干燥机及其工作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种干燥机，尤其是涉及一种连续式微波真空冰温干燥机。
【背景技术】
[0002]冰温干燥技术是冰温贮藏理论应用于食品干燥领域而诞生的一种食品干燥新方法。传统的食品低温储藏，将保存在0°c以上10°C以下称为冷藏，低于o°c称为冷冻。食品的冰点又称冻结点均低于0°c，当其温度低于o°c，高于冰点时，食品细胞始终处于活体状态。冰温技术的发明者，日本山根昭美博士把o°c以下，冰点以上的区域定义为该食品的“冰温带”食品在此温度带保存，不仅可以有效地降低冷藏设备的能耗，还可以克服冷冻食品因冰结晶带来的蛋白变性，组织结构损伤，液汁流失等现象。具有货架期长，保鲜食品质量高等优点。
[0003]同理，若能控制食品在0°C以下，冻结点以上即冰温带区域实施干燥，使食品保持在鲜活状态脱除水分，就能生产出保留着食品原有色、香、味，各种维生素和生物活性的优质干制品。
[0004]这种方法与现行的冷冻干燥方法相比，冰温干燥存在明显优势。首先在干燥速度上，冰温干燥比冷冻干燥快。由于冷冻干燥需要经过冻结和真空升华两个过程，尤其冻结需要将食品在零下20°C到零下30°C条件下进行，然后在真空条件下维持食品在共熔点以下升华干燥，整个干燥过程一般要10-30个小时，能耗高，干燥成本大。冰温干燥则不需预冻结，冰温干燥是利用真空预冷技术，在对干燥机容器抽真空过程中，使食品中的水分汽化，吸收热量，食品快速均匀降温，一直将食品降温到0°C以下，冰点以上的“冰温带”然后控制真空度和食品温度，使食品维持在不冻结，保持活体特征状态下蒸发干燥。干燥时间只有冷冻干燥时间的1/4至1/3，所以干燥能耗明显降低，干燥成本相应减少，又因为冰温干燥时，食品处于真空、低温状态，细胞以及生物酶的活性都处于最不活跃状态，很大程度保证了食品的品质。实验显示，冰温干燥食品在保留食品色、香、味及维生素、生物活性等方面与冷冻干燥食品质量相当。冰温干燥是一种值得大力研究开发的干燥新技术。
[0005]冰温技术的开发，国外主要集中在日本，日本冰温技术处于领先地位。国内天津商业大学虽然在2006年与日本合作建立了专门的冰温实验室，在冰温技术方面的研究比较深入，但主要集中在冰温贮藏方面。另有华东理工大学等院校也对冰温干燥展开了研究，而作为冰温干燥的关键设备一一冰温干燥机，目前大多为实验室间歇式装置。如:李保国等人公开了 “一种集真空、微波、冰温技术实施干燥装置及方法”。该发明将真空、冰温和微波三种技术融合一体，开发了食品和生物药品冰温干燥新方法，提供了新设备。
[0006]然而，李保国等人的发明存在三个局限性:一、该发明为小型实验装置，不能实施工业化生产；二、该发明为间歇式操作设备，不能连续化生产；三、该发明未提出低气压条件下介入微波后容易产生微波击穿的解决办法，这个问题是微波冷冻干燥的技术难点，也是微波冰温干燥装置特别是大型工业生产用微波冰温干燥装置必须解决的难题。
[0007]具体点说:冰温干燥的过程，就是维持物料料温在0°C以下，冰点以上的冰温区脱水干燥的过程。理论上水在一定温度下的饱和蒸汽压大于其环境水蒸汽的分压时即可升华。因此，为了维持物料在其冰温带的升华干燥，需要二个条件:一、保持其环境压力在冰温带相对应的压力区间，一般物料应在600Pa-400Pa之间；二、向物料提供升华热，维持其升华干燥。微波能够深入到物料内部直接加热，而不只靠物料本身的热传导，干燥时间只需一般方法的十分之一甚至更短。具有速度快，干燥效率高等优点，按理说，应该作为冰温干燥首先热源。但是，微波在真空容器内，当压力降至l.KPa以下时容易发生气体电离，辉光放电，即微波击穿。它不仅浪费功率，引起局部过热，并易于转移到微波能量馈入窗口，以致损坏磁控管，使干燥无法继续。要解决微波击穿问题，就要提高环境压力，资料介绍“在较高压力(1.33-26.66K Pa)范围内用微波真空处理来干燥热敏材料，例如药品和化学制品等取得了较大的成功”。然而，这一“较高压力”所对应的物料温度将在10°C以上，在此真空压力下干燥，显然不再是冰温干燥。截至目前适用于大规模连续化生产的冰温干燥机还未见报道。
【发明内容】
[0008]为了克服上述问题，本发明提供一种用于工业化生产的连续式微波真空冰温干燥机及其工作方法，克服了上述冰温干燥机的局限，解决了工业微波应用于大型真空干燥设备因真空放电，电场击穿而影响干燥过程顺利进行的瓶颈问题。
[0009]本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案一是:一种干燥机，包括腔体及设置于腔体内的真空系统、加热系统、冷凝系统、载料系统和控制系统，控制系统控制真空系统、加热系统、冷凝系统及载料系统的运作，所述腔体包括真空预冷干燥仓、远红外干燥仓及微波干燥仓，所述腔体设置有第一隔离阀、第二隔离阀、第三隔离阀及第四隔离阀；所述真空预冷干燥仓的前端通过第一隔离阀与仓外连接，后端通过第二隔离阀与远红外干燥仓连接；所述远红外干燥仓的前端通过第二隔离阀与真空预冷干燥仓连接，后端通过第三隔离阀与微波干燥仓连接；所述微波干燥仓的前端通过第三隔离阀与远红外干燥仓连接，后端通过第四隔离阀与仓外连接；所述控制系统控制第一隔离阀、第二隔离阀、第三隔离阀及第四隔离阀的打开和关闭。
[0010]作为本发明的进一步改进，所述真空预冷干燥仓、远红外干燥仓和微波干燥仓分别设有真空系统、加热系统、冷凝系统和载料系统。
[0011]作为本发明的进一步改进，所述真空预冷干燥仓设有真空系统、载料系统和冷凝系统，所述远红外干燥仓和微波干燥仓除分别设有真空系统、载料系统和冷凝系统外，还分别设有加热系统。
[0012]作为本发明的进一步改进，所述载料系统设有料车驱动装置及导轨，料车能够定位于驱动装置且在导轨上滑动。
[0013]作为本发明的进一步改进，所述真空系统设有真空传感器、泄气阀和真空管路控制阀，真空传感器的输出端连接控制系统，控制系统控制泄气阀及真空管路控制阀的开启和关闭。
[0014]作为本发明的进一步改进，所述加热系统设有若干排远红外辐射板或若干排槽缝波导福射加热器，所述真空预冷干燥仓、远红外干燥仓及微波干燥仓中，至少远红外干燥仓和微波干燥仓设有与仓外控制系统连接的无线温度信息接收器，控制系统控制远红外辐射板或槽缝波导辐射加热器的开启和关闭。
[0015]作为本发明的进一步改进，所述冷凝系统设有若干组相向对称设置的两个冷阱，两个冷阱之间设有阀板，控制系统控制阀板的左右切换。
[0016]作为本发明的进一步改进，所述冷阱内设有盘管、蒸汽注入口和排水口，盘管经冷凝管路控制阀控制与仓外冷媒接通，蒸汽注入口经蒸汽管路控制阀控制与仓外蒸汽发生器连接，排水口通过放水管路控制阀控制。
[0017]本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案二是:一种干燥机的工作方法，包括如下步骤:(1)打开真空预冷干燥仓进口的第一隔离阀，将装载着新鲜物料的料车推进真空预冷干燥仓后，关闭第一隔离阀，开启真空预冷干燥仓的真空管路控制阀，抽真空至真空预冷干燥仓内的压力在400Pa-600Pa之间，保持料温在0°C以下且物料冰点以上，进行第一阶段的真空预冷干燥；(2)开启远红外干燥仓的真空管路控制阀，抽真空至远红外干燥仓内的压力在400Pa-600Pa之间，打开远红外干燥仓与真空预冷干燥仓之间的第二隔离阀，料车进入远红外干燥仓后，关闭第二隔离阀，料温保持在0°C以下且冰点以上，进行第二阶段的远红外辐射干燥；(3)开启微波干燥仓的真空管路控制阀，抽真空至微波干燥仓内的压力在400Pa-600Pa之间，打开微波干燥仓与远红外干燥仓之间的第三隔离阀，料车进入微波干燥仓后，关闭第三隔离阀，启动微波干燥仓的泄气阀，将微波干燥仓内的压力升高至1.3Kpa-26.66Kpa之间，物料温度升高至0°C以上，进行第三阶段的微波干燥直至干燥结束；(4)关闭微波干燥仓的真空管路控制阀及开启微波干燥仓的泄气阀至微波干燥仓破真空后，开启微波干燥仓出口的第四隔离阀，载有干燥后物料的料车出仓后，关闭第四隔离阀。
[0018]作为本发明的进一步改进，载有新鲜物料的后一料车以与前一料车间隔某一时间长度进入真空预冷干燥仓，自第一辆料车干燥出仓后，每间隔上述时间长度从微波干燥仓取出一辆成品干燥料车。
[0019]本发明的有益效果是:本发明干燥机采用先红外辐射后微波照射，干燥仓分压联合干燥方案，克服了微波低温真空干燥微波电离放电的技术瓶颈，本发明干燥机系连续式批量化生产冰温干燥装置，有效干燥面积达300-400m2，日处理农副产品可达20-24T鲜品，填补了国内空白，改变了目前真空冰温干燥只有小型间歇式装置的现状，为大规模普及推广真空冰温干燥技术提供了一种低成本、高品质、大产量的全新干燥装置，为提升我国农副产品深度加工创造了条件。
【附图说明】
[0020]图1为本发明冰温干燥机的外形结构示意图；
[0021]图2为本发明实施例1中冰温干燥机的真空预冷干燥仓和远红外干燥仓的内部结构示意图；
[0022]图3为本发明实施例1中冰温干燥机的微波干燥仓的内部结构示意图；
[0023]图4为本发明冰温干燥机的微波槽缝波导阵列图；