专利名称：真空微波的表面气流加快脱水方法
技术领域：
本发明属于低温脱水干燥技术领域。主要用于果蔬食品的脱水干燥保鲜。(当然也可以应用于其他物料的脱水干燥，比如烟叶及木材的脱水干燥)背景技术在食品的干法保鲜领域，由于广泛使用的是传统晾晒干燥和热风干燥技术，而使绝大多数的果蔬食品或其他动植物用品，损失了大量的维生素等有用物质以及物料原有的色泽、风味等特性(就是保鲜性)，所以，只有低温脱水技术(在加热脱水时物料本身的温度低于摄氏一百度的脱水技术都叫低温脱水技术)，特别是低于摄氏五十度温度的脱水技术，才有最大限度地达到保鲜的效果。而属于低温脱水技术领域的真空冻干技术，由于其制造设备的成本、加工过程的高耗能成本和技术的复杂性，使此低温脱水保鲜技术的广泛运用受到了极大的限制。所以，用低成本的替代技术是其趋势。而真空微波脱水技术的产品品质可以接近真空冻干技术的效果，是其看好的替代技术。当然，真空冻干技术不会淘汰，因为在加工特殊物料方面还有其独特的性质。
由于气压与水的汽化温度成正比的物理原理，在接近绝对真空条件下“加热”水而形成水汽化脱水效果的温度是接近常温的，所以，真空脱水属于低温脱水技术。目前主要有远红外和微波加热方式，而微波加热对比远红外加热有加热迅速和均匀的特点。所以，真空微波脱水技术是其趋势。当然，有的时候也可以同时用微波和远红外加热方式，以互相取长补短。
真空油炸技术是真空容器内用液体介质温度加热的低温脱水技术，目前此技术已经达到了规模化生产及其产品已在市场上有了广泛销售。但是真空油炸技术有高于常温(80摄氏度左右)和工艺复杂及其食品产品上有残留油质，有保质期短的缺点，所以，用于加工的产品种类有限。而真空条件下真空容器内不用液体介质温度加热条件而直接用微波加热的脱水技术(我的本发明主要属于此微波直接加热方式的技术)则适用面广。真空微波低温脱水技术是上个世纪八十年代末才开始开发的高新技术，是属于方兴未艾的技术。该技术目前还没有广泛大规模地用于生产，在最近几年前，美国的波音公司和哥伦比亚大学已经声称开发了此技术，美国已经声称了此技术已经达到了样机的阶段。此背景技术资料以及本发明人的此方面技术资料可以在互联网上的专业搜索网站(如“百度”或“Goole”搜索网站)打入关键词“真空微波脱水”，就可以搜索到。
发明内容
1.目前此技术的不足之处，有以下两点(1)在应用技术物理原理上，在真空容器里的粗真空高点，既80mpa(绝压)以下，虽然由于微波和远红外的加热，使水分子脱离于物料之外，但是，由于粗真空高点条件下的真空容器里的空气极其稀薄，所以，水分子不能很快地扩散到真空容器的空间中，有在物料的表面滞留的现象，此现象又影响了物料内部的水分的析出速度。而且，由于水分子间的分子力又容易结合为水珠状态还要停留在物料和真空容器壁上。对于如此物理现象，严重影响了脱水的速度。单纯的真空条件下的微波和远红外加热，其脱水时间过长，就会使被脱水的物料出现原有的成分、色泽等特性受到过多的破坏，保鲜性就差，也有使其体积、复水率减少过多的情况。也就是说，没有达到应该达到的每一种物料的最佳脱水时间。由于在此技术上的一些科研人员没有意识到或注意到此现象和物理原理，而妨碍了该技术的成熟的进度。
(2)既要保证很高的真空度，又需要解决水分迅速脱离真空容器的问题。尤其是在大规模化生产状态，此问题尤其是突出的主要问题。在有的研究此技术的人员那里，也意识到这是一个亟待要解决的技术难题，但是还没有办法。这是目前真空微波脱水技术上的带有根本性的缺陷，是该技术不成熟的标志。
以上两点，也造成了在加工设备发明设计上的盲目性。所以，目前市场上的此技术的设备基本上没有解决以上的两个问题，从而其生产能力受到极大的限制，也更影响了规模化生产设备上的合理性的开发进度。
要解决以上的技术难题，就必须在真空微波这两个物理条件同时具备的同时，还要必须加上另一个怎样把滞留在物料表面的水分迅速脱离物料的方法及真空容器内的水分迅速排除真空容器之外的物理条件及装置。这就是我的结论。
2.本发明的特点要解决真空微波(及远红外)条件下使滞留在物料表面的水分迅速脱离物料以及脱离出真空容器之外问题，我就发明了用气流吹拂(就是另外的物理条件)物料表面使水分迅速脱离滞留于物料表面的方法。由于同时真空泵也在工作，所以，其气流夹带其水分也随之被迅速脱离出真空容器之外。
对于许多研究此技术的人员来说，有一个思维误区，就会有一个疑问向真空容器内放入气体，这能保证其真空度吗？我的回答，本发明虽然有“既要保证真空度还要向真空容器内放入空气使真空度降低的矛盾”，但是，我在研究过程中，发现物料脱水在真空度的80mpa(绝压)以内就可以达到迅速脱水又可以使物料品质达到很好的品质的情况，不需要特别高的真空度。这个矛盾的解决，仅是需要比原来的真空泵的排气量大一些。而且所用的气流量不是太大。所以，就需要有个使物料表面水分有效脱离的气流速度和气流量的最少值与排气量平衡问题，从而又使真空度保持在一定的数值的调节技术。此调节技术有个独立的装置来实施。
真空容器吸入的气流的两个因素对脱水效果也有些影响其一是在真空容器内该气流的温度要高于相应真空度水汽化温度，否则，对脱水速度、产品的品质和产品的含水率有一定的影响；其二是在真空容器内的该气流的湿度越小，物料脱水后的含水率也就越小。
目前我国的此技术和设备，对比我的发明，最主要的是有脱水时间长的不足，基本上在一个小时至四个小时或更长(在互联网上有此数据)。而我的发明在真空微波条件下再加上表面气流条件，就可以使脱水时间缩短到几分钟至几十分钟。其优越性在于其一是脱水的时间极大地缩短，使加工耗能成本降低很多；其二是使物料的品质极大地提高；其三是使脱水后的物料的含水率更低。
只有本发明的气流方法才有“好的膨化效果”。如果脱水时间多于一个小时以上，我的实验研究结果是基本上没有了“膨化”效果。(注虽然真空冻干技术脱水时间非常长，还有非常好的膨化效果，是因为由于已经冻结的物料里的水分是直接由结晶状态升华为气体状态而脱出，所以，物料的体积没有变化。体积不变，就有“膨化”效果。而在非冻结状态的含水物料的脱水，要基本上保持原来的体积，就必须要脱水速度快，从而使物料体积还没有来得及收缩太多，就已经定型了。)我的此发明的膨化效果就标志了复水率好的特点，而复水率是保鲜性质的一个重要的特征。所以，产品的膨化效果好是标志了我的本发明和现有相应技术的一个重要的区别。
我的本发明，标志了此技术的相对的成熟性和完善性。我的发明也属于基础技术的原始性创新性质。
具体实施例方式
在设备的结构上，就应该有个专门的管道装置，该管道一端开口暴露在真空容器之外，该管道在真空容器之内的另一端开口(此开口需要根据加工设备特点，有不同的特殊结构)放在物料的表面之上，利用真空的负压条件就可以造成气流。而保证产品的最低含水率的均匀性的条件应该是所有物料表面各处都要均匀受到相同气流量和气流速度的吹拂。同时，在此管道中间有个节流阀，来调节其气流的流量和速度。同时，在此管道中间有个可以调节温度的加热装置，来调节其气流的温度。
我在1993年就已经申请了一个发明专利名为《香酥豆负压加工方法》，申请号是93110140.9 ；公开号是CN 1091600A。在该申请书里，已经运用了此方法。但是，没有明确说是气流脱水方法和具体实施内容，但是，在《香酥豆负压加工方法》文中说的方法里已有真空远红外和微波条件，也有本文里说的脱水的真空度和时间数据，就是说明了已经运用了本文说的气流方法。但是，当初仅把此方法局限在豆类的膨化上，(注应该主要是低温脱水的保鲜功能；实际上，可以应用于绝大多数的含水的物质。)在十多年的研究过程中，本发明人已经经过了小试、中试和到目前规模化生产的样机阶段。其中包括对此技术的应用基础技术理论的研究和发现，也包括了工艺的发明和实施，也包括了相应设备的发明和实施。目前我的本发明的技术已经基本成熟。目前我的规模化生产样机是滚筒式，主要用于圆粒状物料的生产。而适用于片状和条状的物料的生产样机结构已经有了发明构思，但是还没有实施。另外，提醒读者，由于本发明在原理上、在工艺上的性质和特点，在设计规模化或连续性规模化生产设备时，其整体的设备的结构也是特殊的，绝不是现在市场上已有的真空微波脱水设备的“大罐子”结构，这需要重新的属于实用新型性质的发明。我已经掌握了设计整体连续化规模化生产设备的发明设计的原理和原则，而其目标就是最大限度的达到迅速脱水效果和减少加工过程中耗能成本，以及最大限度的减少设备的制作的成本和设备的体积。
权利要求
1.一种真空微波的表面气流加快脱水方法，其特征是在真空和微波加热这两个物理条件同时具备的情况下，在设备的结构上，有个专门的管道装置，该管道一端开口暴露在真空容器之外，该管道在真空容器之内的另一端开口，此开口需要根据加工设备特点，有不同的特殊结构，放在物料的表面之上，利用真空的负压条件就可以造成气流，而保证产品的最低含水率的均匀性的条件应该是所有物料表面各处都要均匀受到相同气流量和气流速度的吹拂，凡是在真空微波设备上有该专门的管道装置就是本发明要保护的实体特征；同时，在此管道中间有个节流阀，来调节其气流的流量和速度；同时，在此管道中间有个可以调节温度的加热装置，来调节其气流的温度。
全文摘要
一种真空微波的表面气流加快脱水方法，属于低温脱水干燥技术领域，主要用于果蔬食品的脱水干燥保鲜。本发明在真空微波(或及远红外)加热条件下，利用真空的负压条件造成的气流来吹拂物料表面，使水分迅速脱离滞留于物料表面及其气流夹带其水分也随之被迅速脱离出真空容器之外的方法，达到了加快脱水的效果。
文档编号F26B3/347GK1760613SQ20051012379
公开日2006年4月19日 申请日期2005年11月24日 优先权日2005年11月24日
发明者马英卓 申请人:马英卓