一种真空冷冻干燥实验机制造技术

一种真空冷冻干燥实验机，包括冻干装置、真空系统、制冷系统和控制系统，所述控制系统分别和所述真空系统、所述制冷系统和所述冻干装置连接，所述真空系统和所述制冷系统分别与所述冻干装置连接，所述冻干装置包括真空冻干装置和微波冻干装置，所述真空冻干装置和所述微波冻干装置通过冻干截止阀连接，所述冻干截止阀用于真空冻干与微波冻干之间的转换，以实现真空干燥与微波真空干燥的分别/同时进行或真空冷冻干燥与微波真空冷冻干燥的分别/同时进行。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种农副产品或药品的干燥实验设备，特别是一种真空冷冻干燥实验机。
技术介绍
真空冷冻干燥技术起源于1890年，当时Altmarm用于生物标本的制作。在二战期间由于医药领域的大量应用，使冻干技术得到迅速发展。上世纪50年代到70年代期间，国外对冻干技术特别是冻干技术在食品领域的研究非常活跃。冻干食品一问世就体现出其独特的特性和功用。由于质量好、复水快、营养风味、色泽外形各指标俱佳。因此在国外的一些特殊行业如航空、登山、探险、野战等领域有其独特的地位。在国内进入80年代以后，冻干技术在食品业的应用有较大的发展，出现了几家冻干食品企业，生产出了冻干葱、冻干姜片等冻干产品。但由于冻干工艺的特殊性，加工时间长，能量消耗大，生产成本高，一直得不到大范围的普及推广，这也是制约冻干技术发展的瓶颈。为了提高冻干效率，降低冻干能耗， 国外在冻干技术开发的早期就有人进行研究微波冻干技术，早在1957年Jackson和1958 年Copson等通过研究发现利用微波加热提供升华热可以大大缩短冷冻干燥的时间。后来在60年代到70年代也有人从不同的角度进行了微波冻干的相关研究，但由于技术条件所限，进展比较缓慢。也有资料断言，微波低压放电问题无法解决，微波冻干不可能实现，随后国外有关微波冻干的研究报道大大减少。近年来，国内又掀起了微波冻干的研究热潮，但多数学者是侧重于理论研究和数学模型的模拟推导，没有发现微波冻干的应用性研究的文献报道。现有的文献资料尚未见到能同时完成微波真空冷冻干燥(以下简称“微波冻干”) 和真空冷冻干燥(以下简称“常规冻干”)实验研究的一体实验机相关报道，以及关于微波冻干过程中的低压放电的产生及其解决方法、针对微波场不均勻分布的解决方案等方面的研究报导，特别是对微波低压放电、微波屏蔽和真空密封等问题没有见到一种科学的解决方案。专利号为“ZL03M91M. 7”，为“用于食品生产的微波冷冻干燥设备”的中国技术专利，公开了一种用于食品生产的微波冷冻干燥设备，采用微波磁控管对食品进行加热干燥，可使食品内外同时受热，并使食品中心和外表的水分同时被蒸发，还可使食品的干燥周期缩短，降低了大规模生产的成本，但该专利没有涉及微波冻干技术中微波低压放电、微波屏蔽和真空密封等技术难题的解决。申请号为“200610010411. 4”，名称为“可用于食品药品生产的微波真空冷冻干燥设备”的中国专利技术专利申请，公开了一种可用于食品药品生产的微波真空冷冻干燥设备，替换了传统冷冻仓的金属内核，打通了真空冷冻干燥中热能的微波辐射通路，可在低压或超低压下，由微波辐射向物料直接提供能量，使物料内外部冰晶中的水分子同时迅速升华，该设备既具有微波对物料内外同时加热的优点，又保留了原有真空冷冻干燥设备预冻时能够迅速降温、解吸后期能够保持温度恒定，但该专利技术专利申请存在如下问题1、没有完全解决微波屏蔽和真空密封的问题；2、导热塑料可能因为微波长时间作用引起变形或融化；3、导热玻璃、导热陶瓷等的采用，导致热能损耗过大，与应用微波冻干节约能源的目的相矛盾。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种同时具有真空干燥、微波真空干燥、真空冷冻干燥和/或微波真空冷冻干燥功能干燥实验机，可以用一台设备进行四种工艺的对比分析和相关参数的比较研究。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种真空冷冻干燥实验机，包括冻干装置、真空系统、制冷系统和控制系统，所述控制系统分别和所述真空系统、所述制冷系统和所述冻干装置连接，所述真空系统和所述制冷系统分别与所述冻干装置连接，其中，所述冻干装置包括真空冻干装置和微波冻干装置，所述真空冻干装置和所述微波冻干装置通过冻干截止阀连接，所述冻干截止阀用于真空冻干与微波冻干之间的转换，以实现真空干燥与微波真空干燥的分别/同时进行或常规冻干与微波冻干的分别/同时进行。上述的真空冷冻干燥实验机，其中，所述微波冻干装置包括微波功率源和微波谐振腔，所述微波功率源与所述微波谐振腔连接，所述微波谐振腔内设置有真空仓。上述的真空冷冻干燥实验机，其中，所述微波谐振腔由非金属板分隔为各自独立的上腔室和下腔室，所述真空仓设置在所述下腔室中。上述的真空冷冻干燥实验机，其中，所述真空仓包括非金属罩和金属仓体，所述下腔室的底部设置有与所述非金属罩适配的开口，所述非金属罩扣接在所述下腔室的底部， 所述金属仓体延伸出所述下腔室外，所述金属仓体与所述非金属罩对口拼接，以使所述金属仓体与所述非金属罩共同形成一密闭的容腔，所述金属仓体与所述非金属罩之间设置有微波屏蔽板，用于将微波屏蔽在所述下腔室内，以避免所述微波进入所述金属仓体。上述的真空冷冻干燥实验机，其中，所述微波冻干装置还包括微波搅拌装置，用于反射所述微波功率源辐射出的微波，使能量分布均勻，所述微波搅拌装置与所述微波谐振腔连接。上述的真空冷冻干燥实验机，其中，所述微波搅拌装置包括驱动部件、波导部件及反射部件，所述反射部件为金属材料，所述波导部件分别与所述微波谐振腔和所述连接部件连接，所述波导部件用于将微波导入所述微波谐振腔内，所述驱动部件通过连接部件与所述反射部件连接以驱动所述反射部件旋转，所述反射部件与所述微波谐振腔的内壁之间形成有波导入口，所述波导入口随所述反射部件的旋转而转动，以将所述波导部件导入的所述微波无规则地反射馈入所述微波谐振腔内。上述的真空冷冻干燥实验机，其中，所述控制系统包括顺序连接的数据采集模块、 数据信号处理模块及执行元件控制模块，所述数据采集模块分别与所述微波冻干装置和所述真空冻干装置连接，所述执行元件控制模块分别与所述真空系统、所述制冷系统和所述微波功率源连接。上述的真空冷冻干燥实验机，其中，所述数据采集模块包括温度信号采集单元、重量信号采集单元和压力信号采集单元。上述的真空冷冻干燥实验机，其中，所述温度信号采集单元包括温度传感器，所述温度传感器设置在所述真空仓内。上述的真空冷冻干燥实验机，其中，所述温度传感器为热电偶感温传感器，所述热电偶感温传感器的热电偶外设置有金属屏蔽壳，所述热电偶与所述金属屏蔽壳之间充填有高导热陶瓷粉。本专利技术的技术效果在于1、可以用一台设备同时研究真空干燥、微波真空干燥、常规冻干和微波冻干四种干燥工艺，并进行四种工艺的对比分析和相关参数的比较。2、将常规冻干与微波冻干分设两个仓体，共用一套真空系统和制冷系统，用截止阀将两仓连接，可在同一实验机上完成真空干燥、微波真空干燥、常规冻干及微波冻干四种不同功能，方便对不同干燥工艺的对比分析和相关参数的比较。3、本专利技术设计的微波冻干仓在微波谐振腔内设置一个非金属罩和不锈钢体组成一个真空仓，该结构大大降低了微波低压放电的概率，也实现了既通微波又密封真空的目的。同时，温度传感器等部件，可安装在下半部分无微波场分布的不锈钢真空干燥仓内，避免了在微波场内打火放电现象的发生。4、本专利技术安装一个功率可调模块调节加在磁控管上的阳极电流的变化来调整微波源的输出功率，微波源连续可调，可对不同品种物料在不同的工况条件下进行微波冻干工艺参数的筛选研究，以有效进行微波冻干研究过程中的参数优化。5、采用安装微波搅拌器的方法使微波谐振腔中的能量分布相对均勻。6、利用热电偶感温传感器并对热电偶进行屏蔽处理，使其既可感温又不至于引起微波放电，解决本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种真空冷冻干燥实验机，包括冻干装置、真空系统、制冷系统和控制系统，所述控制系统分别和所述真空系统、所述制冷系统和所述冻干装置连接，所述真空系统和所述制冷系统分别与所述冻干装置连接，其特征在于，所述冻干装置包括常规冻干装置和微波冻干装置，所述常规冻干装置和所述微波冻干装置通过截止阀连接，所述截止阀用于常规冻干与微波冻干之间的转换，以实现真空干燥与微波真空干燥的分别／同时进行或常规冻干与微波冻干的分别／同时进行。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李树君，曹有福，杨炳南，韩清华，李凤成，马季威，尚增山，朱卫华，付大军，张雷，
申请(专利权)人：中国农业机械化科学研究院，沈阳航天新阳速冻设备制造有限公司，
类型：发明
国别省市：11