Brevet FR3103370A1 — publié le 20210528

L’invention concerne un ustensile (1) à usage alimentaire pour l’agitation d’une boisson, notamment une boisson chaude, l’ustensile (1) étant réalisé en papier roulé, à partir d’un papier compatible avec le contact alimentaire, l’ustensile étant dépourvu d’additif appliqué sur le papier. Figure pour l’abrégé : Fig. 2a Ustensile à usage alimentaire de type agitateur et procédé de fabrication d’un tel ustensile L’invention se rapporte au domaine des ustensiles à usage alimentaire de type agitateur (couramment dénommé « touillette » ou « shaker »). Un tel ustensile est un accessoire généralement jetable servant à brasser une boisson contenue dans un récipient, afin de mélanger et homogénéiser cette boisson, notamment lorsqu’il y est ajouté du sucre. De tels ustensiles sont par exemple très utilisés dans les distributeurs automatiques de boissons chaudes. Les ustensiles utilisés sont généralement de type jetable et fabriqués en matière plastique ou en bois. Les ustensiles jetables en plastique seront prochainement interdits en raison des grands inconvénients que leur usage induit sur l’environnement. Les ustensiles jetables en bois présentent l’inconvénient de générer une grande quantité de déchets lors de leur fabrication, et, de plus, ne sont pas facilement recyclables. Il existe donc un besoin pour un ustensile du type précité qui soit compatible avec les objectifs de préservation de l’environnement, tout en étant le moins cher possible et simple à fabriquer. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients de l’état de la technique, et plus particulièrement ceux ci-dessus exposés, en proposant un ustensile alimentaire qui puisse être fabriqué dans un matériau recyclable, biodégradable, qui soit peu coûteux à fabriquer et qui soit compatible avec les boissons chaudes, froides ou alcoolisées. L’invention a également pour objet de proposer un procédé de fabrication d’un tel ustensile qui soit peu coûteux à mettre en œuvre et qui soit adapté à des cadences de fabrication très élevées. À cet effet l’invention concerne un ustensile à usage alimentaire pour l’agitation d’une boisson, notamment une boisson chaude, l’ustensile étant réalisé en papier roulé, à partir d’un papier compatible avec le contact alimentaire, l’ustensile étant dépourvu d’additif appliqué sur le papier. Ainsi, en réalisant un ustensile en papier roulé, sur la base d’un papier compatible avec le contact alimentaire (et en particulier compatible avec des boissons chaudes), et qui soit dépourvu d’additif ajouté lors du processus de roulage de la feuille de papier, on obtient un ustensile de type « agitateur » peu coûteux, à très faible impact environnemental car intégralement recyclable et surtout entièrement biodégradable. Par « dépourvu d’additif », on entend que l’ustensile ne comporte aucun additif (autre que de l’eau) ajouté à la feuille de papier avant, pendant, ou après l’opération de roulage de celle-ci. En particulier, l’ustensile ne comporte aucun additif destiné à le rendre hydrophobe, ou à améliorer son aspect extérieur (par exemple une cire ou une huile de paraffine), ou à faciliter l’adhésion entre elles des différentes spires du papier enroulé (par exemple de la gomme arabique ou une colle à base d’alcool polyvinylique). Dans une réalisation, l’ustensile est réalisé à partir de papier comportant au moins 40% de fibres longues de cellulose, de longueur supérieure ou égale à 2,5 mm. Dans une réalisation, l’ustensile est réalisé à partir de papier caractérisé par un coefficient d’absorption d’eau déterminé selon la méthode de Cobb 60s compris entre 20 et 40. Dans une réalisation, l’ustensile est réalisé à partir de papier caractérisé par une proportion de charge minérale inférieure à 15% en masse, de préférence inférieure à 7%. Dans une réalisation, l’ustensile est réalisé à partir d’une feuille de papier caractérisée par une masse surfacique comprise entre 30 et 100 g/m², de préférence comprise entre 60 et 70 gr/m². Dans une réalisation, l’ustensile est réalisé à partir d’une feuille de papier comportant au moins 80% en masse de fibres non recyclées. Dans une réalisation, l’ustensile comporte une section transversale de forme circulaire. Dans une réalisation, l’ustensile présente un diamètre compris entre 1 et 20 mm. Dans une réalisation, l’ustensile comporte une section transversale de forme aplatie ou oblongue, obtenue par exemple par écrasement de la feuille de papier roulée, de préférence par écrasement dans une empreinte de formage. Dans une réalisation, l’ustensile présente une largeur comprise entre 1 et 20 mm, et une épaisseur comprise entre 1 et 5 mm. Dans une réalisation, l’ustensile présente une longueur comprise entre 40 et 500 mm. Dans une réalisation, l’ustensile présente une longueur comprise entre 70 et 180 mm. L’invention concerne également un procédé de fabrication d’un ustensile à usage alimentaire tel que défini ci-dessus, le procédé comportant les étapes de : - enrouler une feuille de papier sur elle-même ; - humidifier le papier par application d’eau de façon uniforme le long de la feuille de papier, la quantité d’eau appliquée permettant d’obtenir un taux d’humidité de la feuille de papier compris entre 12 et 50%, et de préférence entre 15% et 25% ; - diminuer le diamètre de la feuille de papier roulée par resserrement des spires, de façon que le ratio entre le diamètre initial et le diamètre final soit supérieur ou égal à 2. Dans une réalisation, l’étape d’humidifier le papier est réalisée pendant l’étape de diminution du diamètre de la feuille de papier roulée. Dans une réalisation, l’étape d’humidifier le papier est réalisée au plus tard lorsque le ratio entre le diamètre initial et le diamètre final est égal à 2. Dans une réalisation, le procédé comporte, après l’étape de diminution du diamètre de la feuille de papier roulée, une étape d’écrasement pour obtenir un ustensile de forme aplatie ou oblongue. Dans une réalisation, l’étape d’écrasement est réalisée dans une empreinte de formage ou au moyen de rouleaux de laminage. Dans une réalisation, l’étape d’humidifier le papier est réalisée au moyen d’un dispositif d’humidification comportant : - un système comportant des pulvérisateurs ; et/ou - un système comportant des plaques microporeuses ; et/ou - un système comportant des rouleaux d’humidification. Dans une réalisation, le procédé comporte une étape préliminaire de découpe d’une feuille de papier à partir d’un rouleau de papier. Une telle étape est mise en œuvre préalablement à l’étape d’enrouler la feuille de papier sur elle-même. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit, faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels : La figure 1 représente un système de fabrication d’un agitateur conforme à l’invention. La figure 2a est une vue de côté d’un premier exemple de réalisation d’un agitateur conforme à l’invention. La figure 2b est une vue en coupe transversale de l’agitateur de la figure 2a. La figure 3a est une vue de côté d’un deuxième exemple de réalisation d’un agitateur conforme à l’invention. La figure 3b est une vue en coupe transversale de l’agitateur de la figure 3a. La figure 4a est une vue de côté d’un troisième exemple d’un agitateur conforme à l’invention. La figure 4b est une vue en coupe transversale de l’agitateur de la figure 4a. Les figures 2a à 4b représentent des exemples de réalisation d’un ustensile 1 à usage alimentaire conforme, dans l’exemple des figures un agitateur pour boissons chaudes ou froides. L’ustensile 1 comporte un corps 10 de forme allongée. Le corps 10 est obtenu par enroulage d’une feuille de papier de façon à former des spires 100 fortement resserrées. Afin d’être compatible avec un usage alimentaire, le corps 10 est obtenu à partir d’une feuille de papier compatible avec le contact alimentaire. En outre, aucun additif (autre que de l’eau) n’est appliqué sur la feuille de papier avant, pendant ou après les opérations d’enroulage. En particulier, l’ustensile 1 ne reçoit (ou n’a reçu) aucun additif destiné à le rendre hydrophobe, ou à améliorer son aspect extérieur (par exemple une cire ou une huile de paraffine), ou à faciliter l’adhésion entre elles des différentes spires du papier enroulé (par exemple de la gomme arabique ou une colle à base d’alcool polyvinylique). L’ajout d’une substance, même comestible comme la cire ou l’huile de paraffine, serait susceptible d’être relâchée par l’ustensile plongé dans une boisson, notamment une boisson chaude ou alcoolisée. Avantageusement, l’ustensile 1 est réalisé à partir de papier, notamment de papier kraft, comportant des fibres longues de cellulose, c’est-à-dire des fibres de longueur supérieure ou égale à 2,5 mm. De préférence, le papier comporte au moins 40% de fibres longues. On trouve de telles fibres notamment dans les espèces conifères (ou résineuses). Par exemple, le papier utilisé comporte des fibres issues d’une ou plusieurs espèces d’arbres telles que le sapin, le pin, l’épicéa, etc. Avantageusement, l’ustensile 1 est réalisé à partir d’une feuille de papier comportant au moins 80% en masse de fibres non recyclées. Une proportion importante de fibres non recyclées permet de fabriquer plus facilement un ustensile suffisamment rigide, et compatible avec le contact alimentaire. Avantageusement, l’ustensile est réalisé à partir d’une feuille de papier caractérisée par un coefficient d’absorption d’eau déterminé selon la méthode de Cobb 60s compris entre 20 et 40. Le coefficient d’absorption d’eau est mesuré conformément à la norme ISO 535. Un coefficient d’absorption d’eau compris dans la plage spécifiée ci-dessus permet de réguler l’action de l’humidification lors du roulage du papier. Avantageusement, l’ustensile 1 est réalisé à partir d’une feuille de papier caractérisée par une proportion de charge minérale inférieure à 15% en masse, de préférence inférieure à 7%. La faible proportion de charge minérale limite l’absorption de liquide par le produit fini lors de son usage. Avantageusement, l’ustensile 1 est réalisé à partir d’une feuille de papier caractérisée par une masse surfacique comprise entre 30 et 100 g/m², de préférence comprise entre 60 et 70 gr/m². La masse surfacique est mesurée conformément à la norme ISO 536. Une masse surfacique comprise dans la plus large des plages spécifiées ci-dessus, et de préférence comprise dans la plage la moins large, facilite la production d’un produit fini de qualité. Si la masse surfacique est trop importante, il n’est pas possible d’humidifier à cœur la feuille de papier durant le processus de fabrication. Inversement, si la masse surfacique est trop faible, il se produit un phénomène de mouillage faisant perdre la tenue de la feuille et rendant impossible sa mise en forme. Comme montré sur les figures 2a et 2b, le corps 10 de l’ustensile 1 conforme à l’invention peut présenter une section transversale de forme circulaire. Dans cet exemple de réalisation, le corps 10 de l’ustensile 1 présente un diamètre extérieur d compris entre 1 millimètre et 20 millimètres. Comme montré sur les figures 3a et 3b, le corps 10 de l’ustensile 1 peut présenter une section transversale de forme oblongue. Une telle forme est obtenue par exemple par écrasement de la feuille de papier roulée. Dans cet exemple de réalisation, le corps 10 de l’ustensile 1 présente une largeur l comprise entre 1 millimètre et 20 millimètres, et présente une épaisseur e comprise entre 1 millimètre et 5 millimètres. Comme montré sur les figures 4a et 4b, le corps 10 de l’ustensile 1 peut présenter une section transversale de forme aplatie, et plus précisément de forme rectangulaire. Une telle forme est obtenue par exemple par écrasement de la feuille de papier roulée dans une empreinte de formage de forme adaptée. Dans cet exemple de réalisation, le corps 10 de l’ustensile 1 présente une largeur l comprise entre 1 millimètre et 20 millimètres, et présente une épaisseur e comprise entre 1 millimètre et 5 millimètres. Dans l’exemple des figures, l’ustensile présente une longueur L comprise entre 40 millimètres et 500 millimètres, et notamment comprise entre 70 mm et 180 mm. On décrit ci-après, en relation avec la figure 1, les étapes du procédé de fabrication conforme à l’invention, adapté à la fabrication d’un ustensile à usage alimentaire conforme à l’invention. Le procédé conforme à l’invention comporte les étapes de : - enrouler une feuille de papier sur elle-même ; - humidifier le papier par application d’eau ; - diminuer le diamètre de la feuille de papier roulée par resserrement des spires. La première étape est une étape de préformage, permettant d’obtenir une préforme constituée par la feuille de papier enroulée sur elle-même de façon à former au moins une spire. L’étape d’humidification a pour but de décompacter la feuille de papier, en libérant les fibres qu’elle contient, ou, en d’autres termes, en desserrant le maillage de ces fibres. L’humidification doit être homogène pour éviter d’avoir des zones non mouillées sur la dernière spire extérieure. L’étape de diminution du diamètre, ou étape de compression, a pour but de multiplier le nombre de spires de l’enroulement, mais également de générer des enchevêtrements de microfibrilles, augmentant ainsi l’adhésion des différentes spires entre elles. En favorisant ainsi une adhésion forte des spires entre elles, on évite l’emploi d’additifs destinés à permettre cette adhésion. On décrit ci-après plus en détail la mise en œuvre des différentes étapes du procédé conforme à l’invention. Comme montré sur la figure 1, qui représente schématiquement un système de fabrication apte à mettre en œuvre le procédé conforme à l’invention, chaque feuille de papier est obtenue lors d’une étape préliminaire de découpe d’un rouleau de papier 20. Le rouleau de papier 20 est déroulé progressivement et découpé en feuilles de dimensions adaptées au niveau d’un dispositif de découpe 22. À titre d’exemple, pour réaliser un agitateur de 2,5 mm de diamètre final avec un papier de masse surfacique de 60 g/m², il est nécessaire de découper une feuille d’environ 70 mm de long (pour un nombre final d’une quinzaine de spires). Chaque feuille 24 est ensuite préformée dans un dispositif d’embossage 26, de façon à former une feuille de papier roulée, c’est-à-dire une feuille de papier enroulée sur elle-même, comportant au moins une spire. La feuille de papier 28 ainsi préformée traverse ensuite un dispositif de compression 30. L’action du dispositif de compression est de réduire le diamètre de la feuille de papier roulée 28 par resserrement progressif des spires formées par la feuille de papier enroulée sur elle-même. Dans l’exemple de la figure 1, le dispositif de compression 30 comporte deux parois, une paroi supérieure et une paroi inférieure, prenant en sandwich la feuille de papier roulée. L’une des parois du dispositif de compression 30 comporte un dispositif d’entrainement (par exemple un dispositif comportant une bande sans fin ou un dispositif de type tambour rotatif), de façon à entrainer la feuille de papier roulée de l’entrée du dispositif (située du côté gauche de la figure) vers la sortie du dispositif (située du côté droit de la figure). Les parois inférieure et supérieure du dispositif de compression 30 sont orientées de façon à se rapprocher de l’entrée vers la sortie du dispositif, si bien que la progression de la feuille de papier roulée 28 s’accompagne d’une diminution de diamètre par resserrement des spires. Parallèlement, ce resserrement induit une compression et un frottement des spires entre elles, qui génèrent des enchevêtrements inter-spires et favorisent l’adhésion des spires entre elles. Un dispositif d’humidification 32 est disposé au niveau du dispositif de compression 30, afin d’humidifier la feuille de papier roulée par application d’eau. Avantageusement, on applique une quantité d’eau permettant d’obtenir un taux d’humidité de la feuille de papier roulée qui soit compris entre 12 et 50 %, et de préférence entre 15 et 25%, en sortie du dispositif de compression 30. Le taux d’humidité du papier est mesuré conformément à la norme ISO 287. Le dispositif d’humidification 32 est configuré pour que l’application d’eau soit homogène le long de la feuille de papier enroulée (c’est-à-dire selon la direction parallèle à l’axe d’enroulement). On notera que les dispositifs d’humidification par trous capillaires ou par mousse imprégnée ne permettent pas une uniformité du mouillage satisfaisante, occasionnant un manque d’adhérence localisé sur le produit fini. Le dispositif d’humidification 32 comporte par exemple un ou plusieurs des systèmes suivants : - un système comportant des pulvérisateurs ; et/ou - un système comportant des plaques microporeuses ; et/ou - un système comportant des rouleaux d’humidification. De tels rouleaux fonctionnent sur le même principe que des rouleaux encreurs d’imprimerie, mais ont pour fonction de déposer un film d’eau au lieu d’un film d’encre. Le dispositif d’humidification 32 peut être positionné à différents endroits du dispositif de compression 30. De préférence, le dispositif d’humidification est disposé de manière à ce que l’étape d’humidification soit réalisée au plus tard lorsque le ratio entre le diamètre initial et le diamètre final de la feuille de papier roulée soit égal à 2. Une fois que la feuille de papier roulée est humidifiée par le dispositif d’humidification 32, le dispositif de compression 30 continue de diminuer le diamètre de la feuille de papier roulée par resserrement des spires, jusqu’à ce que le ratio entre le diamètre initial et le diamètre final soit supérieur ou égal à 2. Avantageusement, le radio entre le diamètre final et le diamètre initial sera inférieur ou égal à 20, et de préférence inférieur ou égal à 10. L’étape de compression permet, par la diminution du diamètre initial de la feuille de papier 28, de multiplier le nombre de spires. Le frottement entre spires induit par la diminution de diamètre génère des microfibrilles augmentant l’adhésion des spires entre elles, par enchevêtrement de ces microfibrilles. L‘adhésion entre les spires est mécaniquement favorisée par l’utilisation d’un papier comportant des fibres longues, c’est-à-dire des fibres présentant une longueur supérieure à 2,5 mm. De telles fibres sont par exemple issues d’espèces conifères (résineuses) comme le sapin, le pin, l’épicéa, etc. Avantageusement, le papier comporte au moins 40% de fibres longues. À l’issue de l’étape de compression, on obtient un ustensile conforme à l’ustensile 1 représenté sur les figures 2a et 2b. Pour obtenir un ustensile 1 conforme à celui représenté sur les figures 3a et 3b ou à celui représenté sur les figures 4a et 4b, une étape complémentaire de formage est réalisée, au moyen d’un dispositif de formage 34, 36, comportant une empreinte de forme complémentaire de la forme finale de l’ustensile 1. Pour obtenir un ustensile 1 conforme à celui représenté sur les figures 3a et 3b, une étape complémentaire de formage peut aussi est réalisée, au moyen d’un dispositif de rouleaux de laminage 38. Le procédé de fabrication décrit ci-dessus est particulièrement adapté à de très hautes cadences, afin de fabriquer un très grand nombre d’ustensiles dans un temps réduit. Des cadences de fabrication allant de 1000 pièces par minute à près de 10 000 pièces par minute sont réalisables avec le procédé conforme à l’invention. Avantageusement, une étape de marquage de l’ustensile peut être réalisée, par exemple pour apposer un nom ou un logo. Le marquage de l’ustensile peut être réalisé lors de l’étape de formage, par exemple par un procédé de type estampage, le nom ou le logo devant être apposé étant gravé dans l’empreinte de formage. Ustensile (1) à usage alimentaire pour l’agitation d’une boisson, notamment une boisson chaude, l’ustensile étant réalisé en papier roulé, à partir d’un papier compatible avec le contact alimentaire, l’ustensile étant dépourvu d’additif appliqué sur le papier. Ustensile (1) selon la revendication précédente, l’ustensile étant réalisé à partir de papier comportant au moins 40 % de fibres longues de cellulose, de longueur supérieure ou égale à 2,5 mm. Ustensile (1) selon l’une des revendications précédentes, l’ustensile étant réalisé à partir de papier caractérisé par un coefficient d’absorption d’eau déterminé selon la méthode de Cobb 60s compris entre 20 et 40. Ustensile (1) selon l’une des revendications précédentes, l’ustensile étant réalisé à partir de papier caractérisé par une proportion de charge minérale inférieure à 15% en masse, de préférence inférieure à 7%. Ustensile (1) selon l’une des revendications précédentes, l’ustensile étant réalisé à partir d’une feuille de papier caractérisée par une masse surfacique comprise entre 30 et 100 g/m², de préférence comprise entre 60 et 70 gr/m². Ustensile (1) selon l’une des revendications précédentes, l’ustensile étant réalisé à partir d’une feuille de papier comportant au moins 80% en masse de fibres non recyclées. Ustensile (1) selon l’une des revendications précédentes, comportant une section transversale de forme circulaire. Ustensile (1) selon la revendication précédente, présentant un diamètre compris entre 1 et 20 mm. Ustensile (1) selon l’une des revendications 1 à 6, comportant une section transversale de forme aplatie ou oblongue, obtenue par exemple par écrasement de la feuille de papier roulée, de préférence par écrasement dans une empreinte de formage. Ustensile (1) selon la revendication précédente, présentant une largeur comprise entre 1 et 20 mm, et une épaisseur comprise entre 1 et 5 mm. Ustensile (1) selon l’une des revendications précédentes, présentant une longueur comprise entre 40 et 500 mm, et notamment comprise entre 70 et 180 mm. Procédé de fabrication d’un ustensile (1) à usage alimentaire selon l’une des revendications précédentes, le procédé comportant les étapes de : - enrouler une feuille de papier (28) sur elle-même ; - humidifier le papier par application d’eau de façon uniforme le long de la feuille de papier (28), la quantité d’eau appliquée permettant d’obtenir un taux d’humidité de la feuille de papier (28) compris entre 12 et 50% et de préférence entre 15% et 25% ; - diminuer le diamètre de la feuille de papier roulée par resserrement des spires (100), de façon que le ratio entre le diamètre initial et le diamètre final soit supérieur ou égal à 2. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel l’étape d’humidifier le papier est réalisée pendant l’étape de diminution du diamètre de la feuille de papier roulée (28). Procédé selon la revendication précédente, dans lequel l’étape d’humidifier le papier est réalisée au plus tard lorsque le ratio entre le diamètre initial et le diamètre final est égal à 2. Procédé selon l’une des revendications 12 à 14, le procédé comportant, après l’étape de diminution du diamètre de la feuille de papier roulée (28), une étape d’écrasement pour obtenir un ustensile de forme aplatie ou oblongue. Procédé selon la revendication précédente, dans laquelle l’étape d’écrasement est réalisée dans une empreinte de formage (34 ; 36) ou au moyen de rouleaux de laminage (38). Procédé selon l’une des revendications 12 à 16, dans lequel l’étape d’humidifier le papier est réalisée au moyen d’un dispositif d’humidification (32) comportant : - un système comportant des pulvérisateurs ; et/ou - un système comportant des plaques microporeuses ; et/ou - un système comportant des rouleaux d’humidification. Procédé selon l’une des revendications 12 à 17, le procédé comportant une étape préliminaire de découpe d’une feuille de papier (24) à partir d’un rouleau (20) de papier.