[实用新型]微波真空冷冻干燥设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种冷冻干燥设备，特别涉及以微波为加热源的真空冷冻干燥设备

背景技术

真空冷冻干燥技术由于脱水彻底，能最大限度地保留产品的形貌和微观结构，且复水快，越来越受到人们的重视。它是将含水物料冻结到共晶点温度以下，使物料中的水分和其他溶剂在高真空度的情况下不经过融化而直接升华为气体排出的一种干燥技术。传统的真空冷冻干燥通常采用热传导的方式提供升华热，这种加热方式的干燥周期长，能量消耗大，成本比较昂贵。同时，这种加热方式在较高的温度下进行，在对食品进行干燥的时候也会破坏食品的营养成分，还容易滋生细菌，对人们的健康造成威胁。这些缺点严重制约着真空冷冻干燥技术的发展。

微波真空冷冻干燥技术可以克服上述缺点。它是用微波加热替代传统冻干技术中的传导或者红外辐射加热作为升华潜热的提供者。在微波作用下，被加热物料内部的偶极分子高频往复运动，产生“内摩擦热”而使被加热物料温度升高，无须任何热传导过程，就能使物料内外同时加热、同时升温，不会造成加热不均匀现象。

然而，在微波真空冷冻干燥技术领域困扰研究人员的一个最大问题是使用微波在低压条件下加热容易发生辉光放电。在微波干燥过程中，由于真空度的提高，降低了气体的击穿场强，使气体分子很容易电离成离子，从而发生辉光放电现象。这会大大损失微波能量，有可能对设备造成损坏，还会对干燥样品造成较大破坏。另外，在微波真空冷冻干燥的后期，随着样品含水量的减少，升华所需要的能量也会逐渐减少。如果持续地以高功率的微波对物料进行加热，不仅会造成物料焦糊而影响冻干产品的品质，还可能降低设备的寿命。

申请号为03249124.7，名称为“用于食品生产的微波冷冻干燥设备”的中国实用新型专利，采用微波磁控管对食品进行加热干燥，可使食品内外同时受热，并使食品中心和外表的水分同时被蒸发，不会破坏被干燥食品的营养成分，将食品的干燥周期缩短了5-6倍，降低了大规模生产的成本。然而该专利没有解决微波在低压条件下的辉光放电问题。而且，物料和托盘的位置相对静止，对产品加热效果的均匀性有一定影响。

申请号为200910181720.1，名称为“一种双仓体差压式微波真空冷冻干燥设备”的中国发明专利申请，公开了一种微波真空冷冻干燥设备，该设备的仓体由透射隔流板分割成第一仓室和第二仓室，磁控管位于第一仓室，第一仓室的真空度小于放电临界值，物料承载装置位于第二仓室中，第二仓室通过屏蔽过流板与冷阱相连。但是，这种将磁控管和物料所在空间分开，让微波通过透波材料进入物料所在仓体的方法不能从根本上抑制辉光放电现象的发生，因为其第二仓室依然处于高真空度的环境中，微波在这样的真空度下还是会发生放电。另外，即使微波从溃入口进入第一仓室，经仓壁反射在第二仓室形成多模微波场，但由于待冻干样品位置固定，微波加热的均匀性受到很大影响。

另一方面，对于气凝胶材料，目前主要采用的干燥方法中，超临界干燥能很好的消除干燥过程中的毛细张力，从而维持材料的完整性，但这种方法对设备要求高，成本昂贵，而且操作过程中存在较大危险性；常规真空冷冻干燥一定程度上降低了设备的成本，但由于采用传导加热的方式干燥，受热不均匀导致气凝胶材料完整性受到破坏；常压干燥虽然大大降低了干燥的成本，但需在干燥前对材料进行充分的表面修饰，干燥周期变长，降低了干燥的效率。因此，迫切期望能够开发出一种能使气凝胶材料均匀受热干燥，干燥速率快，且大大提高了干燥速率，能耗低的干燥方法。

实用新型内容

本实用新型是针对上述问题提出的，本实用新型的目的在于提供一种很好的解决了辉光放电现象的微波真空冷冻干燥设备。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种微波真空冷冻干燥设备，包括微波仓，冻干仓，发射功率连续可调的微波发生器，制冷系统，真空捕水系统，压力调节系统、真空泵和微电脑中控系统，其特征在于，所述冻干仓设置在所述微波仓的内部，所述发射功率连续可调的微波发生器固定在所述微波仓的侧壁，环绕所述冻干仓均匀交叉排列，所述制冷系统与所述冻干仓和所述真空捕水系统相连，所述真空捕水系统与所述真空泵和所述冻干仓相连，所述压力调节系统与所述真空泵和所述冻干仓相连，所述微电脑中控系统分别与所述微波发生器和所述压力调节系统相连，以控制所述微波发生器所发生的微波功率和所述压力调节系统所调节得到的压力。

根据本实用新型的一些实施例，所述微波电脑中控系统以预定的联合控制模式对所述微波发生器、所述压力调节系统进行控制，以使所述微波发生器所发生的微波功率与所述压力调节系统所调节得到的压力相对应。