CN116018068A - 制备咖啡片剂及其类似物的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
描述了一种生产用于提取液体食品的片剂的方法,其中每个片剂从至少一种颗粒或粉末形式的成分开始形成,且其中为了形成每个片剂,在定量且润湿的成分容纳在一个有限体积中的同时加热定量且润湿的成分。所述方法包括以下步骤:a)提供粉末形式或颗粒形式的成分;b)将至少一个定量的成分装载到相应的成形腔中;c)在至少一种定量且润湿的成分容纳在相应的成形腔中的同时,加热至少一种定量且润湿的成分。在步骤c)之前,提供仅在每一定量的成分的表面层上对每一定量的成分进行选择性润湿的步骤。
Description
技术领域
本发明一般涉及液体食品的制备,并在开发时特别关注从至少一种颗粒或粉末形式的成分特别是咖啡粉开始的,用于提取液体食品的片剂(或丸剂)的生产。根据本发明的系统和方法获得的片剂被设想为优选用于自动和半自动制备机器,但不排除将其设计用于其他制备装置,例如“moka”型或“Neapolitan”型咖啡机,或压滤式咖啡机或渗滤式咖啡壶装置。
背景技术
使用制备机器或装置从预先分配好剂量的前体开始制备液体食品被广泛使用,特别是用于制备热饮料,如浓缩咖啡。
在一些现有技术的解决方案中,饮料的前体剂量包装在一个或多或少的硬质胶囊中,且相应制备机器在任何情况下都被设计为允许制备液体(一般为水)穿过这样的胶囊,以分配流出的饮料。
在其他制备装置中,前体剂量包含于一个柔性透水壳中,通常是纸壳,被称为“荚体(pod)”。在一些情况下,荚体用于自动或半自动制备机器中,而在其他情况下,荚体用于咖啡机或渗滤式咖啡壶。仍然在这些解决方案中,在任何情况下荚体被制备液体流穿过。
单一前体剂量的包装带来了各种缺点,与产品的较高成本、生产过程的较大复杂性以及对成品胶囊或荚体的正确生态处理要求有关。
过去通过建议生产具有自支撑结构,不一定需要外壳的前体剂量的片剂来解决这些问题。这样的丸剂(或片剂)可以成组包装在同一个的容器,例如具有良好氧气阻隔性能材料制成的袋子中,从而避免产品的快速变质(通常由于氧化现象)。
例如,WO 2014/064623 A2和WO 2020/003099 A1公开了基于电磁波(特别是微波)的使用的从相应粉末前体开始的生产用于热提取饮料(例如咖啡或类似产品)的片剂的系统和方法。
WO2014/064623A2中所述的方法提供了一种布置的使用,该布置基本上包括:
-润湿系统,其用于向粉末前体添加给定量的水;
-均化装置,其用于混合粉末前体并提供基本均匀润湿的混合物;
-定量单元,其用于分离预定剂量的润湿混合物;
-成形装置,其具有适合用于接收一定剂量润湿混合物的中空体;
-与中空体相连接的压缩装置,其用于主动压缩一定剂量的润湿混合物并形成期望形状的片剂;
-连接至相关天线的微波发生器,其用于将固定频率的微波束引导至中空体,同时混合剂量被主动压缩,且因此导致前体过热和/或烧结,由此获得具有相对紧凑和自支撑结构,不需要外涂层的片剂。
因此,这样的现有技术的解决方案允许生产片剂,该片剂通常用于制备机器和装置中,该片剂不一定必须每个都包装在相应壳中,而是适用于成组包装,例如包装在单个袋子中。
如在随后的WO 2020/003099 A1中所指出的,在WO 2014/064623 A2中提供的用于润湿和均化粉末前体的步骤必须使用特别复杂的方法手动进行,从而增加了生产每片片剂的时间。
为了克服这些和其他缺点,WO 2020/003099 A1提出了一种自动化装置,该装置基本上集成了通过微波生产片剂所需的所有操作单元,并且因此:
-用于供应前体(如谷粒或叶子)的罐,
-用于研磨前体的装置,
-用于润湿所述研磨前体的装置,
-用于混合和均化所述研磨并润湿的前体的装置,
-定量装置,其用于获得单剂量的所述研磨并润湿的前体,
-成形装置,其具有与其相连接的压力装置,该成形装置用于接收一定剂量的所述研磨并润湿的前体并由此形成预定量的片剂,
-辐照装置,其用于在成形装置中一定剂量的研磨且润湿的前体保持在压缩状态的同时,用微波辐照一定剂量的研磨且润湿的前体,以过热并导致该剂量的颗粒部分地烘焙和/或烧结。
前述操作单元以及相应的过程参数(研磨、润湿、均化、称重、成形和辐照)可以通过单个控制系统以不同的方式进行管理,以允许生产甚至具有不同特性的片剂。
WO 2020/003099 A1公开的前述成形装置包括基本上为转盘类型的位移支撑件,该位移支撑件承载多个腔,每个腔旨在接收相应剂量的研磨并润湿的前体。以此方式,通过驱动位移装置,可将每个腔从装载位置(其中腔接收一定剂量的润湿前体)单独移位至处理位置(其中腔在合适的辐照室内),微波发生装置在该辐照室中进行操作。在所述处理位置中,腔在压力装置下轴向排列,驱动该压力装置以在辐照步骤过程中保持腔中所含剂量处于主动压缩状态。加热后,且因此在主动压力关闭后,可以将腔移动至排放位置,其中片剂被从相应腔中弹出。
WO 2020/003099 A1公开的装置可以被设想为包括多个研磨、润湿、定量、成形和辐照装置,以提高生产力。从这个角度看,所提出的装置相对于根据前述WO 2014/064623A2的解决方案而言在处理时间和单位时间内可获得的片剂数量方面是有利的。
根据上述现有技术文件中描述的已知技术获得的片剂会出现掉粉(dusting)现象,即其倾向于在其外表面释放咖啡粉。
发明内容
就其总体而言,本发明旨在克服前述缺点中的一个或多个,并特别地旨在提供用于生产所述类型片剂的方法和系统,从生产和能量的角度来看该方法和系统更高效。本发明的辅助目的是在与现有技术解决方案相比为本发明解决方案提供相对较少量的能量的同时,允许获得高质量的片剂。
根据本发明,至少一个前述目的通过具有所附权利要求中所述特征的系统、方法和片剂来实现。
所述权利要求是本文提供的与本发明有关的技术教导的组成部分。
附图说明
本发明的其他目的、特征和优点将从以下参照附图进行的描述中变得更加明显,附图仅作为非限制性示例提供,其中:
-图1为根据可能实施方案的用于提取液体食品的片剂的示意性透视图;
-图2为根据可能实施方案的用于提取液体食品的片剂的示意性截面图;
-图3为可用于根据可能实施方案的方法和系统中的模具的部分分解示意性透视图;
-图4为可用于根据可能实施方案的方法和系统中的模具的细节;
-图5和图6为旨在举例说明根据可能实施方案的生产用于提取液体食品的片剂的方法(和系统)的可能的连续步骤(和操作单元)的示意图;
-图7为示意性横截面图,其旨在举例说明在加热装置的多模腔内传播电磁波以辐照可用于根据可能实施方案的方法和系统中的成形装置的可能模式;
-图8为旨在图示用电磁波处理后减少片剂重量的动态的图;
-图9和10为示意图,其旨在举例说明可用于根据可能的实施方案的方法和系统的加热装置的第一种可能的替代方案;和
-图11和12为示意图,其旨在举例说明可用于根据可能的实施方案的方法和系统的加热装置的第二种可能的替代方案。
具体实施方式
在本说明书中提及实施方案表明关于该实施方案所述的特定配置、结构或特征包含在至少一个实施方案中。因此,可能存在于本说明书中的各个部分的短语如“在一个实施方案中”、“在各种实施方案中”等,不一定指同一个实施方案。此外,本说明书中定义的特定形状、结构或特征可以在一个或多个实施方案中以任何合适的方式组合,甚至不同于所示的那些。本文使用的数字和空间标记(例如“上方”、“下方”、“顶部”、“底部”等)仅是为了方便,因此其不限定保护范围或实施方案的范围。在附图中,相同的附图标记用于表示相似或技术上等效的元件。
在下面的说明书和所附权利要求中,除非另有说明,术语如“成分”或“前体”应被理解为不加区别地指单一物质或多种物质的混合物。
在图1中,附图标记1总体上表示根据可能的实施方案的用于提取液体食品的片剂,该片剂从粉末或颗粒形式的前体或成分(特别是基本上不溶于水的前体或成分)开始形成:下文中应假定前体为咖啡粉(经研磨和烘焙的),例如从阿拉比卡豆获得,或从阿拉比卡和罗布斯塔豆获得的混合物。本发明在任何情况下同样适用于可根据本身已知工艺转化为粉末形式或颗粒形式,以当与水结合时产生液体食品的其他类型的前体(例如大麦、麦芽、茶、人参、浸剂、浓汤或汤的制剂)。
一般而言,片剂1具有含有两个端面2,3和一个外围表面4的固体主体。在所示示例中,片剂1基本上呈圆盘状,且因此其具有基本上呈圆柱形的外围表面。其他形状当然也是可能的。
片剂可以具有约20至60mm(例如约40mm)的直径以及5至50mm的厚度(例如对于浓缩咖啡为12-13mm,对于“double”/“lungo”咖啡或过滤咖啡为25-30mm)。因此重量可以为3至30g(例如对于浓缩咖啡为8-10g以及对于“double”/“lungo”咖啡或过滤咖啡为12-15g)。
同样参照图2,在各种实施方案中,片剂1的主体具有自支撑结构,其特征在于外皮(crust)或外壳5及内核6的存在,二者皆由相同前体(该情况下为咖啡粉)形成,但具有不同的密实程度。特别地,外壳5(其优选限定端面2、3和外围表面4)具有密实且基本上刚性的结构,充当用于具有不太密实的结构的内核6的“容器”。特别地,在核6处,前体同样可以保持基本上松散的粉末形式或颗粒形式。如下文将清楚的,片剂1的这样的差异化结构可以通过特定的处理过程获得,该处理过程允许--除其他外--减少形成片剂1的前体剂量的感官特性的改变。
在根据本发明的生产方法中,从相应定量且润湿的前体开始形成每个片剂1,该前体在容纳在有限体积中的同时被加热。为此,在各种实施方案中,每个定量的前体都被装载到成形装置的腔中,然后使用加热装置至少部分地加热。
在各种优选实施方案中,成形装置限定了多个成形腔,以接收被加热的相应定量的前体。在该类型的特别有利的实施方案中,加热装置限定了多腔成形装置插入其中并然后取出的处理室或腔。加热装置的腔以这样的方式被设计成使得所有定量的前体在成形装置的相应成形腔内同时被加热。这允许同时形成多个片剂1。
在特别有利的实施方案中,加热装置的腔基本上被配置为隧道体,且成形装置(特别是多腔成形装置)根据前进方向在腔的入口和出口之间位移。这样的解决方案可以允许进一步促进生产力,允许基本上连续加工,适于在一个时间单位内生产大量产品。
根据本发明的一个重要方面,在加热前提供了用于选择性润湿定量的前体或每一定量前体,即仅在其表面层处润湿的步骤。特别地,这样的润湿步骤在将定量或每个定量的前体装载到成形装置的相应成形腔之后进行。剂量前体的局部润湿允许例如获得参考图2所述的结构,确保在节能、减少处理时间以及减少掉粉现象方面具有优势。
在优选实施方案中,特别是使用多腔成形装置时,加热定量的前体所需要的能量从多个能量源开始分布在加热装置的腔内,或在任何情况下将能量从多个不同区域引入腔内。这样的解决方案允许改善加热腔内的能量分布,以获得容纳在成形装置的成形腔中的多个前体剂量的均匀加热。
在优选实施方案中,在加热装置的腔中加热的期间,在没有主动压缩的情况下,将定量的前体容纳在相应成形腔中。如将观察到的,为了在加热装置的腔中对其进行处理,这样的解决方案允许成形装置的显著简化。在任何情况下,可以优选在加热之前,至少暂时将容纳在成形腔内的定量成分进行主动压缩。该主动压缩可用于确定相应成形腔内剂量的初始压实,或确定剂量的初始尺寸和密度。
在各种优选实施方案中,用于生产根据本发明的片剂的方法通过被配置为基本上连续生产线的系统来实施,该生产线包括一系列子系统或操作站,成形装置的一个或多个部件根据前进方向来通过这些子系统或操作站。
一般而言,上述系统包括至少:
-一个成形子系统,其被配置(即,包括装置)以赋予片剂预定的形状;
-一个装载子系统,其被配置(即,包括装置)以将前体以定量供应至成形子系统的相应成形腔中;
-一个润湿子系统,其被配置(即,包括装置)以润湿每个前体剂量的至少一部分;
-一个加热子系统,其被配置(即,包括装置)以在成分容纳在成形子系统的相应成形腔中的同时,加热该成分;
-一个处理或运输子系统,其被配置(即,包括装置)以引起成形子系统至少通过加热子系统的位移。
成形子系统包括前述多腔成形装置,且装载子系统被设计为将多个定量的成分装载到成形装置的相应成形腔中。加热子系统包括前述具有相应的腔的加热装置,通过运输子系统将成形装置引入该相应的腔内并从其中移除,以这样的方式使得定量的成分在相应成形腔中被加热。
如将观察到的,在根据本发明的生产系统的优选实施方案中,处理或运输子系统被配置(即包括装置)为使成形装置的至少一个部件也在一系列其他操作单元或站之间沿前进方向位移,所述其他操作单元或站选自:
-一个或多个第一单元或站,其用于在加热装置的上游处理成形装置的部件;
-装载单元或站,其用于在加热装置的上游装载多个定量的成分;
-压制单元或站,其用于在加热装置的上游压制多个定量的成分;
-润湿单元或站,其用于在加热装置的上游部分润湿多个定量的成分;
-一个或多个第二单元或站,其用于在加热装置的下游处理成形装置的部件;
-分离单元或站,其用于在加热装置的下游移除来自成形装置或其部件的片剂;-用于在加热装置的下游脱水和/或干燥和/或冷却片剂的单元或站;和
-用于包装片剂的单元或站。
在各种实施方案中,使用包括微波炉的加热装置,通过微波加热定量的成分。在优选实施方案中,将成型装置引入其中的腔是微波炉的多模腔,其以这样的方式设计使得其中的微波分布能够同时加热相应成形腔中的所有定量的成分。然而,基于使用电磁波加热定量成分的其他方法(例如射频(RF)加热或红外加热)不排除在本发明的范围外。
图3示意性示出了可根据本发明使用的可能的多腔成形装置,其整体用10表示,基本上是模具。
在各种实施方案中,成形装置10包括主部件11(其中部分限定了多个成形腔11a)和至少一个第二部件12(其可以可释放地连接至主部件11,以在其至少一个轴向端封闭腔11a)。在主部件11(本文基本上是平行六面体形状)的两个较大面之间示例的情况下,延伸有多个通孔11a′,该通孔11a′形成腔11a的外围表面,优选具有基本上圆形的横截面。装置10进一步包括旨在叠加至主部件11的较大面上的底部部件121和头部部件122,以在两个相对端封闭相应腔11a。在其他未被示出的实施方案中,主体11和121可以被单个主体取代,该主体具有因此被配置为盲孔的孔11a′,该盲孔相对于示例的而言具有较小的高度。在示意性示例中,装置10被配置为限定四十个成形腔11a,但显然该数量可以更多或更少。
在各种实施方案中,例如图3中示出的一个实施方案,底部部件121和头部部件122基本上呈板状,并且每一个都具有多个突起12a,该突起12a旨在以插头状的方式至少部分地插入孔11a′。为此,突起12a优选具有基本对应于孔11a′的横截面形状,其直径稍小。突起12a和孔11a′之间的连接,或更通常地一方面为部件121和122之间,另一方面为部件121和部件11之间,不一定是密封类型:这是为了允许可能的蒸汽从腔11a排出,原因如下所述(且不影响部件11、12可以在任何情况下为蒸汽从腔11a的排出提供合适的通道的事实)。
尽管是优选的,但提供突起12a并不代表必要的特征,因为旨在连接至部件11的相应表面的一个或两个部件121和122可以是平坦的,在这种情况下孔11a′将具有小于图3中所示的高度。
从图3可以看出,突起12a的高度之和小于孔11a′的高度:以这种方式,在装置10的组装状态下,在腔11a中限定了适于容纳相应前体剂量的体积。这样的容纳体积由孔11a′的外围表面的中间圆柱形板侧向界定,并且在下部和上部分别由部件121和122的突起12a的端面界定。
在各种优选实施方案中,成形装置或其一个或多个部件具有被配置为(即,包括装置)将润湿流体供应至每个成形腔中的至少一个流体回路。为此,每个成形腔优选具有相应的与前述液压回路流体连通的润湿通道,这样的通道位于限定各个腔的至少一个表面处。
在示例性的情况下,在旨在插入到孔11a′中的部件121和122的突起12a的端面处,限定了通道12b,该通道12b适于将润湿流体引入到腔11a中。以这种方式,流体可以在相应的腔11a的两轴向端被引入。
通道12b连接至属于前述液压回路的相应的管道,该液压回路示意性示出并仅整体上用13表示,提供有相应入口13a,本文限定该入口13a在相应部件121和/或122的外围侧。在示意性实例中,尽管通道12b的各个阵列并联连接到液压回路13的相应分支,但是根据任何本身已知的技术,其它回路的解决方案显然是可能的,以便允许供应流体。
在各种实施方案中,附加地或替代地,在腔11a的外围表面的至少一部分上也提供类似的润湿通道。例如参照图4,在孔11a′的圆柱形表面中,在相应的环形板(旨在侧向限定适于容纳前体剂量的体积)处限定了通道11b的阵列。为此,前述板可以由提供有通道11b的圆柱形壁限定,该通道11b被由相应的液压回路13供应的相应的室13b围绕。同样在这种情况下,用于向限定在腔11a的圆柱形壁上的多个通道供应润湿流体的其它回路解决方案显然是可能的。
显然,在可能的变型中,成形装置的流体系统可被设计或控制为确定定量量的前体的轴向端区域中的仅一个或两个的局部润湿,或仅确定其外围区域的局部润湿:在这样的情况下,最终片剂因此将不具有上述类型的完整壳,而是仅在先前选择性润湿的区域处具有类似特性的一个或多个外皮(例如,仅在表面2和/或表面3处的外皮5,或者仅在外围表面4处的外皮5,以及可能的其他组合)。
在各种实施方案中,至少限定成形腔11a的装置10的部件由对用于加热前体剂量的电磁波透明的材料,例如聚合物(例如热塑性材料)制成。
在本发明的优选实施方案中,所用的加热装置为微波炉,且在该情况下至少限定成形腔11a的装置10的部件由对微波透明的材料制成。可以用于该目的的材料是聚醚醚酮(PEEK),即一种有机热塑性聚合物,其具有优异的机械特性(强度、硬度、低密度)、优异的热特性(耐高温的能力和抗热疲劳性)、优异的化学强度和高耐磨特性以及低摩擦。这种材料,可能地被填充(例如用玻璃纤维),非常适合处理食品。在任何情况下,所使用的材料还可以被提供有适于避免材料的释放的涂层(例如提供有PTEE)。
成形装置的部件11和12可以例如根据任何已知技术来生产,例如增材技术或3D打印,其允许以相对简单的方式来生产示例型的结构。这样的技术对于限定部件11、12内的液压回路的目的同样有利,所述部件适于由通过增材技术获得的多个零件制成,然后如果必要,在这样的零件之间定位可能的控制构件(例如阀或分流器)之后,以密封方式组装到一起。
润湿通道11b和/或12b和相应液压回路可以可能地分别为微通道和微管道的形式。如前所述,一个或多个部件11、12的液压回路可以提供有合适的电力控制装置,例如阀,可能是小型化型(例如,其可以使用微机电系统技术(MEMS)获得)技术。
优选地,装置10的部件11、12通过合适的可释放连接元件保持在其组装位置。在图3中所示的情况下,例如,底部部件121和头部部件122具有侧向接合构件,该构件用15a和15b表示,其旨在可释放地连接至主部件11。显然,附加地或替代地,可以在部件121和122之间提供相互连接构件,即,旨在彼此连接,而不是连接在部件11上。所使用的连接元件可以是任何已知设计,例如设计用于卡扣连接,但是在任何情况下都提供有释放机构,该释放机构可以通过例如按压来驱动,以允许其解连接(de-coupling),从而允许部件11和12之间的随后分离。
图5和6示意性图示了根据本发明的用于生产片剂的可能系统,该系统被配置为包括多个子系统或操作站的生产线。在这样的附图的描述中,将参考在这些附图中未示出的装置10的各种元件(例如腔11a、孔11a′、突起12a、通道11b-12b、构件15a-15b、回路13),对于这些元件应参考图3。
在各种优选实施方案中,所述系统包括处理或运输子系统,其被配置为(即包括装置)根据各种操作站之间的前进方向(以X表示)获得成形装置10或其部件11、121、122的位移。优选地,运输系统包括多个连续布置的运输机装置20。为了简单起见,下文将描述在每个操作站提供输送机装置20的情况,但这不应被视为必要特征,因为同一运输机20可服务于至少两个连续的操作站。
在优选实施方案中,运输机装置20为带式运输机。优选地,所述带21至少部分地由对用于加热前体剂量的电磁波透明的材料,例如聚合物或合成材料制成,该带可能地提供有适于避免材料释放的涂层。可以使用的材料为例如PEEK、PP、PTEE、Kevlar、或玻璃纤维,其具有由PTEE或其他制成的可能涂层,并且更通常为常用于食品工业中目的的任何材料。在任何情况下,目前在食品工业中使用的类型的金属带(例如由不锈钢制成的),不能被排除在本发明的范围之外(尽管其使用可能在一定程度上使炉辐照系统的设计复杂化)。
参考图5,起始操作站用A表示,该起始操作站A中成形装置的底部部件121被装载到运输子系统上,特别是在相应运输机装置201的带21上,且底部部件121的各个突起12a面朝上。底部部件121可以根据本身已知的技术,例如在经历相应清洁和/或干燥循环(例如使用空气或其他气体)之后,以自动方式(例如通过操纵装置)布置在带21上。
因此,部件121在相应运输机202上前进至用B表示的站,在该运输机202中自动装置30位于相应底部部件121上的成形装置的主部件11上,该底部部件121的突起12a插入部件11的孔11a′的下端。在该步骤中,两部件11和121同样地彼此机械连接,例如使用卡扣接合至部件11上的图3的构件15a。装置30可以为例如易于垂直平移部件11的操纵器。所述位置可以由控制器管理,该控制器基于使用本身已知设计的传感器系统或检测器进行的检测来监督生产线或站B的操作。同样在这种情况下,部件11可以在经历清洁和/或干燥循环之后布置在带21上。显然,参考站A和B描述的功能可以在单个站中执行,或者先前连接的部件11和121可以直接装载(甚至手动装载)至用C表示的随后的站上。
因此,组装在一起的部件11和121在相应运输机203上前进至用C表示的站,该运输器203被配置为在相应的成形腔中(即,从部件11的孔11a′的上端)以定量的量供应前体。站C可以包括,例如罐40,该罐40直接供应有前面获得的粉末形式或颗粒形式的前体。站或子系统C可以在罐40上游可能地包括合适的研磨系统,示意性地以40a表示。
前体可以具有5重量%至20重量%、优选8重量%至12重量%的初始含水量。为此,如有必要,可在罐40上游(以及可能的研磨系统下游)提供用于初始润湿前体的系统和相应混合系统。
在各种优选实施方案中,装载站C被配置为同时将多个定量的前体供应至多个成形腔11a中。为此,在附图中示例的情况下,多个喷嘴或排放口41与罐40相连接,特别地数量对应于腔11a的数量,优选具有能够从其上端至少稍微插入孔11a′中的形状和尺寸。为此,罐40和/或喷嘴41优选至少在垂直方向上可控制地平移。优选地,根据已知技术(体积测量、称重、时间),喷嘴41包括合适的定量系统或在上游具有与其相连接的合适的定量系统,用于定量待引入到每个成形腔11a中的前体的量。
在装载前体的步骤之后,部件11和121在相应的运输机204上前进至随后的站D,该站D是被配置为暂时对容纳在相应成形腔11a中的多个定量的前体进行主动压缩的站。压制站D可以包括单个压制装置50,例如气动驱动的,易于垂直平移多个压制元件51,特别地元件51的数量对应于腔11a的数量。压制元件51优选具有能够以最小间隙插入部件11的孔11a′中的形状和尺寸,以便精确压制容纳在其中的定量的前体。
在主动压缩步骤结束时,部件11和121在相应输送机205上前进至随后的站E,在该站中自动装置60(例如类似于站B的装置30)将成形装置的头部部件122定位在主部件11上,其中头部部件122的突起12a插入主部件11的孔11a′的上端。在该步骤中,部件122机械地连接至部件11,例如使用图3的构件15b,该构件15b卡扣接合在部件11上,以完成成形装置10。在部件122定位在部件11上之后,成形腔11a现在被封闭。同样在该情况下,基于使用已知设计的检测器的传感器系统进行的检测,由生产线或站E的控制器来管理定位。
如前所述,部件121和122的突起12a的高度之和小于部件11的孔11a′的高度,从而在装置10的组装状态下,在腔11a中限定了适于容纳相应定量的前体的体积。在各种实施方案中,在任何情况下,这样的体积在高度方向上大于容纳在相应腔11a中的压制剂量的总尺寸。换句话说,在步骤/站D的压制之后,压制剂量的前体的高度可以小于相应成形腔的高度,该高度被理解为部件121和122的突起12a的端面之间的距离。以这种方式,在每个剂量以上的甚至最小的自由空间(指示性地不大于1mm)可以存在于腔中,从而允许在随后的加热期间体积的轻微膨胀。此外,在其他实施方案中,部件121和122的突起12a的高度可以选择成使得在装置10的组装状态下,容纳体积基本上对应于定量量的容纳体积,或者所述突起12a将剂量保持在至少轻微压缩状态。
然后,成形装置10在相应的输送机206上前进到随后的站F,该站F被配置为提供容纳在相应腔11a中的多个定量的前体的部分或局部润湿。润湿站包括流体系统70,该流体系统70设计成利用集成在成形装置10中的液压系统(特别是图3和/或4的回路13),将润湿流体供应到腔11a中。为此,在各种实施方案中,流体系统70包括一个或多个可移动液压管道或连接器71,每个可移动液压管道或连接器71被设计成用于相对于装置10的前述液压系统的相应入口13a自动连接和释放。
系统70和液压回路被设计成以允许基本上预定量的润湿流体通过通道12b和11b(图3-4)流入成形腔中。流体(例如纯水)的这样的供应优选机械地进行,即,使用泵或适于将液体推入腔的类似装置进行。附加地或替代地,以基本上被动的方式(例如通过利用毛细作用或浸润(imbibition)现象)表面润湿定量的前体的可能性不排除在本发明的范围之外。注射的润湿流体可以是水蒸气,而不是水。根据未被示出的其他实施方案,润湿可以通过在冷壁上冷凝蒸汽(例如在冷前体剂量上的蒸汽或在冷壁上的蒸汽),在所述冷壁上放置片剂前体剂量以转移水分来实现。
在任何情况下添加的流体量都会减少,因为如上所述,并不严格要求均匀润湿定量的前体。如上所述,所供应的流体的量优选为仅润湿每个定量的前体的一个表面层,优选在其端和外围表面,或可能甚至仅润湿这些表面中的一个。显然,一部分流体也将趋向于向剂量的中心扩散,但是该扩散必须被认为是可忽略的,还考虑到局部润湿步骤和随后的加热步骤之间的时间相对短(大约小于50秒)。
在各种实施方案中,加热步骤之前的至少一个步骤在低氧含量或在用惰性气体(例如氮气或氩气)改性的气氛中进行;例如,这可以发生在装载步骤(站C)、可能的压制步骤(站D)、闭合成形腔的步骤(站E)和润湿步骤(站F)中。
在润湿步骤之后,成形装置10然后在相应的输送器207上传送到加热站G。在非限定性示例中,这样的站包括炉(用80表示),特别地为微波炉,该微波炉包括多模腔81,在多模腔81中装置10被保持足以获得片剂1的处理时间。如前所述,在优选实施方案中,炉80是隧道状炉,相应的腔81在入口IN和出口OUT之间沿长度方向延伸,成形装置10沿前进方向X穿过该腔81。优选地,腔81的长度尺寸使得当穿过入口IN和出口OUT之间时,装置10暂时完全容纳在腔中。
在各种优选实施方案中,炉80配备有多个用于产生微波(或更通常地,用于加热的电磁波)的装置82,例如,具有合适的系统83(本身已知),其用于将微波传送到与其相连接的多模腔81中。优选地,提供多个适于应用的任何类型的微波源82(例如已知的磁控管)以及与其相连接的波导83,该波导83被配置为用于将微波束MW从多模腔81的多个区域引入多模腔81中。可能地,也可以在多模腔中提供合适的反射镜或类似元件85,以引导微波MW在期望的方向上的反射,所有这些都根据本身已知的技术。多模式微波处理的一个显著优势在于同时加热大量前体剂量的可能性。
图5示意性地图示了炉80的情况,该炉80设置有两个微波发生器82和相应的导向件(guide)83,该导向件83被布置成在多模腔81中从上方和从下方获得辐照:显然,这必须仅通过示例的方式来理解,因为在本发明的实际实施中,多模腔、微波发生和分配系统可以提供不同数量的发生器e和不同的辐照/反射点布置。波导83也可以由通过同轴电缆连接至相应发生器的合适天线代替。
一般而言,根据已知技术,多模腔81和用于产生和分配微波MW的系统82、83、85作为由包含在成形装置10中的前体剂量所表示的装载尺寸的函数而被优化:在这点上,应当注意,具有多模腔(也是隧道形状)的微波炉的使用现在广泛地用于各种领域,包括食品生产工业。
因此,应该强调的是,如图5的站G所示,多模腔81中微波MW的分布仅用于示意性表示目的。图7仍然示意性地示出了可用于本发明的可能的实施的可能的多模腔81的横截面:在该示例中,利用腔81的六方部分在成形装置10上反射,并因此在其中包含的前体剂量上反射来自四个波导83的微波束MW,以获得剂量的均匀加热(如前所述,输送机带21优选地由对微波透明的材料制成,同样的情况适用于形成限定成形腔11a的装置10的部件的材料)。
如前所述,限定在成形装置的部件11-12之间的腔11a不是气密密封的,从而允许排出在局部润湿的前体剂量的微波加热期间产生的蒸汽。显然,所讨论的部件11-12也可以设计成限定合适的蒸汽排出通道。
腔81可以设置有抽气系统,例如包括一个或更多抽气风扇(extraction fans)。
由于主动压缩前体剂量的步骤(在站D进行)与用电磁波辐照的步骤(在站G进行)是分开的,因此简化了片剂的同时连续生产,特别是在炉80中的处理。
用于制造炉及其腔的方法取决于待加热的装载,并且其优化可以使用本身已知的技术获得,特别是从食品工业中的类似应用获得。例如,这适用于腔81的谐振频率、从源82输出的信号频率以及用于微波的传送和可能反射的相应系统83、85的特性(如已知的,例如,波导的尺寸确定了模式传播和分布现象)。通常,源82将优选被配置为产生发射频率振荡至高3GHz,优选地2.40至2.50GHz,最优选地接近2.45GHz,或低于1GHz,优选地865至965MHz,最优选地接近915MHz的交变电磁场。
炉80的总功率取决于所使用的源的数量,而源的数量又取决于装载的尺寸(即,取决于同时加热的剂量的数量)。通常,炉80可以配备有大于两个、特别地两个至六个的多个源82(例如磁控管),每个源具有1千瓦至3千瓦的功率,每个源82优选地供应各个的波导83。更优选地,波导系统被配置为使得在多模腔81中导向的微波从上方和下方辐照成形装置10,并且也可能从侧面辐照。
水分含量会显著影响装载的介电性能,从而影响装载的加热。在本发明的情况下,在用电磁波加热之后,在加热之后压实前体剂量的润湿表面层,获得片剂或其壳5。
如上所述,根据本发明的优选特征,对于每一前体剂量单独进行润湿步骤,并且在剂量的至少一个外围区域进行更大或集中的润湿以便确定剂量中的湿度梯度。这种选择性润湿允许在这样的区域中获得前体颗粒的更好的连接,特别是用于获得片剂的层或壳5,片剂因此将具有更坚固和耐侵蚀的外表面,从而也减少了掉粉(dusting)现象。
片剂或其层5的一致性主要是由于在加热装置中加热期间发生的结块现象而实现的。结块是由于颗粒间作用力增加,粉末或颗粒材料形成块状的趋势。在没有形成固体桥的情况下,颗粒之间的内聚力可以归因于范德华力,其定义了分子之间的吸引力。即使分子不是极性的,电子位移会使其在很短的时间内变成极性。分子的负端导致周围分子具有瞬时偶极,进而吸引周围分子的正端(该过程本质上是由于伦敦力,也称为瞬时偶极诱导的偶极相互作用)。
因此,可以假定发生在用电磁波加热期间的前体(特别是咖啡)的结块主要是由于范德华力和极性相互作用。所有这些力随着颗粒之间的距离减小而增加,且出于该原因在微波处理之前进行的主动压制步骤(站/步骤D)可能是有用的。
此外,还可能存在黏性现象。例如,咖啡不含低分子量糖,低分子量糖通常会引起黏性和结块。然而,咖啡含有被认为具有类似的行为的聚合物物质(蛋白质、淀粉、果胶):供应到咖啡粉末的水分的存在允许降低这样的物质的转变温度,充当增塑剂,并由此在用电磁波加热的步骤期间增强前体的结块以形成壳5。
在加热步骤期间,每一剂量的前体都倾向于膨胀,但这样的膨胀受限于腔11a的有限体积(如上所述,腔11a的有用体积可稍大于先前在站/步骤D压制的剂量的体积):受控体积中的这种轻微增加有利地有助于减少正在成形的片剂的结构中的应力,减少其基质破裂的风险。
炉80中的处理时间相对于处理的片剂数量非常短,且这显然取决于炉的装载和功率。举例来说,在设计用于一次处理40个前体剂量的多模腔81中示例的类型的成形装置10的处理时间(或在所示的示例中的转换时间(transit time))可以小于50秒,特别地12秒至18秒,这取决于所施加的功率。
转到图6,加热后,成形装置10在相应的输送机208上传送至站H。该站配备有操纵装置60′,所述操纵装置60′设计与站E的装置60基本相似,但适用于反向操作,即提升或在任何情况下移除成形装置10的头部部件122。为此,操纵装置60′具有与其相连接的释放系统61,该释放系统61被配置为(即,包括装置)释放构件15b,以便允许头部部件122与主体部件11分离。在移除之后,部件122可以进行用于自动清洁和/或干燥(例如用空气)的步骤,特别是对其突起12a自动清洁和/或干燥(例如用空气)的步骤和/或用于对其液压回路13放气的步骤。
然后,成形装置的其余部件11和121在相应的输送机209上移动至站I。这样的站还配备有处理装置30′,所述处理装置30′设计与站B的装置30基本相似,但适用于反向操作,即提升或在任何情况下去除成形装置相对于基底部件121的主体部件11。为此,操纵装置30′还具有与其相连接的相应释放系统31,该释放系统31被配置为(即,包括装置)释放构件15a,以便允许部件11与部件121分离。同样在这种情况下,在移除之后,部件11可以进行用于自动清洁和/或干燥的步骤,特别是对其通孔11a′的步骤,和/或用于对其液压回路13放气的步骤。
在各种优选实施方案中,站I可以包括第一分离布置32(例如与装置30′相连接的),该第一分离布置32被配置为从部件11的孔11a′获得片剂1(现在已经形成)的排出。该分离布置32可以包括例如一个系统,该系统设计成将相应的空气流从上方引入孔11a′中,其压力足以使片剂1滑入孔11a′,直到片剂1从相应的下端排出并停留在基底部件121的突起12a上。将空气(或其他合适的气体)吹入孔11a的步骤可以方便地与提升部件11的步骤同步。空气流的使用还有利于在用微波处理之后确定片剂1的第一温降的目的。代替气动系统,分离布置32可以设置有机械推动器,例如气动推动器,每个都在相应的孔11a′处。
然后,承载片剂1的基底部件121在相应传送带2010上移动至的站J,该站J被配置为从这样的部件121上移除片剂1。分离站J可以根据任何已知的技术(特别是在食品工业中的)制造。例如,站J可以包括拾取和移位装置90,该装置90具有可垂直平移的部件,与该可垂直平移的部件相连接的多个夹持(gripping)构件91(例如气动吸盘),该构件91的数量对应于片剂1且适于将片剂1从基底部件121提升。在优选实施方案中,拾取构件91由基于伯努利原理的已知吸盘组成,该构件91适于非接触地处理敏感物体。
装置90或至少其承载夹持构件91的部分也可水平平移,以便将片剂1传送至后续站K的输送机2011上,该后续站K被配置为用于片剂的后处理,例如用于片剂的脱水(desiccation)和/或干燥和/或冷却。在各种实施方案中,该后处理在具有低氧气含量的或被惰性气体(例如氮气或氩气)改性的大气中进行。
应当注意,当离开炉80时,片剂1具有相对高的表面温度(例如,50℃至85℃),该表面温度的消散需要几分钟。关于这一点,还应当注意,存在于前体剂量中的大部分水分在炉80中的处理步骤期间没有被去除,而是在稍后的时间被去除:特别地,观察到在没有脱水或干燥或机械冷却的情况下,大部分水分的损失(以重量损失计量的)发生在用微波处理之后的5-10分钟内。参照在炉80中处理以将其外壳5加热至约75℃的片剂,图9的图表阐明了这一方面。如可观察到的,对于从炉80排出的质量为8.3g的片剂,在约7分钟后获得了基本的重量稳定(约8.15g),且在前三分钟内重量下降较快。该重量下降(即水分含量下降)是由片剂仍然相对高的温度引起的。
考虑到优选在片剂生产后减少其在空气中暴露(为了避免触发氧化现象),并因此减少从炉80排出到片剂包装之间的时间,优选提供站K,该站K可以包括例如用于食品工业的本身已知类型的干燥或冷却通道100。
最终含水量(即在片剂生产过程结束时,在其包装之前)优选小于5重量%。
在站K的下游,基本上在环境温度下的片剂到达站110,在所述站110中,片剂以自动方式成组地被包装在相应的保护容器,例如由具有良好氧气阻隔性能的材料制成的袋中。所采用的包装技术可以是任何已知的类型,例如真空型或MAP(气调包装(ModifiedAtmosphere Packaging))型,或保护气氛型,其中,在片剂的容器中空气被惰性气体(例如氮气或氩气)代替,适合于延长保存时间。
如前所述,根据本发明的优选特征,对定量的前体进行部分或局部润湿步骤,即对其外围层进行润湿步骤。
前体的含水量(moisture content)(或含水量(water content))显著影响电磁波的效果,例如在使用微波或射频的情况下,假设:
-水是有损耗的电介质,其具有吸收电磁波并将其转换成热的特性;
-剂量的含水量越高,介电常数越高;
-介电常数越高,热效应越大。
基于以上,因此,增加每个定量的含水量允许增加电磁波将能量赋予相应前体的能力,并由于该增加的能力而可减少在炉80的全功率下的加热时间。
申请人进行的实际测试允许验证所述过程可以例如通过向定量的咖啡供应7重量%至14重量%的含水量(以获得直径约40mm、厚度约12mm且在从炉中排出时重约8.3g的片剂),用微波辐照使得片剂的最终表面温度达到70℃至75℃的温度来获得。
如所解释的,大部分含水量优选位于剂量的外围层,在该外围层处通过电磁波获得的能量供应将是最大的,从而引起图2的片剂的外皮或壳5的形成。
对剂量的中心部分(即,旨在形成图2的核6的部分)的热量供应将受到限制,并且取决于其含水量。当供应到腔11a时,前体具有均匀的初始含水量,该初始含水量可根据片剂的核6期望的稠度类型而变化。例如,在没有任何预先润湿的情况下,可以假定剂量的初始含水量平均达到剂量总量的2-2.5重量%。这样的初始含水量允许在相应的成形腔中获得对剂量的中心部分的非常有限的加热,从而基本上不引起其任何结块(换句话说,相关片剂的核将基本上保持粉末形式)。另一方面,使前体事先均匀润湿(例如,在图5站C的罐40的上游)使得含水量达到装载到相应成形腔中的总剂量的约4.5重量%,将允许获得剂量中心部分的更高加热,其部分结块,然而该结块将明显低于在层5处获得的结块,层5明显更加润湿(由于在图5的站F处进行的特定步骤)。在事先对前体进行类似的均匀润湿,使含水量达到装载到相应成形腔中的总剂量的约8重量%的情况下,这将有可能获得剂量中心部分的更高加热,其结块更明显,由于上面解释的同样原因,在任何情况下,结块仍然比在层5获得的结块要低很多。
如前所述,壳或外皮5的形成允许获得一种用于不太密实的核6的容器。片剂1的这种更密实的外部部分允许限制掉粉现象。另一方面,对片剂1中心部分6的低热供应可以降低改变前体感官特性的风险(并因此降低不良味道的风险),以及加速后续的脱水或干燥或冷却步骤。出于同样的原因,鉴于与均匀加热整个剂量的情况相比,加热可以主要集中在剂量的外围层,加热过程的总能量也可以减少。
如前所述,在变型实施方案中,甚至可以仅在片剂1的表面2、3和4中的一个获得外皮5,以使这样的表面更加坚固,例如仅在其上表面2上获得外皮5,用于雕刻可能的独特标志。在这些情况下,前体显然必须在最初被均匀且充分地润湿,以确保在随后的电磁波处理之后,片剂的剩余部分也符合所需的坚固性和自支撑特性。
上面概述的描述清楚地表明了本发明的特征和优点。所提出的解决方案允许从粉末形式或颗粒形式前体(特别是咖啡)开始,轻松且快速地生产大量的用于饮料的提取的片剂。所述的系统和方法允许相对于现有技术显著提高生产力,并且在能源消耗方面是高效的。很明显,对于本领域的技术人员来说,在不脱离如所附权利要求所限定的本发明范围的情况下,多种变型是可能的。
参照图5-6描述的系统,该系统被配置为连续的生产线,在不影响其基本功能的情况下,该系统显然可以有不同于示例的那些配置。例如,应观察到,上述与不同操作站有关的各种步骤可以在同一个操作站上进行,特别是当执行这些步骤的自动装置以可移动的方式安装时。从这个角度来看,例如,对站C、D和E所描述的步骤可以在同一个站上进行,即在同一个输送机20上分别使用装置40、50和60,这些装置可以连续移动并叠加到成形装置的部件121和11中。例如,这同样适用于对站I、J和K描述的与装置30'-31和90有关的步骤。例如,站J的功能可被整合在站I中,以将片剂1直接放置在为站K服务的输送机上。
在图中所示实施方案中,所用的加热装置为微波炉,但在其他实施方案中,加热容纳在成形装置中的前体剂量的可以基于其他技术,例如射频或红外线加热技术:在这方面,应指出的是,基于这样的加热技术的炉的使用被用于各种领域,包括食品生产行业。
图9和10通过纵向截面和横向截面示意性地示出了射频炉80的示例。射频(RF)发生器(用82’表示)被设计成在两个电极83a之间产生射频电磁场。然后,射频在腔81中的两个电极83a之间移动,并穿过容纳在成形装置10的腔中的前体剂量。在本示例中,电极83a中的一个在由对无线电波透明的材料制成的带21下面延伸。显然,限定成形装置10的腔的材料也将由对无线电波透明的材料10制成,例如上述的聚醚醚酮。同样在这种类型的应用中,场的变化引起双极性分子(如水)或空间电荷的连续运动:分子间的摩擦将分子的动能转化为热,产生均匀且有效的加热作用。应用的优选频率可以是13.56、27.12和40.68MHz,其选择可能取决于例如所需的处理速度或渗透深度。
在图9-10所示的示例中,炉80进一步包括在电极对83a的下游的第二RF发生器82'和第二电极对83b,其被布置成产生与电极83a之间产生的射频电磁场基本上横切的射频电磁场。因此,在腔81中,成形装置10穿过两个连续的加热区域。
图11和12通过与图9-10相似的示意图示出了红外炉80的一个示例,其中电源82"为多个红外射线发射器83a'、83b'供电,例如以卤素灯的形式,优选地用于发射短波和/或中波红外波。在本示例中,提供了成对的面对的发射器83a'和83b',其基本上正交布置,以便成形装置1可以在其之间通过。在本示例中,红外辐射发射器83a'中的一个在带21下面延伸,因此带21是由对所用波长透明的材料制成。显然,限定成形装置10的腔的材料也将由对无线电波透明的材料10制成,例如选自聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丙烯(PP)、高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LPDE)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、尼龙。
除了像隧道式的那样配置,加热装置可以有具有开口的腔,该开口作为入口和出口用于引入和移除成形装置。在这样的情况下,例如加热装置可以被布置在运输子系统的一侧,并包括操纵或运输布置,该布置被配置为将成形装置10引入腔,然后通过上述开口将其从腔中移除。这样的布置可以被配置为(即包括装置)从输送机运输成形装置,以将其引入多模腔,并从多模腔中移除,然后再次将其运输到输送机上,或者被配置为从第一输送机(例如,属于加热装置上游的站)上运输成形装置,将其引入腔,并从该腔中移除,然后将其运输至第二输送机(例如,属于加热装置下游的站)。操纵或转移布置可以有利地具有用于成形装置的包括垂直壁的可动支撑件(例如以抽屉形式),当成形装置在所述腔内时,该垂直壁易于关闭加热腔的单个开口。
如上所述,同一个输送机20可以为多个连续的站服务。如果认为有必要,所述系统或生产线显然还可以包括其他子系统或处理站。
上述举例说明的各种优选实施方案提供了多腔成形装置的使用,该装置允许同时生产多个片剂,还具有连续处理。相对于本说明的介绍部分中提到的已知技术,这种解决方案是有利的。事实上,鉴于片剂必须单独形成和处理,即一次一个,将会观察到WO 2014/064623 A2中提出的方法和布置的生产力是有限的。此外,根据WO 2020/003099 A1的解决方案需要每个片剂在辐照室中单独形成并用微波处理,该辐照室设计成每次容纳单个腔并压制其内容物,这极大地限制了该装置的生产能力。上述两份现有技术文献中描述的已知技术还需要大量的能源消耗来生产大量的片剂。
然而,为了解决与片剂掉粉有关的问题,片剂的形成和单独处理(即用单腔成形装置)也应被视为包括在本发明的范围内,但不影响根据本发明提供的选择性润湿步骤。从这个角度来看,例如,在可能的变型实施方案中,WO 2014/064623A2或WO 2020/003099 A1中描述的类型的成形装置可以被改进为包括适合将润湿流体引入单个成形腔的液压回路,以获得表面润湿。
Claims (25)
1.一种生产用于提取液体食品的片剂的方法,其中每个片剂(1)从至少一种颗粒形式或粉末形式的成分开始形成,并且其中为了形成每个片剂(1),在定量且润湿的成分容纳在有限体积中的同时对定量且润湿的成分进行加热,所述方法包括以下步骤:
a)提供粉末形式或颗粒形式的成分;
b)将至少一种定量的成分装载到成形装置(10)的相应的成形腔中;
c)在定量且润湿的成分容纳在相应的成形腔中的同时,将至少一种定量且润湿的成分进行加热,以形成具有自支撑结构的片剂(1);
其中,在步骤c)之前,提供仅在至少一种定量成分的表面层上对至少一种定量成分进行选择性润湿的步骤。
2.根据权利要求1所述的方法,其中所述选择性润湿的步骤在定量成分已被装载到相应的成形腔(11a)中之后进行。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其中所述成形装置(10)为多腔成形装置,且步骤b)包括将多个定量的成分装载到多腔成形装置(10)的相应的成形腔(11a)中。
4.根据权利要求3所述的方法,其中步骤c)包括将多腔成形装置(10)引入加热装置(80)的处理腔或室(81),以使得对多腔成形装置(10)的相应成形腔(11a)中所有定量的成分加热,且其中在步骤c)之后多腔成形装置(10)从加热装置(80)的处理腔或室(81)中取出。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法,其中步骤c)包括用电磁波,特别是从一个或多个电磁波源(83;83a,83b;83a’,83b’)开始,辐照定量或每一定量的成分,成形装置(10)至少部分由对所述电磁波透明的材料制成。
6.根据权利要求5所述的方法,其中所述步骤c)包括将成形装置(10)引入微波炉(80)的多模腔(81)中,在步骤c)之后,成形装置(10)从微波炉(80)的多模腔(81)中取出。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法,其中在步骤c)期间,在没有主动压缩的情况下,定量的成分或每一定量的成分被容纳在相应的成形腔(11a)中。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法,其包括使容纳在相应的成形腔(11a)中的定量的成分或每一定量的成分暂时受到主动压缩,所述主动压缩在步骤c)之前被中断。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法,其中,在步骤c)期间,所述成形装置(10)在加热装置(80)的处理腔或室(81)的入口(IN)和出口(OU)之间根据前进方向(X)移动,所述加热装置是隧道式微波炉(80)。
10.一种用于提取液体食品的片剂(1),所述片剂(1)的主体由颗粒形式或粉末形式的基本上不溶性的至少一种成分开始形成,所述片剂(1)的主体具有自支撑结构,包括外壳(5)和内核(6),两者均由所述至少一种成分形成且具有不同的密实程度,所述外壳(5)具有更密实且刚性的结构,而所述内核(6)具有不太密实的结构。
11.根据权利要求10所述的片剂,其中所述内核(6)具有基本上颗粒状或粉末状的结构。
12.一种生产用于提取液体食品的片剂的系统,所述片剂从至少一种颗粒形式或粉末形式的成分开始形成,所述系统被设计为加热容纳在有限体积中的定量且润湿的成分,所述系统包括至少:
-成形子系统,其被配置为赋予每个片剂预定的形状;
-装载子系统(40),其被配置为将定量的成分供应至成形子系统的成形装置(10)的相应成形腔(11a);
-润湿子系统(70),其被配置为润湿至少部分的成分;
-加热子系统,其包括加热装置(10),所述加热装置(10)被配置为在所述成分容纳在成形子系统的成形装置(10)的相应成形腔(11a)中的同时,加热所述成分;
-处理或运输子系统(21),其被配置为引起成形子系统的成形装置(10)的位移;
其中,润湿子系统(70)和成形子系统被预先布置,以在成形装置(10)的相应成形腔(11a)内获得成分的润湿。
13.根据权利要求12所述的系统,其中所述润湿子系统(70)和成形子系统被预先布置,以获得定量成分的仅表面层的润湿。
14.根据权利要求12或13所述的系统,其中所述成形装置(10)为多腔成形装置,并且装载子系统(40)被预先布置为将多个定量的成分装载到多腔成形装置(10)的相应成形腔(11a)中。
15.根据权利要求14所述的系统,其中所述加热装置(80)具有处理腔或室(81),所述多腔成形装置(10)通过处理或运输子系统(21)被引入到所述处理腔或室(81)中和从其中取出,所述处理腔或室(81)被预先布置为使多腔成形装置(10)的相应成形腔(11a)中所有定量的成分在所述处理腔或室(81)中被加热。
16.根据权利要求12-15中任一项所述的系统,其中:
-加热装置(10)包括一个或多个电磁波源(83;83a,83b;83a’,83b’),所述电磁波源被配置为辐照容纳在相应成形腔(11a)中的定量或每一定量的成分,和
-成形装置(10)至少部分地由对所述电磁波透明的材料制成。
17.根据权利要求12-16中任一项所述的系统,其中所述加热装置(80)为微波炉,特别是具有多模处理腔或室(81)的微波炉。
18.根据权利要求12-17中任一项所述的系统,其中所述成形装置(10)包括第一部件(11)以及至少一个第二部件(12),所述第一部件(11)中至少部分地限定至少一个成形腔(11a),所述第二部件(12)能够以可释放的方式与第一部件(11)连接,以在所述第一部件(11)的至少一个轴向端封闭至少一个成形腔(11a),其中优选所述至少一个第二部件(12)包括底部部件(121)和头部部件(122),第一部件(11)被设置在所述底部部件(121)和头部部件(122)之间。
19.根据权利要求12-18中任一项所述的系统,其中所述成形装置(10)具有至少一个流体回路(13),用于将润湿流体输送至成形腔(11a)或每个成形腔(11a)中。
20.根据权利要求18所述的系统,其中所述成形腔(11a)或每个成形腔(11a)都有与流体回路(13)流体相通的润湿通道(12b;13b),所述润湿通道(12b;13b)位于限定相应成形腔(11a)的表面,其中优选地所述润湿子系统(70)包括一个或多个连接管道(71),所述连接管道(71)能够以可释放的方式与成形装置(10)的至少一个流体回路(13)的相应入口(13a)连接。
21.根据权利要求14所述的系统,其中所述装载子系统(40)被配置为同时向多腔成形装置(10)的多个成形腔(11a)中供应多个定量的成分。
22.根据权利要求12-21中任一项所述的系统,其进一步包括至少一个在微波炉(80)上游的压制子系统(50),所述压制子系统被配置为:
-暂时对成形装置(10)的相应成形腔(11a)中所容纳的定量或每一定量的成分进行主动压缩,和
-在将成形装置(10)引入加热装置(80)的处理腔或室(81)之前,中断所述主动压缩。
23.根据权利要求12-22中任一项所述的系统,其进一步包括位于加热装置(80)的下游和包装子系统(110)的上游的用于片剂(1)的干燥子系统、脱水子系统、冷却子系统(100)中的至少一个。
24.根据权利要求12-23中任一项的系统,其中所述处理或运输子系统(20)被配置为使成形装置(10)的至少一个部件(11,12)在前进方向(X)上,在选自以下的一系列操作站之间产生位移:
-一个或多个第一处理站(30、60),其用于在加热装置(80)上游处理成形装置(10)的部件(11、12);
-装载站(40),其用于在加热装置(80)上游装载定量或每一定量的成分;
-压制站(50),其用于在加热装置(80)上游压制定量或每一定量的成分;
-润湿站(70),其用于在加热装置(80)上游部分润湿定量或每一定量的成分;
-包括加热装置(80)的加热站,所述加热装置(80)具有基本上被配置为具有一个入口(IN)和一个出口(OUT)的隧道状体的处理腔或室(81);
-一个或多个第二处理站(30',60'),其用于在加热装置(80)下游处理成形装置(10)的部件(11、12);
-分离站(30';32;90),其用于在加热装置(80)下游将片剂(1)从成形装置(10)的至少一个部件(11,12)中取出;
-至少一个位于加热装置(80)下游的用于片剂的干燥站、脱水站、冷却站(100)。
-包装站(110),其用于包装片剂(1)。
25.根据权利要求24所述的系统,其中所述处理或运输子系统(21)被配置为使成形装置(10)在前进方向(X)上位移通过加热装置(80)的处理腔或室(81)的入口(IN)和出口(OUT)。
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