用于调理果蔬的常压超声雾化-低频微波脉冲喷动干燥装置的制作方法

本实用新型涉及一种用于调理果蔬的常压超声雾化-低频微波脉冲喷动干燥装置，适用于各种调理果蔬高效优质干燥加工，属于农产品与食品干燥加工技术与机械装备制造领域。

背景技术：

当今农产品及食品常压热风干燥技术与装备相对成熟。利用微波辅助常压热风干燥技术及装备是提升传统常压果蔬干燥加工行业的一个重要方向。微波辅助热风干燥能够消除热量传递阻力，提高干燥速率，缩短干燥时间，达到高效、节能的目的。但是，微波辅助热风干燥存在非常显著的非均匀性关键技术问题，干燥产品均匀度仅为50%-60%，再次处理的成本大幅提高。另外，非油炸的调理果蔬干燥加工已成为休闲食品加工业发展的重要趋势。传统的果蔬调理预处理在干燥加工前采用简单的混合方式，对于一些高糖、高粘性调味液，导致干燥加工过程产品粘连、结块、破碎率高、品质劣变、费时及费力等问题。近年来，脱水果蔬产品出口竞争日益激烈，国际市场对高品质、低成本的干燥果蔬有强烈需求。一些研究发现，低频微波（915MHz）与高频微波（2450MHz）相比，具有穿透能力强，改善干燥产品均匀度，提高干燥产品加工能力等优势。本实用新型通过超声雾化、低频微波、脉冲喷动融合干燥，既解决调理果蔬干燥过程粘连问题，又实现果蔬高效节能均匀干燥。与传统热风干燥相比，本实用新型调理果蔬干燥成品均匀度达到90%以上，节能40%以上，实现果蔬真正高效、节能、低成本及优质干燥。

李湘利、刘静、朱九滨、魏海香（2016年）公开了“热风-微波蔬菜干燥设备”实用新型专利（专利申请号201621068692.4）。该专利设备包括干燥室、进风管和出风罩，微波发生器安装在干燥室内壁，进风管装有加热器，蔬菜干燥托盘与震动电机相连。该专利采用机械振动方式提高热风与微波在蔬菜内的均匀度，由于物料振动强度低及微波场非均匀分布，这种方式不能实现物料空间运动，很难解决干燥产品均匀性问题。另外，该专利适合不需要调理液预处理或者低糖调理液的蔬菜干燥，对于高糖预处理的脱水蔬菜，该专利不能解决产品粘连结块等问题。本实用新型的不同之处在于采用低频微波脉冲喷动实现果蔬干燥均匀性；采用调理液超声雾化，雾化液滴与干燥果蔬表面接触，通过低频微波脉冲喷动干燥，解决了果蔬干燥的粘连性问题。

尹辞（2013年）公开了“一种超声波微波联用的真空干燥系统”实用新型专利（专利申请号201320576400.8）。该专利将超声波雾化与微波真空干燥相结合，对液态物料进行干燥，料液在超声波作用下雾化进入干燥箱体，再通过微波发生器加热干燥。该专利适用于液态物料直接干燥。本实用新型的不同之处在于干燥对象为果蔬，超声雾化作用应用于调味液的雾化，使雾化液滴与干燥果蔬表面接触，通过低频微波脉冲喷动干燥，解决了果蔬干燥的粘连性问题。

王玉川、张慜、崔政伟、王博等（专利授权号ZL201510352097.7）公开了一种用于液态物料超声波雾化脉冲喷动微波真空干燥装置及其进行干燥的方法，该专利采用超声雾化替代传统的离心及压力雾化器进行液态物料的微波真空干燥。本实用新型的不同之处在于干燥对象为果蔬，利用超声使调味液雾化，雾化液滴与干燥果蔬表面接触，通过常压低频微波脉冲喷动干燥，解决了果蔬干燥的粘连性问题。

张慜、孙金才、钟齐丰、颜伟强等（专利申请号200810244418.1）公开了提高颗粒状果蔬微波干燥均匀性的喷动辅助方法，采用两类气流场进行微波喷动干燥，产品干燥后含水量均在6%以下。该专利适合不需要调理液预处理或者低糖调理液的蔬菜干燥，对于高糖预处理的脱水蔬菜，该专利不能解决产品粘连结块等问题。本实用新型的不同之处在于采用调理液超声雾化，雾化液滴与干燥果蔬表面接触，通过低频微波脉冲喷动干燥，解决了果蔬干燥的粘连性问题。

郑丹丹、张慜、黄家鹏、张卫明等（专利申请号CN201510654273.2）公开了三阶段常压微波喷动干燥快速制备果蔬脆粒的方法，该专利采用三阶段常压微波（频率为2450MHz）喷动干燥，与热风及单一阶段微波相比，均能实现节能和缩短时间的要求。本实用新型的不同之处在于采用低频微波脉冲喷动干燥及超声雾化，不但解决了干燥果蔬的干燥均匀性，提高干燥加工能力，也解决调理果蔬干燥过程中粘连、品质低及费时费力等问题。

谢建松，朱文学进行了超声雾化喷涂保色牡丹花冻干试验研究（干燥技术与设备，2009，第 7（1）：19-22）。该研究在冻干前将保色溶液超声雾化，对牡丹花进行喷涂护色处理，然后对处理过的牡丹花进行真空冷冻干燥。本实用新型的不同之处是在干燥过程中超声雾化液滴与干燥果蔬表面接触，通过低频微波脉冲喷动干燥，解决了常压果蔬干燥的粘连性问题。

魏敬晨进行基于超声雾化器的小型喷雾干燥装置设计研究（南京航空航天大学硕士论文，2017）.该论文利用超声波雾化器研制了小型超声雾化喷雾干燥实验装置，该装置能够消除微颗粒团聚的功能。本实用新型的不同之处在于利用超声雾化作用，使调味液雾化液滴与干燥果蔬表面接触，再通过低频微波脉冲喷动干燥，解决了果蔬干燥的粘连性问题。

总之，调理果蔬的常压超声雾化-低频微波脉冲喷动干燥装置及高效节能优质加工方法，在国内未见报导，在国外到目前为止也没有检索到这方面的论文和专利．本实用新型将是一种创新，是对国内这一技术空白的填补。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服上述不足之处，提供一种在超声雾化、低频微波及脉冲喷动床协同条件下实现调理果蔬常压高效、节能、低成本、优质干燥的，用于调理果蔬的常压超声雾化-低频微波脉冲喷动干燥装置。

按照本实用新型提供的技术方案，一种用于调理果蔬的常压超声雾化-低频微波脉冲喷动干燥装置，包括抽滤器、送风机、换热器、超声雾化器、抽湿风机、喷动床干燥器、压缩空气贮罐、空气压缩机、低频微波源和控制柜；

所述抽滤器与送风机连接，送风机与换热器连接，换热器与超声雾化器通过进气管连接喷动床干燥器底部；喷动床干燥器下部夹层经抽湿风机与换热器连接，喷动床干燥器底部还与压缩空气贮罐连接，压缩空气贮罐与空气压缩机连接；所述喷动床干燥器上端与低频微波源连接，低频微波源与控制柜连接。

该干燥装置还包括电磁阀；所述与超声雾化器连接的管路上设有电磁阀。

该干燥装置还包括气-固分离器、排气口、进料口、进气与出料切换器、进气管和出料管；

所述喷动床干燥器顶部设有排气口和气-固分离器，气-固分离器进口与排气口连接，气-固分离器出口连接喷动床干燥器上部夹层；所述喷动床干燥器下部设有进气与出料切换器，进气与出料切换器分别与进气管和出料管连接；所述喷动床干燥器上还设有进料口。

该干燥装置还包括脉冲喷动阀；所述进气管通过脉冲喷动阀与压缩空气贮罐连接。

该干燥装置还包括微波馈口和波导；所述喷动床干燥器上部设有微波馈口，微波馈口通过波导与低频微波源连接。

所述控制柜用于控制整个系统；控制柜分别与送风机、超声雾化器、电磁阀、抽湿风机、排气口、进气与出料切换器、脉冲喷动阀、空气压缩机和低频微波源连接。

所述超声雾化器的超声频率为1.0-100MHz，超声雾化单元数量10个以上，雾化速度在0-50L/h，雾化液温度在20-35℃范围内调节。

喷动床干燥器采用夹层结构，夹层厚度10-50mm。

用于调理果蔬的常压超声雾化-低频微波脉冲喷动干燥装置的应用：所述果蔬原料从进料口进入喷动床干燥器内部，干燥结束后果蔬从喷动床干燥器下部出料管排出；气体分布器固定在进气管上部，进气管与出料管一体加工，通过进气与出料切换器水平移动及上下移动，并实现进气管与出料管与喷动床干燥器底部交替连接与密封；

所述调理液经过超声雾化器雾化成雾滴，雾滴定时定量进入进气管，与热空气混合进入喷动床干燥器，与干燥果蔬接触，在低频微波源及脉冲喷动阀作用下进行低频微波脉冲喷动干燥；来自压缩空气贮罐的气体通过脉冲喷动阀及进气管以脉冲方式进入喷动床干燥器；

在低频微波脉冲喷动干燥过程中，从喷动床干燥器排出的高温湿空气，经气-固分离器进入喷动床干燥器夹层，经抽湿风机进入换热器排出，实现干燥余热回收；

在低频微波脉冲喷动干燥后期，送风机与抽湿风机根据喷动床干燥器内空气湿度自动调整运转速度；脉冲喷动阀根据喷动床干燥器内物料喷动高度自动调节进入喷动床干燥器的空气流速。

本实用新型的有益效果：本实用新型采用超声雾化、低频微波、脉冲喷动床融合干燥方式提高调理果蔬干燥效率、缩短干燥时间、降低干燥能耗、提升干燥品质，解决高糖性调理果蔬干燥粘连、品质低及费时费力等问题，实现调理果蔬料常压高效节能优质干燥。

本实用新型提高了干燥效率、降低了能量消耗：低频微波（915MHz）具有内热源特性，实现物料整体加热干燥及干燥物料水分迁移方向与温度梯度方向一致，消除热量传递阻力；物料内部水分的快速蒸发在物料内外形成较大的压力差，加速水分蒸发，提高干燥速率、缩短干燥时间；实现干燥余热回收，减少能量损耗。

提高了干燥产品均匀度及加工能力：低频微波（915MHz）与高频微波（2450MHz）相比，具有较高的穿透能力，低频微波结合脉冲喷动床技术能够提升微波干燥产品的均匀度，提高干燥产品加工能力。

节约了调理果蔬干燥加工时间，降低劳动强度：传统常压果蔬热风干燥过程中产品粘连、品质差、劳动强度大，采用调味液超声雾化方式及低频微波脉冲喷动床融合干燥，实现干燥过程调味料均匀渗入干燥产品表面，解决传统调理果蔬干燥粘连、结块、费时及费力等问题。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图。

图2是本实用新型电路连接示意图。

附图标记说明：1、抽滤器；2、送风机；3、换热器；4、超声雾化器；5、电磁阀；6、抽湿风机；7、喷动床干燥器；8、气-固分离器；9、排气口；10、进料口；11、进气与出料切换器；12、进气管；13、出料管；14、脉冲喷动阀；15、压缩空气贮罐；16、空气压缩机；17、微波馈口；18、波导；19、低频微波源；20、控制柜。

具体实施方式

下面结合附图1及图2对本实用新型的具体实施方式作进一步详细地描述。

如图1所示：一种用于调理果蔬的常压超声雾化-低频微波脉冲喷动干燥装置，包括抽滤器1、送风机2、换热器3、超声雾化器4、抽湿风机6、喷动床干燥器7、压缩空气贮罐15、空气压缩机16、低频微波源19和控制柜20；

所述抽滤器1与送风机2连接，送风机2与换热器3连接，换热器3与超声雾化器4通过进气管连接喷动床干燥器7底部；喷动床干燥器7下部夹层经抽湿风机6与换热器3连接，喷动床干燥器7底部还与压缩空气贮罐15连接，压缩空气贮罐15与空气压缩机16连接；所述喷动床干燥器7上端与低频微波源19连接，低频微波源19与控制柜20连接。

还包括电磁阀5；所述与超声雾化器4连接的管路上设有电磁阀5。

还包括气-固分离器8、排气口9、进料口10、进气与出料切换器11、进气管12和出料管13；

所述喷动床干燥器7顶部设有排气口9和气-固分离器8，气-固分离器8进口与排气口9连接，气-固分离器8出口连接喷动床干燥器7上部夹层；所述喷动床干燥器7下部设有进气与出料切换器11，进气与出料切换器11分别与进气管12和出料管13连接；所述喷动床干燥器7上还设有进料口10。

还包括脉冲喷动阀14；所述进气管12通过脉冲喷动阀14与压缩空气贮罐15连接。

还包括微波馈口17和波导18；所述喷动床干燥器7上部设有微波馈口17，微波馈口17通过波导18与低频微波源19连接。

超声雾化器4的超声频率为1.0-100MHz，超声雾化单元数量10个以上，雾化速度在0-50L/h，雾化液温度在20-35℃范围内调节。

喷动床干燥器7采用夹层结构，夹层厚度10-50mm。

本实用新型的工作过程：果蔬原料从进料口10进入喷动床干燥器内，干燥结束后果蔬从喷动床干燥器下部出料管13排出；气体分布器固定在进气管12上部，既防止低频微波泄露又保证热空气、雾化液滴及喷动气体进入喷动床干燥器7，进气管12与出料管13一体加工，通过进气与出料切换器11水平移动及上下移动实现进气管12及出料管13与喷动床干燥器7底部交替连接与密封。

调理液经过超声雾化器4雾化成雾滴，雾滴定时定量进入进气管12，与热空气混合进入喷动床干燥器7，与干燥果蔬接触，在低频微波发生器19及脉冲喷动阀14作用下进行低频微波脉冲喷动干燥。在低频微波干燥过程中，来自压缩空气贮罐15的气体（0.5-1.0MPa）通过脉冲喷动阀14及进气管12以脉冲方式进入喷动床干燥器7，实现干燥果蔬干燥过程空间三维运动，解决常压低频微波干燥产品不均匀及粘连等问题。

在低频微波脉冲喷动干燥过程中，从喷动床干燥器7排出的高温湿空气，经气-固分离器8进入喷动干燥器7夹层，经抽湿分机6进入换热器3排出，实现干燥余热回收。

在低频微波脉冲喷动干燥后期，送风机2与抽湿风机6根据喷动床干燥器腔7内空气湿度自动调整运转速度；脉冲喷动阀14根据喷动床干燥器7内物料喷动高度自动调节进入喷动床干燥器7的空气流速。

抽滤器1是除去送入喷动干燥器7内空气中杂质的装置，送风机2是输送过滤净化后的空气到换热器3，换热器3是加热空气的装置，超声波雾化器4是调味液雾化成雾滴的装置，电磁阀5控制雾滴进入喷动干燥器7内的时间及流量，气-固分离器8是分离从排气口9夹带的物料，分离后的湿空气进入喷动干燥器7夹层内，并对喷动干燥器7内腔壁加热，从喷动干燥器7内夹层下部出来的湿空气经抽湿风机6输送到换热器3，交换余热后排出，进料口10是湿物料进入喷动干燥器7的入口，进气口12是热空气、超声雾化液滴及压缩空气进入喷动干燥器7的通道，脉冲喷动阀14控制进入喷动干燥器7的压缩空气时间及流量，出料口13是干燥物料从喷动干燥器7排出的通道，进气口12装有分布板并与出料口13加工成一个整体，通过进气与出料切换器11水平移动及垂直移动实现与喷动干燥器7交替连接，干燥过程进气口12与喷动干燥器7连接，干燥结束出料口13与喷动干燥器7连接，压缩空气贮罐15与空压机16提供脉冲喷动气体，低频微波发生器19激励低频微波，波导18与微波馈口17传输低频微波到喷动干燥器7内提供物料干燥需要能量，控制柜20进行工艺参数的设定、检测及各部件的运行控制（具体如图2所示）。

所述控制柜20用于控制整个系统；控制柜20分别与送风机2、超声雾化器4、电磁阀5、抽湿风机6、排气口9、进气与出料切换器11、脉冲喷动阀14、空压机16和低频微波源19连接。其中控制柜20对送风机2进行启停及转速控制，对超声雾化器4进行启停及温度控制，对电磁阀5进行启停控制，对抽湿风机6进行启停及转速控制，对排气口9进行温湿度检测，对于进气与出料切换器11进行切换控制，对脉冲喷动阀14进行启停控制，对空压机16进行启停及压力控制，对低频微波源19进行启停及功率调节。

所述排气口9前端还设有温度和湿度感应器，控制器与温度和湿度感应器连接，并采集温度和湿度感应器检测到的数据。