一种基于在线检测的微波真空浓缩干燥装置的制作方法

本实用新型属于浓缩干燥技术领域，具体涉及一种微波真空浓缩干燥装置。

背景技术：

在化工、医药、食品生产中，经常需要对液体物料进行浓缩干燥，由于每种物料的物理、化学特性存在差异，因此需要对浓缩干燥的物料内部温度进行精确地控制，如果物料温度过低，则浓缩干燥效率下降，如果物料温度过高，则会破坏物料的原有成分，严重的还会出现热失控，导致局部出现焦糊，不仅使成分发生巨大变化，还严重影响了产品外观和口感。而现有的浓缩干燥装置均没有对物料内部温度进行准确地控制，而只检测了干燥箱中的环境温度，因此很难适应各种不同物料的浓缩干燥要求。

另外，现有的浓缩干燥装置无法自动控制终点，只能通过采取中途取样检测物料的相对密度、含水量等方式判断终点，取样时需要暂时停止浓缩干燥作业，因此操作非常繁琐，而且费时费力，不利于连续自动化生产。

同时，在进行真空浓缩时，当液体物料被浓缩到一定程度，会突然沸腾产生大量的泡沫并被真空管吸入真空泵，从而造成无法挽回的损失，为了减少该损失，需要操作人员不离机地进行观察，一旦发现沸腾，就需要手动泄气降低真空度。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对上述缺陷，提供一种基于在线检测的微波真空浓缩干燥装置，该装置能控制物料内部温度，防止物料成分发生变化，同时还能对物料蒸汽温度和物料重量进行在线检测，从而自动判断浓缩干燥的终点，提高生产效率和质量。

为了实现上述目的，本实用新型采用了以下技术手段：

一种基于在线检测的微波真空浓缩干燥装置，包括：

箱体，具有内部空间；

设在箱体内部的微波炉，具有微波腔；

设在箱体内部的真空冷凝器和真空抽气管，所述真空抽气管与真空冷凝器连接且真空抽气管的开口端设在微波腔内；

控制器，用于控制微波炉的工作状态、温度和真空冷凝器的工作状态、真空度。

所述微波腔内设有密闭的物料容器，所述真空抽气管的开口端设在物料容器内，所述物料容器的内部设有物料温度传感器，所述物料温度传感器与控制器电连接。

优选地，所述真空抽气管上设有蒸汽温度传感器，所述蒸汽温度传感器位于微波腔的外部且与控制器电连接。

优选地，所述微波炉的底部设有电子秤，用于称量微波炉及内部物料的总重量。

优选地，所述电子秤的底部设有电动升降板，所述电动升降板的两侧有支撑架，所述支撑架的顶部设有电磁屏蔽板，所述电子秤位于电磁屏蔽板下方，所述微波炉设在电磁屏蔽板上。

优选地，所述物料容器的内部设有物料感应器，所述物料感应器位于物料容器的顶部并与控制器电连接。

优选地，所述真空冷凝器由真空泵、缓冲瓶、集液瓶、冷凝管组成，所述真空泵、缓冲瓶、集液瓶、冷凝管、真空抽气管依次连通形成密闭的真空管路，所述真空管路上设有电磁泄气阀，所述电磁泄气阀与控制器电连接。

优选地，所述物料容器由物料瓶和瓶盖组成，二者气密封连接，所述真空抽气管、物料温度传感器与瓶盖气密封连接。

本实用新型的有益效果：

1)本实用新型实现了微波真空浓缩干燥时对物料内部温度的在线检测，从而能对物料的温度进行精确控制，防止其温度过高导致成分被破坏，或者温度过低导致浓缩干燥时间过长。

2)本实用新型通过物料蒸汽温度和物料重量的在线检测，实现了对物料浓缩、干燥终点的自动、准确判断。实现了浓缩干燥作业的连续化生产，减少了人力物力，降低了生产成本。

3)本实用新型提供的装置具有自动化程度高，检测精度高、使用寿命长等优点，可用于食品、医药、化工等需要在真空环境下进行的浓缩干燥，尤其适用于中药提取液的浓缩、干燥，制备复方中药免煎剂，如膏方、浓缩液、干浸膏等。

附图说明

图1是本实用新型微波真空浓缩干燥装置的结构示意图。

图2是针对本实用新型实施例1中药提取液的蒸汽温度-浓缩干燥状态变化曲线。

图中：1－箱体、2－微波炉、3－真空冷凝器、4－控制器、5－微波腔、6－真空抽气管、7－物料容器、8－物料温度传感器、9－蒸汽温度传感器、10－电子秤、11－电动升降板、12－支撑架、13－电磁屏蔽板、14－物料感应器、15－真空泵、16－缓冲瓶、17－集液瓶、18－冷凝管、19－电磁泄气阀、20－物料瓶、21－瓶盖。

具体实施方式

参照附图对本实用新型实施例进行详细的描述，其示例表示在附图中，为了清楚可见，可能会夸大部件的尺寸，并且附图中相同的标号始终表示相同或者相似的原件。

参照图1，本实施例的微波真空浓缩干燥装置包括：箱体1，具有内部空间；设在箱体1内部的微波炉2，具有微波腔5；设在箱体1内部的真空冷凝器3和真空抽气管6，所述真空抽气管6与真空冷凝器3连接且真空抽气管6的开口端设在微波腔5内；控制器4，用于控制微波炉2的工作状态、温度和真空冷凝器3的工作状态、真空度。所述微波腔5内设有密闭的物料容器7，所述真空抽气管6的开口端设在物料容器7内，所述物料容器7的内部设有物料温度传感器8，用于实时监测物料内部的温度，所述物料温度传感器8与控制器4电连接，物料温度传感器8将监测到的物料内部温度数据传输给控制器4，当物料内部温度过高或过低时，控制器4通过关闭或启动微波炉2，或者通过调节微波磁控管输出功率的大小，从而使物料温度迅速降低或升高。

所述真空抽气管6上设有蒸汽温度传感器9，所述蒸汽温度传感器9位于微波腔5的外部且与控制器4电连接。申请人通过大量的研究发现，物料微波真空浓缩干燥的程度与蒸汽的温度有密切关系，通过监测蒸汽温度，可以判断物料浓缩干燥的程度。

所述微波炉2的底部设有电子秤10，用于称量微波炉2及内部物料的总重量，并根据微波炉2的重量，计算出内部物料的重量，由于物料的浓缩干燥程度与其重量具有一定的线性关系，随着浓缩干燥的进行，物料重量在逐渐降低，当干燥到一定程度时，物料重量将不再发生变化。因此通过监测物料的重量即可判断浓缩的程度。

蒸汽温度传感器9和电子秤10均可参与判断浓缩、干燥的程度，二者可以单独或联合判断浓缩、干燥终点。

所述电子秤10的底部设有电动升降板11，所述电动升降板11的两侧有支撑架12，所述支撑架12的顶部设有电磁屏蔽板13，所述电子秤10位于电磁屏蔽板13下方，所述微波炉2设在电磁屏蔽板13上。当需要检测重量时，电动升降板11升起电子秤10，电子秤10与电磁屏蔽板13接触后继续上升，直到电磁屏蔽板13离开支撑架12，此时电子秤10能显示出微波炉2及其内容物整体重量变化。当不需要检测时，电动升降板11下降，电子秤10及电磁屏蔽板13也随之下降，直到电磁屏蔽板13与支撑架12接触，此时电动升降板11和电子秤10继续下降，直到电子秤10与电磁屏蔽板13脱离。

采用该结构，不仅可以屏蔽电磁辐射，防止电磁辐射对电子秤10称量精度的影响，而且还可以在不需要称量时，通过电动升降板11使电子秤10脱离电磁屏蔽板13，避免电子秤10长期处于工作负荷状态而导致精度降低。

所述物料容器7的内部设有物料感应器14，所述物料感应器14位于物料容器7的顶部并与控制器4电连接。物料感应器14用于感应物料受热沸腾后形成的泡沫，当物料感应器14检测到泡沫时，它会将信息传递到控制器4，控制器4通过调节真空冷凝器3，上的电磁泄气阀19破坏物料容器7内的真空度，使泡沫迅速破裂。

所述真空冷凝器3由真空泵15、缓冲瓶16、集液瓶17、冷凝管18组成，所述真空泵15、缓冲瓶16、集液瓶17、冷凝管18、真空抽气管6依次连通形成密闭的真空管路，从真空抽气管6进来的蒸汽在冷凝管18中被冷凝为水并收集在集液瓶17中，所述真空管路上设有电磁泄气阀19，所述电磁泄气阀19与控制器4电连接，控制器4根据物料感应器14检测到的物料信息控制电磁泄气阀19的关闭或开启，当电磁泄气阀19开启时，真空管路中的真空度迅速降低，物料容器7内的真空度被破坏，使泡沫迅速破裂。

所述物料容器7由物料瓶20和瓶盖21组成，二者气密封连接，所述真空抽气管6、物料温度传感器8与瓶盖21气密封连接。

下面参照图1和图2描述根据本实用新型的使用方法和工作原理。

中药提取液浓缩干燥至干浸膏：将物料(中药提取液、胶类、蜂蜜或单煎贵重中药饮片提取液等)放入物料容器7，将物料瓶20和瓶盖21密封以保证容器内的真空度，将物料温度传感器8和真空抽气管6接入瓶盖21，其中物料温度传感器8的探测头要置于物料中间，真空抽气管6要置于物料液面以上。通过控制器4启动真空冷凝器3抽取真空，当物料容器7内的真空度达到设定值(如-0.08Mpa)以后，控制器4再启动微波炉2，物料温度开始上升，物料温度传感器8将测得的物料温度数据传递到控制器4，当物料温度达到设定数值时，控制器4通过关闭、开启微波炉2或者通过调节微波炉2的输出功率，使物料温度恒定在设定值。当物料被浓缩到一定程度时会产生大量泡沫，导致液面迅速升高，物料将会被吸入真空抽气管6并溢出，此时物料液面与物料感应器14接触，物料感应器14检测到泡沫时，将信息传递到控制器4，控制器4通过调节真空冷凝器3上的电磁泄气阀19，破坏物料容器7内的真空度，使泡沫迅速破裂，液面下降，物料容器7内真空度再次升高，物料再次沸腾，液面升高与物料感应器14接触，控制器4再次启动电磁泄气阀19，反复数次后，物料始终保持较低液面高度的沸腾，从而避免了物料损失。

真空抽气管6将抽出的蒸汽经冷凝管18冷却后储存在集液瓶17中，随着浓缩不断进行，真空抽气管6内的蒸汽温度也在不断发生变化并与浓缩干燥的程度存在一定的相关性。附图2是针对中药提取液的蒸汽温度-浓缩干燥状态变化曲线，其中相对密度是实测数据放大30倍，从图2中可以看出，在中药提取液浓缩干燥阶段，蒸汽温度由上升期、稳定期、下降期三个阶段组成，每一个温度点均对应不同的相对密度，通过预先设定蒸汽温度来判断物料浓缩干燥的程度，当蒸汽温度为T1时，浓缩液的相对密度为1.1-1.2；当蒸汽温度为T2时，浓缩液的相对密度为1.2-1.3；当蒸汽温度为T3时，浓缩液的相对密度为1.3-1.4；当蒸汽温度为T4时，物料已成为干浸膏，从而通过在线检测蒸汽温度准确判断物料浓缩干燥的程度。

随着浓缩不断进行，物料的重量也在不断减轻，通过预先对物料的重量进行设定，即可通过在线检测物料重量准确判断浓缩干燥的程度。

蒸汽温度检测和物料重量检测既可以单独进行，也可以二者联用，均可以实现判断浓缩干燥终点的目的，当二者联用时，能够排除更多的干扰，检测的结果更加准确。

本实施例中所涉及到的各种元部件，如微波炉、真空冷凝器、控制器、温度传感器、电子秤、电动升降板、电磁屏蔽板、物料感应器、电磁泄气阀等均为本领域技术人员所熟知的现有技术，本领域技术人员可以通过各种商业途径购买得到，也可以按照本实施例中所描述的产品功能自行设计。