[發(fā)明專利]一種真空冷凍干燥機

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710249512.5
• 申請日: 2017-04-17
• 公開（公告）號: CN106989569B
• 公開（公告）日: 2019-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 譚先朝;寧國;張立坤
• 申請（專利權(quán)）人: 云南仨得科技有限公司
• 主分類號: F26B5/06
• 分類號: F26B5/06;F26B7/00;F26B21/04;F26B23/06;F25B1/10;F25B41/06;F25B49/02
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本發(fā)明公開了一種真空冷凍干燥機，包括干燥艙、冷阱艙、制冷系統(tǒng)、真空系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)，本發(fā)明通過加熱方式采用集群總控、分模塊的自控，實現(xiàn)了加熱的準確、均勻、安全；因所述加熱模塊采用了碳素紅外加熱管作為電熱輻射元件，其95％的輻射轉(zhuǎn)換效率及2μm??15μm的遠紅外的穿透性，使得輻射傳熱效率大幅提升；同時，通過升華干燥2期和解析干燥1期中的真空壓力波動，使得干燥中的傳熱和傳質(zhì)效率均得到了提升從而加快了干燥速度；通過多數(shù)據(jù)的干燥階段綜合判定和制冷系統(tǒng)、真空系統(tǒng)的自動變頻控制，使得設(shè)備可以通過簡單的操作控制而取得低能耗、高效率、高干燥質(zhì)量的應(yīng)用效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種干燥機，具體是一種真空冷凍干燥機。

背景技術(shù)

近年來，真空冷凍干燥設(shè)備在藥品、保健品和食品行業(yè)應(yīng)用越來越廣泛；它的工作原理是：在真空環(huán)境下(絕對壓力≤100Pa),對已經(jīng)實現(xiàn)預(yù)凍的物料(溫度低于物料共晶點)進行加熱(主要是輻射加熱)，使物料中的固態(tài)水分升華為水蒸氣溢出物料并吸附到冷阱蒸發(fā)器表面從而實現(xiàn)物料的干燥。盡管設(shè)備的形式多種多樣，但幾乎均由干燥艙、冷阱艙(或稱為補水器)、制冷系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、干燥艙加熱系統(tǒng)(簡稱加熱系統(tǒng))和控制系統(tǒng)組成；目前，加熱系統(tǒng)普遍采用擱板通入蒸汽(或者導(dǎo)熱油)后將蒸汽(或者導(dǎo)熱油)的熱能傳導(dǎo)或輻射給物料(后述對此種方式簡稱為流體供熱方式)；對于小型設(shè)備，也有在擱板上安裝電加熱元件(比如電阻絲、PTC或者紅外發(fā)熱管)的技術(shù)手段(后述對此種方式簡稱為電供熱方式)。流體供熱方式的優(yōu)點在于：供熱均勻，控制簡單；缺點是：工藝難度大，配套系統(tǒng)復(fù)雜、成本高，熱輻射效率低，安全性不好。電供熱方式的優(yōu)點在于：工藝簡單、成本低，安全性好，采用紅外發(fā)熱管的方式熱輻射效率高；缺點是：不采取特殊技術(shù)手段的情況下供熱極不均勻，此缺陷對于凍干面積稍大的設(shè)備尤其突出。真空冷凍干燥的過程分為預(yù)凍、升華干燥以及解析干燥三個階段，現(xiàn)有技術(shù)對升華干燥和解析干燥的判定沒有明確的量化指標，實際應(yīng)用中在物料尺寸超過10mm情況下確實也沒有明確的分界線，使得加熱升溫需要依靠經(jīng)驗來進行判斷，提前升溫容易造成物料收縮影響凍干品質(zhì)，滯后升溫會導(dǎo)致干燥時間延長、能耗和成本提高。同時，真空冷凍干燥是一個既要傳熱(供給物料中水分升華需要的潛熱)又要傳質(zhì)(汽化水分從物料中溢出并到達冷阱蒸發(fā)器再次凝結(jié))的過程，干燥艙絕對壓力低有利于傳質(zhì)、干燥艙絕對壓力高有利于傳熱，因此在不同階段對干燥艙壓力進行適宜的調(diào)配是有利于加快干燥速度、提高凍干品質(zhì)的，但目前沒有成熟的算法和控制方法，壓力控制也需要操作人員的經(jīng)驗判斷；終上所述，目前的真空冷凍干燥手段，尚處于投資大，操作技術(shù)難度大、能耗高的階段，還有很大的技術(shù)進步和改進的空間。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種真空冷凍干燥機和相應(yīng)的控制方法，通過簡單的設(shè)備操作，實現(xiàn)精準的溫度和壓力控制，最終達到低能耗、、低成本、高效率、簡單、安全的目標。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種真空冷凍干燥機，包括干燥艙、冷阱艙、制冷系統(tǒng)、真空系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的干燥艙是一個前方開門周邊由艙壁密封的耐壓中空密封體，干燥艙的后艙壁上均勻開設(shè)若干裝有軸流風(fēng)機的通氣孔；在干燥艙艙壁內(nèi)固定多層結(jié)構(gòu)的擱架，擱架上安裝集群控制的輻射加熱模塊，每層擱架上均勻放置容納物料的金屬托盤，在擱架對應(yīng)托盤中部的位置安裝各加熱模塊的熱敏電阻；所述加熱模塊由溫控電路板、熱敏電阻和碳素紅外發(fā)熱管組成，所有加熱模塊的電源供應(yīng)以及控制信號線路均并聯(lián)連接并通過耐溫線纜以及真空氣密插座與干燥艙外的控制系統(tǒng)連接；在控制系統(tǒng)對所有加熱模塊的供電線路上裝有電流檢測傳感器；在干燥艙內(nèi)各向分布位置布置了若干物料溫度傳感器并通過總線方式與控制系統(tǒng)連接；