[發(fā)明專利]一種微波真空冷凍干燥設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010135306.X
• 申請(qǐng)日: 2010-03-26
• 公開（公告）號(hào): CN102200372A
• 公開（公告）日: 2011-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李樹君;曹有福;楊炳南;韓清華;李鳳成;馬季威;尚增山;朱衛(wèi)華;付大軍;張雷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院;沈陽(yáng)航天新陽(yáng)速凍設(shè)備制造有限公司
• 主分類號(hào): F26B7/00
• 分類號(hào): F26B7/00
• 代理公司: 北京律誠(chéng)同業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11006
• 代理人: 梁揮;張燕華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種真空冷凍干燥設(shè)備，特別是一種微波真空冷凍干燥設(shè)備。

背景技術(shù)

真空冷凍干燥技術(shù)起源于1890年，當(dāng)時(shí)Altmann用于生物標(biāo)本的制作。在二戰(zhàn)期間由于醫(yī)藥領(lǐng)域的大量應(yīng)用，使凍干技術(shù)得到迅速發(fā)展。上世紀(jì)50年代到70年代期間，國(guó)外對(duì)凍干技術(shù)特別是凍干技術(shù)在食品領(lǐng)域的研究非常活躍。凍干食品一問(wèn)世就體現(xiàn)出其獨(dú)特的特性和功用。由于質(zhì)量好、復(fù)水快、營(yíng)養(yǎng)風(fēng)味、色澤外形各指標(biāo)俱佳，因此在國(guó)外的一些特殊行業(yè)如航空、登山、探險(xiǎn)、野戰(zhàn)等領(lǐng)域有其獨(dú)特的地位。在國(guó)內(nèi)進(jìn)入80年代以后，凍干技術(shù)在食品業(yè)的應(yīng)用有較大的發(fā)展，出現(xiàn)了幾家凍干食品企業(yè)，生產(chǎn)出了凍干蔥、凍干姜片等凍干產(chǎn)品。但由于凍干工藝的特殊性，加工時(shí)間長(zhǎng)，能量消耗大，生產(chǎn)成本高，一直得不到大范圍的普及推廣，這也是制約凍干技術(shù)發(fā)展的瓶頸。為了提高凍干效率，降低凍干能耗，國(guó)外在凍干技術(shù)開發(fā)的早期就有人進(jìn)行研究微波凍干技術(shù)，早在1957年Jackson和1958年Copson等通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)利用微波加熱提供升華熱可以大大縮短冷凍干燥的時(shí)間。后來(lái)在60年代到70年代也有人從不同的角度進(jìn)行了微波凍干的相關(guān)研究，但由于技術(shù)條件所限，進(jìn)展比較緩慢。也有資料斷言，微波低壓放電問(wèn)題無(wú)法解決，微波凍干不可能實(shí)現(xiàn)，隨后國(guó)外有關(guān)微波凍干的研究報(bào)道大大減少。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)又掀起了微波凍干的研究熱潮，但多數(shù)學(xué)者是側(cè)重于理論研究和數(shù)學(xué)模型的模擬推導(dǎo)，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)微波凍干的應(yīng)用性研究的文獻(xiàn)報(bào)道。

真空冷凍干燥技術(shù)與其他干燥方式相比最大限度地保持了新鮮物料的外形、色澤、營(yíng)養(yǎng)、風(fēng)味等特性，所以真空凍干產(chǎn)品倍受消費(fèi)者的青睞，但由于其耗時(shí)長(zhǎng)，能耗大，一直制約該技術(shù)的發(fā)展普及。近年來(lái)不少學(xué)者試圖以改進(jìn)升華潛熱的提供方式，來(lái)探討一種省時(shí)節(jié)能的凍干方式，這樣在保證干燥產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，可以縮短加工時(shí)間，降低凍干能耗。微波凍干技術(shù)就是通過(guò)改進(jìn)凍干過(guò)程中升華潛熱的提供方式，采用微波對(duì)干燥介質(zhì)整體加熱，無(wú)需其它傳熱媒介的輻射傳熱，使物料內(nèi)外同時(shí)受熱，以速度快、干燥時(shí)間短、效率高、能耗低的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，來(lái)提供常規(guī)凍干過(guò)程中所需的升華潛熱，避免了傳導(dǎo)過(guò)程中的傳熱阻力和熱量損耗，來(lái)達(dá)到縮短凍干時(shí)間，降低干燥成本的目的。克服了常規(guī)凍干過(guò)程中干燥時(shí)間長(zhǎng)，能量消耗大，干燥成本高的缺點(diǎn)。

但微波真空冷凍干燥在真空條件下很容易產(chǎn)生放電現(xiàn)象，這也是微波凍干技術(shù)發(fā)展的一大障礙，國(guó)內(nèi)曾有幾位學(xué)者進(jìn)行過(guò)微波真空冷凍干燥技術(shù)研究，但從文獻(xiàn)資料分析，更多是側(cè)重于微波凍干過(guò)程中的傳熱傳質(zhì)等機(jī)理方面的探討，真正應(yīng)用性研究甚少。參見(jiàn)圖1，圖1為現(xiàn)有技術(shù)的微波凍干裝置結(jié)構(gòu)示意圖，由圖可見(jiàn)，該結(jié)構(gòu)的微波諧振腔3位于真空倉(cāng)4的內(nèi)部，磁控管1設(shè)置在真空倉(cāng)4外，微波諧振腔3和真空倉(cāng)4兩個(gè)腔體分別起到微波供熱和真空干燥的作用，其優(yōu)點(diǎn)是微波屏蔽與真空密封各自單獨(dú)完成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，但傳感器的引線都必須穿過(guò)兩層腔體，安裝和設(shè)置均有一定難度；同時(shí)在波導(dǎo)中存在一常壓與真空的分界面2，該分界面2的材料要求對(duì)微波透明而密封真空，材質(zhì)要求特殊；另外由于在微波波導(dǎo)中的電場(chǎng)強(qiáng)度高，在常壓與真空的分界面上，很容易引起微波放電；對(duì)微波屏蔽網(wǎng)5的設(shè)置要求較高，否則容易導(dǎo)致微波通過(guò)真空管6泄露，危害工作人員身體健康。總之，現(xiàn)有技術(shù)中關(guān)于微波凍干過(guò)程中的低壓放電的產(chǎn)生及其解決方法及針對(duì)微波場(chǎng)不均勻分布的解決方案等方面的研究報(bào)導(dǎo)，特別是對(duì)微波低壓放電、微波屏蔽和真空密封等問(wèn)題尚未見(jiàn)到科學(xué)的解決方案。

專利號(hào)為“ZL03249124.7”，專利名稱為“用于食品生產(chǎn)的微波冷凍干燥設(shè)備”的中國(guó)實(shí)用新型專利，公開了一種用于食品生產(chǎn)的微波冷凍干燥設(shè)備，采用微波磁控管對(duì)食品進(jìn)行加熱干燥，可使食品內(nèi)外同時(shí)受熱，并使食品中心和外表的水分同時(shí)被蒸發(fā)，還可使食品的干燥周期縮短，降低了大規(guī)模生產(chǎn)的成本，但該專利沒(méi)有涉及微波凍干技術(shù)中微波低壓放電、微波屏蔽和真空密封等技術(shù)難題的解決。

申請(qǐng)?zhí)枮椤?00610010411.4”，名稱為“可用于食品藥品生產(chǎn)的微波真空冷凍干燥設(shè)備”的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)，公開了一種可用于食品藥品生產(chǎn)的微波真空冷凍干燥設(shè)備，替換了傳統(tǒng)冷凍倉(cāng)的金屬內(nèi)核，打通了真空冷凍干燥中熱能的微波輻射通路，可在低壓或超低壓下，由微波輻射向物料直接提供能量，使物料內(nèi)外部冰晶中的水分子同時(shí)迅速升華，該設(shè)備既具有微波對(duì)物料內(nèi)外同時(shí)加熱的優(yōu)點(diǎn)，又保留了原有真空冷凍干燥設(shè)備預(yù)凍時(shí)能夠迅速降溫、解吸后期能夠保持溫度恒定，但該發(fā)明專利申請(qǐng)存在如下問(wèn)題：

1、沒(méi)有完全解決微波屏蔽和真空密封的問(wèn)題；

2、導(dǎo)熱塑料可能因?yàn)槲⒉ㄩL(zhǎng)時(shí)間作用引起變形或融化；