[发明专利]一种多功能微波‑热油组合冷冻干燥设备及其操控方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种食品、药品加工领域的冷冻干燥设备，尤其是一种多功能微波-热油组合冷冻干燥设备，属于食品药品机械技术领域。

背景技术

真空冷冻干燥可较好地保留新鲜物料的色、香、味、形及营养成份，是国际公认的生产高品质、高附加值脱水制品的加工方法，已在食品、药品、生物制品保存及干燥加工中获得应用。

据申请人了解，常规冷冻干燥采用的传统加热方式（如电加热板、高速循环导热油等）存在干燥时间长、速率低、能耗高等缺点，尤其是冷冻干燥的解吸干燥，由于解吸结合水极为耗时耗能，因此阻碍了常规真空冷冻干燥技术的进一步推广应用。

微波真空冷冻干燥是以微波作为热源的冷冻干燥技术，长期实践证实，冷冻干燥采用微波加热可大大提高其干燥速率和能量利用率，进而显著提高冻干效率、降低能耗。然而研究表明，在微波冷冻干燥初期，受物料冻结温度较低、装载量大以及物料含水率高的影响，微波加载功率不易过大，否则极易引起低压放电现象，造成产品烧焦、设备损坏以及有效功率损耗问题。另外，微波加热本身存在加热不均匀问题，在小功率加热不能显著提高冻干效率的冻干阶段，不适宜采用。

因此，现存在的最大问题是单一冻干技术设备难以同时适应物料冻干各阶段的要求，也不能满足不同物料的冻干需求。此外，现有技术对冻干过程的操控不尽合理，因此难以实现优质高效的冻干。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述技术存在的缺点，提出一种可以同时适应物料冻干各阶段要求以及满足各种物料冻干需求的多功能微波-热油组合冷冻干燥设备，并且该装备应结构紧凑，便于操控；同时本发明还将提出相应的合理操控方法。

为了达到以上目的，本发明的多功能微波-热油组合冷冻干燥设备包括水平安置于机架上的圆筒状热油冻干仓和微波冻干仓；所述加热油冻干仓的一端设有物料仓门，另一端与捕水仓连体；所述微波冻干仓的一端设有微波仓门，另一端通过装有筛孔屏蔽过流板的接管与热油冻干仓连通；所述捕水仓内装有盘管捕水器，且其仓壁与真空泵相连；所述盘管的一端通过捕水管道并经机架底部的压缩机与外置的冷却器一端连接，所述盘管的另一端通过膨胀阀与所述冷却器的另一端连接，构成制冷捕水循环系统；所述热油冻干仓内装有内部通过输油泵与热油储油罐循环连通的加热板，所述热油循环管道中安置有加热装置，所述加热板层间安置有导热料盘；所述微波冻干仓的周围外壁分布有径向安置的至少四个微波发生器。

采用本发明后，可以依据物料特性选用微波或热油单一冷冻干燥方式，更可选用联合干燥，在不同的冻干阶段，分别采用适宜的干燥方式，利用两种干燥方式的优点实现联合干燥，避免各自的缺点，不仅能够提高干燥速率、降低能耗，而且还能够改善产品品质。并且，由于两种冻干仓共用捕水、真空发生等基础部分，因此结构十分紧凑，实现了有机结合，也降低了设备投入。

采用本发明的联合真空冷冻干燥操控步骤为：

第一步、前处理——将预冻干物料分拣、清洗、切制、装盘，使得水分均匀地附着于物料表面，保证物料的原形状在冻干过程中保持良好；接着将湿物料在冷库中预冻至-40℃以下，使水分变成固态的冰；

第二步、真空冷冻——将前处理后的物料放入热油冷冻仓，先同时开启冷凝器和膨胀阀，再开启压缩机制冷；待捕水管道温度降至-50℃以下后，开启真空泵抽真空，使物料上的冰升华为水蒸气；

第三步、阶梯补热——开启输油泵使热油在加热板中循环流动，逐渐提升物料的温度，控制加热装置启闭使每次提升5±1℃后保温2±0.5小时；当物料含水率降至40%以下时，将其迅速转移微波冻干仓，控制微波发生器的功率使每次提升5±1℃后保温2±0.5小时，直至捕水管道的温度与物料温度一致，完成物料冻干；

第四步、关机——依次关闭储油罐加热装置、微波发生器、输油泵、真空泵、压缩机，必要时进行除霜；之后关闭冷凝器，进行排水处理。

当物料含水率较低时，采用本发明也可以单独启用微波加热真空冷冻干燥，其操控步骤为：

第一步、前处理——将预冻干物料分拣、清洗、切制、装盘，使得水分均匀地附着于物料表面，保证物料的原形状在冻干过程中保持良好；接着将湿物料在冷库中预冻至-40℃以下，使水分变成固态的冰；

第二步、真空冷冻——将前处理后的物料放入微波冷冻仓，先同时开启冷凝器和膨胀阀，再开启压缩机制冷；待捕水管道温度降至-50℃以下后，开启真空泵抽真空，使物料上的冰升华为水蒸气；