Производство алюминиевых кофейных капсул: материалы, машины и руководство по производству

Как изготавливаются алюминиевые кофейные капсулы: материалы, машины и полный производственный процесс

Алюминиевые капсулы для кофе занимают все большую долю мирового рынка капсул. упал до оценочного 32,62 миллиарда долларов США в 2025 годуПо данным разведки Мордора. Обжарщикам, частным торговым маркам и предприятиям по производству напитков, занимающимся производством капсул, важно знать ингредиенты, производственный процесс и оборудование – сырье, процесс и оборудование – поскольку эти факторы определяют качество конечного продукта, срок годности, правила обращения с товарами и экономику единицы продукции. В этом руководстве описан весь процесс производства алюминиевых капсул для кофе: от выбора сплава до наполнения, запечатывания и переработки.

Почему алюминий является предпочтительным материалом для кофейных капсул

Алюминий, в отличие от пластика, обеспечивает абсолютный барьер для света, кислорода и влаги — трех потенциальных причин порчи молотого кофе после обжарки. Это ключевое свойство, отличающее алюминиевые капсулы от пластиковых, и основная причина того, что все основные производители, включая Nespresso, производящую около 14 миллиардов капсул в год, выбрали его десятилетия назад и не изменили.

На практике это означает, что срок годности алюминия после запечатывания составляет 9–12 месяцев по сравнению с 3–6 месяцами для стандартных пластиковых капсул. Это важно для любого обжарщика или торговой марки, продающейся через розничные точки с неопределенным сроком годности. Алюминий также пригоден для того, чтобы выдерживать температуру и давление заваривания эспрессо (обычно 90–95°C при давлении 9–19 бар) без деформации и придания напитку горечи или других неприятных привкусов.

Помимо преимуществ в производительности, алюминий обладает фактором устойчивости, который будет все больше влиять на решения потребителей о покупке в будущем. Международный институт алюминия указал, что около 75 процентов всего когда-либо произведенного алюминия находится в обращении сегодня, поскольку металл можно перерабатывать бесконечно без ухудшения его структуры или барьерных свойств. Для брендов, напрямую ориентированных на этих сознательных потребителей, это очевидный аргумент в пользу продажи.

Характеристики алюминиевого сплава и состав материала капсулы

Однако не все алюминиевые сплавы подходят для процесса формования банок. Промышленные стандартные сплавы имеют закалку 8011-O или 8079-O, которые обладают необходимой формуемостью (глубокая вытяжка без микротрещин) более мягких закалок для сохранения герметичности.

8011 против 3003: выбор правильного сплава

Для большинства капсула неспрессо и держатель форматирует сплав 8011 с добавками железа и кремния, обеспечивающий требуемую высокую пластичность и коррозионную стойкость при чистоте 99%. 8011 является ожидаемой нормой в отрасли для большинства капсульных кораблей ali alu. Если форма капсулы или контейнера более сложная, требующая многополости и должна подвергаться повышенным механическим нагрузкам при транспортировке, потребуется сплав 3003 с добавками марганца, обеспечивающий более высокую прочность на разрыв и большее удлинение.

Для сравнения, типичная капсула Nespresso Original имеет внешний диаметр верхней части = 37 мм, диаметр основания = 24 мм и высоту = 29 мм с толщиной стенок порядка 110 мкм (0,11 мм) и пустым весом порядка 1,0 г.

Внутренние покрытия и безопасность пищевых продуктов

Капсулы покрыты изнутри эпоксидным или ненамеренным лаком, не содержащим BPA (BPA-NI), для предотвращения прямого контакта между алюминиевой поверхностью и обжаренным молотым кофейным зерном или заваренным продуктом, с указанием того, что покрытие должно соответствовать требованиям Управления по контролю за продуктами и лекарствами (FDA).FDA 21 CFR 175.300) 50 ppm общая миграция нелетучих веществ из покрытия в пищевые продукты и законодательство Европейского Союза (ЕС) № 1935/2004. общая миграция не должна превышать 10 мг/дм, при этом подрядчики предоставляют соответствующую документацию. Эта интерпретация должна проверяться при каждом производственном цикле.

Внешний дизайн может быть напечатан с индивидуальным брендингом с использованием одобренных чернил, безопасных для пищевых продуктов. Поверхности капсул могут быть анодированы или покрыты лаком различных цветов, что дает производителям частных торговых марок возможность персонализировать брендинг продукции без каких-либо дополнительных затрат на инструменты.

Процесс производства кофейных капсул: от зерна до запечатанной капсулы

Производство кофейных капсул следует стандартной производственной цепочке, объединяющей формирование капсул, приготовление кофе, автоматическое наполнение и герметизацию в непрерывной, непрерывной последовательности. Все форматы обрабатываются на одном заводе (совместимы с Nespresso, K-Cup, Dolce Gusto, Lavazza).

1. Штамповка алюминиевого листа. Заготовка рулона алюминия 8011-O подается на высокой скорости (>от 600 до 1200 циклов/мин) в трансферный пресс, который печатает и глубоко вытягивает каждую чашку капсулы, сохраняя допуск по краю до 0,02 мм.
2. Внутреннее лаковое покрытие. На последующей станции нанесения покрытия чашка покрывается безопасным для пищевых продуктов лаком, который образует кислородный барьер.
3. Обжарка и помол кофе. Зерна традиционно обжаривают до средне-темного цвета, чтобы повысить растворимость во время экстракции, а затем отправляют через промышленную трехступенчатую валковую мельницу (дробление, промежуточный помол и ультратонкий окончательный помол) для получения зерна одинакового размера для каждой капсулы.
4. Дезинфекция капсул – бумажные капсулы с ямочками продуваются беспыльным сжатым воздухом, затем несколько капсул последовательно проходят через камеру УФ-стерилизации для соответствия пищевым гигиеническим стандартам.
5. Шнековый наполнитель — дозатор подает 5,5–7 г холодного молотого кофе из одного бункера с постоянным уровнем в каждую капсулу с точностью уровня ±0,2 грамма.
6. Промывка азотом – между этапами дозирования и герметизации несколько портов для впрыска азота внутри капсулы вытесняют остаточный кислород до заданного уровня. <2%, линии высокой чистоты с содержанием кислорода менее 1%, срок годности 9-12 месяцев.
7. Обрезание крышки и герметизация – фольга крышки разрезается по размеру, а верхняя часть капсулы подвергается термогерметизации, что, в свою очередь, предотвращает попадание света, влаги и кислорода в месте потребления.
8. Контроль качества & Проверка. Запечатанные капсулы подлежат проверке с измерением остаточных уровней OTR и CO0 при погружении на предмет соответствия стандартам целостности уплотнений. Отбракованные капсулы выбрасываются.
9. картонная упаковка & Паллетирование – готовые капсулы помещаются в картонные коробки и упаковываются на поддоны для отправки. Типичный линия по производству кофейных капсул От заказа до первой отправки может пройти от 30 до 60 дней.

Машины для наполнения и запечатывания кофейных капсул: типы и характеристики

Существует два основных типа капсулонаполнителей и упаковщиков – линейные и ротационные. Основным фактором, влияющим на ваш выбор, должен быть ваш ежемесячный объем и планы роста.

В машинах обоих типов используется одна и та же фундаментальная технология дозирования шнекового наполнителя, продувки азотом и термосваривания. Отличаются они пропускной способностью и способом транспортировки капсул от станции к станции. Линейные машины перемещают капсулы по прямой траектории, в то время как роторные используют вращающуюся круговую револьверную головку, позиционирующую капсулы вокруг различных мест станции на высоких скоростях и занимая меньше площади – инновация, которая произвела революцию в производстве.

Для формирования капсульных стаканчиков (перед наполнением) некоторые производители используют формованные капсулирующие прессы, интегрированные с конструкциями наполнителя и укупорщика. Компактные прессы серии C (45–80 тонн, 1–5 гнезд) подходят для небольших обжарочных предприятий, желающих наполнять капсулы одного происхождения, а прессы большого объема (63–80 тонн, до 6 гнезд) подходят для крупных производителей. Все они обеспечивают точность размеров, необходимую для совместимости с существующим пивоваренным оборудованием.

А наполнитель и упаковщик кофейных капсул следует оценивать не только по максимальной скорости, но и по минимальному времени переналадки, надежности подачи и времени простоя очистки.

Как правильно выбрать машину для упаковки капсул для кофе

Выбор машины для упаковки капсул для кофе — это капитальное вложение, которое определит ваши производственные мощности, ассортимент продукции и экономику производства на долгие годы вперед. При выборе упаковочной машины избегайте недостаточного планирования производительности (по мере роста объема вы вынуждены инвестировать в несколько линий) или упускания из виду важности хорошо изготовленной системы инертного газа — обе ошибки являются дорогостоящими. В этом контрольном списке выделены семь важнейших областей, на которые следует обратить внимание.

• ✔
  Объем производства — Рассчитайте текущий ежемесячный спрос на капсулы и спрогнозируйте рост в течение двух лет. Если вы планируете увеличить дозу 500 000 капсул в месяц в течение 18 месяцев, начните с роторной машины. Покупка линейного устройства сейчас и замена его через два года удваивают ваши капитальные затраты.
• ✔
  Совместимость формата капсулы — Убедитесь, что машина поддерживает ваш целевой формат (Nespresso, K-Cup, Dolce Gusto или собственный). Если вы планируете предлагать несколько форматов, отдайте предпочтение машинам с быстрой сменой пресс-форм — некоторые модели переключают форматы менее чем за 30 минут, другим требуются часы.
• ✔
  Погрузочно-разгрузочные работы — Алюминиевые, пластиковые и компостируемые капсулы ведут себя по-разному при загрузке и запечатывании. Машина, откалиброванная для алюминия, может нуждаться в настройке. машина для наполнения компостируемых капсул рабочий процесс. Перед покупкой проверьте совместимость материалов.
• ✔
  Возможность промывки азотом — Запрашивайте данные об остаточном кислороде на основе реальных производственных циклов, а не только спецификации в брошюрах. Целевой показатель ниже 2 процентов для алюминиевых капсул и ниже 1 процента для премиальных линий.
• ✔
  Точность заполнения — Подтвердите точность ±0,2 г. Непоследовательная дозировка приводит к изменению вкуса, что вредит репутации бренда больше, чем любая другая проблема качества.
• ✔
  Время переключения — Если вы производите несколько SKU (разные смеси, размер помола или формат капсул), время переналадки напрямую влияет на вашу эффективную ежедневную производительность. Машины, предназначенные для быстрой переналадки, окупаются сокращением времени простоя.
• ✔
  Послепродажная поддержка — Оцените наличие запасных частей, время реагирования на техническую поддержку, а также предлагает ли производитель обучение на месте. Машина, которая работает на 20 процентов быстрее, но на замену деталей уходит две недели, на практике работает медленнее.

Алюминиевые и пластиковые капсулы для кофе: сравнение производства

Выбор между алюминиевыми и пластиковыми капсулами влияет на каждый аспект вашей цепочки поставок — от стоимости сырья до воспринимаемой ценности в домашних условиях и переработки отходов по окончании срока службы. Хотя выбор материала в конечном итоге часто представляется как экологический вопрос, различия в производстве и производительности, необходимые для принятия производственных решений, во многих отношениях не менее важны.

Компостируемые капсульные материалы являются третьей альтернативой, но ее реализации по-прежнему препятствуют инфраструктурные ограничения. Коммерческие предприятия по компостированию, способные обрабатывать капсулы, доступны не во всех регионах, стоимость одной капсулы превышает стоимость алюминия и пластика, а барьерные свойства ниже, чем у алюминия, что приводит к более короткому сроку хранения. Для большинства новичков в производстве капсул алюминий остается выбором по умолчанию из-за сочетания его производительности и возможности вторичной переработки.

Устойчивое развитие и переработка при производстве алюминиевых капсул

Алюминий можно перерабатывать вечно, не теряя при этом барьерных или механических характеристик — преимущество, которое не может предложить ни один пластик или компостируемый материал. Таким образом, производство алюминиевых капсул, возможно, лучше подходит для принципов экономики замкнутого цикла, хотя инфраструктура переработки во многих областях все еще нуждается в развитии.

Nespresso, крупнейший производитель алюминиевых капсул, опубликовал подробные данные об устойчивом развитии для отслеживания эффективности на отраслевом уровне. В Неспрессо отчет об устойчивом развитии, все капсулы Original теперь на 80 процентов производятся из переработанного алюминия, а 88 процентов капсул Vertuo производятся на 85 процентов из переработанного материала, предоставленного компанией Писатель через специальную цепочку поставок переработанного алюминия, объявленную в 2020 году.

Глобальный уровень восстановления капсул составил 35 процентов в 2024 году, и Nespresso опубликовала план по достижению 50 процентов к 2025 году и 60 процентов к 2030 году. Для достижения этих целей они поддержали установку более 100 вихретоковых сепараторов в общественных центрах сбора по всему миру, начиная с 2009 года. 65 машин были добавлены во Франции после того, как Nespresso доказала превосходную производительность технологии на испытательных заводах. В 2019 году Nespresso открыла свою программу переработки капсул для других компаний, производящих капсулы. Такое общеотраслевое сотрудничество, а не конкуренция, является единственным способом построить универсальную глобальную инфраструктуру переработки для отрасли.

Для производителей частных торговых марок и новых участников рынка алюминиевые капсулы уменьшают возражения потребителей по поводу экологичности кофе, особенно если они получены из переработанного алюминия, превращая то, что могло бы быть экологическим обязательством, в положительную историю бренда.

Часто задаваемые вопросы