Алюминиевые капсулы: руководство для специалистов по упаковке кофе

Алюминиевые капсулы для кофе: что должен знать каждый специалист по упаковке

Сегодня алюминиевые капсулы представляют собой одну из самых быстрорастущих частей рынка кофе на одну порцию. Для инженеров по обработке и упаковке, а также покупателей, сталкивающихся с компромиссами в дизайне и сравнением качества, знание технических причин, по которым выбран данный материал капсулы, компоновка линии и стандарт качества, имеет основополагающее значение – это минимальные базовые знания. Этот обзор составов сплавов, производственного процесса, контрольных точек качества, совместимости и реальности нехватки вторичной переработки, с которой сталкиваются все бренды и соупаковщики, призван служить вашим справочным материалом.

Что такое алюминиевые капсулы и почему они доминируют на рынке кофе?

Алюминиевые капсулы формируются из закаленных листов фольги с использованием процесса глубокой вытяжки, что во многом соответствует традиционному производству металлических корпусов банок. Капсулы герметично укупоривают крышкой из фольги под продувкой азотом для обеспечения гомеостатических условий хранения и хранения.

То, что представляет собой алюминиевая капсула для промышленного пользователя, имеет относительно узкое определение: чашка для вытяжки формы, выполненная из лакированной плоской алюминиевой фольги и запечатанная крышкой из фольги. Пластиковые капсулы обычно изготавливаются из многослойной барьерной пленки, тогда как алюминий опирается на барьерные свойства, присущие клеточной структуре.

Используемые стандартные марки 8011-O и 8079-O, регулируемые DIN EN 602:2004 и DIN EN 573-3:2013. соответственно. На рынках, чувствительных к затратам, может использоваться фольга № 1100, однако она демонстрирует пониженную пластичность алюминия и, как правило, в целях компенсации должна быть более толстой. Ожидайте, что толщина будет 60–120 мкм, а типичные капсулы Nespresso (оригинальная линия) будут иметь толщину 80–100 мкм, что обеспечит оптимальную прочность и прокалываемость.

Стандартные размеры капсул Nespresso Original Line: верхний внутренний диаметр 30 мм, верхний внешний диаметр 37 мм (это край фланца), диаметр дна 24 мм, высота капсулы 29 мм и вес пустой капсулы 1 г. Вариации оригинальных продуктов или их эквивалентов, совместимых с Nespresso, должны быть определены количественно, чтобы обеспечить приемлемое качество заваривания без нерешенных проблем с производительностью пути подачи.

Почему стоит рассмотреть возможность использования алюминия в капсулах для кофе премиум-класса? Три главных фактора для инженеров по упаковке:

• Барьер для трех основных потенциальных путей. Кислород, свет и влага (которые уносят влагу из молотого кофе) могут блокироваться алюминием, обеспечивая как свежесть, так и сохранение аромата, без необходимости использования дополнительных барьерных слоев на фольге или запечатывании фольги для предотвращения разложения.
• Постоянное проникновение давления во время экстракции. Поскольку горячая вода, подаваемая в капсулу через уникальную систему высокого давления Nespresso, проникает в нее с точным распределением потока и давления, в чашке может быть создан профиль экстракции, который повторяется, создавая слой крема, близкий к заварному крему… ключевой сенсорный сигнал, позволяющий идентифицировать качественный шот или смесь роскошного эспрессо.
• Сотрудничество с окончанием срока службы как точка видения бренда. История переработки, часто запятнанная или осложнённая неправильным пониманием потребителями того, что подлежит вторичной переработке, означает, что алюминий является положительным, а в некоторых случаях и наиболее привлекательным вариантом вторичного алюминия для дальновидных кофейных брендов.

Как изготавливаются алюминиевые капсулы — от катушки до герметичной капсулы

Производство алюминиевых капсул осуществляется в последовательном порядке, что напрямую влияет на критические точки контроля качества, такие как; барьер, штабель машин и вывод вытяжного устройства.

1. Разрезка и гашение рулонов

1. Процесс производства:

Первым шагом является изготовление алюминиевых рулонов из указанного сплава (обычно 8011-0). Рулонную заготовку разрезают на необходимую ширину полотна и распиливают на плоские круглые или фасонные куски. Входной контроль материала на этом этапе подтверждает одинаковую толщину рулона по ширине – разница, превышающая 5 м, может привести к трудностям при дальнейшем формовании.

2. Глубокая вытяжка и штамповка.

Плоские заготовки протягиваются через ряд прогрессивных прессов глубокой вытяжки, которые формируют форму чашки-капсулы. Алюминий вытягивается из лакированной плоской фольги до окончательной конической формы за один или несколько ходов. Инструменты штампа должны поддерживаться с жесткими допусками: тупое тянущее кольцо приводит к утончению стенок, что снижает прочность боковых стенок капсулы и приводит к точечным утечкам.

3. Внутреннее лаковое покрытие, безопасное для пищевых продуктов.

Внутреннюю поверхность покрывает лак, предназначенный для контакта с пищевыми продуктами, обычно на основе эпоксидно-фенольной смолы или на основе ПЭТ. Лак предотвращает любой прямой контакт с жареным кофе и голым алюминием, а также обеспечивает более гладкую поверхность уплотнения фольги крышки. Для проверки целостности покрытия используется тест на медный купорос: любой оголенный алюминий темнеет при контакте с раствором.

4. Промывка азотом

Перед дозированием кофе полость капсулы промывают азотом (чистота N 99,9%). Вытеснение остаточного кислорода внутри капсулы создает модифицированную атмосферу, которая защищает обжаренный кофе от окислительного разрушения. После герметизации целевой уровень остаточного кислорода обычно составляет менее 2%.

5. Дозирование молотого кофе

В каждую капсулу дозируются молотые обжаренные кофейные зерна с помощью объемных или гравиметрических дозаторов. Допуски на вес наполнения зависят от машины и продукта, но постоянство на этом этапе обеспечивает равномерную экстракцию, хорошее качество чашки и удовлетворенность потребителя. Лишние пакеты также могут привести к загрязнению уплотнений частицами кофе на фланце или к слабому водянистому напитку.

6. Покрытие фольгой и термосваривание.

Капсулы закрыты крышкой из алюминиевой фольги, которая термоприваривается к фланцу. Этот герметичный барьер хранит продукт и сохраняет его свежесть.

Если требуется операция «под ключ», использование оборудования, охватывающего как процесс формирования капсул, так и процесс запечатывания, рассматривается как возможность модернизации производственной линии до уровня производителей непластиковых капсул.

Алюминиевые и пластиковые капсулы для кофе — сравнение упаковочной линии

Алюминий по сравнению с пластиком – это гораздо больше, чем просто предпочтение материала или предполагаемые экологические преимущества. Для операторов упаковочных линий это влияет на качество барьера, проблемы со сроком годности, размещение и стоимость основного оборудования, экономику собранных единиц и маркетинг по окончании срока службы. Прочтите ниже измеримые аспекты этих двух факторов:

Алюминиевые капсулы могут быть на 15-30% дороже по весу, чем пластиковые, отлитые под давлением. Для брендов более высокого качества, стремящихся продвигать барьерную и экологическую идею, такая разница в цене может быть оправдана. Однако для недорогих и крупных частных торговых марок капсулы, совместимые с пластиком, на данный момент могут быть более привлекательным экономическим предложением, хотя на это может повлиять новое законодательство ЕС об упаковке.

Параметры контроля качества алюминиевых кофейных капсул

Красиво выглядящая капсула все равно может пойти не так в полевых условиях. Хорошие программы контроля качества алюминиевых кофейных капсул проверяют каждый этап, от входящего материала до конечного упакованного продукта. Вот практический контрольный список, используемый более авторитетными производителями капсул.

• ✔ Проверка толщины входящей бухты (допуск ±5 мкм)
• ✔ Постоянная глубина вытяжки во всех полостях
• ✔ Целостность лакового покрытия (точечный тест на сульфат меди)
• ✔ Испытание прочности уплотнения на отслаивание (целевой диапазон 8–15 Н)
• ✔ Точность размеров для совместимости с оригинальными машинами
• ✔ Станции весового контроля (гравиметрическая проверка наполнения)
• ✔ Обнаружение утечек (метод падения давления или погружения в воду)
• ✔ Тестирование остаточного кислорода (<2% цель после печати)

Безопасность пищевых продуктов и ограничения миграции

Еще одно растущее беспокойство потребителей – миграция алюминия в кофе – уже подверглось непосредственному исследованию с помощью рецензируемых данных. В статье, опубликованной в 2020 году Национальными институтами здравоохранения, оценивается уровень алюминия в кофе, сваренном в капсулах (18,26–6,01 г/л). Для сравнения, это намного ниже, чем у кофе в мока-горшочке (72,57–23,96 г/л), и составляет лишь небольшую часть полностью переносимой еженедельной нормы EFSA.

В нормативном отношении алюминиевые капсулы, предназначенные для контакта с кофе, подлежат регулированию в соответствии с FDA 21 CFR 175.300 (покрытия для поверхностей, контактирующих с пищевыми продуктами) и Регламентом ЕС 1935/2004 (материалы, предназначенные для контакта с пищевыми продуктами). Согласно правилам ЕС, пределы миграции достигают 60 мг/кг. Модели, соответствующие требованиям ЕС, основаны на внутренних лаковых покрытиях, а остатки жареного кофе (если покрытия неповреждены) не повышают показатели миграции сверх предела.

Для брендов, ориентированных на любителей эспрессо, эти результаты представляют собой значительные маркетинговые возможности. Было доказано, что кофе, сваренный в капсулах, подвергает потребителей меньшему воздействию алюминия, чем традиционные системы заваривания на плите – важный момент безопасности, который следует упомянуть в информации о продукте и на упаковочных материалах для поточных машин от оригинального производителя.

Совместимость капсул и особенности профиля обжарки

Машины Nespresso Original Line, несомненно, являются домашней платформой с наибольшим количеством алюминиевых кофейных капсул. Если с этой кофемашиной Nespresso будет использоваться какой-либо сторонний продукт, он должен точно соответствовать параметрам оригинально изготовленных капсул: высота каждой капсулы должна быть около 29 мм, внешний диаметр верхнего края должен быть очень близок к 37 мм, а угол ориентации должен обеспечивать хорошее положение в варочной камере.

Композиционно профиль заваривания также взаимодействует с дизайном капсулы, что должны оценить инженеры по упаковке. Более темная обжарка итальянского кофе эспрессо — особенно кофейных смесей темной обжарки — выделяет значительно больше CO после обжарки, упаковки и запечатывания, что может оказать внутреннее давление на капсулу. В этом нет ничего неожиданного, но это необходимо учитывать в характеристиках прочности уплотнения: если прочность на отслаивание находится на нижнем уровне диапазона 8–15 Н, то сильно дегазированный коктейль темной обжарки может в конечном итоге привести к взрыву уплотнения.

Более легкие смеси лунго с кофе арабика требуют некоторых других соображений. Настройки помола часто необходимо устанавливать немного грубее, чем для эспрессо, и, возможно, также придется немного увеличить вес начинки, чтобы достичь параметров шота. В случае капсул типа Nespresso доза лунго составляет примерно 6–7 г кофе, в отличие от стандартных 5–5,5 г для порции эспрессо.

Это приводит к иным соображениям при калибровке дозирования и обработке парового пространства при продувке азотом.

Представление разнообразных упаковок – комбинаций профилей нескольких обжарок в одной розничной упаковке – становится все более популярным сегментом рынка. С точки зрения производственной логистики, разнообразные упаковки требуют значительных требований к переналадке, поскольку упаковки могут содержать до двенадцати различных вкусов, что требует серьезного оборудования для переналадки или параллельных линий розлива. Производители капсул, представляющие весь спектр профильных шотов, от легких смесей арабики до итальянского эспрессо, подвергнутого черной обжарке, должны сочетать глубокую гибкость со своим встроенным оборудованием, способным без проблем наполнять капсулы любого помола и веса, без потери эффективности в долгосрочной перспективе.

Линия Keurig K-Cup, напротив, по-прежнему остается пластиковой машиной и использует совершенно другой плагин для извлечения, поэтому кросс-платформенная совместимость между капсулами Nespresso и Keurig не является фактором для алюминиевых капсул.

Наличие известного производителя капсульного оборудования, такого как AFPAK, который поможет вам спроектировать линию розлива, означает, что вы можете разместить несколько профилей обжарки и совместимые капсулы на высоких скоростях, обеспечивая стабильную подачу качественного кофе на протяжении всего производственного цикла.

Устойчивое развитие и возможность вторичной переработки — экономическое обоснование для алюминия

К сожалению, банки из-под алюминиевых «чалд» перерабатываются со скоростью лишь около 5% из примерно 14 миллиардов кофейных капсул, продаваемых мировыми производителями каждый год. Хотя экологически устойчивый процесс переработки алюминия бесконечен и целых 75% всего произведенного алюминия остается в обращении, рынки просто не успевают за ним.

По своей сути проблема механическая. Использованные алюминиевые капсулы слишком малы, чтобы их можно было извлечь с помощью уже существующего оборудования для проверки MRF. Типичный минимальный размер объекта для просеивающих сит составляет 2,5 дюйма (63,5 мм), и ни одно известное просеивающее оборудование, используемое на обычном заводе по переработке отходов, не сможет улавливать капсулы Nespresso диаметром 37 мм.

Следовательно, их необходимо перерабатывать через специальную систему сбора капсул, а не через обычную однопоточную переработку у тротуара.

На практике переработка довольно проста после сбора: капсула с истекшим сроком годности загружается в измельчитель, где алюминий отделяется от отработанного кофейного порошка, последний компостируется, а первый повторно расплавляется. При повторной плавке используется только около 5% энергии, необходимой для производства алюминия во время первоначальной плавки, что является значительной экономией и очевидным преимуществом, что делает пробел в сборе еще более разочаровывающим.

В настоящее время отраслевые организации оспаривают это. Европейский алюминий Ассоциация фольги и Flexible Packaging Europe сотрудничают в программе, ориентированной на инфраструктуру сбора алюминия малого формата. Обнадеживает то, что новый Регламент ЕС по упаковке и упаковочным отходам (PPWR), который вступит в силу в августе 2026 года, будет предусматривать, что 100 процентов всей упаковки должно быть переработано к 2030 году и полностью переработано в больших масштабах к 2035 году. Для производителей капсул постановление предусматривает как крайний срок соблюдения требований, так и возможность для дальновидных брендов создать конкурентное преимущество за счет новаторской инфраструктуры сбора с самого начала.

С точки зрения экономического обоснования, аргументы в пользу устойчивости алюминиевых капсул убедительны, но компании должны быть честными. Они действительно могут утверждать, что их капсулы изготовлены из материала, подлежащего неограниченной вторичной переработке, но не должны заявлять, что их капсулы «переработаны», не уточняя степень фактического восстановления. Информированные потребители оценят прозрачность, и это даст брендам хорошие возможности для будущего регулирования.

Часто задаваемые вопросы