcionara, siempre estaría dentro de una cápsula. Similarmente, es sorprendente que la capa de retención se abra por los elementos de apertura de una manera más efectiva. Con la configuración de la invención, las aberturas en la pared de suministro se distribuyen de manera más numerosa, uniforme y central que con las configuraciones de cápsulas conocidas. Puede lograrse un resultado de extracción mejor y uniforme a medida que el fluido inyectado se distribuye uniformemente dentro y fuera de la cápsula. Este efecto va contra la intuición técnica de que un mejor resultado de la perforación se logra al colocar una herramienta perforadora en contacto directo con el objeto previsto.

Los efectos anteriores pueden resultar, por ejemplo, de un efecto de amortiguación de la capa de filtro en la deformación de la capa de retención durante la acumulación de presión dentro de la cápsula. El empuje generado dentro de la cámara por la presión creciente del fluido inyectado en la cámara puede tener que trabajar contra las fuerzas de tracción de ambas capas, es decir, la capa de filtro, así como la capa de retención. De esta manera, la deformación de la pared de suministro hacia los elementos de apertura puede demorarse hacia una presión más alta dentro de la cámara, que puede alcanzarse más rápido, y los elementos de apertura interactuarán con la pared de suministro a un nivel de presión más alto que con una configuración de cápsula diferente. Debido al aumento de la acumulación de presión, la pared de suministro se perfora más efectivamente.

A partir de lo anterior, puede concluirse que la presente invención facilita proporcionar una cápsula con una interfaz al exterior de la cápsula que se elabora completamente de material biodegradable y aún proporciona una resistencia a la presión suficiente o incluso mejorada, lo cual puede requerirse para acumular suficiente presión para la preparación de la bebida. Además, el diseño inventivo facilita una capacidad de filtrado y extracción de la cápsula, que se requieren para preparar una bebida de alta calidad (una calidad encontrada hasta ahora en la técnica anterior en bebidas a partir de cápsulas a base de aluminio).

Preferentemente, la capa de retención puede estar orientada hacia la cámara. Alternativa o adicionalmente, la capa de retención puede proporcionarse más cerca de la cámara que la capa de filtro. A este respecto, por ejemplo, la expresión “orientada” puede entenderse como que se dirige hacia el objeto de referencia respectivo sin tener necesariamente que proporcionarse directamente sobre el objeto de referencia respectivo.

De acuerdo con una modalidad preferida, cada una de la capa de filtro y la capa de retención pueden elaborarse a partir de un material biodegradable diferente y, preferentemente, compostable (en el hogar).

De esta manera, es posible desechar la cápsula después de su uso en pilas de compost, que son sitios designados con condiciones específicas que dependen del viento, la luz solar, el drenaje y otros factores, mediante lo cual pueden suministrarse nutrientes a la tierra una vez que el material se haya degradado completamente. El compostaje vegetal puede lograrse con sitios de compostaje vegetal industrial y/o con compostadores caseros. Por ejemplo, de acuerdo con los estándares legales aceptados internacionalmente mencionados con anterioridad, los materiales plásticos compostables deben tener las siguientes características simultáneamente para que un material se defina como compostable. El material debe ser biodegradable y desintegrable, es decir, con fragmentación e invisibilidad en el compost final, y no debe tener efectos negativos en el proceso y calidad del compostaje vegetal. De esta manera, el impacto ecológico de usar cápsulas de un solo uso puede reducirse potencialmente aún más.

Los materiales diferentes pueden distinguirse, preferentemente, en al menos una de sus respectivas propiedades físicas, tales como resistencia a la tracción, ductilidad, elasticidad, resistencia a la perforación, densidad, porosidad y/o, si corresponde, la estructura de fibra y/o la orientación de las fibras.

Al proporcionar al menos las dos capas mencionadas con anterioridad a partir de materiales diferentes, es posible proporcionar la pared de suministro como una estructura compuesta. Sin embargo, también es concebible que la pared de suministro pueda comprender múltiples capas diferentes, que pueden elaborarse, preferentemente, a partir de materiales diferentes. Esto puede conducir al efecto ventajoso de que la combinación de los dos o más materiales constituyentes con propiedades físicas o químicas diferentes produce una estructura con características diferentes de cada uno de los componentes individuales. De esta manera, la interfaz de la cápsula al exterior puede adaptarse a las necesidades técnicas de la aplicación. Por ejemplo, al proporcionar cada una de las capas con una resistencia a la tracción diferente, la presión acumulada dentro de la cápsula puede controlarse y definirse según sea necesario. De esta manera, por ejemplo, la cápsula puede diseñarse para producir una bebida de acuerdo con las especificaciones de su receta. Además, al proporcionar las dos capas de materiales con una configuración de fibra diferente, es posible adaptar las características del material pertinentes para la interacción de la pared de suministro con la bebida preparada a la aplicación individual, tal como definir las capacidades de filtrado de la pared de suministro. También, la diferencia de orientación de las capas individuales de la pared de suministro puede conducir a esfuerzos diferentes en las capas, que pueden tenerse en cuenta con la configuración anterior al seleccionar materiales diferentes. Por ejemplo, el material de una de las capas puede romperse a una presión más baja que el material de otra capa, pero la estructura puede mantenerse junta mediante la resistencia combinada de cada uno de los materiales, que pueden soportarse entre sí bajo el efecto de presión.

De acuerdo con otra modalidad preferida, la capa de retención (preferentemente el material de la capa de retención) puede configurarse de tal manera que proporcione una barrera preferentemente bidireccional contra sustancias líquidas y/o gaseosas que entran y/o salen de la cámara. A este respecto, es concebible que la capa de retención pueda comprender una capa o revestimiento adicional que, con respecto a la capa de retención (proporcionada sobre ella), puede estar opuesta a la cámara o a la capa de filtro.

De esta manera, es posible proporcionar la cápsula con una barrera contra ciertas sustancias que salen de o entran en la cápsula. Esto permite aumentar la vida útil de la cápsula y mantener frescas las sustancias contenidas dentro de la cápsula. Al proporcionar la capa de retención con estas capacidades, el diseño y la fabricación de la cápsula pueden simplificarse y la cápsula puede elaborarse completamente a partir de materiales alternativos.

De acuerdo con una modalidad preferida, la capa de retención (preferentemente el material de la capa de retención) puede configurarse de tal manera que sea flexible contra una presión acumulada en la cámara de entre 1 y 20 bar, con mayor preferencia entre 10 y 20 bar, con máxima preferencia entre 12 y 18 bar.

De esta manera, puede lograrse la preparación de bebidas, que requieren una presión definida para una preparación exitosa. Además, es posible mantener la cápsula cerrada por un período prolongado durante el proceso de preparación porque el tiempo hasta que la presión alcanza su nivel predeterminado depende del límite de presión del material. De esta manera, el tiempo de preparación de la bebida puede controlarse mediante la selección de un material.

De acuerdo con una modalidad preferida, la capa de filtro puede elaborarse de un material compostable. Alternativa o adicionalmente, la capa de filtro puede elaborarse de un material no tejido. Los ejemplos pueden ser pulpa de madera, pulpa de caña de azúcar, fibras de celulosa, fibras de rayón, polibutilen succinato (PBS), poli(butilen succinato-cobutilen adipato) (PBS-NPBSa), polihidroxibutirato (PHB) y/o ácido poliláctico (PLA).

Comúnmente, los materiales no tejidos pueden elaborarse a partir de fibras cortas y largas unidas entre sí por tratamiento mecánico, químico, térmico. Los materiales no tejidos son ventajosos ya que pueden diseñarse para su uso específico y pueden reciclarse después del uso y proporcionar funcionalidades del material, tales como flexibilidad y resistencia al desgarre, resistencia a la tracción, peso bajo, filtración y/o proporcionar esterilización y una barrera contra bacterias. Por ejemplo, la longitud de las fibras en los materiales no tejidos y su unión respectiva pueden adaptarse de acuerdo con los requisitos de la aplicación, lo que de esta manera mejora la aplicación.

Alternativa o adicionalmente, la capa de filtro puede tener un gramaje de entre 10 y 150 g/m2, preferentemente entre 20 y 100 g/m2.

De esta manera, las características de la capa de filtro pueden establecerse al definir la densidad de área del material, es decir, como masa por unidad de área. Por ejemplo, la resistencia a la tracción de la capa de filtro puede mejorarse mediante el aumento del gramaje de su material y/o mediante el uso de un material (no tejido) que comprende fibras de una longitud definida y/o con una unión de fibras definida. Además, la capacidad de filtración y/o la porosidad de la capa de filtro pueden modificarse, p. ej., reducirse a diámetros de partícula más pequeños, al establecer consecuentemente las características del material de la capa de filtro. De esta manera, es posible adaptar la capa de filtro a los requisitos específicos de la preparación de bebidas.

De acuerdo con una modalidad preferida, la capa de retención puede elaborarse de un material que es compostable. Alternativa o adicionalmente, la capa de retención puede elaborarse de un material que tiene una estructura de fibra definida, preferentemente cerrada. Por ejemplo, el material de la capa de retención puede ser una estructura de fibra con al menos 50 % de peso correspondiente a pulpa de madera blanda, puede ser fibras de celulosa, papel, biopoliésteres, polihidroxialcanoato (PHA), polihidroxibutirato (PHB) y copolímeros, y/o polibutilensuccinato (PBS) o poli(butilen succinato-co-butilen adipato) (PBS-NPBSa). Además, el material de la capa de retención puede ser acetato de celulosa, almidón, alcohol polivinílico (PVOH), y puede incluir polímeros donde al menos una de las unidades monoméricas es alcohol vinílico. Alternativa o adicionalmente, el material de la capa de retención puede ser compuestos o laminados de los materiales mencionados anteriormente.

Al proporcionar la capa de retención a partir de un material con una estructura de fibra cerrada, tal como un papel altamente refinado, es decir, tratado mecánicamente y/o químicamente, puede ser posible proporcionar la capa de retención con un material que es menos propenso a absorber líquido mientras que aumenta la rigidez del material. En particular, los materiales que tienen una baja absorción de agua y un bajo alargamiento tienen un impacto beneficioso en las características de la cápsula. Al proporcionar la capa de retención a partir de tales materiales, los efectos ventajosos de la presente invención pueden amplificarse.

Alternativa o adicionalmente, la capa de retención puede tener un gramaje de entre 20 y 150 g/m2, preferentemente entre 30 y 100 g/m2.

De esta manera, las características de la capa de retención pueden establecerse al definir la densidad de área del material. Por ejemplo, la resistencia a la tracción de la capa de retención puede mejorarse mediante el aumento del gramaje de su material.

De acuerdo con una modalidad preferida, al menos parcialmente la capa de retención y la capa de filtro pueden unirse entre sí en lados opuestos de estas, preferentemente, a través de unión adhesiva, sellado por ultrasonido o térmico. Preferentemente, puede proporcionarse una capa adhesiva entre la capa de retención y la capa de filtro que es de un material biodegradable y preferentemente compostable. Puede usarse almidón de base vegetal o un adhesivo acrílico como materiales para la capa adhesiva, por ejemplo.

Al unir las dos capas de la pared de suministro, se hace posible interrelacionar los procesos de estiramiento y deformación de los materiales respectivos. Mediante el uso de unión adhesiva (preferentemente, mediante el uso de algún agente de adhesión) o termosellado para conectar las dos capas entre sí, se crea una unión lisa y uniformemente efectiva entre las dos capas. Por lo tanto, una fuerza de presión que se ejerce sobre la capa de retención también se divide uniformemente sobre la capa de filtro. De esta manera, los efectos ventajosos de la presente invención pueden amplificarse con esta configuración.

De acuerdo con una modalidad preferida, la pared de suministro puede conectarse a una porción de borde que delimita una abertura en la pared lateral del cuerpo de la cápsula. Por ejemplo, la pared de suministro puede conectarse al cuerpo de la cápsula mediante unión adhesiva, sellado por ultrasonido o termosellado. Alternativa o adicionalmente, puede proporcionarse una capa adhesiva entre la pared de suministro (preferentemente, la capa de retención) y el cuerpo de la cápsula que une el cuerpo de la cápsula y la pared de suministro entre sí. Preferentemente, la capa adhesiva puede cubrir la abertura y/o la porción de borde al menos parcialmente (o completamente). Alternativa o adicionalmente, la capa adhesiva puede cubrir (completamente) la capa de retención en un lado o superficie, que se orienta hacia la cámara. Por ejemplo, puede usarse almidón de base vegetal o adhesivo acrílico como materiales para la capa adhesiva. También es concebible que la capa adhesiva pueda formar, por ejemplo, parte de la estructura estratificada de la pared de suministro.

Al unir la pared de suministro al cuerpo de la cápsula, los dos elementos se conectan firmemente entre sí y puede evitarse la contaminación con bacterias del contenido de la cápsula. El contenido de la cápsula también puede protegerse de la humedad exterior u oxígeno a través de la unión de sellado formada entre la pared de suministro y también el cuerpo de la cápsula.

Preferentemente, puede concebirse que, mediante el uso de los métodos de unión mencionados anteriormente, la capa adhesiva entre las dos capas puede formar una barrera y/o sellador para el oxígeno y/o la humedad. Preferentemente, la capa adhesiva puede ser segura para alimentos y/o adecuada para usarse en temperaturas de operación usuales de la preparación de bebidas, p. ej., entre 100 y 150 grados Celsius.

De acuerdo con otra modalidad preferida, el cuerpo de la cápsula (preferentemente, al menos la pared lateral y/o la porción de borde) puede comprender una capa protectora para proporcionar una barrera contra humedad y/u oxígeno. Alternativa o adicionalmente, la pared de inyección puede comprender una capa protectora para proporcionar una barrera contra humedad y/u oxígeno. Preferentemente, la capa protectora puede configurarse para proporcionar una interfaz de sellado entre el cuerpo de la cápsula y la pared de inyección. La capa protectora puede elaborarse a partir de un material biodegradable y preferentemente compostable, tal como biopolímeros o alcohol polivinílico (PVOH), y puede incluir polímeros, donde al menos una de las unidades monoméricas es alcohol vinílico. Alternativa o adicionalmente, la capa protectora puede elaborarse de compuestos o laminados de los materiales mencionados anteriormente. Preferentemente, la capa protectora puede elaborarse de un material diferente al de la capa de filtro y/o la capa de retención.

De esta manera, el contenido de la cápsula puede protegerse de la humedad exterior u oxígeno y puede usarse una amplia variedad de materiales diferentes para la cápsula.

De acuerdo con una modalidad preferida, el cuerpo de la cápsula y/o la pared de inyección puede comprender una estructura estratificada y/o laminada. Preferentemente, el cuerpo de la cápsula y/o la pared de inyección pueden elaborarse de, preferentemente, fibra de pulpa moldeada laminada.

De esta manera, las características mecánicas, tales como la rigidez y/o la dureza, de los elementos respectivos pueden adaptarse a la aplicación individual. Por ejemplo, el cuerpo de la cápsula puede comprender elementos estructurales (integrales) adicionales para la rigidez, p. ej., aletas o crestas.

De acuerdo con una modalidad preferida, el cuerpo de la cápsula y la pared de inyección pueden estar compuestos de piezas separadas o pueden estar formados integralmente, p. ej., como una sola pieza.

De esta manera, es posible proporcionar la cápsula ya sea como partes diferentes o como una única pieza o una sola pieza. Cada una de estas configuraciones ofrece ventajas en el diseño, fabricación y preparación de una bebida con la cápsula.

Un aspecto adicional de la presente invención se refiere a un proceso para fabricar una cápsula como se describió anteriormente.

El proceso comprende una etapa, en donde el cuerpo de la cápsula se forma a partir de un material de pulpa biodegradable (y/o compostable), tal como pulpa de celulosa, pulpa de bambú, pulpa de madera, bagazo, pulpa que no es de madera o pulpa a base de celulosa en cualquier forma. Preferentemente, la pared de inyección puede formarse junto (colectivamente) con el cuerpo de la cápsula (simultáneamente/en la misma etapa). La pared de inyección se forma de tal manera que se forme al menos una parte de la cámara para recibir la sustancia para la preparación de la bebida. La pared de suministro se proporciona y une al cuerpo de la cápsula, p. ej., mediante termosellado. A este respecto, la pared de suministro se proporciona en el cuerpo de la cápsula, de tal manera que la capa de filtro se proporcione opuesta a la cámara con respecto a la capa de retención. Preferentemente, la capa de retención puede estar orientada hacia la cámara. Alternativa o adicionalmente, la capa de retención puede proporcionarse más cerca de la cámara que la capa de filtro.

De acuerdo con una modalidad preferida, el cuerpo de la cápsula puede formarse por moldeo de pulpa húmeda. A este respecto, el proceso para formar el cuerpo de la cápsula puede comprender la etapa de colocar la suspensión de pulpa en un molde, por ejemplo, al llenar el molde con la suspensión o al sumergir el molde en la suspensión. La suspensión de pulpa puede prensarse en el molde, y el cuerpo de la cápsula así formado puede secarse.

Alternativamente, el cuerpo de la cápsula puede formarse mediante moldeo de pulpa seca. A este respecto, el proceso para formar el cuerpo de la cápsula puede comprender la etapa de proporcionar una preforma de fibras de celulosa preferentemente secadas. Después, la preforma puede formarse con una herramienta, preferentemente bajo la aplicación de calor y/o agua, en la forma del cuerpo de la cápsula.

De acuerdo con una modalidad preferida, el cuerpo de la cápsula puede llenarse con la sustancia requerida para la preparación de la bebida. La pared de inyección puede formarse mediante moldeo de pulpa (húmeda o seca). Preferentemente, la pared de inyección puede formarse junto con el cuerpo de la cápsula por moldeo de pulpa. Alternativa o adicionalmente, la pared de inyección puede formarse mediante la unión de una membrana o película como la pared de inyección al cuerpo de la cápsula después del secado de esta, p. ej., con un adhesivo biodegradable (y/o compostable). Preferentemente, el método puede comprender además la etapa de añadir una capa protectora, que puede elaborarse, preferentemente, a partir de un material biodegradable y/o compostable. La capa protectora puede añadirse en una superficie interior o exterior de al menos una parte del cuerpo de la cápsula (preferentemente, de al menos una parte de la pared lateral) que delimita la cámara. Alternativa o adicionalmente, la capa protectora puede añadirse en una superficie interior o exterior de al menos una parte de la pared de inyección que delimita la cámara. También es concebible que la capa protectora pueda añadirse sobre una superficie de al menos una parte de la porción de borde (orientada en dirección opuesta a la cámara). Esto puede lograrse, por ejemplo, por termoformado. Preferentemente, la capa protectora se proporciona como un revestimiento.

De esta manera, es posible obtener una cápsula con todas las ventajas y beneficios descritos anteriormente. Además, el moldeo de pulpa (húmeda/seca) ofrece la ventaja de diseñar formas de cápsula y componentes de estas más libremente, al mismo tiempo que facilita el uso de diferentes materiales, proporcionando de esta manera al menos partes de la cápsula como estructuras compuestas. Por lo tanto, es posible mejorar los diseños existentes de cápsulas estructuralmente, así como proporcionarlas a partir de materiales alternativos, lo cual puede ser ecológicamente beneficioso.

Un aspecto adicional de la presente invención se refiere a un uso de una cápsula como se describió anteriormente para preparar una bebida en una máquina de producción de bebidas que tiene un soporte de cápsula. Por lo tanto, una bebida puede prepararse de una manera ventajosa y ecológicamente beneficiosa.

4. Breve descripción de los dibujos

Otras características, ventajas y objetivos de la invención resultarán evidentes para un experto en la técnica al leer la siguiente descripción detallada de modalidades de la invención y cuando se considera en conjunto con los dibujos de las figuras adjuntas. En caso de que se hayan omitido los números de una figura, por ejemplo, por razones de claridad, las características correspondientes pueden seguir estando presentes en la figura.

La Figura 1 muestra una vista en despiece esquemática de una cápsula de acuerdo con una modalidad de la invención.

La Figura 2 muestra un gráfico de líneas de un perfil de presión de la presión dentro de la cápsula de la Figura 1 a lo largo del tiempo.

La Figura 3 muestra un gráfico comparativo para dos configuraciones diferentes de cápsulas, con una configuración que muestra el perfil de presión de la cápsula de la invención de la Figura 1 (como se ilustra en la Figura 2), mientras que la otra configuración muestra el perfil de presión de una cápsula comparativa, que tiene una pared de suministro, donde el orden de las capas respectivas de la pared de suministro se invierte con respecto a la pared de suministro de la cápsula de la Figura 1.

La Figura 4 muestra un gráfico de líneas de perfiles de presión para materiales de papel típicos.

La Figura 5 muestra un gráfico de líneas de perfiles de presión para materiales no tejidos típicos.

5. Descripción detallada

Las figuras muestran diferentes vistas y aspectos de una modalidad de una cápsula 100 para preparar una bebida en una máquina de producción de bebidas de acuerdo con la presente invención. La cápsula 100 puede tener una estructura compuesta y/o puede elaborarse de un material compuesto, que preferentemente puede consistir enteramente en materiales biodegradables y/o compostables.

La cápsula 100 comprende un cuerpo de cápsula 200 con una pared lateral 210. El cuerpo de cápsula 200 puede tener cualquier conformación o forma. Por ejemplo, el cuerpo de cápsula 200 puede tener una forma que es adecuada para que la cápsula 100 se inserte en un soporte de cápsula de una máquina de producción de bebidas (conocida). El cuerpo de cápsula 200 puede tener una forma truncada, conformada como una taza o tazón. El cuerpo de cápsula 200 puede tener una sección transversal circular. De esta manera, por ejemplo, pueden absorberse las fuerzas relacionadas con la presión que se ejercen sobre el cuerpo de cápsula 200.

El cuerpo de cápsula 200 comprende una pared lateral 210. La pared lateral 210 delimita una cámara 250 dentro de la cápsula 100. La pared lateral 210 puede proporcionarse de tal manera que encierra un espacio continuo dentro del cuerpo de la cápsula 100. Esto se muestra ilustrativamente en la Figura 1.

La cámara 250 está dispuesta para recibir y almacenar una sustancia 500 para la preparación de la bebida. A este respecto, la sustancia 500 puede ser cualquier tipo de materia (sólida, líquida, al menos parcialmente soluble y/o que puede ser percolada) de una constitución química particular o definida. Los ejemplos de sustancias pueden ser café molido tostado, café instantáneo, hojas de té, concentrado de jarabe, concentrado de extracto de frutas, un producto de chocolate, sustancias comestibles deshidratadas, y/o combinaciones de estos. En consecuencia, los ejemplos para bebidas que pueden prepararse pueden ser bebidas a base de café o chocolate, u otros tipos de alimentos similares. Sin embargo, los ejemplos anteriores para la sustancia 500 y bebidas no deben verse como una enumeración completa. En su lugar, son concebibles otros diversos ejemplos.

El cuerpo de cápsula 200 puede tener una abertura 230 a la cámara 250. La abertura 230 puede estar en al menos uno de los extremos opuestos del cuerpo de cápsula 200. Por ejemplo, la sustancia 500 puede llenarse dentro de la cápsula 100 a través de la abertura 230. La sustancia 500 puede llenar la cámara 250 completamente. Sin embargo, puede haber un espacio libre entre la abertura 230 y el nivel de llenado de la sustancia 500, que puede llenarse con un gas inerte para mantener fresca la sustancia 500. Preferentemente, una porción de borde 211 de la pared lateral 210 puede delimitar la abertura 230. La porción de borde 211 puede tener la forma de una pestaña y extenderse desde la pared lateral 210, preferentemente en dirección opuesta a la cámara 250. Durante la operación, la cápsula 100 puede colocarse en la porción de borde 211 dentro de un soporte de cápsula de una máquina de producción de bebidas.

La pared lateral 210 puede proporcionarse de tal manera que forma una superficie de manto continuo del cuerpo de cápsula 200. Por ejemplo, la pared lateral 210 puede tener una superficie interior orientada hacia la cámara 250 y una superficie exterior orientada en dirección opuesta a la cámara 250.

Una capa protectora 400 para proporcionar una barrera preferentemente bidireccional contra humedad y/u oxígeno para la sustancia 500 puede proporcionarse en el cuerpo de cápsula 200 y/o la pared lateral 210. En la Figura 1, la capa protectora 400 se muestra ilustrativamente como proporcionada como un revestimiento en la superficie interior de la pared lateral 210, que puede extenderse hasta y sobre la porción de borde 211. La capa protectora 400 puede proporcionarse adicional o alternativamente en la superficie exterior de la pared lateral 210. A este respecto, la capa protectora 400 puede elaborarse de un material biodegradable y preferentemente compostable, tal como biopolímeros o familias bioplásticas tales como PHB y copolímeros, PBS, PBS-A, PLA, PBAT, acetato de celulosa, almidón, PVOH, y puede incluir polímeros donde al menos una de las unidades monoméricas es alcohol vinílico, así como compuestos o laminados de cualquiera de los materiales mencionados anteriormente. Preferentemente, la capa protectora 400 puede elaborarse de un material seguro para alimentos (FCS, FCM).

Por ejemplo, el cuerpo de cápsula 200 puede elaborarse de fibra de pulpa moldeada (laminada) (húmeda/seca). Preferentemente, el cuerpo de cápsula 200 puede elaborarse de un material biodegradable y/o compostable. El cuerpo de cápsula 200 puede elaborarse de un material seguro para alimentos (FCS, FCM). El cuerpo de cápsula 200 puede comprender una estructura estratificada y/o laminada. Por ejemplo, el cuerpo de cápsula 200 puede ser relativamente duro o rígido para que no colapse durante la operación en una máquina de producción de bebidas o durante el almacenamiento. El diseño estratificado y/o laminado puede proporcionar rigidez y/o dureza adicional al cuerpo de cápsula 200 en comparación con otros diseños. A este respecto, la fibra de pulpa moldeada puede ser un compuesto que tiene un sustrato adicional, tal como resina biodegradable, laminado en el cuerpo de cápsula 200. Por ejemplo, puede crearse una estructura laminada del cuerpo de cápsula 200 al proporcionar en este la capa protectora 400. Sin embargo, también es concebible que el cuerpo de cápsula 200 pueda comprender, por ejemplo, además de la capa protectora 400, una capa laminada adicional.

La cápsula 100 comprende una pared de inyección 220 para inyectar un fluido en la cámara 250 para preparar la bebida después de la interacción del fluido con la sustancia 500. Esto se muestra ilustrativamente en la Figura 1.

La pared de inyección 220 puede proporcionarse en un extremo del cuerpo de cápsula 200 opuesto a la abertura 230. La pared de inyección 220 puede proporcionarse integralmente o por separado con el cuerpo de cápsula 200. Por lo tanto, el cuerpo de cápsula 200 y la pared de inyección 220 pueden estar compuestos de piezas separadas o pueden estar formados integralmente como una sola pieza. La pared de inyección 220 puede formar una porción de extremo afilada del cuerpo de cápsula 200. La pared de inyección 220 puede configurarse para ser perforada por cuchillas de la máquina de producción de café, de tal manera que las cuchillas proporcionen aberturas para la inyección del fluido. Preferentemente, el fluido puede ser un líquido o una mezcla de líquido/gas, tal como agua o leche. Como el cuerpo de cápsula 200, la pared de inyección 220 también puede comprender la capa protectora 400 descrita anteriormente. También es concebible que la pared de inyección 220 pueda comprender aberturas (pequeñas) a través de las cuales las cuchillas de la máquina de producción de café puedan entrar y perforar la capa protectora 400. Similar al cuerpo de cápsula 200, la pared de inyección 220 puede comprender una estructura estratificada y/o laminada y puede elaborarse de fibra de pulpa moldeada (laminada) y/o un material seguro para alimentos (FCS, FCM).

El cuerpo de cápsula 200 y la pared de inyección 220 pueden proporcionarse de tal manera que la cámara 250 se cierre (selle) preferentemente desde al menos tres lados, como se muestra en la Figura 1. El cuerpo de cápsula 200 y la pared de inyección 220 pueden proporcionarse de tal manera que el fluido inyectado se disperse uniformemente en la cámara 250 a lo largo de la pared lateral 210.

La cápsula 100 comprende una pared de suministro 300, que se conecta al cuerpo de cápsula 200 para cerrar la cámara 250. Esto se indica ilustrativamente en la Figura 1.

Por ejemplo, la pared de suministro 300 puede conectarse a la porción de borde 211. Esto puede lograrse, por ejemplo, mediante termosellado o unión adhesiva. Por lo tanto, puede proporcionarse una capa adhesiva o un revestimiento sellable entre la pared de suministro 300 y el cuerpo de cápsula 200, con lo que (la capa adhesiva) el cuerpo de cápsula 200 y la pared de suministro 300 pueden acoplarse (unirse) entre sí. La capa sellable/adhesiva mencionada puede cubrir el área completa de la capa de retención 320 en el lado más cercano al cuerpo de cápsula 200. La capa adhesiva puede formar parte de la pared de suministro 300 o ser un elemento separado del cuerpo de cápsula 200 y la pared de suministro 300. Por ejemplo, la capa adhesiva puede formar parte de la capa protectora 400 o puede proporcionarse adicionalmente a esta. La pared de suministro 300 puede unirse al cuerpo de cápsula 200 por medio de la porción de borde 211. Por ejemplo, la capa adhesiva puede extenderse sobre la abertura 230 de tal manera que cubra la abertura 230 y se superponga con la porción de borde 211. También, la capa adhesiva puede cubrir la superficie completa de la pared de suministro 300, superficie que se dirige hacia (es decir, se orienta hacia) la cámara 250. La pared de suministro 300 puede proporcionarse opuesta a la pared de inyección 220 con respecto a la cámara 250. La pared de suministro 300 y la pared de inyección 220 pueden proporcionarse una con respecto a la otra, de tal manera que, durante la operación, el fluido inyectado atraviese la cápsula 100 en el orden de la pared de inyección 220, la cámara 250 (y, si está disponible, la sustancia 500 contenida en esta), y la pared de suministro 300. La cámara 250 puede estar completamente encerrada por la pared de suministro 300 (en un extremo), la pared de inyección 220 (en un extremo opuesto a esta) y la pared lateral 210 (a lo largo de/que rodea los lados entre los dos extremos opuestos). La pared de suministro 300 puede, al menos parcialmente, preferentemente completamente, extenderse sobre la abertura 230. Preferentemente, la pared de suministro 300 puede superponerse (al menos parcialmente) a la porción de borde 211.

La pared de suministro 300 se proporciona de manera estratificada como se muestra ilustrativamente en la Figura 1. No hay limitación en el número de capas (diferentes) que pueda tener la pared de suministro 300.

Una de las capas de la pared de suministro 300 es una capa de retención 320. Esto muestra, ilustrativamente, la Figura 1. La capa de retención 320 se adapta para abrirse después de la interacción con elementos de apertura de una máquina de producción de bebidas bajo el efecto del aumento de la presión del fluido que se inyecta en la cápsula 100. La capa de retención 320 puede ser una película, membrana u hoja con un grosor definido y, preferentemente, con una superficie sustancialmente plana.

La capa de retención 320 se elabora de materiales biodegradables. Preferentemente, la capa de retención 320 también puede elaborarse de un material que es compostable y/o un material seguro para alimentos (FCS, FCM). Adicional o alternativamente, (el material de) la capa de retención 320 puede tener una estructura de fibra definida, tal como una estructura de fibra cerrada. Por ejemplo, el material de la capa de retención 320 puede ser una estructura de fibra con al menos 50 % de peso correspondiente a pulpa de madera blanda. Otros ejemplos para el material de la capa de retención 320 pueden ser uno o cualquier combinación del grupo de fibras de celulosa, papel, biopoliésteres, PHA, PHB y copolímeros, PBS, PBS-A, PVOh y/o polímeros donde al menos una de las unidades monoméricas es alcohol vinílico.

La capa de retención 320 puede proporcionarse de tal manera que sea flexible contra una presión acumulada en la cámara 250, preferentemente, entre 1 y 20 bar, con mayor preferencia, entre 10 y 20 bar, con la máxima preferencia entre 12 y 18 bar. En particular, el material de la capa de retención 320 puede configurarse de tal manera que sea flexible contra una presión acumulada en la cámara 250 dentro de tales rangos de presión. A este respecto, el grosor y la densidad del material pueden influir en la rigidez, es decir, la resistencia a una flexión, de la capa de retención 320. La capa de retención 320 puede tener un grosor de material de 10 a 150 micrómetros, preferentemente 30 a 70 micrómetros. Alternativa o adicionalmente, la capa de retención 320 puede tener un gramaje de entre 20 y 150 g/m2, preferentemente entre 40 y 100 g/m2. Preferentemente, la capa de retención 320 puede unirse al cuerpo de cápsula 200 (porción de borde 211), preferentemente mediante termosellado o unión adhesiva.

La Figura 4 muestra curvas de presión ilustrativas de materiales a base de papel que pueden ser adecuados para usarse para la capa de retención 320. A partir de la Figura 4, puede verse que un material a base de papel ofrece al menos para un intervalo de tiempo de alrededor de 15 segundos una resistencia contra presiones de hasta 17 bar, bloqueando de esta manera los fluidos bajo presión y, por lo tanto, haciéndolo adecuado como una capa de la pared de suministro 300 para la preparación de bebidas.

Otra capa de la pared de suministro 300 es una capa de filtro 310 como muestra, ilustrativamente, la Figura 1. La capa de filtro 310 puede configurarse para filtrar partículas de la bebida preparada antes de dispensarla por medio de (desde) la pared de suministro 300. La capa de filtro 310 puede ser una película, membrana u hoja de un grosor definido (y/o con una superficie (mayormente) plana).

La capa de filtro 310 se elabora de materiales biodegradables. Preferentemente, la capa de filtro 310 también puede elaborarse de un material que es compostable y/o un material seguro para alimentos (FCS, FCM). Por ejemplo, la capa de filtro 310 puede ser un material no tejido, tal como fibras de celulosa o PLA. Otros ejemplos pueden ser fibras de celulosa, pulpa de madera, pulpa de caña de azúcar, fibras de rayón, PBS, PBS-A, PHB y/o PLA.

Las propiedades mecánicas y de filtrado de la capa de filtro 310 pueden verse influenciadas por el grosor del material, su densidad, así como su permeabilidad para partículas. La capa de filtro 310 puede tener un grosor de material de 10 a 300 micrómetros, preferentemente 30 a 250 micrómetros. Adicional o alternativamente, la capa de filtro 310 puede tener un gramaje de 10 a 200 g/m2, preferentemente entre 20 y 150 g/m2.

La Figura 5 muestra curvas de presión ilustrativas de diversos materiales no tejidos que pueden usarse para la capa de filtro 320. Puede observarse en la Figura 5 que los materiales no tejidos muestran una resistencia a la presión de hasta 2,5 bar durante un período de tiempo de menos de 10 segundos. Considerando las condiciones típicas del proceso de preparación de bebidas, esta resistencia a la presión parece ser relativamente limitada y corta.

Sin embargo, la presente invención proporciona una solución, mediante la cual, una disposición particular y la combinación de diferentes tipos de materiales, tal como se muestra ilustrativamente en las Figuras 4 y 5 mencionadas anteriormente, conduce a efectos ventajosos.

A este respecto, la capa de retención 320 y la capa de filtro 310 se proporcionan en el cuerpo de cápsula 200 de tal manera que la capa de filtro 310 se proporciona opuesta a la cámara 250 con respecto a la capa de retención 320.

Preferentemente, la capa de retención 320 puede orientarse hacia la cámara 250. Alternativa o adicionalmente, la capa de retención 320 puede proporcionarse más cerca de la cámara 250 que la capa de filtro 310. Esto se muestra ilustrativamente en la Figura 1.

Preferentemente, la capa de retención 320 puede cubrir, al menos parcialmente, preferentemente completamente, la abertura 230. Puede proporcionarse una capa adhesiva entre la capa de retención 320 y el cuerpo de cápsula 200 (o la porción de borde 211) que puede cubrir completamente la superficie de la capa de retención 320 que se dirige hacia el cuerpo de recipiente 200. La capa de filtro 310 puede cubrir al menos parcialmente la capa de retención 320. Preferentemente, la capa de filtro 310 puede proporcionarse a ras de la capa de retención 320 en una dirección circunferencial (y/o preferentemente del perímetro del cuerpo de cápsula 200). La capa de retención 320 y la capa de filtro 310 pueden unirse entre sí al menos parcialmente en lados que están enfrentados entre sí, preferentemente mediante unión adhesiva o termosellado. A este respecto, puede proporcionarse, preferentemente, una capa adhesiva entre la capa de retención 320 y la capa de filtro 310 que es de un material biodegradable y preferentemente compostable, tal como almidón de base vegetal o adhesivo acrílico. Preferentemente, la capa de retención 320 y la capa de filtro 310 pueden formar una superficie sustancialmente uniforme en un extremo de la cápsula 100. Por ejemplo, la capa de retención 320 y la capa de filtro 310 pueden unirse entre sí, p. ej., mediante unión térmica, de tal manera que la capa adhesiva se proporciona como una franja que cubre solamente parte de la superficie de cada una de estas dos capas 310, 320. Por ejemplo, la franja puede proporcionarse a lo largo de los perímetros de estas dos capas 310, 320. Sin embargo, esto solo es un ejemplo y no debe considerarse como una enumeración completa. En cambio, por ejemplo, la capa adhesiva también puede proporcionarse en el centro de superposición entre estas dos capas 310, 320.

Preferentemente, cada una de la capa de filtro 310 y la capa de retención 320 puede elaborarse de un material biodegradable diferente y preferentemente también compostable. Los materiales diferentes de las dos capas pueden distinguirse en al menos una de sus respectivas propiedades físicas, tales como resistencia a la tracción, ductilidad, elasticidad, resistencia a la perforación, densidad, porosidad y/o, si corresponde, la estructura de fibra y/o la orientación de las fibras. Por ejemplo, puede preferirse que la elasticidad de la capa de filtro 310 pueda ser mayor que la elasticidad de la capa de retención 320, como es típico para las estructuras estratificadas, las capas que están más lejos de la capa base experimentan una deformación mayor durante la flexión en comparación con las capas que están más cerca de ella.

Con tales disposiciones, puede lograrse una curva de presión como se muestra ilustrativamente en la Figura 2. Como queda claro inmediatamente a partir de la Figura 2, la curva de presión correspondiente de la cápsula 100 es altamente ventajosa para preparar una bebida.

La Figura 3 muestra una comparación entre las curvas de presión de dos cápsulas que comprenden componentes idénticos y materiales idénticos. Sin embargo, la cápsula núm. 1 no usa la disposición de la invención para formar su pared de suministro, mientras que la cápsula núm. 2 tiene la configuración de la cápsula 100 de la invención. Como puede verse, la resistencia a la presión de la cápsula 100 (cápsula núm. 2), así como su estabilidad de presión durante el tiempo de extracción, es significativamente más estable y mejorada que la resistencia a la presión y la estabilidad de presión de la otra cápsula (cápsula núm. 1) para aplicaciones de preparación de bebidas.

Preferentemente, la capa de filtro 310 y/o la capa de retención 320 pueden elaborarse de un material diferente al de la capa protectora 400. Para proporcionar también la pared de suministro 300 con una barrera contra el oxígeno o la humedad, es concebible que la capa de retención 320 (y/o el material de la capa de retención 320) pueda configurarse de tal manera que proporcione una barrera bidireccional contra las sustancias líquidas y/o gaseosas que entran o salen de la cámara 250. La pared de suministro 300 puede comprender capas adicionales además de la capa de filtro 310 y la capa de retención 320. La capa protectora 400 puede formar parte de la pared de suministro 300.

Un aspecto adicional de la presente invención se refiere a un proceso para fabricar la cápsula 100 descrita anteriormente.

A este respecto, el cuerpo de cápsula 200 se forma a partir de un material de pulpa biodegradable, tal como pulpa de celulosa, pulpa de bambú, pulpa de bagazo o pulpa de madera. La pared de inyección 220 se forma (preferentemente junto con el cuerpo de cápsula 200) de tal manera que se forma al menos una parte de la cámara 250 para recibir la sustancia 500 para la preparación de la bebida. La pared de suministro 300 se proporciona y se une al cuerpo de cápsula 200, p. ej., mediante termosellado. A este respecto, la pared de suministro 300 se proporciona en el cuerpo de cápsula 200 de tal manera que la capa de filtro 310 se proporciona opuesta a la cámara 250 con respecto a la capa de retención 320.

Preferentemente, el cuerpo de cápsula 200 puede formarse por moldeo de pulpa húmeda. A este respecto, una suspensión de material de pulpa biodegradable, tal como pulpa de madera, pulpa de bagazo, pulpa que no es de madera y/o pulpa a base de celulosa en cualquier forma, puede prensarse en un molde para formar el cuerpo de cápsula 200. Después de eso, el cuerpo de cápsula 200 así formado se seca. Al menos una parte de la superficie interior (antes del llenado) o al menos una parte de la superficie exterior del cuerpo de cápsula 200 puede proporcionarse con la capa protectora 400, p. ej., mediante termoformado.

Alternativamente, el cuerpo de cápsula 200 puede formarse mediante moldeo de pulpa seca. Por lo tanto, puede proporcionarse una preforma de fibras de celulosa preferentemente secadas, a partir de la cual se forma el cuerpo de cápsula 200 con una herramienta, preferentemente, bajo la aplicación de calor y/o agua. La capa protectora 400 puede aplicarse como un revestimiento sobre el interior del cuerpo de cápsula 200 (por ejemplo, al aplicar calor y/o un vacío), que puede extenderse sobre y cubrir la superficie orientada hacia adentro de la pared lateral 210 entre ambos extremos del cuerpo de cápsula 200 y puede extenderse y cubrir la porción de borde 211 sobre su superficie orientada en dirección opuesta a la cámara 250.

En los dos procesos mencionados anteriormente, la pared de inyección 220 puede formarse junto con el cuerpo de cápsula 200, p. ej., en la misma etapa. Preferentemente, la pared de inyección 220 puede formarse ya sea mediante moldeo de pulpa (húmeda/seca) o mediante unión, p. ej., con un adhesivo biodegradable, de una membrana o película como la pared de inyección 220 al cuerpo de cápsula 200 después de la formación del cuerpo de cápsula 200. Por ejemplo, mediante el moldeo de pulpa (húmeda/seca), la pared de inyección 220 puede formarse junto con el cuerpo de cápsula 200 en la misma etapa de proceso, mientras que una segunda etapa de proceso separada puede ser necesaria para unir la pared de inyección 220 con un adhesivo. El cuerpo de cápsula 200 puede llenarse con la sustancia 500 para la preparación de la bebida. La pared de suministro 300 puede proporcionarse y unirse al cuerpo de cápsula 200 de tal manera que la capa de retención 320 puede orientarse (dirigirse hacia) la cámara 250. La capa protectora 400 puede añadirse a una superficie (circunferencial) de la cápsula 100, que se elabora, preferentemente, de un material biodegradable y/o compostable. Al menos una parte de una superficie orientada hacia el interior o de una orientada hacia el exterior de la pared de inyección 220 (una superficie que además puede delimitar la cámara 250) puede proporcionarse con la capa protectora 400.

Un aspecto adicional de la invención se refiere a un uso de la cápsula 100 descrita anteriormente para preparar una bebida en una máquina de producción de bebidas que tiene un soporte de cápsula. Por ejemplo, la cápsula 100 como se describió anteriormente puede proporcionarse e insertarse en una máquina de producción de bebidas. Preferentemente, la cápsula 100 se coloca de tal manera en la máquina de producción de bebidas que la capa de filtro 310 está más cerca de (y finalmente entra en contacto con) los elementos de apertura de la máquina que la capa de retención 320. La pared de inyección 220 de la cápsula 100 puede ser perforada por una boquilla de inyección de la máquina de producción de bebidas para inyectar un fluido en la cámara 250. El fluido, tal como un líquido o una mezcla de líquido/gas, puede inyectarse en la cámara 250, lo que provoca, de esta manera, que una presión se acumule en la cápsula 100 y la pared de suministro 300 sea empujada contra los elementos de apertura, p. ej., de la máquina de producción de bebidas. Al menos parte de la pared de suministro 300 puede ser perforada por los elementos de apertura cuando la presión del fluido inyectado alcanza un nivel predeterminado en la cámara 250. Preferentemente, la capa de retención 320 puede perforarse. Alternativa o adicionalmente, la pared de suministro 300 puede proporcionarse de tal manera (p. ej., con respecto a su configuración/selección de material) que la capa de retención 320 puede perforarse mientras que la capa de filtro 310 no se perfora. La bebida preparada puede drenarse de la cápsula 100, en donde la bebida puede pasar a través de las aberturas en la capa de retención 320 y (cavidades en el material poroso de) la capa de filtro 310, en donde la capa de retención 320 puede estar más cerca de la cámara 250 que la capa de filtro 310 y la capa de filtro 310 se proporciona opuesta a la cámara 250 con respecto a la capa de retención 320.

Claims (11)

REIVINDICACIONES

1. Una cápsula (100) para preparar una bebida en una máquina de producción de bebidas, en donde la cápsula (100) comprende:

- un cuerpo de cápsula (200) con una pared lateral (210) que delimita una cámara (250) para contener una sustancia (500) para la preparación de la bebida;

- una pared de inyección (220) para inyectar un fluido en la cámara (250) para preparar la bebida después de la interacción del fluido con la sustancia (500); y

- una pared de suministro (300) que se conecta al cuerpo de cápsula (200) para cerrar la cámara (250), comprendiendo la pared de suministro (300) de una manera estratificada [N-C1]:

o una capa de retención (320) adaptada para abrirse después de la interacción con los elementos de apertura bajo el efecto del aumento de presión del fluido que se inyecta en la cápsula (100), y

o una capa de filtro (310) para filtrar las partículas de la bebida preparada dispensada por medio de la pared de suministro (300),

en donde cada una de la capa de filtro (310) y la capa de retención (320) se elabora de material biodegradable, y

caracterizada por que la capa de filtro (310) se proporciona opuesta a la cámara (250) con respecto a la capa de retención (320).

2. La cápsula (100) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde cada una de la capa de filtro (310) y la capa de retención (320) se elabora de un material biodegradable diferente y preferentemente compostable, en donde preferentemente los materiales diferentes se distinguen en al menos una de sus propiedades físicas respectivas, tales como resistencia a la tracción, ductilidad, elasticidad, resistencia a la perforación, densidad, porosidad, y/o, si corresponde, la estructura de fibra y/u orientación de fibra.

3. La cápsula (100) de acuerdo con la reivindicación 1 o reivindicación 2, en donde la capa de retención (320), preferentemente el material de la capa de retención (320), se configura de tal manera que proporciona una barrera preferentemente bidireccional contra sustancias líquidas y/o gaseosas que entran y/o salen de la cámara (250).

4. La cápsula (100) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la capa de retención (320), preferentemente el material de la capa de retención (320), se configura de tal manera que es flexible contra una presión acumulada en la cámara (250) entre 1 y 20 bar, con mayor preferencia entre 10 y 20 bar, con la máxima preferencia entre 12 y 18 bar.

5. La cápsula (100) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la capa de filtro (310) se elabora de un material compostable y/o no tejido, tal como pulpa de madera o de caña de azúcar, fibras de celulosa, fibras de rayón, polibutileno succinato (PBS), poli(butilen succinato-co-butilen adipato) (PBS-NPBSa), polihidroxibutirato (PHB) y/o ácido poliláctico (PLA), y/o

en donde la capa de filtro (310) tiene un gramaje entre 10 y 150 g/m2, preferentemente entre 20 y 100 g/m2.

6. La cápsula (100) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la capa de retención (320) se elabora de un material que es compostable y/o tiene una estructura de fibra definida, preferentemente cerrada, tal como estructuras de fibra con al menos 50 % de peso correspondiente a pulpa de madera blanda, fibras de celulosa, papel o polihidroxialcanoato (PHA), polihidroxibutirato (PHB) y copolímeros, polibutilensuccinato (PBS/PBS-A), biopoliésteres, acetato de celulosa, almidón, alcohol polivinílico (PVOH), polímeros donde al menos una de las unidades monoméricas es alcohol vinílico, compuestos y/o laminados de los materiales mencionados anteriormente, y/o

en donde la capa de retención (320) tiene un gramaje entre 20 y 150 g/m2, preferentemente entre 30 y 100 g/m2.

7. La cápsula (100) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la capa de retención (320) y la capa de filtro (310) se unen al menos parcialmente entre sí en lados opuestos de estas, preferentemente a través de unión adhesiva o termosellado, en donde una capa adhesiva se proporciona preferentemente entre la capa de retención (320) y la capa de filtro (310), que es de un material biodegradable y preferentemente compostable, tal como almidón de base vegetal o adhesivo acrílico.

8. La cápsula (100) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la pared de suministro (300) se conecta al cuerpo de cápsula (200), preferentemente a una porción de borde (211) que delimita una abertura (230) en la pared lateral (210) del cuerpo de cápsula (200), preferentemente mediante unión adhesiva o termosellado, y en donde preferentemente una capa adhesiva se proporciona entre la pared de suministro (300), preferentemente la capa de retención (320), y el cuerpo de cápsula (200) que une el cuerpo de cápsula (200) y la pared de suministro (300) entre sí, en donde preferentemente la capa adhesiva cubre al menos parcialmente, preferentemente completamente, la abertura (230), la porción de borde (211) y/o la capa de retención (320), preferentemente sobre una superficie de la capa de retención (320) que se orienta hacia la cámara (250).

9. La cápsula (100) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el cuerpo de cápsula (200), preferentemente la pared lateral (210), con mayor preferencia la porción de borde (211), y/o la pared de inyección (220) comprende una capa protectora (400) para proporcionar una barrera preferentemente bidireccional contra humedad y/u oxígeno y/o para proporcionar una interfaz de sellado entre el cuerpo de cápsula (200) y la pared de inyección (220), en donde la capa protectora (400) se elabora de un material biodegradable y preferentemente compostable, tal como biopolímeros o alcohol polivinílico (PVOH), polímeros donde al menos una de las unidades monoméricas es alcohol vinílico, y compuestos o laminados de los materiales mencionados anteriormente, y en donde preferentemente la capa protectora (400) se elabora de un material diferente al de la capa de filtro (310) y/o la capa de retención (320).

10. La cápsula (100) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el cuerpo de cápsula (200) y/o la pared de inyección (220) comprenden una estructura estratificada y/o laminada, y en donde preferentemente el cuerpo de cápsula (200) y/o la pared de inyección (220) se elaboran preferentemente de fibra de pulpa moldeada laminada, y/o en donde el cuerpo de cápsula (200) y la pared de inyección (220) se elaboran de piezas separadas o están formados integralmente, p. ej., como una sola pieza.

11. Uso de una cápsula (100) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 10 para preparar una bebida en una máquina de producción de bebidas que tiene un soporte de cápsula.