[發明專利]一種冷凍干燥方法及配套設備

有效

• 申請號: 201410201099.1
• 申請日: 2014-05-13
• 公開（公告）號: CN103968649A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 周新麗;戴澄;張三強
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: F26B7/00
• 分類號: F26B7/00;F26B5/06;F26B5/02;F26B25/00
• 代理公司: 上海德昭知識產權代理有限公司 31204
• 代理人: 郁旦蓉

技術領域

本發明涉及一種冷凍干燥方法及配套設備，屬于干燥技術領域。

背景技術

冷凍干燥是一種適用于生產高附加值產品的干燥方法，廣泛應用于處理熱敏性和易氧化的食品、藥品和生物制品。冷凍干燥的過程分為兩個階段，凍結階段和升華干燥階段。凍結階段是將濕物料在-10℃至-50℃的低溫下凍結成固態。升華干燥階段是在10至40Pa的低壓環境下使水分直接從冰晶升華成水蒸氣。升華干燥階段又可分為一次干燥和二次干燥一次干燥，一次干燥去除物料中的自由水，一般能夠去除90％～95％的水分；二次干燥主要去除物料結合水。

采用現有的冷凍干燥技術，將物料完全干燥(含水率降低至5％以下)一般需要30小時以上，存在著耗時長、效率低的問題，尤其是一次干燥的時間需要占到總干燥時間的80％。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種冷凍干燥方法，能夠縮短一次干燥的時間，從而縮短總的冷凍干燥時間、提高冷凍干燥效率。

本發明的另一目的，提供一種冷凍干燥的配套設備，與傳統冷凍干燥機配合使用。

本發明所需要解決的技術問題，可以通過以下技術方案來實現：

作為本發明的第一方面，一種冷凍干燥方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：將物料置于2至5℃的冰箱中保存待用；

步驟二：將2至8個超聲波振子通過導線與超聲波發生器連接，再將超聲波振子均勻分布且固定在平板上；

步驟三：將平板置于冷凍干燥機的擱板上，開啟冷凍干燥機的制冷功能，設置擱板的溫度為-35至-50℃，預冷1至4h；

步驟四：將物料擺放在平板上，并使之處于超聲波振子的中心位置，將熱電偶插入物料中，保持擱板的溫度為-35至-50℃，開始對物料進行凍結；

步驟五：調節超聲波發生器的功率為130至190W，當用熱電偶檢測到物料的溫度降為-1至-3℃時，啟動超聲波發生器，向物料作用超聲波8至15s，超聲波處理完成后，關閉超聲波發生器；

步驟六：讓物料繼續冷凍，直至溫度降為-30至-45℃，移去平板和超聲波振子，將物料移至冷凍干燥機的擱板上，繼續冷凍1至3h，使物料完成凍結過程；

步驟七：打開真空泵，對冷凍干燥機抽真空，并將真空度維持在20至40pa，開啟冷凍干燥機的加熱功能，對物料進行一次干燥和二次干燥。

另外，在本發明的冷凍干燥方法中，還可以具有這樣的特征：其中，步驟一中，物料為每片直徑20至40mm、厚度2至8mm的新鮮果蔬。

另外，在本發明的冷凍干燥方法中，還可以具有這樣的特征：其中，步驟四中，熱電偶應插入物料的幾何中心位置。

另外，在本發明的冷凍干燥方法中，還可以具有這樣的特征：其中，對物料進行一次干燥時，調節擱板的溫度為-15至-30℃，干燥時間為19至26h。

另外，在本發明的冷凍干燥方法中，還可以具有這樣的特征：其中，對物料進行二次干燥時，調節擱板的溫度為10至40℃，干燥時間為2.5至4h。

作為本發明的第二方面，一種冷凍干燥的配套設備，與冷凍干燥機配合使用，其特征在于，包括：超聲波發生器；與超聲波發生器連接的超聲波振子；以及與超聲超波振子固定連接的平板，該平板能夠置于冷凍干燥機之中，超聲波振子均勻分布在該平板上。

另外，在本發明的配套設備中，還可以具有這樣的特征：其中，超聲波振子為諧振阻抗≤20Ω，諧振頻率28±0.5KHz的超聲波振子，該超聲波振子數量為4個。

另外，在本發明的配套設備中，還可以具有這樣的特征：其中，平板為不銹鋼平板，該平板尺寸為200mm*200mm*1.5mm。

發明作用與效果

根據本發明的冷凍干燥方法，因為在凍結階段對物料進行超聲波處理，使得凍結階段物料中液體的冰晶尺寸增大，所以在一次干燥階段冰晶的傳熱速率加快，冰晶升華為水蒸氣的阻力減小，因此能夠縮短一次干燥的時間，從而縮短總的冷凍干燥時間、提高冷凍干燥效率。

附圖說明

圖1是本發明的冷凍干燥裝置在實施例1、實施例2和實施例3的立體結構示意圖；以及

圖2是本發明的冷凍干燥配套設備在實施例1、實施例2和實施例3中的立體結構示意圖。

具體實施方式

以下結合具體實施案例，對本發明做進一步說明。應理解，以下實施例僅用于說明本發明而非用于限定本發明的范圍。

<實施例1>

圖1是本發明的冷凍干燥裝置在實施例1、實施例2和實施例3的立體示意圖。