專利名稱：一種雙倉體差壓式微波真空冷凍干燥設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種冷凍干燥設(shè)備，尤其是一種雙倉體差壓式微波真 空冷凍干燥設(shè)備，屬于食品藥品機械技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
真空冷凍干燥是先將濕物料凍結(jié)到其共晶點溫度以下，使其中的 水分變成固態(tài)的冰，然后在適當(dāng)?shù)恼婵斩认?，使水直接升華為水蒸汽， 再用捕水器將水蒸汽冷凝，從而獲得干燥制品的技術(shù)。
冷凍干燥已廣泛用于食品、藥品及生物制品的保存，但是現(xiàn)有冷 凍干燥設(shè)備通常采用電、蒸汽等常規(guī)加熱方式，難以克服速率低、時 間長、能耗大等缺點，因此制約了其進一步的發(fā)展。
微波真空冷凍干燥可以克服以上缺點，因為微波是立體加熱，能 量以電磁波的形式進入物料內(nèi)部進行加熱，從而提高干燥速率。檢索
發(fā)現(xiàn)，申請?zhí)枮?3249124.. 7、 200520079220.4、 200520136546. 6的 中國實用新型專利分別公開了與此相類似的微波真空(冷凍)干燥設(shè) 備，且各具優(yōu)點。但實踐證明，目前的微波真空冷凍干燥設(shè)備在工作 過程中存在放電等問題，難以根本解決，結(jié)果不僅影響凍干產(chǎn)品品質(zhì)， 損耗功率，還有可能損壞設(shè)備，因而成為技術(shù)難題。
研究表明，放電的產(chǎn)生與否由電場強度和真空度的大小決定，通 常采用減小微波功率、提高真空度等參數(shù)控制方式來防止凍干倉內(nèi)放 電現(xiàn)象的發(fā)生。但在減小微波功率、提高真空度的同時，也相應(yīng)降低 了干燥速率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，通過結(jié)構(gòu)改 進，提出一種干燥速率高、并且可以徹底避免放電現(xiàn)象的雙倉體差壓式微波真空冷凍干燥設(shè)備。
為了達到以上目的，本發(fā)明的雙倉體差壓式微波真空冷凍干燥設(shè)
備主要由裝有微波磁控管的倉體和捕集水蒸氣的冷阱組成；所述倉體 內(nèi)安置物料承載裝置；其改進之處在于所述倉體由透射隔流板分隔 成第一倉室和第二倉室；所述-茲控管位于第一倉室，所述第一倉室的 真空度小于放電臨界值；所述物料承載裝置位于第二倉室中，所述第 二倉室通過屏蔽過流板與冷阱相聯(lián)。
上述真空度的標(biāo)識通常有兩種方法 一是用"絕對壓力"、"絕對 真空度，，(即比"理論真空"高多少壓力)標(biāo)識。在實際情況中，真 空泵的絕對壓力值介于0 ~ 101. 325KPa之間。絕對壓力值需要用絕對 壓力儀表測量，在20。C、海拔高度=0的地方，用于測量真空度的儀 表(絕對真空表)的初始值為101. 325KPa(即一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)。二是 用"相對壓力"、"相對真空度，，(即比"大氣壓，，低多少壓力)來標(biāo)識。 "相對真空度"是指被測對象的壓力與測量地點大氣壓的差值。用普 通真空表測量。在沒有真空的狀態(tài)下(即常壓時)，表的初始值為0。 當(dāng)測量真空時，它的值介于0到-101. 325KPa (—般用負數(shù)表示)之 間。理論上二者換算方法如下相對真空度=絕對真空度(絕對壓力)-測量地點的氣壓。國際真空行業(yè)通用的"真空度"，也是最科學(xué)的， 是用絕對壓力標(biāo)識。
上述第一倉室最簡單的處置是處于常壓，即相對真空度為零。
上述透射隔流板可以采用各種能夠透過微波的非金屬材料制成， 例如塑料板、膠木板等，最好采用聚四氟乙烯塑料板。
上述屏蔽過流板可以采用各種具有篩狀通孔的金屬板制成，例如 鋼板、銅板等，最好采用不銹鋼板制作。
理論和實踐都可以證明，決定微波《1起放電的兩大因素是一定量 的電場強度和真空度，即只有當(dāng)電場強度和真空度均超過臨界值，才有可能發(fā)生放電現(xiàn)象。對于特定空間而言，上述電場強度和真空度的 臨界值，可以通過實驗或理論計算確定，例如絕對真空度的臨界值通
常為低于3000Pa。采用本發(fā)明后，直接安裝磁控管的第一倉室構(gòu)成 微波諧振腔，即使具有較高的場強，由于不具有相對真空度，或只具 有較低的相對真空度，因此不會產(chǎn)生放電現(xiàn)象；而第二倉室雖然具有 所需的較高相對真空度，但由于其中放置吸收微波的待干燥物料，微 波通過透射隔流板射入第二倉后即被待干物料吸收，其場強迅速衰減 至臨界值以下，因此也避免了放電的產(chǎn)生。結(jié)果使得本發(fā)明的設(shè)備既 可以保持為干燥提供足夠的微波發(fā)生功率和理想的真空度，從而保證 所需的干燥速率，又由于分別在第 一和第二倉室抑制了放電的邊界條 件之一 ，因此可以從才艮本上避免放電現(xiàn)象的產(chǎn)生。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進 一 步的說明。
圖1為本發(fā)明一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為圖1的側(cè)一見圖。
圖3為圖1的屏蔽過流板結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
實施例一
本實施例的雙倉體差壓式微波真空冷凍干燥設(shè)備如圖1和圖2 所示，上部的矩形倉體由水平安置的聚四氟乙烯材質(zhì)透射隔流板3 分隔成在上的第一倉室2和在下的第二倉室15。第一倉室2的側(cè)向 設(shè)有朝上傾斜的微波饋入裝置，該裝置由朝上傾斜的微波饋入口 4 及其端頭安置的f茲控管1構(gòu)成。從而可以向第一倉室2的頂部發(fā)射微 波，通過反射，使第一倉室2成為理想的諧振腔。第一倉室2內(nèi)為常 壓(研究表明，其絕對真空度只要小于放電臨界值3000Pa即可)。
本實施例中的物料承載裝置為支撐在兩側(cè)導(dǎo)軌12上的物料托盤14,位于第二倉室15中，靠近透射隔流板一側(cè)，工作時托盤上放滿 被干燥的物料16。第二倉室15通過屏蔽過流板13與下部的冷阱9 相鄰，該冷阱9中安置與制冷系統(tǒng)5連通的盤管10,且通過管路與 抽真空裝置11連通，該抽真空裝置11由串聯(lián)的羅茨泵和旋片泵構(gòu)成， 因此使得冷阱9以及第二倉室15具有遠高于第 一倉室的相對真空度， 絕對真空度低于300Pa。
屏蔽過流板13的結(jié)構(gòu)如圖3所示，采用具有篩狀通孔的不銹鋼 制成。此外，圖l中，6是法蘭，7是端蓋，8是密封圈。
工作時，首先將托盤中的物料放入冷庫凍結(jié)，待完全凍結(jié)后，把 裝有物料的托盤移到第二倉室內(nèi)，啟動制冷系統(tǒng)，同時開啟旋片泵， 對第二倉室和冷阱抽真空，真空度達到一定值時，開啟羅茨泵，此時 旋片泵和羅茨泵同時工作，使第二倉室和冷阱內(nèi)的壓力降至300Pa 以下，再啟動微波系統(tǒng)。此時，第一倉室處于常壓狀態(tài)，第二倉室 處于凍千工作壓力狀態(tài)(絕對真空度在300Pa以下)。具有一定厚度 的聚四氟乙烯透射隔流板可以透射微波而又能承受一定壓力，使得兩 倉室形成微波諧振腔。微波在倉體內(nèi)不受透射隔流板的影響，經(jīng)諧振 腔壁多次反射后形成比較均勻的微波場，對被干燥物料產(chǎn)生內(nèi)外同時 加熱效果，使水直接升華為水蒸汽，經(jīng)屏蔽過流板進入冷阱，被冷阱 盤管冷凝捕集。物料中釋放出的不凝性氣體由抽真空系統(tǒng)抽除。
采用雙倉體差壓式干燥倉結(jié)構(gòu)不僅可以有效解決微波饋入口處 和干燥倉內(nèi)輝光放電問題，同時也能使物料受熱均勻，提高干燥品質(zhì)。
值得一提的是，在微波真空冷凍干燥過程中，微波加熱的均勻性 也是一個問題，即微波從饋入口進入干燥倉后，直接照射到物料表面， 使靠近微波饋入口的物料先干燥完，而距離微波饋入口較遠的物料還 沒有完成干燥，最終造成物料部分過干甚至燒糊，嚴(yán)重影響品質(zhì)，并 且干燥時間也被延長。針對該問題，本實施例采取微波從饋入口進入第一倉室后，經(jīng)倉壁反射，在第二倉室內(nèi)形成多模微波場，使微波場 相對均勻，/人而對物術(shù)牛均勻加熱。
歸納起來，本實施例具有以下特點
(1)透射隔流板采用一定厚度的聚四氟乙烯板，可以透射微波 且能承受一定壓力，把微波諧振腔分為常壓和低壓(300Pa以下)兩 個倉室，微波系統(tǒng)安裝于第一倉室側(cè)壁，被干物料置于第二倉室內(nèi)；
(2 )將微波饋入口設(shè)在常壓環(huán)境下，使;微波經(jīng)波導(dǎo)傳輸出來后， 不直接進入真空環(huán)境，而是進入常壓環(huán)境，這樣可以有效解決微波真 空冷凍干燥設(shè)備中的輝光放電技術(shù)難題；
(3) 在第二倉室與冷阱之間，安置均布一定直徑通孔的屏蔽過 流板，從而使水蒸汽通過屏蔽過流板后直接進入冷阱，而又能有效防 止微波泄漏進冷阱。
(4) 微波系統(tǒng)傾斜配置在諧振腔側(cè)壁，微波先照射到第一倉室 頂壁，經(jīng)多次反射后，改變微波場的模式，在第二倉室內(nèi)形成均勻的 多模微波場，可以避免微波饋入后直接照射到物料產(chǎn)生的問題，有利 于提高凍干品質(zhì)。
除上述實施例外，本發(fā)明還可以有其他實施方式。凡采用等同替 換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種雙倉體差壓式微波真空冷凍干燥設(shè)備，主要由裝有微波磁控管的倉體和捕集水蒸氣的冷阱組成；所述倉體內(nèi)安置物料承載裝置；其特征在于所述倉體由透射隔流板分隔成第一倉室和第二倉室；所述磁控管位于第一倉室，所述第一倉室的真空度小于放電臨界值；所述物料承載裝置位于第二倉室中，所述第二倉室通過屏蔽過流板與冷阱相聯(lián)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙倉體差壓式微波真空冷凍干燥設(shè)備， 其特征在于所述第一倉室的側(cè)向設(shè)有朝上傾斜的微波饋入裝置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的雙倉體差壓式微波真空冷凍千燥 設(shè)備，其特征在于所述透射隔流板由塑料板制成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙倉體差壓式微波真空冷凍干燥設(shè)備， 其特征在于所述屏蔽過流板由具有篩狀通孔的金屬板制成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙倉體差壓式微波真空冷凍干燥設(shè)備， 其特征在于所述物料承載裝置為支撐在兩側(cè)導(dǎo)^L上的物料托盤，位 于第二倉室中，靠近透射隔流板一側(cè)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種雙倉體差壓式微波真空冷凍干燥設(shè)備，屬于食品藥品機械技術(shù)領(lǐng)域。該設(shè)備主要由裝有微波磁控管的倉體和捕集水蒸氣的冷阱組成；所述倉體內(nèi)安置物料承載裝置；所述倉體由透射隔流板分隔成第一倉室和第二倉室；所述磁控管位于第一倉室，所述第一倉室的相對真空度小于放電臨界值；所述物料承載裝置位于第二倉室中，所述第二倉室通過屏蔽過流板與冷阱相聯(lián)。采用本發(fā)明后，既可以保持足夠的微波發(fā)生功率和理想的真空度，從而保證所需的干燥速率，又由于分別在第一和第二倉室抑制了放電的邊界條件之一，因此可以避免放電現(xiàn)象的產(chǎn)生。
文檔編號F26B7/00GK101608862SQ200910181720
公開日2009年12月23日 申請日期2009年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月16日
發(fā)明者峰 吳, 彭寶良, 曹士峰, 王建楠, 王海鷗, 胡志超, 胡良龍, 謝煥雄, 挺 鐘, 陳有慶 申請人:農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機械化研究所