一种基于碳纤维加热的冷冻和真空脉动干燥设备制造技术

本发明专利技术公开了一种基于碳纤维加热的冷冻和真空脉动干燥设备，涉及干燥设备的领域，包括干燥舱、冷阱和控制器，干燥舱内设置有碳纤维板红外加热装置，干燥舱的底部设置有上真空通道，干燥舱的侧壁上设置有若干个充保护气孔，若干个充保护气孔均用于与充保护气装置连通，冷阱内设置有蒸发器，冷阱内的上部设置有下真空通道，下真空通道与上真空通道的连接管道上设置有第一阀门，冷阱内的下部设置有抽气孔和排水孔，抽气孔的高度高于排水孔的高度，排水孔外部连通有第二阀门，抽气孔用于与真空泵连通的管路上设置有第三阀门，碳纤维板加热装置、第一阀门、第二阀门、第三阀门和蒸发器均与控制器电连接，能够缩短干燥时间、降低能耗和提升干燥品质。和提升干燥品质。和提升干燥品质。

【技术实现步骤摘要】
一种基于碳纤维加热的冷冻和真空脉动干燥设备


[0001]本专利技术涉及干燥设备的领域，特别是涉及一种基于碳纤维加热的冷冻和真空脉动干燥设备。

技术介绍

[0002]不同于真空干燥技术，真空脉动干燥是一种干燥室内压力按照一定的规律周期性脉动变化的干燥技术；对比试验表明，真空脉动干燥较真空干燥有更高的干燥效率、更短的干燥时间和更好的复水性，这是因为：第一，物料之所以干燥，是因为蒸发表面的水蒸汽分压大于干燥环境的水蒸汽分压，即两者存在压力梯度，并且干燥的速率和这种压力梯度的大小成正比；但目前的真空干燥技术，在干燥过程中往往采用个真空度或采用保压干燥的方式，此时，物料蒸发表面的水蒸汽分压与干燥环境的水蒸汽分压易达到平衡，极大地降低了干燥脱水效率，而真空脉动干燥技术，在干燥过程中周期性地切换压力，不断打破水分蒸发的平衡状态，从而加快干燥。第二，干燥过程中的压力脉动过程，可扩充物料的孔道，增大干燥时物料水分迁移的孔道，从而加快干燥，并有助于提高物料的复水性。
[0003]冷冻干燥的基本原理是基于水的三态变化，水有固态、液态和气态，三种状态既可以相互转换又可以共存，当水在三相点(温度为0.01℃，水蒸气压为610.5Pa)时，水、冰和水蒸气三者可共存且相互平衡，在高真空状态下，利用升华原理，使预先冻结的物料中的水分，不经过冰的融化，直接以冰态升华为水蒸汽被除去，从而达到冷冻干燥的目的；冻干制品呈海绵状、无干缩、复水性极好、含水分极少，相应包装后可在常温下长时间保存和运输；由于真空冷冻干燥具有其它干燥方法无可比拟的优点，因此该技术问世以来越来越受到人们的青睐，已经广泛应用于高档原料药，中药饮片，生物，野生蔬菜，脱水蔬菜、食品、水果、化工、药物中间体等物料的干燥。
[0004]现有真空脉动干燥技术在恢复常压状态时，依靠大气压使舱体充入外部环境空气，存在显著缺陷，充入舱体的外部环境气体中的氧气会使物料产生氧化劣变，影响干燥品质；且现有技术中的真空脉动干燥和真空冷冻干燥采用电加热板为热源的干燥方式，存在干燥时间长、传热能力差、能耗高等不足。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种基于碳纤维加热的冷冻和真空脉动干燥设备，以解决上述现有技术存在的问题，能够缩短干燥时间、降低能耗和提升干燥品质。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0007]本专利技术提供一种基于碳纤维加热的冷冻和真空脉动干燥设备，包括干燥舱、冷阱和控制器，所述干燥舱为中空结构，所述干燥舱内设置有碳纤维板红外加热装置，所述干燥舱的底部设置有上真空通道，所述干燥舱的侧壁上设置有若干个充保护气孔，若干个充保护气孔均用于与充保护气装置连通，所述冷阱为中空结构，所述冷阱内设置有蒸发器，所述蒸发器的输入管和输出管用于与制冷设备连通，所述冷阱内的上部设置有下真空通道，所
述下真空通道与所述上真空通道的连接管道上设置有第一阀门，所述冷阱内的下部设置有抽气孔和排水孔，所述抽气孔的高度高于所述排水孔的高度，所述排水孔外部连通有第二阀门，所述抽气孔用于与真空泵连通的管路上设置有第三阀门，所述碳纤维板加热装置、所述第一阀门、所述第二阀门、所述第三阀门和所述蒸发器均与所述控制器电连接。
[0008]优选的，所述碳纤维板红外加热装置包括料架和多个碳纤维红外板，所述碳纤维红外板下部设置有隔热泡沫板，多个所述碳纤维红外板沿所述料架高度方向并排间隔固定在所述料架上，所述隔热泡沫板与所述料架贴合处通过耐温胶粘连，多个所述碳纤维红外板均与所述控制器电连接。
[0009]优选的，若干个所述充保护气孔的数量与多个所述碳纤维红外板数量相等，若干个所述充保护气孔的高度与多个所述碳纤维红外板的高度一一对应。
[0010]优选的，还包括真空传感器和多个温度传感器，所述真空传感器固定在所述干燥舱的内顶部，多个所述碳纤维红外板上均固定一个所述温度传感器，所述真空传感器与多个所述温度传感器均与所述控制器电连接。
[0011]优选的，还包括加热器和第四阀门，若干个所述充保护气孔的真空输入管路上设置有所述加热器和所述第四阀门，所述加热器能够对若干个所述充保护气孔的真空输入管路内的保护气进行加热，所述加热器和是第四阀门均与所述控制器电连接。
[0012]优选的，所述控制器包括人机界面、真空压力检测与脉动控制单元、制冷系统控制单元和多路碳纤维红外板温度检测及控制单元，所述多路碳纤维红外板温度检测及控制单元与多个所述碳纤维红外板和多个所述温度传感器均电连接，所述真空压力检测与脉动控制单元与所述真空传感器、所述第一阀门、第三阀门、所述加热器和所述第四阀门电连接，所述制冷系统控制单元与所述蒸发器电连接，所述人机界面与所述真空压力检测与脉动控制单元、制冷系统控制单元和多路碳纤维红外板温度检测及控制单元均电控连接。
[0013]优选的，所述真空传感器的压力检测范围为0～100Kpa，所述多路碳纤维红外板温度检测及控制单元采用数字PID控温技术分层控制所述碳纤维红外板的温度，控温范围为20～80℃，控温精度
±
1℃。
[0014]优选的，所述第一阀门为真空气动蝶阀，所述第二阀门为排水球阀，所述第三阀门和所述第四阀门均为气动球阀。
[0015]优选的，所述干燥舱包括干燥舱体和干燥舱门，所述干燥舱体为中空结构，所述干燥舱体的一侧壁上设置有开口，所述干燥舱门与所述干燥舱体活动连接且能够封闭所述干燥舱体上的开口，所述冷阱包括冷阱舱体和冷阱舱门，所述冷阱舱体为中空结构，所述冷阱舱体的一侧壁上设置有开口，所述冷阱舱门与所述冷阱舱体活动连接且能够封闭所述冷阱舱体上的开口。
[0016]优选的，所述干燥舱体包括干燥舱体外板、干燥舱体内板和干燥舱体保温材料，所述干燥舱体外板边沿和所述干燥舱体内板的边沿连接形成干燥舱体腔，所述干燥舱体腔容置所述干燥舱体保温材料，所述干燥舱门包括干燥舱门外板、干燥舱门内板和干燥舱门保温材料，所述干燥舱门外板边沿和所述干燥舱门内板的边沿连接形成干燥舱门腔，所述干燥舱门腔容置所述干燥舱门保温材料，所述冷阱舱体包括冷阱舱体外板、冷阱舱体内板和冷阱舱体保温材料，所述冷阱舱体外板边沿和所述冷阱舱体内板的边沿连接形成冷阱舱体腔，所述冷阱舱体腔容置所述冷阱舱体保温材料，所述冷阱舱门包括冷阱舱门外板、冷阱舱
门内板和冷阱舱门保温材料，所述冷阱舱门外板边沿和所述冷阱舱门内板的边沿连接形成冷阱舱门腔，所述冷阱舱门腔容置所述冷阱舱门保温材料。
[0017]本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：
[0018]本专利技术提供了一种基于碳纤维加热的冷冻和真空脉动干燥设备，采用加热热源是由碳纤维制作的碳纤维红外加热装置，能量转化效率高、加热能力强、升温速度快，物料在红外辐射和热传导下快速升温干燥，干燥效果好、时间短且节约能源；还采用干燥舱与冷阱之间依靠第一阀门隔断与连接，真空干燥过程中第一阀门处在开启状态，使物料析出的水分可以进入冷阱内，在蒸发器周围快速凝结成冰；恢复常压，干燥舱进气的过程中，第一阀门处在关闭状态，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于碳纤维加热的冷冻和真空脉动干燥设备，其特征在于：包括：干燥舱，所述干燥舱为中空结构，所述干燥舱内设置有碳纤维板红外加热装置，所述干燥舱的底部设置有上真空通道，所述干燥舱的侧壁上设置有若干个充保护气孔，若干个充保护气孔均用于与充保护气装置连通；冷阱，所述冷阱为中空结构，所述冷阱内设置有蒸发器，所述蒸发器的输入管和输出管用于与制冷设备连通，所述冷阱内的上部设置有下真空通道，所述下真空通道与所述上真空通道的连接管道上设置有第一阀门，所述冷阱内的下部设置有抽气孔和排水孔，所述抽气孔的高度高于所述排水孔的高度，所述排水孔外部连通有第二阀门，所述抽气孔用于与真空泵连通的管路上设置有第三阀门；以及控制器，所述碳纤维板加热装置、所述第一阀门、所述第二阀门、所述第三阀门和所述蒸发器均与所述控制器电连接。2.根据权利要求1所述的基于碳纤维加热的冷冻和真空脉动干燥设备，其特征在于：所述碳纤维板红外加热装置包括料架和多个碳纤维红外板，所述碳纤维红外板下部设置有隔热泡沫板，多个所述碳纤维红外板沿所述料架高度方向并排间隔固定在所述料架上，所述隔热泡沫板与所述料架贴合处通过耐温胶粘连，多个所述碳纤维红外板均与所述控制器电连接。3.根据权利要求2所述的基于碳纤维加热的冷冻和真空脉动干燥设备，其特征在于：若干个所述充保护气孔的数量与多个所述碳纤维红外板数量相等，若干个所述充保护气孔的高度与多个所述碳纤维红外板的高度一一对应。4.根据权利要求2所述的基于碳纤维加热的冷冻和真空脉动干燥设备，其特征在于：还包括真空传感器和多个温度传感器，所述真空传感器固定在所述干燥舱的内顶部，多个所述碳纤维红外板上均固定一个所述温度传感器，所述真空传感器与多个所述温度传感器均与所述控制器电连接。5.根据权利要求4所述的基于碳纤维加热的冷冻和真空脉动干燥设备，其特征在于：还包括加热器和第四阀门，若干个所述充保护气孔的真空输入管路上设置有所述加热器和所述第四阀门，所述加热器能够对若干个所述充保护气孔的真空输入管路内的保护气进行加热，所述加热器和是第四阀门均与所述控制器电连接。6.根据权利要求5所述的基于碳纤维加热的冷冻和真空脉动干燥设备，其特征在于：所述控制器包括人机界面、真空压力检测与脉动控制单元、制冷系统控制单元和多路碳纤维红外板温度检测及控制单元，所述多路...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖红伟，哈布尔，李所彬，张敬守，张安安，王栋，牛潇潇，
申请(专利权)人：爱巢生物科技常州有限公司，
类型：发明
国别省市：