一种真空微波脱水设备的制作方法

本发明涉及微波脱水技术领域，具体地，涉及一种真空微波脱水设备。

背景技术：

近年来，真空微波脱水技术得到了比较迅速的发展，以应对人们对更高产品品质和大规模商业化的需求。特别是在农产品，食品和医药方面的应用，技术日趋成熟。由于水的沸点随着压力的降低而降低，所以在真空条件下适当地施加微波能量，就可以使含水物料在较低的温度下脱去水份以避免因高温造成的性状改变和成分流失。

基于真空和微波的特性，在实践中有一系列的技术挑战需要应对。其中之一是如何将微波能量导入真空腔体而不会在真空腔内产生打火放电现象。这是由于在真空腔里，没有了作为绝缘体的空气，高能量密度的微波会造成电击穿，产生高温等离子放电现象，造成严重后果。另外由于微波能量在真空腔内分布的不确定性，需要对物料脱水的均匀一致性做充分的考虑，这对某些敏感的物料特别重要。综合.上述情况，再结合操作，维护和成本方面的要求，目前已有不少公开的技术手段和方法。

例如专利号为zl205300193u的中国实用新型专利提出利用一个在真空腔内的微波可以穿透的旋转滚筒,使物料在滚筒内得以不断的翻滚混合，最终获得均匀一致的脱水效果。但是，这个方案中，微波能量需要通过位于真空腔体上的特殊窗口从常压环境导入到真空腔内。由于大能量的微波在真空条件下会在窗口附近产生等离子放电，这严重制约了可使用的能量密度，使得单位尺寸的生产设备的产能很有限。另外，位于真空腔内的载料滚筒，工作于微波环境下，很难从真空腔外进行操作和控制，这就限制了滚筒的尺寸和适用的物料范围。

公开号为cn1952570a的中国专利申请提出把微波源或其它加热源的导入口设置在微波腔内悬置，物料直接放在真空腔体内壁上，真空腔体整体旋转以便得到均匀一致的脱水效果，由于省去了作为物料载体的滚筒，设备的复杂程度可以大大降低。但是真空腔体的一个端口被用于微波能量导入，使得这个方案无法做到大规模的连续进出料的生产。另外，将微波能量导入口设置在真空腔内的做法，在工程上也难以进行安装和维护。

因此需要提出一种新的真空微波脱水设备及方法，解决由于需要避免等离子放电等现象的产生，而造成的设备结构复杂，尺寸过大，不便于安装和维护，以及进一步的不能连续生产等问题。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种真空微波脱水设备及方法，在避免等离子放电等现象的同时，设备结构简单尺寸小，便于安装和维护，且可以进一步实现连续脱水生产，适用于大规模商业化应用。

根据本发明的一个方面，提供一种真空微波脱水设备，包括：

微波箱体；

设置于所述微波箱体上的微波能量导入口及微波源,所述微波源通过所述微波能量到入口向所述微波箱体内部导入微波能量；

设置于所述微波箱体内部的真空腔体，所述真空腔体由微波可穿透材料制成，所述真空腔体在所述微波箱体内转动并接受微波能量。

优选地，所述微波可穿透材料为陶瓷、玻璃、ptfe材料、uhmw材料、pp材料或hdpe材料。

优选地，所述真空腔体沿轴向中心线旋转。

优选地，所述设备还包括：真空发生装置，所述真空发生装置与所述真空腔体的至少一个开口连接，用于使所述真空腔体内部保持真空；

优选地，所述设备还包括：分别设置于所述真空腔体两个开口端的进料气锁装置和出料气锁装置，所述进料气锁装置和出料气锁装置用于在保持所述真空腔体的真空度的情况下实现物料在所述真空腔体内的进出。

优选地，所述进料气锁装置的开口两端分别设置有第一进料气锁阀和第二进料气锁阀，通过所述第一进料气锁阀和第二进料气锁阀的交替开关，实现物料在进入所述真空腔体的时候保持所述真空腔体内部的真空度。

优选地，所述出料气锁装置的开口两端分别设置有第一出料气锁阀和第二出料气锁阀，通过所述第一出料气锁阀和第二出料气锁阀的交替开关，实现物料在出所述真空腔体的时候保持所述真空腔体内部的真空度。

优选地，所述设备还包括传送带，用于将所述物料传送至所述进料气锁装置的一端开口。

优选地，所述设备还包括：

设置于所述传送带与所述进料气锁装置一端开口之间的进料漏斗；

设置于所述进料气锁装置另一端开口与所述真空腔体一端开口之间的进料腔；

设置于所述真空腔体另一端开口与所述出料气锁装置一端开口之间的出料腔和出料漏斗。

优选地，所述设备还包括真空管道，真空发生装置通过所述真空管道连接到进料腔或出料腔。

优选地，所述设备还包括：

支撑所述真空腔体的被动轮和驱动轮；

电机，用于驱动所述驱动轮。

优选地，在所述真空腔体的开口两端设置有轴向旋转密封装置。

优选地，所述真空腔体内设置有向内凸起的凸起部。

优选地，在所述微波箱体和所述真空腔体之间设置有温度调节循环泵和温度传感器。

优选地，所述微波箱体为一封闭的箱体，且内部为常压。

优选地，所述微波箱体内被金属隔板分隔成几个独立的微波通道，每个独立的微波通道的外壁上开有微波能量导入口,每个微波能量到入口设置有功率可调的微波源。

优选地，所述设备还包括基座，所述微波箱体安装在基座上，所述基座的倾斜角度连续可调。

优选地，所述设备还包括转轴和驱动装置，所述基座安装在转轴上，由位于基座两端的驱动装置对所述基座的水平角度进行调整。

与现有技术相比，本发明具有如下至少一种有益效果：

本发明上述的真空微波脱水设备，利用微波可穿透材料构成真空腔体，把整个真空腔体作为微波窗口和物料载体，大大简化了整体设备的结构。同时，这种结构不用另外在真空腔体上设置微波窗口，更利于简化微波能量在脱水流程中的控制。

本发明上述的真空微波脱水设备，由于真空腔体远离能量集中的微波源，使得产生等离子放电的可能性大大降低，这样在简化了整体设备的结构的同时，突破了设备尺寸和微波能量密度的限制。

在本发明的可选实施例中，由于真空腔体虽然暴露在微波环境里，但真空腔体外部(即微波箱体内部)处于常压状态，可以很方便地对其运动状态和温度进行控制。

在本发明的可选实施例中，使用气锁装置在保持所述真空腔体内部真空度的情况下，实现物料在所述真空腔体内的连续进出，可以实现脱水过程的自动化连续生产，更适合大规模商业化应用。

在本发明的可选实施例中，在脱水时真空腔体沿轴向中心线旋转，并使用凸起部搅拌真空腔体内的物料，可以使物料获得更均匀的脱水效果。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明一实施例的真空微波脱水设备的结构示意图。

图中：1-微波箱体；2-真空腔体；3-温度调节循环泵；4-真空发生装置；5-进料气锁装置；6-出料气锁装置；7-温度传感器；8-物料；9-传送带；10-进料漏斗；11-第一进料气锁阀；12-第二进料气锁阀；13-被动轮；14-驱动轮；15-电机；16-凸起部；17、18-旋转密封装置；19-常压空气；20-金属隔板；21-微波能量导入口；22-微波源；23-进料腔；24-出料腔；25-出料漏斗；26-第一出料气锁阀；27-第二出料气锁阀；28-真空管道；29-基座；30-转轴；31-驱动装置。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

图1为本发明一实施例的真空微波脱水设备的结构示意图。

如图1所示，本发明一实施例的真空微波脱水设备包括：微波箱体1；设置于微波箱体1的壁面上的微波能量导入口21及微波源22,微波源22通过微波能量到入口21向微波箱体1内部导入微波能量；设置于所述微波箱体1内部的真空腔体2，真空腔体2由微波可穿透材料制成，真空腔体2在所述微波箱体1内转动并接受微波能量。

上述实施例的真空微波脱水设备，利用微波可穿透材料构成真空腔体，把整个真空腔体作为微波窗口和物料载体，大大简化了整体设备的结构。

在部分实施例中，上述真空腔体2由微波可穿透的低介电常数材料构成，并可以承受一定的压差(比如0-100kpa)以及一定的工作温度(比如-60℃到120℃)，可供选择的材料包括但不限于陶瓷，玻璃，ptfe,uhmw,pp,hdpe材料等。整个真空腔体2可以是一个整体，也可由数段拼接而成以便于运输，其数段拼接的结合部可以是金属结构以增加强度。真空腔体2的直径范围从0.1米到19米，其壁厚可以从0.005米到0.1米，取决于材料和应用。当然，上述的真空腔体材料、结构、尺寸仅仅是部分实施例，在其他实施例中也可以选择其他材料、结构、尺寸，只要能实现本发明真空腔体的作用即可。

在脱水过程中，位于微波箱体2和真空腔体2之间的空气温度可以通过加热或制冷的方式控制在-60℃至100℃之间。真空腔体2内的压力范围可以在0到500mbar之间，微波能量的功率密度最高可达到10kw/(公斤含水物料)，在真空腔体2内的物料8的水分含量范围可以从2％到99％。

在本发明另一实施例中，在上述实施例的基础上，还包括真空发生装置4，真空发生装置4与真空腔体2的至少一个开口连接，用于使真空腔体2内部保持真空。

在本发明另一实施例中，在上述实施例的基础上，还进一步包括进料气锁装置5和出料气锁装置6，进料气锁装置5和出料气锁装置6分别设置于真空腔体2两个开口端，用于在保持真空腔体2内部真空度的情况下实现物料8在真空腔体2内的进出，为实现连续生产提供条件。

具体的，为了更好保持真空腔体2内在进料时的真空度，进料气锁装置5的开口两端分别设置有第一进料气锁阀11和第二进料气锁阀12，通过第一进料气锁阀11和第二进料气锁阀12的交替开关，实现物料8在进入真空腔体2的时候保持真空腔体2内部的真空度。

为了更好保持真空腔体2内在出料时的真空度，出料气锁装置6的开口两端分别设置有第一出料气锁阀26和第二出料气锁阀27，通过第一出料气锁阀26和第二出料气锁阀27的交替开关，实现物料8在出真空腔体2的时候保持真空腔体2内部的真空度。

在本发明另一实施例中，为了实现更好的进料和/或出料，真空微波脱水设备还包括传送带9，用于将物料8传送至进料气锁装置5的一端开口。进一步的，可以在传送带9与进料气锁装置5一端开口之间设置进料漏斗10，在进料气锁装置5另一端开口与真空腔体2一端开口之间设置进料腔23；以及在真空腔体2另一端开口与出料气锁装置6一端开口之间设置出料腔24和出料漏斗25。在一实施例中，还设置了真空管道28，真空发生装置4通过真空管道28连接到进料腔23或出料腔24，以便及时移除脱水过程中产生的水蒸气和腔内的空气。

在工作时，待脱水的物料8通过传送带9加载到进料漏斗10，通过进料气锁装置5中的第一进料气锁阀11和第二进料气锁阀12的交替开关，物料8在重力作用下通过进料腔23进入真空腔体2。而在真空腔体2的另一端，经过脱水后的物料8在重力作用下，通过出料腔24进入出料漏斗25并通过出料气锁装置6，出料气锁装置6的第一出料气锁阀26和第二出料气锁阀27交替开关，以保持真空腔体2内的真空度。这样就实现了连续式的进出料而不影响真空腔2内的压力。

在本发明的一实施例中，真空微波脱水设备还包括支撑真空腔体2的被动轮13和驱动轮14，以及电机15，电机15驱动驱动轮14运动，驱动轮14带动被动轮13运动，被动轮13再带动真空腔体2运动，从而通过驱动轮14使真空腔体2沿轴向中心线旋转，真空腔体2整体旋转能得到均匀一致的脱水效果。

为了能实现更好的脱水效果，在真空腔体2的开口两端设置有轴向旋转密封装置17、18，用于保持真空腔体2的气密性。

在本发明的一实施例中，真空腔体2内设置有向内凸起的凸起部16，用于在脱水时搅拌物料8，以得到更好的均匀一致的脱水效果。

在本发明的一实施例中，为了实现对温度和气压的监控，可以在微波箱体1和真空腔体2之间设置有温度调节循环泵3和温度传感器7，温度调节循环泵3用于加热或冷却微波箱体1内的常压空气19，并由温度传感器7及时检测微波箱体1内的温度变化。

在本发明的一实施例中，微波箱体1为内部常压的封闭箱体，这样由于真空腔体虽然暴露在微波环境里，但真空腔体外部(即微波箱体内部)处于常压状态，可以很方便地对其运动状态和温度进行控制。

在部分优选实施例中，微波箱体1内可以采用金属隔板20分隔成几个独立的微波通道，每个独立的微波通道的外壁上开有微波能量导入口21,每个微波能量到入口21设置有功率可调的微波源22。在脱水过程中，随着真空腔体2的旋转，微波辐射会从各微波能量导入口对真空腔体2的物料进行加热，使物料最终得到均匀一致的脱水效果，同时可以根据实际需要对每段真空腔体2的微波能量进行调节控制。

在部分优选实施例中，微波箱体1安装在基座29上，基座29的倾斜角度可以连续调整。具体地，基座29安装在转轴30上，由位于基座29两端的驱动装置31对基座29的水平角度进行调整。通过调整基座29的角度，可以调整物料8在真空腔体2内停留的时间长短以及真空腔体2内物料8的总量。

本发明上述各实施例中真空微波脱水设备，将整个真空腔体作为微波导入窗口和物料载体，由于真空腔体远离能量集中的微波源，使得产生等离子放电的可能性大大降低，这样就简化了整体设备的结构，突破了设备尺寸和微波能量密度的限制。进一步的，由于真空腔体虽然暴露在微波环境里，但真空腔体外部处于常压状态，可以很方便地对其运动状态和温度进行控制。

本发明上述部分实施例中，使用气锁装置在保持真空腔体内部真空度的情况下，实现物料在真空腔体内的连续进出，可以实现脱水过程的自动化连续生产。

本发明上述部分实施例中，在脱水时真空腔体沿轴向中心线旋转，并使用凸起部搅拌真空腔体内的物料，可以使物料更均匀的脱水。

以上这些特点及优势，都使得本发明的真空微波脱水设备相对于现有技术更适合大规模商业化应用。本发明尤其适用于各种含油脂的食物如猪皮，农产品如蔬菜，冷冻的颗粒状含水物料如蛋白质或医药原料，或液体状物料如果汁。

以上所述实施例中的各技术特征可以参照上述实施例进行工作，也可以根据实际需要进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。