具体实施方式

特别地参考前述附图，示出了一种用于自动生产热饮料冲泡用的食物片的设备，该设备总体上由数字1表示。

有利地，设备1可以与多种产品一起使用，只要所述多种产品是可浸泡的，所述多种产品包括但不限于咖啡、大麦、麦芽、人参、茶、芙蓉茶、凉茶和其他类似产品。

尽管以下参照咖啡片来描述该设备，但是该设备也可以与任何前述产品一起使用。

如图1至图4中所示，设备1包括咖啡豆容器2，咖啡豆容器2位于对松散产品进行研磨的研磨装置3的上方，以获得具有预定颗粒尺寸的研磨产品。

上部容器2可以包括任何形状的容纳件4，该容纳件4的预定容量足以供应设备1以用于制造供给(serving)，并且上部容器2具有上部装载口5和下部进料口7，优选地上部装载口5具有门6，以用于接纳和保护松散产品，下部进料口7可操作地连接至研磨装置3。

有利地，容器2可以配备有液位传感器以用于对连续装载的产品的量进行检测，未示出该液位传感器。松散的产品可以在重力的作用下通过位于容器2的下部口7中的管状连接通道8流向研磨装置3。

在研磨装置3的下游设置有研磨物润湿装置9和混合均匀装置10，研磨物润湿装置9用于将研磨物湿润成具有预定的水分含量，该混合均匀装置10用于使湿润的研磨物混合并均匀，以获得均匀的混合物。

在所示的实施方式中，研磨装置3、润湿装置9和均匀装置10被组合在第一操作单元11中，该第一操作单元11具有用于食物产品的入口开口11A和用于湿润的且均匀的混合物的排放开口11B，如图3中最佳所示。

研磨装置3和混合均匀装置10可以包括一系列旋转盘状元件12A、12b，这些旋转盘状元件12A、12b彼此上下叠置地安装至由第一电动马达14驱动的竖向驱动轴13，该第一电动马达14具有可变的并且适当控制的旋转速度。

盘状元件12A、12B的形状适当地形成以用于执行研磨、混合及均匀的相应步骤，并允许使经处理的产品从入口开口11A通过并流动至排放开口11B。

如在图3和图5中最佳示出的，研磨用的盘状元件12A包括具有大致锥形轮廓的一对研磨轮15：外部固定研磨轮15’和内部旋转研磨轮15”，内部旋转研磨轮15”键合至驱动轴13并与固定研磨轮15’大致同轴，其中，内部旋转研磨轮15”与固定研磨轮15’之间具有预定的轴向距离。

适当地，可以借助于第一致动器16对研磨轮15之间的该距离进行适当地调节，以根据要获得的片的类型来改变研磨物的颗粒尺寸。

优选地，在锥形研磨轮15的上方布置有具有部分螺旋形或简单倾斜轮廓的引导叶片17，以用于朝向研磨轮15持续地搅拌和压缩松散产品。

如在图5至图8中最佳示出的，混合及均匀用的盘状元件12B可以大致相似，并且混合及均匀用的盘状元件12B包括由具有预定截面的叶状空间19分隔开的叶片18。

方便地，混合及均匀用的带叶片的盘状元件12B可以由固定式水平分隔器环20分隔开，该固定式水平分隔器环20包括具有预定宽度的至少一个缝隙部21，所述至少一个缝隙部21用于使研磨物从带叶片的元件12B穿行至另一带叶片的元件12B。

根据本发明的优选实施方式，带叶片的盘状元件12B的叶片18可以与邻近该盘状元件12B的带叶片的盘状元件12b的叶片18偏移，并且分隔器20的缝隙部21可以与邻近该分隔器20的分隔器环12b的缝隙部21偏移，如图7和图8中最佳所示出的。

此外，第一操作单元11可以包括混合及均匀用的三个盘状元件12B，所述混合及均匀用的三个盘状元件12B各自包括具有相互对称轮廓的三个径向叶片18，并且每个带叶片的盘状元件12B可以包括不同于其他带叶片的元件12B的轮廓。

实验发现，该特定布置结构允许第一操作单元11使研磨物均匀地混合并均匀。

润湿装置9可以包括至少一个喷嘴22，喷嘴22被置于研磨用的盘状元件12A与混合及均匀用的第一盘状元件12B之间。

喷嘴22可以以流体连通的方式连接至形成在驱动轴13内部的轴向导管23，并且喷嘴22可以方便地成形以对容纳在特殊容器24中的水进行喷射。

待喷射的水可以借助于可变流量蠕动泵从容器24抽出，该可变流量蠕动泵允许调节抽出的水量，从而允许调节第一操作单元11中的研磨物的含量，未示出该可变流量蠕动泵。

优选地，喷嘴22可以面向带叶片的第一盘状元件12B的叶片18之间的叶片空间19中的一个叶片空间，以用于立即将研磨物湿润并且同时将研磨物朝向下方的带叶片的盘状元件12B推动，从而随后使研磨物均匀。

如图3和图5以及图7至图11中所示，设备1包括称量装置25，该称量装置25用于对湿润的且均匀的混合物进行称量以获得具有预定重量的份剂，设备1还包括成形装置26，成形装置26用于使混合物的份剂成形为具有预定体积的片。

在成形装置26的下游设置有辐照装置27，以用于使用电磁波束对片进行辐照，从而使湿润的且均匀的混合物的颗粒过热，以进行部分烘焙和/或烧结，并使该混合物在不需要封围件的情况下具有相对的紧实性和自支撑能力。

为了朝向称量装置25输送湿润的且均匀的混合物，位于喷嘴22下游的盘状元件12可以定位成靠近第一操作单元11的排放开口11B，并且盘状元件12可以面向闭合的滑槽28，滑槽28大致倾斜预定的倾斜角度。

有利地，振动装置29可以与滑槽28相关联，以有利于朝向称量装置25给送湿润的且均匀的混合物，并防止该混合物局部粘附至滑槽28的内表面。

称量装置25可以包括位于滑槽28的基部处的容纳件30，该容纳件30用于收集混合物并且具有带第一压力传感器32的提升底壁31，该第一压力传感器32适于对驱动轴13进行启用和禁用，并且在所收集混合物的份剂的重量达到时停止对该产品的研磨和给送。

提升底壁31可以由适当的致动器来交替驱动以打开容纳件30的底部，并允许份剂定期朝向成形装置26下降，未示出该致动器。

成形装置26可以包括至少一个袋状部33，该袋状部33适于定位在称量装置25的下方，以用于临时收集经称量的份剂。

如图8和图9中更好示出的，每个袋状部33可以安装至移动支撑件34，该移动支撑件34适于将称量的份剂从与提升壁31对准的初始位置P₁移动至与片辐照部分对准的最终位置P₂。

根据本发明的优选实施方式，移动支撑件34可以包括多个袋状部33，并且该移动支撑件34可以具有旋转和平移运动以将袋状部33中的每个袋状部从初始位置P_l移动至最终位置P₂。

优选地，移动支撑件34可以包括位于水平臂35的端部35A、35B处的两个袋状部33a、33B，该水平臂35绕键合至第二电动马达37的旋转轴36枢转。

因此，水平臂35可以旋转并允许每个袋状部33A、33B从初始对准位置P₁移动至最终对准位置P₂。

根据本发明的另一个特定方面，将成形装置26和辐照装置27组合在第二操作组38中，该第二操作组38包括施用器39，该施用器39具有限定内部辐照腔或室40的固定式上部部分39A和由袋状部33限定的可移动式下部部分39b，如图11中所示。

成形装置26可以包括压制件41，压制件41在袋状部33与最终位置P₂对准时布置于袋状部33的上方，并且该压制件41将交替地操作成朝向袋状部33竖向移动，从而对由称量装置25收集的湿润的且均匀的混合物份剂进行压缩。

有利地，压制件41将通过气动装置42、或液压装置或技术上等效的装置来移动，并且压制件41将与第二压力传感器43相关联并与线性传感器44相关联，第二压力传感器43用于对设计成形成片的份剂的压缩程度进行检测，线性传感器44适于对该份剂的厚度进行检查。

优选地，由压制件41施加在份剂上的压力在整个电磁波辐照步骤中将是恒定的，并且该压力可以在介于1bar至5bar的范围内、并且优选为约2.5bar。

如图11中所示，辐照装置27可以包括电磁波发生器45，该电磁波发生器45借助于被适当遮挡的同轴线缆47连接至天线46，天线46位于施用器39的辐照腔或室40中。

优选地，天线46可以置于施用器39的固定式上部部分39a中。

发生器45可以适于产生具有在微波范围内振荡的发射频率的交流电磁场，该发射频率介于0.5GHz至3GHz、优选地介于2.40GHz至2.50GHz、更优选地为约2.45GHz。

如本身已知的，振荡电磁场发生器45可以选自功率三极管、逆变器控制的功率三极管、磁控管放大器、固态放大器或其组合。优选地，在附图的实施方式中，该发生器是固态发生器。

方便地，辐照装置27可以在压缩步骤结束时进行工作，并且压制件41可以具有至少一个释放通气孔48，以允许在辐照步骤期间使从片中的水产生的蒸气排放至外部环境。

如本身已知的，压制件41可以由微波透明材料制成，而施用器39的形状可以方便地设定以用于防止电磁波向外泄漏并允许电磁波在研磨物的份剂的整个体积中均匀分布。

根据本发明的另一个特定方面，施用器39可以配备有调节器元件49，该调节器元件49适于对辐照腔或室40的共振频率进行改变和校准，以使该共振频率适应于发生器45的发射频率。

这是因为，已知在腔40的共振频率接近于发生器45的发射频率且因此接近于天线46的发射频率时，已知由于不期望的热损耗，设备1更有效并且损耗更少的能量。因此，所产生的电磁场被完全引导至研磨物的份剂，同时使对设备1的位于腔39外部的装置而言有害的反射场最小化。

然而，在施加微波电磁场期间，研磨物份剂中的水量逐渐变成蒸气，并从施用器39的腔40流出，从而增加了在腔40中反射的电磁场。

为了防止这种情况，辐照装置27可以包括电磁传感器50，该电磁传感器50适于对在腔40中反射的电磁场的频率进行检测并产生反馈信号，以允许改变发生器45的电磁场的发射频率。

应当理解，具有电磁传感器50的辐照装置27根据待处理份剂中水分含量的变化提供对频率的自调节，并且特别地，共振频率在辐照步骤开始时将具有较高的值，并且在辐照步骤结束时将具有较低的值。

实验发现，可以基于该研磨物份剂的质量以介于5％至10％的范围内的水分来湿润研磨物份剂，从而获得具有可接受的紧实性和自支撑能力的片，其中，施用器39的共振频率从2.42GHz改变为2.48GHz，其中，该共振频率在研磨物份剂仍然湿润的开始时为2.42GHz，共振频率在紧接着提供最终的烧结片之前为2.42GHz。

根据本发明的一个特定方面，提供了控制装置51，该控制装置51对研磨装置3、润湿装置9、混合及均匀装置10、称量装置25、成形装置26和辐照装置27进行作用，以对片的颗粒尺寸、水分含量、均匀性、重量、体积和紧实性参数进行控制，从而根据这些参数改变最终的片的水渗透性。

例如，控制装置51可以适于接收由电磁传感器50产生的反馈信号，以根据片中的残余水分含量来控制发生器45的发射频率和天线46的辐照时间，从而提高辐照装置27的效率。

另外，控制装置51可以包括计算机，或者通常可以包括微处理器单元，该微处理器单元可操作地连接至第一致动器16以调节研磨装置3、连接至润湿装置9的蠕动泵、研磨装置3的电动马达14、并且连接至混合及均匀装置10、称量装置25的第一压力传感器32、第二压力传感器43、以及成形装置26的线性传感器44并连接至辐照装置27的电磁传感器50。

微处理器单元可以包括存储有操作软件的存储单元，该操作软件用于对研磨装置3、润湿装置9、混合及均匀装置10、片的份剂和成形装置26的操作进行控制并自动改变发生器45的发射频率。

如在图8和图10中最佳示出的，设备1可以包括位于辐照装置27下游的片收集及输送装置52，该片收集及输送装置52用于将片运送至包装站，该包装站适于将多个松散的片包装在预定的包装中，未示出。

收集及输送装置52可以包括弹出器53，该弹出器53定位在袋状部33的底部处并且适于在成形和辐照步骤结束时将完成的片向上弹出，如图9中所示。

弹出器53可以在水平臂35与安装在水平臂35上的袋状部33的运动期间选择性地被致动，并且弹出器53可以包括下端部53b，该下端部53b适于与特殊形状的凸轮54相互作用以使弹出器53向上平移运动并将片从袋状部33中弹出。

另外，收集及输送装置52可以包括气动类型的第二致动器55，第二致动器55适于将完成的片从处于提升位置的排出器53移动至检查区域56，检查区域56上具有常规第三压力传感器57，以用于在将完成的片输送至包装站之前对完成的片的重量进行检查。

如图8和图10中所示，检查区域56可以包括特殊形状的移动叶片58，该移动叶片58被设计为在完成对片的重量检查时将完成的片推动超出检查区域56。

另外，收集及输送装置52可以包括斜坡59，该斜坡59适于允许被可动叶片58推动的完成的片朝向包装站滑动。

有利地，检查区域56可以适当地连接至沿着斜坡59定位的偏转门60，以使不符合所需重量的完成的片的滑动运动朝向废物区域偏转，未示出该废物区域。

在不脱离本发明的保护范围的情况下，设备1还可以包括多个研磨装置3、润湿装置9、称量装置25、成形装置26和辐照装置27以及具有多个袋状部33的移动装置34，所述多个袋状部33用于不具有封围件的自支撑片的生产线中。

从前述内容将理解，该设备实现了预期的目的，并且特别地该设备可以减少制造片的时间，同时确保高能量效率。

尽管已经特别参考附图描述了该设备，但是在本公开和权利要求中所参考的数字仅是为了更好地理解本发明而使用的，并且不旨在以任何方式限制所要求保护的范围。

工业适用性

本发明可以应用于工业中，因为本发明可以在食品加工领域中以工业规模进行生产。