[发明专利]一种用于液态物料超声波雾化脉冲微波真空干燥装置及进行干燥的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于液态物料超声波雾化脉冲微波真空干燥装置及进行干燥的方法，属于化工、农业、食品行业液态物料微波真空干燥技术领域。

背景技术

喷雾干燥是一种已被工业界广泛接受的干燥工艺，其特点是把初始状态溶液、乳浊液、悬浮液或浆状物通过特殊设计的雾化器雾化后再与干燥介质接触, 在短时间内完成蒸发干燥而获得干燥的产品。喷雾干燥产品具有很好的流动性、分散性及溶解性。目前，该技术已广泛应用于食品、制药和化工等行业。据不完全统计，到2006 年底，全世界已安装投产的喷雾干燥设备超过25000 套，干燥能力从每小时不足1kg到50吨。

然而，传统的喷雾干燥是基于随机的雾化过程，干燥介质采用热空气或过热蒸汽。因此，传统喷雾干燥存在如下一些缺点：

（1）单位产品的能耗大，设备的热效率低，只有30%~40%；

（2）容积干燥强度较小。容积传热系数低，干燥器的体积庞大、初期投资费用大；

（3）干燥介质消耗量大。为了维持液滴与干燥介质之间热量和质量的高速传递，需要不断更新干燥室内的干燥介质。所以，喷雾干燥的干燥介质消耗量很大；

（4）干燥产品品质下降。高温干燥介质带来产品营养成份的损失；

（5）产品的粒径分布范围广，质量参差不齐。

目前，干燥操作所消耗的能量已经占到我国总能耗的10%以上。由于世界能源日趋紧张，人们的环保意识及食品安全与营养意识日益增强，对高品质高效节能喷雾干燥技术问题研究已迫在眉睫。

杨连生、罗发兴（1997年）公开了“液体糖的微波、真空雾化干燥的方法及其装置”专利（专利授权申请号97104780）。该专利采用压力喷嘴方式在真空状态下进行物料雾化，雾化液滴存在不均匀及粘壁现象，同时液滴在雾化前初始温度高，带来产品热敏性营养成份的损失。再者，在微波源分布方面，采用直线分布，带来微波场强不均匀，微波功率不能连续调整。在真空系统设计方面，干燥仓内气体一直处于工作状态，容易抽去干燥物料。另外，喷嘴及雾化器微波屏蔽没有解决。本发明的不同之处为液态物料在干燥室外雾化，预加热后进入真空干燥管，能够保证雾滴的均匀性及不产生粘壁现象，也容易实现雾化器微波屏蔽及避免雾化器在真空状态下发生气体放电现象及喷嘴局部高温，阻塞喷嘴雾化；微波加热与真空干燥采用分离设计，微波源沿微波加热腔螺旋分布，实现微波真空干燥管内微波场的均匀性；微波控制器与水负载结合实现微波功率大范围内连续调节。另外，在干燥过程中进料与抽真空实现互锁，保证干燥物料不易被真空抽去。本发明干燥前对雾化液滴进行预加热，温度低，不影响干燥产品品质。

李华国（2004年）公开了“真空雾化微波干燥系统”专利（专利授权号ZL03259987.0）。该专利磁控管处于真空干燥室微波场中，容易发生低压气体放电；另外，喷嘴也处于微波场内，也容易发生气体放电及喷嘴局部产生高温，阻塞喷嘴雾化；因此，该专利不能保证喷雾真空干燥正常运行。本发明的不同之处为液态物料在干燥室外雾化，微波加热腔与干燥室分离，避免了低压气体放电发生，微波功率控制器与水负载结合降低微波功率强度，另外，进料与抽真空实现互锁，保证干燥物料不易被真空抽去。

董铁友、周冬菊、任发政、陈树兴、崔建云、葛克山、姜勇、何佳、赵启美（2009年）公开了“微波喷雾真空干燥机”实用新型专利（专利授权号ZL200720310413.5）。该专利喷嘴处于微波场内，容易发生气体放电及喷嘴局部产生高温，阻塞喷嘴雾化；微波源预先加热料液，影响微波的穿透性，降低真空干燥室内微波场电场强度，影响干燥效率；另外，真空系统连续工作也容易带走物料颗粒。本发明的不同之处为液态物料在干燥室外雾化，微波加热腔与干燥室分离，避免了低压气体放电发生，便于干燥管内物料清洁，微波源直接作用于干燥管，保证干燥室所需要微波功率。另外，进料与抽真空实现互锁，保证干燥物料不易被真空抽去。

李晟、刘刚（2008年）公开了“微波真空喷雾干燥设备”实用新型专利（专利授权号ZL200720031027.2）。该专利喷嘴处于微波场内，容易发生气体放电及喷嘴局部产生高温，阻塞喷嘴雾化、影响干燥效率；微波功率没有实现连续调节，带来真空干燥室微波场电场强度过高，影响干燥产品质量，真空干燥室与微波加热腔一体化设计容易带来干燥物料在微波馈口沉积，造成物料局部高温。本发明的不同之处为液态物料在干燥室外雾化，微波加热腔与干燥室分离，避免了低压气体放电发生，也便于物料清洁，微波功率控制器与水负载结合降低微波功率强度，提高产品干燥均匀度，另外，进料与抽真空实现互锁，保证干燥物料不易被真空抽去。