专利名称：多源耦合液料循环微波加热器的制作方法
技术领域：
本发明涉及电学中通过电磁场对液料进行杀菌、浓缩及酒类加速陈酿的辐射加热装置。近年来微波加热器的研究和运用已逐步向工业化方向发展。因为微波加热是靠物料内部分子超高频振荡的内加热方式，不靠外界传热媒界的传导，因此具有高效、节能等独特优点，但由于微波发生器在由电能转化为微波能时热能损耗很大反过来又抵消了部分微波加热节能的效率。其次能量过于集中往往影响到加热的均匀性，加上加热的范围过大，热量要通过交流传导，才能提高总体的加热温度，因此影响总体的加热效率特别是影响杀菌的效率，因而使微波加热器仍难于适应工业化生产的要求。
中国专利CN8710188A公开的一种对液料加热的装置，有两个以上的微波发生器，馈给波导通过裂缝再经介质板供波，微波通过水作传播媒介再由水中传入加热对象，虽馈能比较均匀，但能量损失较大。
中国专利CN86107045A公开的一种微波对液料加热杀菌的装置，通过微波先对物料加热一次，然后再高温杀菌一次，这样多次处理加上高温难免破坏物料中的营养成分，再者微波加热的容器过大，容器内靠加热的部分传导给未加热的部分，虽一次处理量较大，但实际效率不高。
中国专利CN86205277U公开的一种微波老熟酒处理机，是通过缩短电容式环形谐振腔为酒的处理器，其特点是加强了场强，降低了输出功率，在某种程度上耗能较低，但生产量小为其弊病。以上虽作了一些改进，但不同程度的仍存在以上分析的若干弊病。
本发明的目的是采用单体或多体化的液料加热腔体上安装有多个各自带有波导管的微波源组合，通过保温筒对液料加热腔体内液料进行循环加热处理而制造一种加热均匀、节能、一机多用的多源耦合液料循环微波加热器。本发明的总体结构如图(1)所示，其中(1)代表微波源 (22)代表下料管1；(2)代表馈能波导管；(23)代表下料管2(3)代表介质板 (24)代表下料管三通阀门；(4)代表液料加热腔体； (25)代表下料管3；(5)代表供液管1 (26)代表下料管4；(6)代表供液管2 (27)代表下料管三通阀门2；(7)代表贮液罐 (28)代表下料管5；(8)代表吸料管1 (29)代表下料管6；(9)代表吸料管2 (30)代表抽提泵；(10)代表吸料泵； (31)代表输料管；(11)代表吸料管； (32)代表冷却罐；(12)代表测温计； (33)代表下料管三通阀门3；(13)代表压力计 (34)代表冷水进水管；(14)代表微波源罩盒 (35)代表冷水出水管；(15)代表进气孔 (36)代表冷却盘管；(16)代表保温园筒 (37)代表冷却回收罐；(17)代表保温盘管 (38)代表冷却回收罐；(18)代表排气管 (39)代表测温计；(19)代表排气扇 (40)代表传输管；(20)代表回收罐 (41)代表出料管阀门；(21)代表隔板 (42)代表操作控制板本发明微波源(1)通过波导管(2)与液料加热腔(4)的耦合结构如图(2)A所示，其中(43)代表微波传输孔；(44)代表固定波导截止器；(45)代表法兰盘；(46)代表调节螺钉；(47)代表法兰盘上固定螺栓孔。本发明微波源罩盒(14)与保温筒(16)的结合方式如图(2)B所示，其中左图为波导管(2)安排在液料加热腔(4)的一侧；右图为波导管(2)相对错开安排在液料加热腔(4)的两侧；本发明多个波导管(2)通过微波源罩盒(14)与保温筒(16)总体的结合方式如图3所示，其中A为具有分开的两个波导管(2)的微波源罩盒(14)与保温筒(16)的结合方式立视图。
B为具有2-6个微波源罩盒(14)与保温筒(16)结合方式之横切面图。本发明波导管(2)通过介质板(3)与液加热腔(4)耦合的结构如图4所示，其中(45)为液体加热腔(4)上安装的法兰盘；(A)为固定在液料加热腔(4)上法兰盘(45)的矩形框外缘带，(49)为法兰盘(45)中央的矩形中空部分。
(B)为在A带矩形框的内侧及空面(49)矩形腔的外测的矩形带部分；(C)为在B带矩形框中间开设的矩形带嵌合槽；(H)为(A)带至(B)带的高差；(H′)为嵌合槽(C)的深度；(48)、(48′)为A、B、C各带在法兰盘两端的纵切图；(3)为嵌入并复盖B、C矩形带及中空带(49)的介质板；(45′)为波导管(2)耦合端上安装的法兰盘；(49)为固定波导管(2)上的法兰盘(45′)的中空部分。本发明微波加热循环的分体结构如图5A所示，其中(21)为平分循环罐(20)之隔板；X和Y分别为被隔板(21)分成的两个容积相等之容器；(22)、(23)分别为保温盘管(17)延伸下来并一分为二的下料管；(24)为控制下料管(22)和(23)的三通阀门；(25)、(26)分别为循环罐(20)的隔板(2)两侧底部的下料管；(27)为下料管(25)及(26)交合处的三通阀门；(28)、(29)分别循环罐(20)的隔板(21)两侧底部的下料管；(33)为下料管(28)，(29)交合处的三通阀门；本发明在用作液料浓缩用途时结构如图5B所示，其中
(52)为降膜蒸发管；(53)为浓缩液收集罐；(54)为溶剂回收管道；(55)为冷却塔；(56)为溶剂回收罐；(57)为真空泵；(58)为废热排出管；在单体或多体化的液料加热腔体(4)上装有多个各自带有波导管(2)的微波源(1)，波导管(2)与液料加热腔(4)的接合部装有介质板(3)，在液料加热腔体(4)的两端分别装有供液管(5)和(6)及通过吸料泵(10)与保温盘管(17)连接的其上装有测温器(12)及压力计(13)的吸料管(8)和(9)，保温盘管(17)外有与微波源罩盒(14)相通的余热利用保温筒(16)，保温盘管(17)分别逐级与回收罐(20)贮液罐(7)相连，回收罐(20)的下料管(28)、(29)通过抽提泵(30)及输料管(31)按装冷却罐(32)，冷却的物料经冷却回收罐(38)出来完成微波加热工作。
微波液体加热往往液料加热腔过大，微波加热的作用要经过液料的热传导进行从而降低了微波能直接加热和杀菌的效率。本发明采取液料加热腔体与波导管两者截面等大的管状加热方式来克服以上矛盾，其特点是液料加热腔体(4)与馈能波导管(2)具有长、宽相等的截面，两者矩形截面的宽边均为窄边长度的两倍，波导管(2)群与液料加热腔体(4)的耦合可以是按一定间隔顺向排列，也可以按一定间隔分别在对面插空排列，不论是顺开或是插空对开，波导管(2)均只能安排在液料加热腔体(4)的窄面上，即波导管(2)与液料加热腔(4)的截面的窄边与窄边平行，宽边与宽边重合。
在波导管(2)与液料加热腔体(4)耦合面的另一端宽面上装有微波源(1)，对应微波源园中心的投影位置上开有一个微波传输孔(43)，微波传输孔(43)可以是园形、方形和其他几何形状，在靠耦合面一端波导管(2)的宽面上设有3-4个调节螺钉(46)，在耦合面的相反端部装有固定波导截止器(44)。
由微波源(1)发射的微波能通过波导管(2)上面的微波传输孔(43)，经波导管(2)进入液料加热腔体(4)是通过液料加热腔(4)上安装的法兰盘(45)与波导管(2)耦合端上安装的法兰盘(45′)两者上的螺栓(47)将介质板(3)卡合在两法兰盘的中间而实现的。液料加热腔体(4)上的法兰盘(45)分为A、B、C三个矩形框带。A带为法兰盘(45)超出液料加热腔(4)窄面的部分，构成一个矩形框，沿着框的四边上开有若干螺孔(47)，液料加热腔(4)窄面上安装的法兰盘(45)中央开设有矩形中空部分(49)；在A带矩形框的内侧及中空部分(49)矩形空面的外侧的B带矩形框比A带矩形框的垂直截面低0.2mm-0.5mm。在B带矩形框中间开设的矩形带嵌合槽C带的深度为1mm左右，法兰盘(45)的中心开口矩形腔(49)的面积与波导管(2)的截面积等大，介质板(3)为聚四氟乙烯制成，其大小基本与B带矩形面积相等并则好嵌入B带矩形腔内，介质板(3)嵌入B带矩形腔后应高出法兰盘(45)表面0.2mm-0.4mm，介质板(3)通过液料加热腔(4)上的法兰盘(45)与波导管耦合端上法兰盘(45′)的对合螺孔经螺栓强力挤压而密合。
多个与波导管(2)相连的微波源(1)组通过微波源罩盒(14)分别与保温筒(16)园体周边相接，保温筒(16)与微波源罩盒(14)的连接部分是完全相通的；多个微波源罩盒(14)可以安装在保温筒(16)的一侧，也可分别均匀安置在保温筒(16)的周边，微波源罩盒上开有若干进气小孔(15)，在保温筒(16)的底部开有排气管(18)，排气管(18)的上方装有一排气扇(19)，保温筒(16)包围在保温盘管(17)的外面，除保温盘管(17)上下贯通以及保温筒底部开有排气管以外，其余部分全部密封。保温盘管(17)的上端与吸料泵(10)相接，下端连接回收罐(20)，回收罐(20)中间有一隔板(21)将回收罐(20)均分为X与Y两个容积相等的容器，保温盘管从保温罐(16)的底部延伸出来分别向回收罐(20)的隔板(21)的两侧上方分成两根下料管(22)和(23)，在下料管(22)和(23)的分叉处装有三通阀门(24)，在回收罐(20)的底部分别在隔板(21)基部两侧往下装有下料管(25)和(26)，下料管(25)和(26)延伸结合为一管通入贮料罐(7)，贮料罐(7)的容积为回收罐(20)容积的1/2，在下料管(25)和(26)的合并处装有一三通阀门(27)，在回收罐(20)的底面相对于下料管(25)和(26)开孔位置的另一端分别在隔板(21)的两旁装有另外两根下料管(28)和(29)，下料管(28)和(29)往下合成一管与抽提泵(30)相接，抽提泵(30)的另一端通过连接的输料管(31)而通入冷却罐(32)，在下料管(28)与(29)的结合部装有一个三通阀门(33)。
冷却罐(32)为一密封容器仅在罐的基部和上部开有冷却水进口(34)和冷却水出口(35)，冷却罐内部装有冷却盘管(36)，冷却盘管(36)的上端与输料管(31)相连，下部通过冷却回收管(37)连结冷却回收罐(38)，冷却回收罐(38)上装有一测温器(39)，下部有一出料管(40)，出料管上装有一开闭阀门(41)。
液料的加热循环首先由供液管(25)和(26)通过吸料泵(10)的抽提，将液料抽入液料加热腔体(4)，在微波的作用下进行加热，然后进入保温盘管(17)由保温园筒(16)接受微波源罩盒(14)传导过来的由电能转化为微波能所产生的热能对液料进行加热保温，加热后的废气由排气管(18)抽出，经过加热的液料通过三通阀门(24)的控制，通过下料管(22)进入回收罐(20)的X室，通过三通阀门(27)的控制从X室流入贮料罐(7)，再由供液管(25)，(26)吸上再次经过微波加热形成一次循环。当第二次或多次循环后液料达到加热的要求时，通过三通阀门(33)打开X室的阀门将液料抽至冷却罐(32)再经冷却回收罐(38)出料，在出料的同时开启进入回收罐(20)Y室的三通阀门(24)，使加热循环经过Y室进行，如此保证生产不断地进行，并保证加热的选择性。
整个电路的控制系统(42)是由电源箱联结单片计算机来控制微波源的分组启动、功率挡次的调整，液料加热管断流的自动停机的保险装置等，从而完成整个微波加热系统的运转。实施例一微波源输出功率800W×6＝4.8KW频率2450±50MHz波导管采用BJ-27标准波导管液料加热腔采用BJ-27标准波导管耦合采用插花对接方式液料传输速度20kg/M杀菌材料(1)鲜牛奶(2)啤酒；杀菌情况a.循环杀菌一次，温升由25℃上升至45℃；细菌杀灭88％，大肠杆菌菌落＞30个/ml不理想。b.循环杀菌二次，温升至60℃-65℃，细菌杀灭98％，大肠杆菌＞30个/ml。c.循环杀菌三次，温度升至70℃-75℃，细菌杀灭99.99％，大肠杆菌菌落＜30个/ml。达到国家卫生标准，处理后的牛奶自然条件下存放2个月不败坏，而巴氏杀菌的牛奶冷藏下最多只能保存7天。
啤酒杀菌经过循环杀菌当温度上升到65-70℃时，菌落总数平均为10个/ml，大肠杆菌菌落＝0个/ml，而对照平均菌落总数为60个/ml，大肠杆菌菌落3个/ml，完全符合GB4927-85的要求。用微波杀菌快速、温低杀菌后从泡沫外观，泡持性、香气、滋味、色度等感观指标评价比常规杀菌要优越得多。
实施例二微波酒类的陈酿微波源输出功率800W×6＝4.8KW频率2450±50MHz波导管采用BJ-27标准波导管液料加热腔采用BJ-27标准波导管耦合采用单边式耦合方式液料传输速率20kg/m陈酿材料曲酒经三次循环杀菌，检测理化指标如下项目 单位第一次循环处理第二次循环处理第三次循环处理酒度 v/v％ 0 0 下降0.1总酸 g/cl下降0.06 下降0.0302 下降0.0356总酯 g/cl上升0.0212 上升0.0212 上升0.046总醛 g/cl上升0.0011 上升0.0033 上升0.0467总醇 g/cl上升0.01 上升0.02 上升0.04杂醇酒g/cl上升0.17 上升0.2上升0.237温度上升 20℃45℃ 56℃ 67℃根据品酒专家鉴评认为经微波三次循环处理至少相当于窖藏半年以上的品质。
实施例三微波浓缩将本发明的微波加热系统与冷却系统中间加接一个降膜浓缩机(50)，装接时将排气管18接至降膜浓缩机(50)外套管的基部并在外套管的上方开一排气管(58)。
将加热好的液料通过泵进入降膜浓缩机(50)经过浓缩液罐出来，蒸发的溶剂经管道(54)进入冷凝塔(55)进入回收容器，回收容器后面接一真空泵。
微波源输出功率800W×6＝4.8KW频率2450±50MHz流速20kg/分真空度670mmHg，浓缩温度55℃蒸发器每小时蒸发50公斤水分试材柑桔汁结果将柑桔汁浓缩至波美度30，每小时产量＞50公斤。
该发明用于浓缩的步骤为第一步将榨出的柑桔汁经微波灭酶杀菌提高温度，再通过余热的引导至真空蒸发管保温保证了真空蒸发的效率，浓缩在较低温度下进行，速度快，生产出来的橙汁风味新鲜、不变色、没有加热臭，保证了原汁原味的特点，是一种高速度生产纯天然柑桔汁的有效方法。
权利要求
1.一种多源耦合液料循环微波加热器由微波源(1)、馈能波导管(2)、液料加热腔体(4)，供液管(5)、(6)，吸料管(8)、(9)，回收罐(20)、贮料罐(7)及冷却器(32)组成，其特征在于单体或多体化的液料加热腔体(4)上面安装有多个各自带有波导管(2)的微波源(1)，波导管(2)与液料加热腔体(4)的接合部装有介质板(3)，在液料加热腔体(4)的两端分别装有供液管(5)和(6)及通过吸料泵(10)与保温盘管(17)连接的其上装有测温器(12)及压力计(13)的吸料管(8)和(9)，保温盘管(17)分别逐级与回收罐(20)、贮液罐(7)相连，回收罐(20)的下料管(28)，(29)通过抽提泵(30)及传输管(31)安装冷却罐(32)。
2.根据权利要求1所述的多源耦合液料循环微波加热器，其特征在于液料加热腔体(4)与馈能波导管(2)具有长、宽相等的截面，两者矩形截面的宽边均为窄边长度的两倍，波导管(2)群与液料加热腔体(4)的耦合可以是按一定间隔顺向排列，也可以按一定间隔分别在对面插空排列，不论是顺开，或是插空对开，波导管(2)均只能安排在液料加热腔(4)的窄面上，即波导管(2)与液料加热腔(4)的截面的窄边与窄边平行，宽边与宽边重合。
3.根据权利要求1所述的多源耦合液料循环微波加热器，其特征在于在波导管(2)与液料加热腔体(4)耦合面的另一端宽面上装有微波源(1)，对应微波源园中心的投影位置上开有一个微波传输孔(43)，微波传输孔(43)可以是圆形、方形和其他几何形状，在靠耦合面一端波导管(2)的宽面上设有3-4个调节螺钉(46)在耦合面的相反端部装有固定波导截止器(44)。
4.根据权利要求1所述的多源耦合液料循环微波加热器，其特征在于由微波源(1)发射的微波能通过波导管(2)上面的微波传输孔(43)经波导管(2)进入液料加热腔体(4)是通过液料加热腔(4)上安装的法兰盘(45)与波导管(2)耦合端上安装的法兰盘(45′)两者上的螺栓(47)将介质板(3)卡合在两法兰盘的中间而实现的。液料加热腔体(4)上的法兰盘(45)分为A、B、C、三个矩形框带。A带为法兰盘(45)超出液料加热腔(4)窄面的部分，构成一个矩形框，沿着框的四边上开有若干螺孔(47)，液料加热腔(4)窄面上安装的法兰盘(45)中央开设矩形中空部分(49)。在A带矩形框的内侧及中空部分(49)矩形空面的外侧的B带矩形框比A带矩形框的垂直截面低0.2-0.5mm。在B带矩形框中间开设的矩形带嵌合槽，C带的深度为1mm左右，法兰盘(45)的中心开口矩形腔(49)的面积与波导管(2)的截面积等大，介质板(3)为聚四氟乙烯制成，其大小基本与B带矩形面积相等并刚好嵌入B带矩形腔内，介质板(3)嵌入B带矩形腔后应高出法兰盘(45)表面0.2mm-0.4mm，介质板(3)通过液料加热腔(4)上的法兰盘(45)与波导管耦合端上法兰盘(45′)的对合螺孔经螺栓强力挤压而密合。
5.根据权利要求1所述的多源耦合液料循环微波加热器，其特征在于多个与波导管(2)相连的微波源(1)组通过微波源罩盒(14)分别与保温筒(16)园体周边相接，保温筒(16)与微波源罩盒(14)的连接部分是完全相通的；多个微波源罩盒(14)可以安装在保温筒(16)的一侧，也可分别均匀安置在保温筒(16)的周边，微波源罩盒上开有若干进气小孔(15)，在保温筒(16)的底部开有排气管(18)，排气管(18)的上方装有一排气扇(19)，保温筒(16)包围在保温盘管(17)的外面，除保温盘管(17)上下贯通以及保温筒底部开有排气管以外，其余部分全部密封。
6.根据权利要求1所述的多源耦合液料循环微波加热器，其特征在于保温盘管(17)的上端与吸料泵(10)相接，下端连接回收罐(20)，回收罐(20)中间有一隔板(21)将回收罐(20)均分为X与Y两个容积相等的容器。保温盘管从保温罐(16)的底部延伸出来分别向回收罐(20)的隔板(21)的两侧上方分成两根下料管(22)和(23)，在下料管(22)和(23)的分叉处装有三通阀门(24)，在回收罐(20)的底部分别在隔板(21)基部两侧往下装有下料管(25)和(26)，下料管(25)和(26)延伸结合为一管通入贮料罐(7)，贮料罐(7)的容积为回收罐(20)容积的1/2，在下料管(25)和(26)的合并处装有一三通阀门(27)；在回收罐(20)的底面相对于下料管(25)和(26)开孔位置的另一端分别在隔板(21)的两旁装有另外两根下料管(28)和(29)，下料管(28)和(29)往下合成一管与抽提泵(30)相接，抽提泵(30)的另一端通过连接的输料管(31)而通入冷却罐(32)，在下料管(28)与(29)的结合部装有一个三通阀门(33)。
7.根据权利要求1所述的多源耦合液料循环微波加热器，其特征在于冷却罐(32)为一密封容器，仅在罐的基部和上部开有冷却水进口(34)和冷却水出口(35)，冷却罐内部装有冷却盘管(36)，冷却盘管(36)的上端与输料管(31)相连，下部通过冷却回收管(37)连结冷却回收罐(38)，冷却回收罐(38)上装有一测温器(39)，下部有一出料管(40)，出料管上装有一开闭阀门(41)。
8.根据权利要求1所述的多源耦合液料循环微波加热器，其特征在于液料的加热循环首先由供液管(25)、(26)通过吸料泵(10)的抽提将液料抽入液料加热腔体(4)，在微波的作用下进行加热，然后进入保温盘管(17)由保温园筒(16)接受微波源罩盒(14)传导过来的由电能转化为微波能所产生的热能，对液料进行加热保温，加热后的废气由排气管(18)抽出，经过加热的液料通过三通阀门(24)的控制通过下料管(22)进入回收罐(20)的X室，通过三通阀门(27)控制从X室流入贮料罐(7)，再由供液管(25)、(26)吸上再次经过微波加热形成一次循环。当第二次循环或多次循环液料达到加热的要求后，通过三通阀门(33)打开X室的阀门将液料抽至冷却罐(32)再经冷却回收罐(38)出料，在出料的同时开启进入回收罐(20)Y室的三通阀门(24)使加热循环经过Y室进行，如此保证循环不断地进行，并保证加热的选择性。整个电路的控制系统(42)是由电源箱联结单片计算机控制微波源的分组启动、功率挡次的调整、液料加热管断流的自动停机的保险装置等，从而完成整个微波加热系统的运转。
全文摘要
单体或多体化的液料加热腔体(4)上面安装有多个各自带有波导管(2)的微波源(1)，波导管(2)通过嵌合的介质板(3)馈能，在液料加热腔体(4)的两端分别装有供液管(5)和(6)及通过吸料泵(10)与保温盘管(17)连接的吸料管(8)和(9)，保温盘管(17)外有与微波源罩盒(14)相通的余热利用保温筒(16)，保温盘管分别逐级与回收罐(20)、贮料罐(7)及冷却器(32)相连构成一种多源耦合液料循环微波加热器，具有加热均匀、效率高、一机多用、适应性广的优点。
文档编号A23L3/01GK1115957SQ9410895
公开日1996年1月31日 申请日期1994年7月28日 优先权日1994年7月28日
发明者刘功弼 申请人:刘功弼