根茎类中药材多层式真空射频-热风联合干燥方法与设备技术

本发明专利技术属于中药材加工技术领域，特别涉及一种根茎类中药材多层式真空射频‑热风联合干燥方法与设备，其包括：循环热风干燥系统、射频加热系统、脉动真空发生系统和自动控制系统；循环热风干燥系统包括回风管路(9)、回风管路电磁阀(11)、离心风机(13)、进风管路(14)、轴流风机(15)等；自动控制系统包括人机交互界面(4)；脉动真空发生系统包括排水阀(33)、抽气管路(34)等；射频加热系统包括光纤温度传感器(26)、物料(27)、料盘(28)、称重支架(29)和干燥箱体(47)等；干燥过程中依靠传感器监测干燥箱体(47)内部介质及物料(27)的变化情况，并基于自动控制系统的分析决策并执行，整套设备具有自动化程度高、劳动强度低等特点。

Method and equipment of multi-layer vacuum RF hot air combined drying for rhizome Chinese herbal medicine

【技术实现步骤摘要】
根茎类中药材多层式真空射频-热风联合干燥方法与设备
本专利技术属于中药材加工
，特别涉及一种根茎类中药材多层式真空射频-热风联合干燥方法与设备。
技术介绍
天麻、三七、丹参等体积较大的根茎类中药材作为名贵中药材，附加值高，但采后由于含水率高极易发生霉变腐烂变质等问题。产地加工多采用自然晾晒和烘房干燥，普遍存在干燥时间长、内部中空、品质下降等问题。由于这类根茎类药材体积大，现有干燥技术多采用对流、传导方式加热，对于片状药材效果较好，但对于体积较大的块状药材来说表面升温速率快，内部升温慢。此外，药材体积大会出现内部水分扩散路径长，导致干燥过程缓慢，且药用成分具有热敏性，长时间的热量累积对药效成分产生不利影响，目前现有的干燥技术均不利于其干燥。真空射频-热风联合干燥技术是指在一体化的组合干燥设备中，射频能穿透物料内部，引起物料内部极性分子和带电离子的振荡迁移，使其由内而外快速升温；真空阶段降低水的沸点，能将物料蒸发水分迅速脱除，脉动发生阶段有利于打破物料表面与介质水蒸气分压平衡，有利于物料表面的水分蒸发，增大了传质动力；热风干燥过程中热风能将物料表面冲刷包裹起来，有利于物料表面各个位置均匀升温，同时热风干燥结构简单，成本较低。在不同的干燥阶段分别采用射频-真空-热风干燥方式为一种新型干燥技术，具有物料升温快、干燥时间短、产品品质好、干燥能耗低等优点，特别适用于体积较大的中药材干燥。目前真空射频-热风联合干燥技术还存在很多缺陷，制约了技术的推广应用。现有的射频干燥大多为双层平行极板式，装载量小。射频加热过程中，因边角效应即料盘边缘的电场线会发生弯曲，边角处电场密度增大导致料盘边缘温度显著高于料盘中心区域物料温度；随着物料含水量的降低，物料的介电特性逐渐降低，射频介电加热的作用也会逐步的衰减，射频工作时高频发生器产生交变高频电磁波，长时间工作时会消耗大量电能。目前已有的研究大多集中于真空脉动干燥和真空冷冻干燥技术，采用的热源大多数为红外辐射板，红外辐射穿透能力弱，物料升温缓慢，真空泵长时间运作耗能巨大。热风干燥多层物料存在严重的不均匀性，料盘上层与下层干燥速率不一致。通过对流形式只能加热物料表面，难以直接加热物料内部。物料的温度梯度和水分扩散梯度相反导致干燥过程缓慢，干燥时间延长。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种真空射频-热风联合干燥设备，以解决现有射频干燥装载量小、边角效应导致加热不均匀问题，能耗大，真空干燥中热源加热能力差，热风干燥多层物料不均匀、难以加热物料内部、干燥缓慢等问题。本专利技术的另一目的在于提供一种真空射频-热风联合干燥设备的干燥根茎类中药材的方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：根茎类中药材多层式真空射频-热风联合干燥设备，其包括：循环热风干燥系统、射频加热系统、脉动真空发生系统和自动控制系统；循环热风干燥系统包括回风管路9、回风管路电磁阀11、排湿电磁阀12、离心风机13、进风管路14、轴流风机15、加热管16、稳压腔17、气流分配室18和进风管路电磁阀19；其中，回风管路9的进风侧通过射频加热系统的干燥箱体47的侧壁与干燥箱体47的内部连通，回风管路9的出风侧与进风管路14的进风侧连接，回风管路9的出风侧与进风管路14的进风侧之间设有回风管路电磁阀11；进风管路14的侧壁上设有排湿电磁阀12，排湿电磁阀12的另一侧与离心风机13连接；进风管路14内部由进风侧向出风侧顺序固定安装有轴流风机15和加热管16，进风管路14的出风侧与稳压腔17的入口连接，稳压腔17的出口连接气流分配室18的入口，气流分配室18的出口通过气流分配室管路由射频加热系统的干燥箱体47的侧壁与干燥箱体47的内部连通，所述气流分配室管路上设有进风管路电磁阀19；自动控制系统包括人机交互界面4；人机交互界面4通过电源线和信号线与回风管路电磁阀11、排湿电磁阀12、离心风机13、轴流风机15、加热管16、进风管路电磁阀19、外阳极电极板21、内阳极电极板22、步进电机23、光纤温度传感器26、称重传感器30、相对湿度传感器31、压力传感器32、排水阀33、抽气管路电磁阀35、破空电磁阀45相连通；脉动真空发生系统包括排水阀33、抽气管路34、抽气管路电磁阀35、抽气管路单向阀36、水循环式真空泵37、进水管路38、排水管路39、自吸泵40、过滤网41、冷却水循环管路43、冷却装置44、破空电磁阀45和水箱46；其中，射频加热系统的干燥箱体47的壁面设有与干燥箱体47内部连通的出气管路，所述出气管路上设有破空电磁阀45；射频加热系统的干燥箱体47的壁面设有与干燥箱体47内部连通的抽气管路34，所述抽气管路34的进风端通过射频加热系统的干燥箱体47的壁面与干燥箱体47的内部连通，抽气管路34的出风端与水循环式真空泵37的抽气口连接，抽气管路34由进风端到出风端顺序设有抽气管路电磁阀35和抽气管路单向阀36；水循环式真空泵37的出水口通过排水管路39与水箱46连接，水箱46通过进水管路38与水循环式真空泵37的进水口连通；水箱46内部设有过滤网41，底部设有排水阀33；水箱46里装满水42；水箱46和冷却装置44之间设有冷却水循环管路43，在所述冷却水循环管路43上设有自吸泵40；水42通过冷却水循环管路43、在自吸泵40驱动下进入冷却装置44；射频加热系统包括丝杠20、外阳极电极板21、内阳极电极板22、步进电机23、外栅极电极板24、内栅极电极板25、光纤温度传感器26、物料27、料盘28、称重支架29、称重传感器30、相对湿度传感器31、压力传感器32和干燥箱体47；其中，射频加热系统的干燥箱体47的内部设有多层称重支架29，料盘28放置在每层称重支架29上，物料27盛放于料盘28上；射频加热系统的干燥箱体47的内部设有多层阳极和栅极电极板，每层阳极和栅极电极板分为内外两部分；其中，每层阳极电极板包括外阳极电极板21和内阳极电极板22，每层栅极电极板包括外栅极电极板24和内栅极电极板25；丝杠20固定安装在干燥箱体47上，步进电机23在丝杠20上螺旋传动；每层外阳极电极板21和内阳极电极板22下方，以及每层外栅极电极板24和内栅极电极板25下方分别布置多个步进电机23；步进电机23上方设有顶板，用于支撑外阳极电极板21和内阳极电极板22以及外栅极电极板24和内栅极电极板25；外阳极电极板21和内阳极电极板22采用绝缘材料连接固定在同一高度处平放；外栅极电极板24和内栅极电极板25采用绝缘材料连接固定在外阳极电极板21和内阳极电极板22的下方一定距离处平放；外阳极电极板21和外栅极电极板24的布置位置对应，内阳极电极板22和内栅极电极板25的布置位置对应；物料27上方为外阳极电极板21和内阳极电极板22，物料27下方为外栅极电极板24和内栅极电极板25，物料27在外阳极电极板21和内阳极电极板22以及外栅极电极板24和内栅极电极板25两者竖直中间位置处平放；光纤温度传感器26位本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.根茎类中药材多层式真空射频-热风联合干燥设备，其特征在于：其包括：循环热风干燥系统、射频加热系统、脉动真空发生系统和自动控制系统；/n循环热风干燥系统包括回风管路(9)、回风管路电磁阀(11)、排湿电磁阀(12)、离心风机(13)、进风管路(14)、轴流风机(15)、加热管(16)、稳压腔(17)、气流分配室(18)和进风管路电磁阀(19)；其中，/n回风管路(9)的进风侧通过射频加热系统的干燥箱体(47)的侧壁与干燥箱体(47)的内部连通，回风管路(9)的出风侧与进风管路(14)的进风侧连接，回风管路(9)的出风侧与进风管路(14)的进风侧之间设有回风管路电磁阀(11)；进风管路(14)的侧壁上设有排湿电磁阀(12)，排湿电磁阀(12)的另一侧与离心风机(13)连接；进风管路(14)内部由进风侧向出风侧顺序固定安装有轴流风机(15)和加热管(16)，进风管路(14)的出风侧与稳压腔(17)的入口连接，稳压腔(17)的出口连接气流分配室(18)的入口，气流分配室(18)的出口通过气流分配室管路由射频加热系统的干燥箱体(47)的侧壁与干燥箱体(47)的内部连通，所述气流分配室管路上设有进风管路电磁阀(19)；/n自动控制系统包括人机交互界面(4)；/n人机交互界面(4)通过电源线和信号线与回风管路电磁阀(11)、排湿电磁阀(12)、离心风机(13)、轴流风机(15)、加热管(16)、进风管路电磁阀(19)、外阳极电极板(21)、内阳极电极板(22)、步进电机(23)、光纤温度传感器(26)、称重传感器(30)、相对湿度传感器(31)、压力传感器(32)、排水阀(33)、抽气管路电磁阀(35)、破空电磁阀(45)相连通；/n脉动真空发生系统包括排水阀(33)、抽气管路(34)、抽气管路电磁阀(35)、抽气管路单向阀(36)、水循环式真空泵(37)、进水管路(38)、排水管路(39)、自吸泵(40)、过滤网(41)、冷却水循环管路(43)、冷却装置(44)、破空电磁阀(45)和水箱(46)；其中，/n射频加热系统的干燥箱体(47)的壁面设有与干燥箱体(47)内部连通的出气管路，所述出气管路上设有破空电磁阀(45)；/n射频加热系统的干燥箱体(47)的壁面设有与干燥箱体(47)内部连通的抽气管路(34)，所述抽气管路(34)的进风端通过射频加热系统的干燥箱体(47)的壁面与干燥箱体(47)的内部连通，抽气管路(34)的出风端与水循环式真空泵(37)的抽气口连接，抽气管路(34)由进风端到出风端顺序设有抽气管路电磁阀(35)和抽气管路单向阀(36)；水循环式真空泵(37)的出水口通过排水管路(39)与水箱(46)连接，水箱(46)通过进水管路(38)与水循环式真空泵(37)的进水口连通；水箱(46)内部设有过滤网(41)，底部设有排水阀(33)；水箱(46)里装满水(42)；水箱(46)和冷却装置(44)之间设有冷却水循环管路(43)，在所述冷却水循环管路(43)上设有自吸泵(40)；水(42)通过冷却水循环管路(43)、在自吸泵(40)驱动下进入冷却装置(44)；/n射频加热系统包括丝杠(20)、外阳极电极板(21)、内阳极电极板(22)、步进电机(23)、外栅极电极板(24)、内栅极电极板(25)、光纤温度传感器(26)、物料(27)、料盘(28)、称重支架(29)、称重传感器(30)、相对湿度传感器(31)、压力传感器(32)和干燥箱体(47)；其中，/n射频加热系统的干燥箱体(47)的内部设有多层称重支架(29)，料盘(28)放置在每层称重支架(29)上，物料(27)盛放于料盘(28)上；/n射频加热系统的干燥箱体(47)的内部设有多层阳极和栅极电极板，每层阳极和栅极电极板分为内外两部分；其中，每层阳极电极板包括外阳极电极板(21)和内阳极电极板(22)，每层栅极电极板包括外栅极电极板(24)和内栅极电极板(25)；/n丝杠(20)固定安装在干燥箱体(47)上，步进电机(23)在丝杠(20)上螺旋传动；每层外阳极电极板(21)和内阳极电极板(22)下方，以及每层外栅极电极板(24)和内栅极电极板(25)下方分别布置多个步进电机(23)；步进电机(23)上方设有顶板，用于支撑外阳极电极板(21)和内阳极电极板(22)以及外栅极电极板(24)和内栅极电极板(25)；/n外阳极电极板(21)和内阳极电极板(22)采用绝缘材料连接固定在同一高度处平放；外栅极电极板(24)和内栅极电极板(25)采用绝缘材料连接固定在外阳极电极板(21)和内阳极电极板(22)的下方一定距离处平放；外阳极电极板(21)和外栅极电极板(24)的布置位置对应，内阳极电极板(22)和内栅极电极板(25)的布置位置对应；/n物料(27)上方为外阳极电极板(21)...

【技术特征摘要】
20200219 CN 20201010208451.根茎类中药材多层式真空射频-热风联合干燥设备，其特征在于：其包括：循环热风干燥系统、射频加热系统、脉动真空发生系统和自动控制系统；
循环热风干燥系统包括回风管路(9)、回风管路电磁阀(11)、排湿电磁阀(12)、离心风机(13)、进风管路(14)、轴流风机(15)、加热管(16)、稳压腔(17)、气流分配室(18)和进风管路电磁阀(19)；其中，
回风管路(9)的进风侧通过射频加热系统的干燥箱体(47)的侧壁与干燥箱体(47)的内部连通，回风管路(9)的出风侧与进风管路(14)的进风侧连接，回风管路(9)的出风侧与进风管路(14)的进风侧之间设有回风管路电磁阀(11)；进风管路(14)的侧壁上设有排湿电磁阀(12)，排湿电磁阀(12)的另一侧与离心风机(13)连接；进风管路(14)内部由进风侧向出风侧顺序固定安装有轴流风机(15)和加热管(16)，进风管路(14)的出风侧与稳压腔(17)的入口连接，稳压腔(17)的出口连接气流分配室(18)的入口，气流分配室(18)的出口通过气流分配室管路由射频加热系统的干燥箱体(47)的侧壁与干燥箱体(47)的内部连通，所述气流分配室管路上设有进风管路电磁阀(19)；
自动控制系统包括人机交互界面(4)；
人机交互界面(4)通过电源线和信号线与回风管路电磁阀(11)、排湿电磁阀(12)、离心风机(13)、轴流风机(15)、加热管(16)、进风管路电磁阀(19)、外阳极电极板(21)、内阳极电极板(22)、步进电机(23)、光纤温度传感器(26)、称重传感器(30)、相对湿度传感器(31)、压力传感器(32)、排水阀(33)、抽气管路电磁阀(35)、破空电磁阀(45)相连通；
脉动真空发生系统包括排水阀(33)、抽气管路(34)、抽气管路电磁阀(35)、抽气管路单向阀(36)、水循环式真空泵(37)、进水管路(38)、排水管路(39)、自吸泵(40)、过滤网(41)、冷却水循环管路(43)、冷却装置(44)、破空电磁阀(45)和水箱(46)；其中，
射频加热系统的干燥箱体(47)的壁面设有与干燥箱体(47)内部连通的出气管路，所述出气管路上设有破空电磁阀(45)；
射频加热系统的干燥箱体(47)的壁面设有与干燥箱体(47)内部连通的抽气管路(34)，所述抽气管路(34)的进风端通过射频加热系统的干燥箱体(47)的壁面与干燥箱体(47)的内部连通，抽气管路(34)的出风端与水循环式真空泵(37)的抽气口连接，抽气管路(34)由进风端到出风端顺序设有抽气管路电磁阀(35)和抽气管路单向阀(36)；水循环式真空泵(37)的出水口通过排水管路(39)与水箱(46)连接，水箱(46)通过进水管路(38)与水循环式真空泵(37)的进水口连通；水箱(46)内部设有过滤网(41)，底部设有排水阀(33)；水箱(46)里装满水(42)；水箱(46)和冷却装置(44)之间设有冷却水循环管路(43)，在所述冷却水循环管路(43)上设有自吸泵(40)；水(42)通过冷却水循环管路(43)、在自吸泵(40)驱动下进入冷却装置(44)；
射频加热系统包括丝杠(20)、外阳极电极板(21)、内阳极电极板(22)、步进电机(23)、外栅极电极板(24)、内栅极电极板(25)、光纤温度传感器(26)、物料(27)、料盘(28)、称重支架(29)、称重传感器(30)、相对湿度传感器(31)、压力传感器(32)和干燥箱体(47)；其中，
射频加热系统的干燥箱体(47)的内部设有多层称重支架(29)，料盘(28)放置在每层称重支架(29)上，物料(27)盛放于料盘(28)上；
射频加热系统的干燥箱体(47)的内部设有多层阳极和栅极电极板，每层阳极和栅极电极板分为内外两部分；其中，每层阳极电极板包括外阳极电极板(21)和内阳极电极板(22)，每层栅极电极板包括外栅极电极板(24)和内栅极电极板(25)；
丝杠(20)固定安装在干燥箱体(47)上，步进电机(23)在丝杠(20)上螺旋传动；每层外阳极电极板(21)和内阳极电极板(22)下方，以及每层外栅极电极板(24)和内栅极电极板(25)下方分别布置多个步进电机(23)；步进电机(23)上方设有顶板，用于支撑外阳极电极板(21)和内阳极电极板(22)以及外栅极电极板(24)和内栅极电极板(25)；
外阳极电极板(21)和内阳极电极板(22)采用绝缘材料连接固定在同一高度处平放；外栅极电极板(24)和内栅极电极板(25)采用绝缘材料连接固定在外阳极电极板(21)和内阳极电极板(22)的下方一定距离处平放；外阳极电极板(21)和外栅极电极板(24)的布置位置对应，内阳极电极板(22)和内栅极电极板(25)的布置位置对应；
物料(27)上方为外阳极电极板(21)和内阳极电极板(22)，物料(27)下方为外栅极电极板(24)和内栅极电极板(25)，物料(27)在外阳极电极板(21)和内阳极电极板(22)以及外栅极电极板(24)和内栅极电极板(25)两者竖直中间位置处平放；
光纤温度传感器(26)位于干燥箱体(47)内部，直接插入物料(27)内部；称重支架(29)固定安装在称重传感器(30)上；干燥箱体(47)的侧壁上安装有相对湿度传感器(31)和压力传感器(32)。


2.如权利要求1所述的根茎类中药材多层式真空射频-热风联合干燥设备，其特征在于：自动控制系统还包括急停旋钮(1)、电源指示灯(2)、报警器(3)、灯丝电压表(5)、阳极电压表(6)、阳极电流表(7)、栅极电流表(8)；其中，急停旋钮(1)、电源指示灯(2)、报警器(3)、灯丝电压表(5)、阳极电压表(6)、阳极电流表(7)、栅极电流表(8)通过导线并联连接。


3.如权利要求1所述的根茎类中药材多层式真空射频...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑志安，姜大龙，高磊，陈书峰，王文杰，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11