[發明專利]流化床常壓噴霧冷凍干燥方法及裝置

無效

• 申請號: 200610070156.2
• 申請日: 2006-11-20
• 公開（公告）號: CN101191693A
• 公開（公告）日: 2008-06-04
• 發明（設計）人: 李勝
• 申請（專利權）人: 李勝
• 主分類號: F26B5/06
• 分類號: F26B5/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域

本發明涉及利用低溫噴霧冷凍預處理的常壓空氣冷凍干燥方法及裝置的改進，屬于過程裝備技術領域，主要用于液體食品、藥品、生物制品等高附加值產品的脫水保存。

背景技術

目前，對于產品質量要求高的液態食品，藥品和生物制品脫水保存所廣泛選用的真空冷凍干燥，是在真空條件下提供水分升華所需熱量進行干燥操作，通常是將被干燥的液態材料放入燒瓶、托盤等容器內，裝入真空冷凍干燥機的干燥室內進行冷凍，之后，在該干燥室內，通過熱傳導提供升華熱將材料內的水分從冷凍的材料中升華分離，水蒸氣被捕集到與干燥室連通的真空排氣系統的冷凝器表面。由于物料在升華脫水以前先經凍結，形成穩定的固體骨架，所得到的多孔結構的干制品具有很高的空隙率，收縮小，原始形態得以保持，無表面硬化的現象并具有理想的速溶性和快速復水性；真空、低溫條件下工作，最大限度的降低了由于氧化作用所帶來的理化指標的降低，比如酶褐變等。雖然真空冷凍干燥能使產品最大限度的保持色香味形，營養成分和生物活性，是制備和保存各種食品、藥品和生物制品的理想方法，但缺點在于由于液體材料整體冷凍，真空操作，生產周期長，設備投資大，運行成本高，是噴霧干燥的10倍左右，所以技術推廣應用受到限制，主要用于高附加值產品，以實驗室規模為主；而且由于真空冷凍干燥過程由熱傳導控制，在第二階段解析干燥過程中會產生局部超溫而導致的質量熱退化，而且對于大部分藥品和生物制品，要求最終成品以粉體狀態包裝儲存和使用，流動性和顯微結構在團塊干成品的粉碎過程中產生不可避免的降低和破壞。

噴霧冷凍技術是利用霧化裝置，由超低溫霧化介質將液體原料快速冷凍成細小顆粒，由于冷凍時間通常為幾秒鐘，速度快，形成小尺寸冰晶，能減小對生物制品的細胞及其他功能結構的破壞，并能快速形成穩定的固態組織，保證原產品的微觀孔隙結構，最大限度保存原有產品的理化特性。

常壓冷凍干燥技術(Atmospheric?Freeze?Drying，干燥介質內的水蒸氣分壓低于三相點臨界壓力611.7帕斯卡，在溫度低于0.01℃條件下，被干燥產品內的水分(冰)可以在常壓低溫條件下直接升華為水蒸氣)由Meryman在1959年首先在《科學》雜志發表。常壓冷凍干燥在常壓下操作，無需昂貴的真空維持系統，設備制造費用低于真空冷凍干燥，干燥成品具有較高的復水速度，較小的收縮率，質量接近真空冷凍干燥，好于常規熱風干燥。Wolff同Gibert(1990)發現由于常壓冷凍干燥速度由水蒸氣在產品內部的擴散速度決定，在被干燥原料的尺寸較大時(＞10mm)，干燥時間長，相對真空冷凍干燥方法，運行費用降低不明顯。

發明內容

作為另外一種方式，則是本申請人開發出的流化床常壓噴霧冷凍干燥方法及裝置，該方法由低溫噴霧冷凍造粒和流化床常壓空氣冷凍干燥兩種工藝組合而成：在流化床常壓噴霧冷凍干燥室內，液體原料先經低溫條件下運行的二流體霧化器霧化冷凍，得到細小的冷凍微粒，靠重力作用，散落到常壓噴霧冷凍干燥室底部的流化床層內；常壓冷凍干燥利用經過冷凍除濕的低溫干燥介質(空氣或其他惰性氣體)中低水蒸氣分壓來滿足水分升華條件，通過流態化技術，將噴霧冷凍制得的冷凍微粒干燥成合格產品；干燥介質經常壓噴霧冷凍干燥裝置的內置旋風除塵器和外置袋式除塵器凈化后，由蒸發器冷凍脫水，冷凝器加熱后循環利用。

該流化床常壓噴霧冷凍干燥方法及裝置，采用低溫噴霧冷凍造粒首先制備被出比表面極大的細小的冷凍原料顆粒，然后進行流化床常壓空氣冷凍干燥，具有以下優點：

1、該常壓噴霧冷凍干燥方法，能將被干燥的液態食品、藥品和生物制品一步干燥成粉體成品，無需再次粉碎。

2、低溫快速噴霧冷凍干燥，能減小對生物制品的細胞及其他功能結構的破壞，保證原是產品的微觀孔隙結構，最大限度保存原有產品的理化特性，降低常規低溫冷凍造成的質量退化，產品的質量品質與常規真空冷凍干燥基本相同。

3、在流態化(噴動流化床，脈動流化床)常壓冷凍干燥中，產品顆粒混合分散均勻，產品的流動性高，粒度分布可以調節。

4、由于系統在常壓下操作，取消了常規真空冷凍干燥的昂貴的真空系統，降低了設備的制造費用；產品被預先噴霧冷凍分散，質量、熱量傳遞的面積大，生產周期低于真空冷凍干燥；系統為密閉操作，連續運行，操作費用低，對環境無污染。

附圖說明

圖1是本發明流化床常壓噴霧冷凍干燥裝置系統的示意圖

圖中1.二流體噴嘴，2.流化床常壓噴霧冷凍干燥器，3.內置旋風除塵器，4.袋式除塵器，5.蒸發器，6.系統風機，7.主冷凝器，8.副冷凝器，9.壓縮機，10.原料罐，11.混合器，12.出料口。

具體實施方式