专利名称：超低温真空冷冻干燥机的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种超低温真空冷冻干燥机。
背景技术：
当今干燥技术较多，如喷雾干燥、热风干燥、自然干燥、滚筒干燥、沸腾干燥、普通冷冻干燥、远红外干燥等都属较传统的干燥技术。用这些设备和技术加工的产品，与采用超低温真空冷冻干燥技术加工的冷冻干燥食品相比，具有如下主要缺陷一是外观差，色泽暗淡、脱色、硬化比较严重；二是在加工过程中，由于分子结构、微量元素受到不同程度的破坏，致使其营养成分一般仅保留45～50％左右，有些易溶、易挥发元素早已损失殆尽；三是尽管可作食用和它用，但口感较差。此外，由于产品质量差，储存时间短，随之利用率也低，浪费也大。
目前，由于超低温真空冷冻干燥技术(属称活性生物、植物加工技术)在我国还没有大量开展，因此市场上很难见到冷冻干燥食品即活性生物、植物制品。特别是在实用技术方面，国内尚属空白。在国外有专家证明，冷冻干燥食品加工是一种能获得优质食品的最好加工方法，在世界少数发达国家中冷冻干燥食品已用于宇航、军队，登山、航海、医疗等方面，在一般民间中也确立稳固地位。本人从九四年开始，通过十多年的探索研究和请教有关专家学者，认真实践，从而获得了这一关键技术，并制成了超低温真空冷冻干燥机。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种超低温真空冷冻干燥机，它能够加工出活性生物、植物制品，以满足广大用户的需求。
本实用新型所采用的技术方案如下包括箱体、制冷机和控制部分。所述的箱体，其顶部装有真空泵、汽水分离器和捕水凝冷器，其底部安装制冷机，其内胆和箱体两侧及顶部外壳之间设有“U”形制冷管和若干根制热管。制冷机是超低温制冷机，由电控箱和双级或多级压缩制冷机组组成，制冷范围在-0～-80℃。制冷管与压缩机组及内胆内壁上的制冷管连通，构成冷冻干燥回路。制热管与增热容器、增热泵及内胆内壁上的制热管连通，构成去除箱体内的霜和水分的增热回路。
本实用新型构思新颖，结构紧凑，便于制作和推广，还具有能耗低输出功率大，效果好，美观实用等优点。同时，本实用新型的真空冷冻干燥技术能提高能源综合利用，具有其它干燥方法无可比拟的优点，因此将会在生物、植物制品、医疗制品、食品工业等方面受到广泛应用，特别适应对农副土特产品的处理及加工，如淡、海水产品类、肉类、果品蔬菜类、禽蛋类、中药材类、豆科类、薯芋类、各种高级淀粉类、咖啡、茶叶类、佐料类、花贲类等2000余种产品进行加工处理或多层次的深加工，更适应对近年来我国开发生产的山药、葛根、魔芋、蕨根等保健药食两用产品进行高层次的加工，超低温冷冻干燥是在低于水的三相点压力(700Pa)进行的，相平衡温度低，物料干燥时温度也低，都处于真空冷冻的状态下，所以能保留新鲜物品的色、香、味、维生素C、徽量原素以及所有营养成份不受损失，能完全保证这些物品的原有营养成份，有机化合物微量原素，特别是此类植物所含的荷尔蒙诱导素、春量素醇，钙、铁、锌等元素都能完整的保留下来，物料表面不会形成硬质薄皮，不会因物料干燥收缩变形，用此技术加工生产的各种食品不但营养丰富，口感好，而且风味独特，是当今和未来数年对生、植物加工处理最新科学技术，具有发展潜力，用此技术加工的产品较之普通设备加工的产品价格高出几倍和几十倍，在国际国内一定会受到消费者普遍欢迎。
本实用新型能够加工出活性生物、植物制品，其较传统干燥技术加工的产品有着非常大的区别，不但色泽诱人，风味独特，口感甚佳，而且原有内在质量分子结构、营养成分以及微量元素都能保证在95％以上，特别是持有易氧化的物质得以完全保存，储贮时间可达三年以上，并且不生虫不变质。
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是图1的后视图。
图3是图1的左视图。
图4是图3中制冷机19即双级压缩制冷机组的放大示意图。
图5是图4的左视图。
具体实施方式
本实用新型是在普通冰雪的基础上改进而来的，其结构主要包括冷冻、真空、汽水分离、加热、供热和控制部分。不锈钢箱体，钢铁支架及相关紧固件和连接体，高保真耐压密封门，箱体外部设有增热容器和输热泵，故障报警连锁装置，可随时监控箱体内的工作情况。箱体内有输冷排管和导热管，物料加工搁架，搁架可根据需要上下左右移动，使物料能达到最佳的加工效果，缩短加工时间，箱体顶部装有捕水能量大特制的凝冷器，即使不使用真空泵也可达到非常好的真空效果，顶部两端分装真空泵和汽水分离器，在工作中可保持箱体的真空和汽水分离，凝冷器捕水等工作，能达到最佳效果。箱体低部装有特制和改制的超低温制冷机，采用双级和多级制冷压缩机系统(制冷温度-0～-80℃)，进出原料采用步进液压装置，可缩短进出料的时间节省人力，设备所需电源为380V 50HZ，普通动力电源，整机设计合理，布局紧奏，运行平稳、能耗低、噪音小，造价低，整台设备可根据需要随时移动，并能连续工作。
下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步说明。
本实用新型的结构如图1、图2、图3、图4所示，包括箱体1、制冷机19和控制部分。其中所述的箱体1，其顶部装有真空泵2、汽水分离器4和捕水凝冷器23，其底部安装制冷机19，其内胆25和箱体两侧及顶部外壳之间设有“U”形制冷管22和若干根制热管24。制冷机19是超低温制冷机，由电控箱26和双级或多级压缩制冷机组组成，制冷范围在-0～-80℃。制冷管22与压缩机组及内胆25内壁上的制冷管13连通，构成冷冻干燥回路。制热管24与增热容器15、增热泵18及内胆25内壁上的制热管12连通，构成去除箱体1内的霜和水分的增热回路。
在箱体1的内胆25的内腔中设有3个活动搁物架，上部为轻物料搁物架，中部和下部搁物架为重物料搁物架。全部搁物架采用步进液压装置，为了运动灵活轻便快捷，并安装了搁架11、滑槽9和滑轮10，由步进液压装置操纵，可上下左右移动，使物料在冷冻干燥加工过程中质量保持一致。滑轮10与搁架11的底部活动相连，滑轮10在滑槽9上滚动，滑槽9两端与内胆25的内壁固定连接。
上述双级或多级压缩制冷机组，可通过特制或改制而成。双级压缩制冷机组的结构如图4、图5所示它是在现有的压缩制冷机的基础上改制而成，即增加了一台辅助压缩机即二级压缩机28，多了一级压缩，只是外观上在所改变了，但经改制后压缩制冷机制冷温度更低，输出功率大，稳定性能好，而且能耗量低。同理，在二级压缩机28的右侧再增加一台或多台辅助压缩机即形成多级压缩制冷机组；其它部件如管道27、一级压缩机29以及与电控箱26相连的关系不变，并且所增加的辅助压缩机与现有的一级压缩机29的结构相同，只是翻转过来安装。电控箱26是主机自动控制、保护和强散热装置，能使主机运行安全可靠。双级压缩制冷机组比单级压缩制冷机制冷效果好，制冷范围可达-0～-80℃，输出工率稳定，同时还可根据需要改装使用氨氟两种制冷剂。制冷剂经过膨胀阀后由于压强，急速下降而蒸发成为气体，与此同时，进行吸热使蒸发器周围空间温度降低，蒸发后的制冷剂气体被压缩机压缩，再压缩使之压强升高和产生热量被二次压缩后的制冷剂气体经冷凝器冷却后又重新变为液态制冷剂在此过程中的热量由凝冷器中的水和空气带走，制冷剂就在系统中完成一个冷冻循环。通过实践进行能量分析双级压缩制冷机输出功率较单级压缩制冷机高出一倍多，而且所耗能源只约大于单级压缩制冷机的25％，相比之下双级压缩制冷机不但输出功率大系数稳定，而且节约能源同时完全能保证设计要求。
安装在箱体1顶部的真空泵2，起着抽空的关键作用，箱体容积的大小决定真空泵的数量，一般可用一台或多台。当物料放置搁架11后，关好耐压密封门21，启动制冷机，这时可开始抽空，在较短的时间内箱体内达到高纯的真空度，物料在真空状态下进行冷冻干燥。由于是在真空下进行冷冻干燥，所以能保持物料的色形味不变，不氧化不薄皮等。
不论箱体1的容积大小，有一台或二台汽水分离器4即可。汽水分离器是整机和冷冻干燥物料质量好坏的关键部件之一。当冷冻开始，升华、凝冷器23捕水等程序进行，由于物料中水分的蒸发，箱体内容易形成雾状，难以由某一项设备排出，这时汽水分离器动用它特有功能进行汽水分离工作，排出箱体内的水汽，使箱内保持无水汽状态，使物料能够完好的进行冷冻干燥。
在箱体1外壳的底部设有与之连接的支架7，该支架可由钢材等金属制成，四周为敞开式。支架7分成两个部分一部分安装压缩制冷机组和控制部分设备，一部分安装增热容器15和增热泵18。由于底部支架采用了敞开式，设备处于通风散热的较好条件，也便于维护和检修，从外观上看就像一台小型标准集装箱。
上述的增热容器15设有与之连通的增热液分离阀17，并且该增热容器设有连通的上下两层，上层为热液，下层为冷液，并装有热冷液识别器。增热泵18与增热容器15相互作用，将需要冷热液通过与箱体1内连接的管道，泵给增热循环系统，使之平温，增热温度为+1～60℃，随时保证箱体内的升华温度达到理想效果。序号16是增热容器15的盖。
箱体1设有耐压密封门21，二者由载重活页8相连。耐压密封门21用防腐耐酸不锈钢板焊接而成，门的中上方留有视窗3，可随时观查箱内的工作情况。耐压密封门21门面上安装了整台设备的操作控制板6，其包括位于板面右下方的使用380V 50HZ普通电源的电源总开关(自动空气开关)，以及各种设备的启动按钮、停机按钮，各种功能的指示灯及显示器，例如正常运行灯，工作完成灯，故障报警灯及报警器和自动停机装署，热冷液可视杯(液位器)，这些设施用软线软管，再用防腐耐酸包皮轧成一体随耐压门后的专用线槽连接箱体内各种设备。耐压密封门21内侧装有防腐耐酸、耐压橡胶垫圈20，门右上、下部可安装有锁紧手柄5及减压阀，整门开启方便密封性能好。手柄5的螺杆与箱体1的内胆25的侧壁螺纹相连。在箱体1内侧和内胆25之间置有70mm厚度的聚氨脂保温材料，形成隔热层14。
本实用新型的箱体1和内胆25可由防腐耐酸的不锈钢材料制成。
下面简述一下本机工作过程。
先将备好的物料(加工物品)放置箱体1内的搁架11上，关好耐压密封门21，按首先编排好的工作程序启动设备，设备会按程序预冷强冷，升华抽真空，加热蒸发水分等。由于输入了工作程序，设备不但可以自动按程序工作运行，同时还可记录各种工作数据，如发生故障，即可连动触发警报系统及控制连锁机构，可免受操作失误设备故障，蒙受损失。加工物品即生、植物水分存在的空间在水分通过冷冻后，基本维持不变，故干燥后，生、植物制品结构形态也不会变，物品通过加工后有非常好的复原性，所以能加水复原。物品通过冷冻干燥后除去了99％的水分，物品能长期保存而不会变质。归纳为形不变、质不变，原质原味，原有营养成为保证在98％以上，减轻了重量，延长了储存时间，便于运输。
权利要求1.一种超低温真空冷冻干燥机，包括箱体(1)、制冷机(19)和控制部分，其特征在于所述的箱体(1)，其顶部装有真空泵(2)、汽水分离器(4)和捕水凝冷器(23)，其底部安装制冷机(19)，其内胆(25)和箱体两侧及顶部外壳之间设有“U”形制冷管(22)和若干根制热管(24)；制冷机(19)是超低温制冷机，由电控箱(26)和双级或多级压缩制冷机组组成，制冷范围在-0～-80℃；制冷管(22)与压缩机组及内胆(25)内壁上的制冷管(13)连通，构成冷冻干燥回路；制热管(24)与增热容器(15)、增热泵(18)及内胆(25)内壁上的制热管(12)连通，构成去除箱体(1)内的霜和水分的增热回路。
2.根据权利要求1所述的超低温真空冷冻干燥机，其特征是在内胆(25)的内腔中设有3个活动搁物架，上部为轻物料搁物架，中部和下部搁物架为重物料搁物架。
3.根据权利要求2所述的超低温真空冷冻干燥机，其特征是每个活动搁物架由滑槽(9)和带有滑轮(10)的搁架(11)组成，滑轮(10)与滑槽(9)滚动连接，滑槽(9)两端与内胆(25)的内壁固定连接。
4.根据权利要求1所述的超低温真空冷冻干燥机，其特征是在箱体(1)外壳的底部设有与之连接的支架(7)，该支架分成两个部分，一部分安装压缩制冷机组和控制部分的设备，一部分安装增热容器(15)和增热泵(18)。
5.根据权利要求1或4所述的超低温真空冷冻干燥机，其特征是增热容器(15)设有与之连通的增热液分离阀(17)，并且该增热容器设有连通的上下两层，上层为热液，下层为冷液，并装有热冷液识别器。
6.根据权利要求1所述的超低温真空冷冻干燥机，其特征是增热回路的增热温度是+1～60℃。
7.根据权利要求1所述的超低温真空冷冻干燥机，其特征是在箱体(1)的耐压密封门(21)上设有视窗(3)和操作控制板(6)。
8.根据权利要求7所述的超低温真空冷冻干燥机，其特征是在耐压密封门(21)的上下部各有一个锁紧手柄(5)，其螺杆与箱体(1)的内胆(25)的侧壁螺纹相连。
专利摘要本实用新型是超低温真空冷冻干燥机，其包括箱体(1)、制冷机(19)和控制部分。箱体(1)，其顶部装有真空泵(2)、汽水分离器(4)和捕水凝冷器(23)，其底部安装制冷机，其内胆(25)和箱体两侧及顶部外壳之间设有制冷管(22)和若干根制热管(24)；制冷机是超低温制冷机，由电控箱(26)和双级或多级压缩制冷机组组成，制冷范围在－0～－80℃；制冷管(22)与压缩机组及制冷管(13)连通，构成冷冻干燥回路；制热管(24)与增热容器(15)、增热泵(18)及制热管(12)连通，构成去除箱体内的霜和水分的增热回路。本实用新型构思新颖，结构紧凑，便于制作和推广，还具有能耗低输出功率大和实用等优点。
文档编号F26B5/04GK2760478SQ20042005795
公开日2006年2月22日 申请日期2004年12月24日 优先权日2004年12月24日
发明者李远林 申请人:李远林