本发明涉及物料干燥技术领域，尤其涉及适合应用于中药材有效成分的提取物的提取浓缩流程中的干燥的高效连续干燥的方法及装置。
背景技术：
在制药、食品及化工领域，需要经过干燥步骤除去浓缩后物料中残余的水或其他湿份。
在现阶段药品生产工艺中，干燥工段应用较为广泛的干燥方法有喷雾干燥法、真空干燥法，设备有喷雾干燥塔、真空干燥箱、真空履带式干燥机等。这些设备均有诸多弊端，例如：
喷雾干燥塔：只能在常压下进行干燥，干燥时的温度较高，药物中的热敏性物质容易失活。干燥后得粉率仅有70％，浪费较为严重。热效率较低(一般为30％～40％)，蒸汽或耗电较大。体积较大，占地较多。
真空干燥箱：需要较高的浓缩液浓度，工业生产连续性差，干燥效率低，一般烘干时间在10小时以上。长时间烘干容易损伤物料中的有效成分。托盘的装药量较少，一但装药量超过托盘的1/3高度，干燥时物料就容易溅出，造成浪费。
真空履带式干燥机：设备过长，需要极大的占地面积。设备中式多层履带式结构，清洗极为困难。
中国发明专利授权公告号CN105477893B公开了一种连续式高浓度液体灭菌浓缩干燥装置和方法，其在浓缩干燥的同时能使物料达到菌检要求，其中的夹套式单管加热器的内管和外管之间充满了加热用流体媒介，内管中通入物料(一次浓缩液或提取液)，使物料被外管内的加热用流体媒介加热，并全部处于液相状态，二级加热器对物料继续进行加热，物料在夹套式单管加热器和二级加热器中在高温时的保持时间足以达到灭菌所需要的条件，从二级加热器的一个点开始，在真空的状态下，物料开始发生蒸发效应，原先的物料分成薄膜状的液体以及水蒸气，蒸发罐使物料被蒸发浓缩成膏块或粉，真空干燥器将物料碾平以进一步蒸发其水分。该专利实际上是将真空干燥与灭菌结合在一起，实现了一次浓缩液或提取液的连续灭菌和干燥。但是其二级加热器的某一点与蒸发罐之间的真空度是一致的，这样的方式存在如下问题：第一、蒸发的真空度一定的情况下，物料在二级加热器与蒸发罐真空度一致的点以前，物料管内所达到的压力区间是有限的，不利于不同物料蒸发特性的蒸发，有其局限性；第二，在二级加热器的某一个点与蒸发罐之间的真空度是一致的点后，真空度的变化为近似线性，体积变化，近似性线，不利于物料在出料口的扩散，较大体积的干膏，中心物料未充分闪蒸。
另外进入蒸发室的物料温度与二级加热器出来的物料温度是一致的，这样的方式存在如下问题：第一、物料未进入蒸发室前，压力呈近似线性，物料蒸发温度，也近似线性，物料的蒸发效应较平缓，不利于物料蒸发的水分扩散；第二、从物料进料温度到出料温度，真空一定的情况下，差值一定，在蒸发量比例增长时，仅只能相应的增大其二级加热器面积，有其具限性。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题之一是针对上述现有连续式浓缩干燥方法所存在的上述技术问题而提供一种高效连续干燥的方法，提高物料的干燥效果和效率。
本发明所要解决的技术问题之二是提供一种实现上述高效连续干燥方法的装置。
作为本发明第一方面的高效连续干燥的方法，其是将稀物料或浓缩料送入到一加热器内，稀物料在所述加热器内吸收热媒释放出来的热量被加热后送入蒸发罐内进行干燥，其特征在于，在所述加热器内或出口开始至蒸发罐的物料出口之间设置至少一处真空度变化装置，使从加热器内到蒸发罐腔体内的物料环境的真空度出现由低到高的明显梯度变化。
在本发明的一个优选实施例中，所述物料行进至所述加热器内的某一点处，吸收到了足量的热量，物料中的液体变为饱和液体。
在本发明的一个优选实施例中，所述物料进入蒸发罐前，物料中的饱和液体在从相对的高压环境变为相对的低压环境过程中，出现闪蒸效果，使得至少有一部分乃至全部饱和液体变成饱和气体随同物料进入蒸发罐内。
在本发明的一个优选实施例中，所述蒸发罐内干燥的物料在重力作用向下掉落，饱和气体则跟随真空的吸引进入到冷凝系统中，实现了物料和蒸汽的分离，最终得到所需的干燥产品。
在本发明的一个优选实施中，所述物料进入蒸发罐前进行再次加热。
在本发明的一个优选实施例中，所述物料进入蒸发罐前进行再次加热的热媒为饱和蒸汽，加热方式采用盘管换热器，对物料进行再次给热，使物料中的湿份充分的汽化。
作为本发明第二方面的高效连续干燥的装置，包括第一加热装置、蒸发罐和物料溶媒二次蒸汽冷却装置，所述第一加热装置上设置有物料进口、物料出口、热媒进口、热媒出口，所述蒸发罐上设置有物料进口、合格干燥物料出口以及饱和蒸汽出口，所述物料溶媒二次蒸汽冷却装置上设置有饱和蒸汽入口、物料溶媒冷凝液排放口和抽真空口，所述蒸发罐上的饱和蒸汽出口通过饱和蒸汽输送管道与所述料溶媒二次蒸汽冷却装置上的饱和蒸汽入口连通，所述物料溶媒二次蒸汽冷却装置上的抽真空口与真空系统连接，其特征在于，在所述第一加热装置上的物料出口与所述蒸发罐上的物料进口之间的物料输送管路上串联有至少一级真空变化装置，每级真空变化装置使从加热器内到蒸发罐腔体内的物料环境的真空度由低到高进行梯度调节。
在本发明的一个优选实施例中，最前一级真空变化装置的进口通过所述物料输送管路与所述第一加热器上的物料出口，最后一级真空变化装置的出口通过所述物料输送管路与所述蒸发罐上的物料进口连接。
在本发明的一个优选实施例中，所述真空变化装置为真空节流管。
在本发明的一个优选实施例中，在所述最后一级真空变化装置的出口与所述蒸发罐上的物料进口之间的物料输送管路上串联有一至少一第二加热装置。
在本发明的一个优选实施例中，所述第二加热装置为采用饱和蒸汽为热媒的盘管换热器,所述盘管换热器与物料输送管道串联。
在本发明的一个优选实施中，所述第一加热装置的物料进口与物料输送动力装置连接。
由于采用了如上的技术方案，本发明通过物料输送动力装置，稀物料或浓缩了进入到第一加热装置内。稀物料在第一加热装置内吸收热媒释放出来的热量。在第一加热装置内或出口开始至蒸发罐内的物料出口之间这一段物料输送通路上设置有一处或多处真空度变化装置，致使从第一加热装置内到蒸发罐腔体内的物料环境的真空度出现由低到高的明显梯度变化。物料行进至第一加热装置内的某一点处，吸收到了足量的热量，物料中的液体变为饱和液体，随之物料从第一加热装置流到蒸发罐内，物料所处的环境逐渐从相对的高压环境变为相对的低压环境，出现闪蒸效果，物料中的饱和液体转变为饱和蒸汽，物料和饱和气体一同进入到蒸发罐内，干燥的物料由于重力作用向下掉落，饱和气体则跟随真空的吸引进入到物料溶媒二次蒸汽冷却装置中，实现了物料和蒸汽的分离，最终得到所需的干燥产品。
本发明另一改进之处在于，在某一处或几处真空度大小限制或调节措施后增加二次或多次加热措施，对物料进行再次给热，可补充物料内热量的损失，继续提高物料的热量，有效的保证干燥的效果。
附图说明
图1为本发明实施例1的高效连续干燥的装置的原理示意图。
图2为本发明实施例2的高效连续干燥的装置的原理示意图。
具体实施方式
实施例1
参见图1，图中给出的高效连续干燥的装置，包括第一加热装置100、蒸发罐200、真空变化装置300、物料溶媒二次蒸汽冷却装置400。
其中第一加热装置100并不限制加热方式和结构的种类，任何能使物料得到加热的装置均可使用。作为优选，第一加热装置100可以是螺旋形状，但也可以是电加热器，只要能使物料在流动的管道中受到管道外界热媒加热，受到足够时间的高温即可。为此第一加热装置100上设置有物料进口110、物料出口120、热媒进口130、热媒出口140。
蒸发罐200和物料溶媒二次蒸汽冷却装置400与现有技术没有什么区别，其中蒸发罐200上设置有物料进口210、合格干燥物料出口220以及饱和蒸汽出口230。物料溶媒二次蒸汽冷却装置400上设置有饱和蒸汽入口410、物料溶媒冷凝液排放口420和抽真空口430。
第一加热装置100的物料进口110与物料输送动力装置(图中未示出)连接。这样稀物料或浓缩料通过物料输送动力装置输送到第一加热装置100中的管道内。当然也不局限于采用物料输送动力装置进行输送，也可以利用压差、高位差或者其他方式输送。如果采用物料输送动力装置进行输送的话，优选采用泵进行输送。
真空变化装置300可以为一级也可以为多级，这个可以根据物料性质进行选择。本发明限于篇幅，为了简单的说明真空变化装置300的作用，该具体实施方式中的真空变化装置300为一级，真空变化装置300优选为真空节流管。
第一加热装置100的物料出口120通过物料输送管路510与真空变化装置300的入口310连接，真空变化装置300的出口320通过物料输送管路520与蒸发罐200上的物料进口210连接，通过真空变化装置300使得物料输送管路510内的真空度明显高于物料输送管路510内的真空度，例如物料输送管路510内的真空度为-0.03MPa～-0.05MPa，经过真空变化装置300调节和限制后，物料输送管路520内的真空度为-0.07MPa～-0.08MPa。这样致使物料输送管路510内的物料真空度与物料输送管路520内的物料真空度由低到高进行梯度变化。
蒸发罐200上的饱和蒸汽出口230通过饱和蒸汽输送管道530与料溶媒二次蒸汽冷却装置400上的饱和蒸汽入口410连通，物料溶媒二次蒸汽冷却装置400上的抽真空口430与真空系统(图中未示出)连接。
该实施例的装置对物料的干燥过程如下：
稀物料连续的进入到第一加热装置100内，稀物料在第一加热装置100内进行吸热，直到某一点处，物料内的液体吸收到足够的热量变为饱和液体，物料和饱和液体的混合物继续前进，由于从第一加热装置100内或物料出口120开始，至蒸发罐200之间设置有真空变化装置300，致使从第一加热装置100内到蒸发罐200腔体内的物料环境的真空度出现由低到高的明显梯度变化。则物料、饱和液体和饱和蒸汽的三项混合物流向蒸发室的过程就会发生闪蒸变化，更有利于干燥效果。
蒸发罐200内干燥的物料由于重力作用向下掉落，通过蒸发罐200下端的合格干燥物料出口220送出到与合格干燥物料出口220对接的物料接收容器内，饱和蒸汽则跟随真空的吸引通过蒸发罐200顶部的饱和蒸汽出口230、饱和蒸汽输送管道530和物料溶媒二次蒸汽冷却装置400上的饱和蒸汽入口410进入物料溶媒二次蒸汽冷却装置400中，被冷凝回收，实现了物料和蒸汽的分离，最终得到所需的干燥产品。
实施例2
参见图2，图中给出的高效连续干燥的装置，包括第一加热装置100、蒸发罐200、真空变化装置300、第二加热装置600、物料溶媒二次蒸汽冷却装置400。
其中第一加热装置100并不限制加热方式和结构的种类，任何能使物料得到加热的装置均可使用。作为优选，第一加热装置100可以是螺旋形状，但也可以是电加热器，只要能使物料在流动的管道中受到管道外界热媒加热，受到足够时间的高温即可。为此第一加热装置100上设置有物料进口110、物料出口120、热媒进口130、热媒出口140。
蒸发罐200和物料溶媒二次蒸汽冷却装置400与现有技术没有什么区别，其中蒸发罐200上设置有物料进口210、合格干燥物料出口220以及饱和蒸汽出口230。物料溶媒二次蒸汽冷却装置400上设置有饱和蒸汽入口410、物料溶媒冷凝液排放口420和抽真空口430。
第一加热装置100的物料进口110与物料输送动力装置(图中未示出)连接。这样稀物料或浓缩料通过物料输送动力装置输送到第一加热装置100中的管道内。当然也不局限于采用物料输送动力装置进行输送，也可以利用压差、高位差或者其他方式输送。如果采用物料输送动力装置进行输送的话，优选采用泵进行输送。
真空变化装置300可以为一级也可以为多级，这个可以根据物料性质进行选择。本发明限于篇幅，为了简单的说明真空变化装置300的作用，该具体实施方式中的真空变化装置300为一级，真空变化装置300优选为真空节流管。
其中第二加热装置600并不限制加热方式和结构的种类，任何能使物料得到加热的装置均可使用。作为优选，第二加热装置600为一采用饱和蒸汽作为热媒的盘管加热器，该采用饱和蒸汽作为热媒的盘管加热器具有一热媒入口610、物料入口620、物料出口630和热媒出口640。热媒入口610与饱和蒸汽源连接。
第一加热装置100的物料出口120通过物料输送管路510与真空变化装置300的入口连接，真空变化装置300的出口通过物料输送管路540与采用饱和蒸汽作为热媒的盘管加热器上的物料入口620连接，通过真空变化装置300使得物料输送管路510内的真空度明显高于物料输送管路510内的真空度，例如物料输送管路510内的真空度为-0.03MPa～-0.05MPa，经过真空变化装置300调节和限制后，物料输送管路520内的真空度为-0.07MPa～-0.08MPa。这样致使物料输送管路510内的物料真空度与物料输送管路520内的物料真空度由低到高进行梯度变化。
采用饱和蒸汽作为热媒的盘管加热器的物料出口630通过物料输送管路550与蒸发罐200上的物料进口210连接，蒸发罐200上的饱和蒸汽出口230通过饱和蒸汽输送管道530与物料溶媒二次蒸汽冷却装置400上的饱和蒸汽入口410连通，物料溶媒二次蒸汽冷却装置400上的抽真空口430与真空系统(图中未示出)连接。
该实施例的装置对物料的干燥过程如下：
稀物料连续的进入到第一加热装置100内，稀物料在第一加热装置100内进行吸热，直到某一点处，物料内的液体吸收到足够的热量变为饱和液体，物料和饱和液体的混合物继续前进，由于从第一加热装置100内或物料出口120开始，至蒸发罐200内的合格干燥物料出口220以及饱和蒸汽出口230出口之间设置有真空变化装置300，致使从第一加热装置100内到蒸发罐200腔体内的物料环境的真空度出现由低到高的明显梯度变化。则物料、饱和液体和饱和蒸汽的三项混合物流向蒸发室的过程就会发生闪蒸变化，更有利于干燥效果。
经过真空度改变的物料进入第二加热装置600进行再次给热，可补充物料内的热量损失，继续提高物料的热量，有效的保证干燥的效果。
蒸发罐200内干燥的物料由于重力作用向下掉落，通过蒸发罐200下端的合格干燥物料出口220送出到与合格干燥物料出口220对接的物料接收容器内，饱和蒸汽则跟随真空的吸引通过蒸发罐200顶部的饱和蒸汽出口230、饱和蒸汽输送管道530和物料溶媒二次蒸汽冷却装置400上的饱和蒸汽入口410进入物料溶媒二次蒸汽冷却装置400中，被冷凝回收，实现了物料和蒸汽的分离，最终得到所需的干燥产品。
该方法和装置中：真空度的大小，第一加热装置100和第二加热装置600的换热面积，真空变换装置300的数量以及所调节和限制的真空度的大小，都是相对量，需要根据物料的具体情况确定，例如流量和浓度等。
前述实施例的用途可以但不限于如下情况：
1.将中药提取液的一次浓缩液水分含量30～70％，进入到第一加热装置100内，稀物料在第一加热装置100内进行吸热，直到某一点处，物料内的液体吸收到足够的热量变为饱和液体，物料和饱和液体的混合物继续前进，由于从第一加热装置100内至蒸发罐200之间设置有真空变化装置300，使物料环境的真空度出现明显梯度变化，形成一次闪蒸。经过真空度改变的物料进入第二加热装置600进行再次给热，继续提高物料的热量。蒸发罐200内干燥的物料由于重力作用向下掉落，通过蒸发罐200下端的合格干燥物料出口220送出到与合格干燥物料出口220对接的物料接收容器内，饱和蒸汽，真空度为-0.09Mpa,跟随真空的吸引进入物料溶媒二次蒸汽冷却装置400中，被冷凝回收，实现了物料和蒸汽的分离，最终得到所需的含水量为3～10％的干燥产品。
2.将天然调味料(鸡提取物、鱼贝类提取物、猪牛羊提取物等)的一次浓缩液(例如驴皮胶生产等)含水量为30～70％，进入到第一加热装置100内，稀物料在第一加热装置100内进行吸热，直到某一点处，物料内的液体吸收到足够的热量变为饱和液体，物料和饱和液体的混合物继续前进，由于从第一加热装置100内至蒸发罐200之间设置有真空变化装置300，使物料环境的真空度出现明显梯度变化，形成一次闪蒸。经过真空度改变的物料进入第二加热装置600进行再次给热，继续提高物料的热量。蒸发罐200内干燥的物料由于重力作用向下掉落，通过蒸发罐200下端的合格干燥物料出口220送出到与合格干燥物料出口220对接的物料接收容器内，饱和蒸汽，真空度为-0.09Mpa,跟随真空的吸引进入物料溶媒二次蒸汽冷却装置400中，被冷凝回收，实现了物料和蒸汽的分离，最终得到所需的含水量为12～15％的干燥产品。
3.将矿物提取物(如石膏、珍珠母、牡蛎等)的一次浓缩液水分含量8～30％，进入到第一加热装置100内，稀物料在第一加热装置100内进行吸热，直到某一点处，物料内的液体吸收到足够的热量变为饱和液体，物料和饱和液体的混合物继续前进，由于从第一加热装置100内至蒸发罐200之间设置有真空变化装置300，使物料环境的真空度出现明显梯度变化，形成一次闪蒸。经过真空度改变的物料进入第二加热装置600进行再次给热，继续提高物料的热量。蒸发罐200内干燥的物料由于重力作用向下掉落，通过蒸发罐200下端的合格干燥物料出口220送出到与合格干燥物料出口220对接的物料接收容器内，饱和蒸汽，真空度为-0.08Mpa,跟随真空的吸引进入物料溶媒二次蒸汽冷却装置400中，被冷凝回收，实现了物料和蒸汽的分离，最终得到所需的含水量为3～7％的干燥产品。
4.将化学工业液(氯化钠、催化剂、硫化剂、氨基酸等)，经过一次浓缩后水分含量50～70％，进入到第一加热装置100内，稀物料在第一加热装置100内进行吸热，直到某一点处，物料内的液体吸收到足够的热量变为饱和液体，物料和饱和液体的混合物继续前进，由于从第一加热装置100内至蒸发罐200之间设置有真空变化装置300，使物料环境的真空度出现明显梯度变化，形成一次闪蒸。经过真空度改变的物料进入第二加热装置600进行再次给热，继续提高物料的热量。蒸发罐200内干燥的物料由于重力作用向下掉落，通过蒸发罐200下端的合格干燥物料出口220送出到与合格干燥物料出口220对接的物料接收容器内，饱和蒸汽，真空度为-0.09Mpa,跟随真空的吸引进入物料溶媒二次蒸汽冷却装置400中，被冷凝回收，实现了物料和蒸汽的分离，最终得到所需的含水量为5～10％的干燥产品。
5.将食品工业液(如可可奶粉、代乳粉、蛋清等)，经过一次浓缩后水分含量50～60％，将中药提取液，经过一次浓缩后水分含量50～70％，进入到第一加热装置100内，稀物料在第一加热装置100内进行吸热，直到某一点处，物料内的液体吸收到足够的热量变为饱和液体，物料和饱和液体的混合物继续前进，由于从第一加热装置100内至蒸发罐200之间设置有真空变化装置300，使物料环境的真空度出现明显梯度变化，形成一次闪蒸。经过真空度改变的物料进入第二加热装置600进行再次给热，继续提高物料的热量。蒸发罐200内干燥的物料由于重力作用向下掉落，通过蒸发罐200下端的合格干燥物料出口220送出到与合格干燥物料出口220对接的物料接收容器内，饱和蒸汽，真空度为-0.08Mpa,跟随真空的吸引进入物料溶媒二次蒸汽冷却装置400中，被冷凝回收，实现了物料和蒸汽的分离，最终得到所需的含水量为3～10％的干燥产品。
前述实施例的实用新型效果概述如下：
生产过程连续性强，生产效率高，物料受热时间短，整个干燥过程在真空梯度下进行，可针对不同物料特性，含水量不同，调节相应工艺参数，并在二级真空梯度时，可实时补充热量，使物料出料闪蒸更充分，破泡效果更加明显，实现物料受热均匀，产品品质均一，使物料中的有效成分保存较好，实用于各组分制药、化工、食品、保健品等领域的物料液的灭菌、浓缩、干燥。
本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本发明权利要求所界定的保护范围之内。