Brevet FR2732576A3 — publié le 19961011

FR 2732576 A3 19961011 FR 9514227 A 19951201 Filtre pour boissons infusées, notamment filtre à café, et procédé de fabrication d'un filtre de ce type L'invention concerne un filtre pour boissons infusées, notamment un filtre à café, qui comprend des pores, et un procédé de fabrication d'un filtre de ce type. On connaît des filtres à café en papier tels que les filtres en cornet ("Filtertuten", marque déposée) de la déposante. Ces filtres à café sont crêpés pour augmenter leur surface, et ils comprennent des pores qui ne sont pas visibles à l'oeil nu, ou seulement faiblement. Le document DE-GM 69 39 904 décrit un filtre à café dont la dimension des pores est comprise entre 5 pn et 20 #m, qui permettent le passage par le filtre des particules colloidales porteuses d'arome. Les documents DE-A 28 02 240, DE-A 34 34 687, DE-A 36 42 898 et DE-A 41 35 660 concernent des filtres à café en un matériau du type feuille en matière synthétique ou en métal, dans lesquels sont constitués des trous ou des pores à bords vifs. L'invention a pour but de proposer un filtre pour boissons infusées, notamment un filtre à café, qui puisse être réalisé facilement et de façon que le filtrat, par exemple du café, soit amélioré, ainsi qu'un procédé pour la fabrication d'un filtre de ce type. En ce qui concerne le filtre, ce but est atteint du fait qu'il est réalisé en un matériau fibreux et comprend des pores dont la largeur moyenne est d'au moins 0,1 mm pour une densité des fibres qui est d'environ 50 % de la densité d'origine des fibres du matériau. Selon l'invention, les pores peuvent présenter une largeur moyenne comprise entre environ 0,1 mm et environ 0,7 mm, et de préférence environ 0,6 mm, mesurée pour une densité des fibres qui est d'environ 50 % de la densité d'origine des fibres du matériau. Selon une variante, les pores peuvent présenter une largeur moyenne comprise entre environ 0,1 mm et environ 0,4 mm, et de préférence environ 0,3 mm, toujours mesurée pour une densité des fibres qui est d'environ 50 % de la densité d'origine des fibres du matériau. Pour une largeur des pores qui correspond à 90 % de la largeur moyenne des pores, la densité des fibres est de préférence comprise entre environ 0 % et environ 40 %, 20 %, 15 % ou encore 10 % de la densité d'origine des fibres du matériau. Selon l'invention, le filtre présente une surface libre des pores qui représente jusqu'à environ 20 % de la surface d'ensemble du filtre. De préférence, il est réalisé en un papier approprié, les pores étant réalisés par aiguilletage ou par application de jets d'eau au matériau fibreux. La largeur moyenne des pores et/ou la densité superficielle des pores augmente en direction de la partie du filtre qui se trouve au- dessous pendant l'utilisation. Quant aux pores, ils peuvent être constitués et disposés de manière à former une perforation pour réduire le filtre par séparation de la perforation de manière à pouvoir l'utiliser dans un porte-filtre plus petit. De façon générale, les pores sont constitués et disposés de manière à former des lignes coudées qui facilitent l'ouverture du filtre quand on le dispose dans un porte-filtre. En ce qui concerne le procédé, il est caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: préparation d'un matériau et formation de pores dans le matériau, pores présentant une largeur moyenne d'au moins environ 0,1 mm pour une densité des fibres qui est d'environ 50 % de la densité d'origine des fibres du matériau. Les pores peuvent être constitués au moyen d'aiguilles, par laminage du matériau au moyen d'un cylindre à aiguilles ou en soumettant le matériau à des jets d'eau. Le but visé par l'invention est donc de proposer un filtre pour boissons infusées, notamment un filtre à café, réalisé à partir d'un papier tel qu'un papier buvard, un matériau du type feutre ou un matériau fibreux, dans lequel les pores ont une largeur moyenne d'environ au moins 0,1 mm, mesurée pour une densité des fibres qui est d'environ 50 % de la densité d'origine des fibres du matériau; la largeur moyenne maximale des pores est comprise de préférence entre environ 0,6 et 0,7 mm et mieux encore entre environ 0,3 mm et 0,4 mm. Une plage comprise entre 0,15 et 0,25 mm pour la largeur moyenne des pores est particulièrement préférée. Le filtre selon l'invention est réalisé à partir de papiers et de feutres appropriés constitués par des fibres naturelles et/ou synthétiques à base de cellulose, et/ou de fibres en des polymères synthétiques ainsi que par des mélanges de ces fibres. Le grammage des matériaux préférés est compris entre environ 10 et environ 100 g/m2. Le matériau fibreux est de préférence un papier filtre tel qu'il a déjà été utilisé jusqu'ici pour les cornets filtrants ("Filtert ten", marque déposée). Lors de la constitution des pores dans ce matériau, ce que l'on réalise de préférence au moyen d'aiguilles ou de jets d'eau, les pourtours ou les bords des pores ne sont pas vifs mais imprécis, "effilochés" ou poreux, ceci provenant du matériau fibreux. Des pores présentant de telles dimensions sont particulièrement faciles à réaliser et améliorent en particulier le goût du filtrat de café. De façon surprenante, ces pores permettent un filtrage, en dépit de leur largeur moyenne relativement importante, même de particules de poudre telles que des particules de café dont la dimension est sensiblement plus petite et peut être de seulement 10 Mm. Cet effet est dû apparemment aux forces capillaires relativement élevées agissant sur les bords imprécis des pores. Du fait de la constitution de pores dont la largeur moyenne est supérieure à environ 0,1 mm, la capacité de filtrage ou le débit du filtre est augmenté. On évite ainsi des problèmes dûs à un colmatage ou à un débordement du filtre, en particulier quand on l'utilise dans des machines à café. Grâce aux pores plus importants du filtre, on peut en outre faire passer dans le filtre des particules porteuses d'arome et sensiblement plus colloïdales, et des alcaloides tels que de la caféine, qui sont facilement absorbés par des filtres en papier traditionnels lors de l'infusion du café, ne sont pas retenus comme dans les filtres en papier traditionnels. Le goût du filtrat, en particulier pendant l'infusion du café, est ainsi amélioré. Quand on utilise le matériau fibreux comportant des pores importants de ce type, le gonflement possible du matériau du filtre ne diminue pas de façon marquée les propriétés de perméabilité du filtre, comme c'est le cas des papiers-filtres traditionnels. L'augmentation de la largeur des pores par comparaison avec les filtres à café en papier traditionnels a en outre pour avantage de permettre l'utilisation du filtre selon l'invention pour une multiplicité de boissons infusées, et en particulier pour d'autres types de café moins courants tels que l'"espresso", le café malté, en grains ou caramélisé. En outre, un crêpage du matériau du filtre n'est plus nécessaire, ce qui en réduit le coût. On évite la formation de dépôts dans le filtrat et l'aspect notablement trouble de ce dernier grace à une largeur moyenne des pores qui peut atteindre 0,6 mm ou même 0,7 mm dans le matériau fibreux. Du fait de la plage préférée de la largeur moyenne des pores qui est comprise entre environ 0,1 mm et environ 0,4 mm, et de préférence environ 0,3 mm, les lipides contenus dans le café sont en outre retenus, de sorte qu'ils ne parviennent pas dans le filtrat et ne peuvent pas avoir d'influence négative sur les valeurs de cholestérol du consommateur. L'attention est attirée sur le fait que les lipides contenus en particulier dans le café augmentent de façon durable la teneur en cholestérol dans le sang des consommateurs et qu'ils peuvent avoir un effet dangereux sur la santé (voir "Identity of the Cholesterol-raising factor from boiled coffee and its effects on liver function enzymes" paru dans "Journal of Lipid Research", vol. 35, 1994). De préférence, la surface libre des pores représente environ jusqu'à 20 % de la surface totale du filtre. On a constaté qu'une proportion de ce type de la surface libre des pores permet d'obtenir un effet de filtrage satisfaisant en raison de la porosité qui existe déjà dans le papier filtre. Lorsque la proportion de la surface perforée libre est plus importante, la formation de dépôts dans le filtrat augmente. Pour une largeur moyenne des pores d'environ 0,3 mm pour un filtre selon l'invention et pour une surface libre des pores de 20 %, il n'y a pas d'augmentation de la perméabilité concernant les lipides indésirables du café qui ont un effet négatif sur la santé. On a en outre constaté que la possibilité de façonnage et la résistance à l'arrachement d'un papier ne sont pas dégradées avec un papier présentant la plage indiquée de largeur moyenne des pores, ce qui fait que le filtre selon l'invention reste stable, que les parties du filtre qui sont reliées par gaufrage ne sont pas affaiblies et que l'on évite également d'autres problèmes d'emballage et de transformation. De préférence, la largeur moyenne des pores et/ou la densité superficielle des pores augmente dans la partie du filtre se trouvant au- dessous pendant l'emploi. Il en résulte que le passage dans la partie inférieure du filtre est intensifié, c'est-à-dire dans la partie dans laquelle se trouvent des quantités de café plus importantes que dans les autres parties. La perméabilité du filtre de l'invention est alors adaptée de préférence de manière que le passage du filtrat à travers le filtre soit sensiblement constant sur la hauteur de la quantité de liquide contenu dans le filtre. Ainsi, les différences de perméabilité sont compensées par des quantités de particules de boisson différentes et par des pressions différentes, et la boisson infusée est mieux traitée et de façon plus régulière. En outre, dans un filtre selon l'invention, les pores sont de préférence constitués et disposés de manière à former une ligne de perforations déterminée le long de laquelle le filtre peut être réduit en dimensions de la façon désirée par séparation au niveau de la ligne de perforations. Dans le cas d'un filtre à café, un filtre prévu pour un support d'une dimension de 1 x 4 peut être réduit pour convenir à un support d'une dimension de 1 x 2. En plus ou en variante, les pores peuvent être constitués et disposés de manière à former dans le filtre des lignes coudées déterminées qui facilitent le dépliage du filtre dans des positions déterminées, par exemple à proximité des parties gaufrées. Les buts, avantages et caractéristiques de l'invention vont maintenant être expliqués plus en détail dans ce qui suit au moyen d'exemples et en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une représentation schématique en vue latérale d'un mode de réalisation du filtre selon l'invention, la figure 2 montre à plus grande échelle la partie A de la figure 1 et de façon schématique la forme préférée de pores, la figure 3 est une vue à plus grande échelle de la partie A de la figure 1, montrant un autre mode de réalisation préféré des pores, la figure 4 est une vue à plus grande échelle de la partie B de la figure 2, la figure 5 montre la distribution du matériau fibreux dans la région d'un pore selon la figure 4, la figure 6 est une photographie par microscope électronique (ME) selon un agrandissement de 100 fois d'un pore constitué dans un filtre de l'invention au moyen d'un cylindre à aiguilles, la figure 7 est une photographie par ME selon la figure 2 selon un agrandissement de 200 fois, la figure 8 est une photographie par ME selon un agrandissement de 102 fois d'un filtre selon l'invention et d'un pore formé par un jet d'eau, la figure 9 est une photographie par ME selon un agrandissement de 106 fois d'un filtre selon l'invention comprenant un pore différent constitué par un jet d'eau, la figure 10 est une photographie par ME selon un agrandissement de 400 fois d'un filtre selon l'invention comprenant un pore constitué par décharge électrique, la figure 11 est une photographie par ME d'un autre pore selon la figure 8 constitué par décharge électrique, la figure 12 est un diagramme statistique des teneurs en dépôt de café de filtrats de cafés filtrés par des filtres différents, la figure 13 est un autre diagramme statistique des teneurs en dépôt de café de filtrats de café filtrés par des filtres différents, et la figure 14 est une représentation du débit en fonction de la surface des pores. Le filtre 1 selon l'invention de la figure 1 est constitué de préférence par deux couches de matériau filtrant rabattues l'une sur l'autre. Ces couches sont reliées le long de la partie de bord inférieure et de la partie de bord latérale 3 par exemple par gaufrage. On peut voir à la figure 1 la couche supérieure 2 du matériau filtrant. Le matériau filtrant comprend des pores 5 tels qu'ils sont représentés par exemple aux figures 2 et 3. Ces pores 5 sont de préférence disposes le long d'une ligne 4 et constitués de manière à former une ligne de perforations traversant les deux couches du filtre. La partie supérieure du filtre peut donc être séparée facilement le long de cette ligne de perforations 4 pour permettre d'utiliser également le filtre dans un porte-filtre plus petit. En dehors de la partie de bord 3 mais à proximité de celle-ci, les pores forment en outre des lignes de préférence coudées 6 de façon que le filtre se déploie et s'ouvre facilement dans un porte-filtre connu, par exemple pour faciliter son remplissage avec de la poudre de café. On peut voir aux figures 2 et 3 que les pores 5 du filtre selon l'invention peuvent être de constitution quelconque, dans la mesure o ils présentent une largeur moyenne effective "d" qui est d'au moins environ 0,1 mm et de préférence allant jusqu'à environ 0,7 mm, mesurée pour une densité des fibres qui représente environ 50 % de la densité d'origine des fibres du matériau. Les pores 5 de forme sensiblement ronde qui sont représentés à la figure 2 sont préférés du fait qu'ils peuvent être obtenus par une opération relativement simple appliquée au matériau filtrant. De préférence, les pores sont constitués dans le matériau fibreux par perçage, découpe, chauffage ou par des décharges électriques. En outre et de préférence, le matériau fibreux est laminé au moyen d'un cylindre à aiguilles ou traité avec des jets d'eau. L'aiguilletage destiné à la constitution du filtre selon l'invention est particulièrement facile à mettre en oeuvre et présente par rapport à d'autres procédés tels que la constitution de pores par laser, fraisage ou estampage un avantage de coût et de structure qui sera décrit en détail dans ce qui suit. Dans le cas d'un aiguilletage d'un matériau fibreux par un cylindre à aiguilles, les pores sont légèrement en forme de poires quand ils sont vus en plan, cette forme étant déterminée par le mouvement de bascule des aiguilles fixées au cylindre en direction de la bande de matériau qui passe devant elles. La figure 4 est une vue à plus grande échelle de la partie B de la figure 2. On y voit en particulier nettement qu'un pore constitué dans le matériau fibreux selon l'invention ne comporte pas un bord à arête vive mais un bord imprécis et poreux. Une structure de ce type est obtenue par exemple par un aiguilletage du matériau fibreux qui en premier lieu repousse un matériau partiellement élastique mais ne l'éloigne pas. En raison du caractère fibreux du matériau, il se forme un pore présentant une largeur moyenne "d". Cette structure entraîne une augmentation des forces capillaires du liquide à filtrer, en particulier sur les bords des pores, l'effet de filtrage des pores ainsi réalisés étant augmenté. La figure 5 montre la distribution statistique du matériau fibreux dans la région d'un pore, par exemple d'un pore selon la figure 4. La largeur du pore est portée sur l'axe horizontal et la densité des fibres au voisinage du pore sur l'axe vertical. Au voisinage immédiate du pore, la densité des fibres du matériau diminue en direction du centre du pore. L'augmentation de la distribution statistique dépend du matériau et du type de la constitution du pore. Pour une largeur moyenne "d" du pore, la densité des fibres est par définition de 50 % de la densité des fibres du matériau d'origine ("demi-valeur de la densité"). Un matériau préféré présente pour une largeur de pore dgo qui correspond à g90 % de la largeur moyenne "d" des pores une densité des fibres comprise entre environ O % et environ 40 %. Mais pour une largeur de pore de dg0 on préfère une densité des fibres comprise entre environ O et 20 %, et mieux encore entre environ 5 % et 15 % de la densité d'origine des fibres. Le caractère fibreux du matériau dans la région des pores doit être adapté à la consistance chimique et physique de la boisson infusée. Les photographies par microscope électronique des figures 6 et 7 montrent nettement le bord imprécis d'un pore dans un filtre selon l'invention. Les fibres du matériau fibreux sont partiellement déplacées par les aiguilles sur le bord et sont partiellement arrachées ou transpercées. Les figures 8 et 9 montrent des pores constitués par des jets d'eau. Dans le cas de ces pores, la densité des fibres ne se modifie en direction du centre des pores que très lentement. Macroscopiquement, un filtre traité de cette manière présente une structure grossière comportant de petites ouvertures traversantes de dimension microscopique. Les figures 10 et 11 montrent que la constitution des pores par des décharges électriques soudent apparemment les fibres les unes aux autres sur les bords de pores et constituent sur les bords une structure poreuse. La figure 12 est un diagramme statistique établi pour la détermination du dépôt. On a indiqué par "*" la différence statistiquement significative par rapport à la référence R (essai LORD, sur les deux côtés, 95 % de probabilité). Les valeurs moyennes x sont indiquées avec les divergences standard S. Les quatre premiers échantillons sont des papiers pour filtres à café traditionnels de comparaison qui ne sont pas troués. Dans la cinquième position est montré un filtre dit "filtre or" constitué par une feuille métallique perforée dont la dimension des pores est de 0,18 mm x 2 mm. Dans les positions allant de la sixième à la dixième sont montrés des échantillons de filtres aiguilletés selon l'invention présentant une largeur moyenne des pores d'environ 0, 25 mm. Dans la onzième position est montré un échantillon portant la référence "PJ2" d'une filtre selon l'invention dans lequel les pores qui ont été constitués par le procédé à jets d'eau présentent une largeur moyenne comprise entre 0,2 et 0,3 mm. Dans la dernière position est montré un échantillon perforé dans lequel des pores d'un diamètre de 0,6 mm ont été constitués dans un papier-filtre traditionnel. Toutes les valeurs indiquées proviennent d'infusions en machine. Il ressort clairement de ceci que lorsqu'on utilise un matériau fibreux, le caractère trouble du filtrat de café qui provient du dépôt est nettement diminué par rapport à un filtre à pores à arêtes vives. La figure 13 montre en particulier la formation d'un dépôt quand le café a été infusé à la machine et la formation d'un dépôt quand l'infusion a été réalisée à la main. Les quatre premiers échantillons sont constitués par des papiers pour filtres à café traditionnels. Dans la cinquième position est montré un filtre selon l'invention qui a été perforé au moyen du procédé à jets d'eau, tel que le filtre WPJ2" de la figure 12, le tiers supérieur du filtre étant rendu étanche au moyen de silicone. Dans la sixième position est représenté un filtre perforé en totalité et dont la largeur des pores est de 0,6 m. Suivent ensuite les filtres déjà montrés à la figure 12. On peut voir nettement à la figure 13 que l'effet avantageux représenté en référence à la figure 12 d'un filtre selon l'invention est nettement amélioré dans le cas o l'infusion est faite à la main, par rapport à un passage à la machine. La figure 14 représente le débit de divers échantillons en fonction de la surface des pores. Le débit est une grandeur caractéristique du papier filtre déterminée sur une éprouvette de surface définie sous une pression d'eau et une température de l'eau prédéfinies. La surface des pores est déterminée par le produit de la grandeur des pores (en mmz) par leur nombre (par cm2), "r" représentant le coefficient de corrélation statistique par la droite d'équilibre. Dans le cas d'un échantillon qui a été soumis au traitement par jets d'eau, le débit est provoqué dans les emplacements minces (à densité des fibres fortement réduite) ou du fait de la porosité du papier pour filtre à café et des pores constitués additionnellement. Ceci correspondrait à un matériau filtrant imperméable comportant des pores d'un diamètre d'environ 0,5 mm. Un filtre de ce type est également préférable dans le cas o un débit élevé est nécessaire tout en assurant une bonne filtration, par exemple pour éviter un débordement du filtre dans le cas d'une infusion automatique dans une machine à café. REVENDICATIONS 1. Filtre pour boissons infusées, notamment filtre à café, caractérisé en ce que le filtre (1) est réalisé en un matériau fibreux et comprend des pores (5) dont la largeur moyenne (d) est d'au moins 0,1 D, mesurée pour une densité des fibres qui est d'environ 50 % de la densité d'origine des fibres du matériau. 2. Filtre selon la revendication 1, caractérisé en ce que les pores (5) présentent une largeur moyenne (d) comprise entre environ 0,1 mm et environ 0,7 mm, et de préférence environ 0,6 mm, mesurée pour une densité des fibres qui est d'environ 50 % de la densité d'origine des fibres du matériau. 3. Filtre selon la revendication 1, caractérisé en ce que les pores (5) présentent une largeur moyenne (d) comprise entre environ 0,1 mm et environ 0,4 mm, et de préférence environ 0,3 mm, mesurée pour une densité des fibres qui est d'environ 50 % de la densité d'origine des fibres du matériau. 4. Filtre selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que pour une largeur de pore (do90) qui correspond à % de la largeur moyenne (d) des pores, la densité des fibres est comprise entre environ O % et environ 40 % de la densité d'origine des fibres du matériau. 5. Filtre selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que pour une largeur de pore (dgo) qui correspond à % de la largeur moyenne (d) des pores, la densité des fibres est comprise entre environ O % et environ 20 % de la densité d'origine des fibres du matériau. 6. Filtre selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que pour une largeur de pore (dgo) qui correspond à % de la largeur moyenne (d) des pores, la densité des fibres est comprise entre environ 5 % et environ 15 % de la densité d'origine des fibres du matériau. 7. Filtre selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que une largeur de pore (dgo) qui correspond à 90 % de la largeur moyenne (d) des pores, la densité des fibres est d'environ 10 % de la densité d'origine des fibres du matériau. 8. Filtre selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le filtre présente une surface libre des pores qui représente jusqu'à environ 20 % de la surface d'ensemble du filtre. 9. Filtre selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le filtre (1) est réalisé en un papier approprié. 10. Filtre selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les pores (5) sont réalisés par aiguilletage du matériau fibreux. 11. Filtre selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les pores (5) sont réalisés par application de jets d'eau au matériau fibreux. 12. Filtre selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la largeur moyenne (d) des pores et/ou la densité superficielle des pores (5) augmente en direction de la partie du filtre (1) qui se trouve au-dessous pendant l'utilisation. 13. Filtre selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les pores (5) sont constitués et disposés de manière à former une perforation (4) pour réduire le filtre (1) par séparation de la perforation (4) de manière à pouvoir l'utiliser dans un porte-filtre plus petit. 14. Filtre selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les pores (5) sont constitués et disposés de manière à former des lignes coudées (6) qui facilitent l'ouverture du filtre (1) quand on le dispose dans le porte-filtre. 15. Procédé pour réaliser un filtre, notamment un filtre selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par les étapes de procédé suivantes: préparation d'un matériau fibreux et constitution de pores (5) dans le matériau qui présentent une largeur moyenne (d) d'au moins environ 0,1 mm pour une densité des fibres qui est d'environ 50 % de la densité d'origine des fibres du matériau. 16. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que les pores (5) sont constitués par aiguilletage. 17. Procédé selon la revendication 15 ou 16, caractérisé en ce que les pores (5) sont constitués par laminage du matériau au moyen d'un cylindre à aiguilles. 18. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que les pores (5) sont constitués en soumettant le matériau à des jets d'eau.