CN100587375C - 滚筒式真空脉动变温度干燥方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种滚筒式真空脉动变温度干燥方法和设备，包括一个密闭的圆形滚筒，加热循环系统，与滚筒连接的脉动式真空系统和控制系统；与圆形滚筒连接的脉动式真空系统的真空度在0.097MPa～0MPa之间随物料的状态而变化，加热循环系统的加热温度随物料的状态而变化。本发明传热性能好，能够使物料的营养成分和活性物质以及物料的色泽得到良好的保存；能够大幅度提高干燥速率，缩短干燥时间，降低干燥能耗，减少干燥成本。本发明适用于流动性较好的食品、生物制品和药品及化工制品的干燥，尤其适用于热敏性物质的干燥，特别是对高附加值的食品和生物药品的干燥效果更好。

Description

滚筒式真空脉动变温度干燥方法和设备

技术领域

本发明涉及一种滚筒式真空脉动变温度干燥方法和设备，主要应用于流动性较好的食品、生物制品和药品及化工制品的干燥，尤其适用于热敏性物质的干燥，特别是对高附加值的食品和生物药品的干燥效果更好。

背景技术

物料之所以能够被干燥是因为物料表面的水蒸气分压大于干燥环境中的水蒸气分压，即二者存在压力梯度，而且干燥的速度与这种压力梯度的大小成正比(姚玉英主编.化工原理(下册).天津科学技术出版社2001年1月版，258-271)。当干燥介质中的水蒸气饱和时将不存在压力梯度，这时干燥过程就停止，所以应设法及时将物料表面蒸发的水分带走，以维持一定的压力梯度。为此人们在干燥装备中增加了抽真空装置，以维持干燥物料表面和干燥介质之间的压强梯度，以此提高干燥速率，这就是真空干燥的原理。但是如果干燥室一直处于一个稳定的真空状态，在物料干燥到一定程度和时间后，就会出现物料表层水蒸气分压与干燥介质水蒸气分压平衡的现象，物料干燥的速率就会大大降低。

食品、生物制品和药品中的水主要以游离水、胶体结合水和化合水三种状态存在。其中游离水所占比例最大，流动性强，易从表面蒸发，也能借助毛细管作用从内部向外迁移，只需要较低的温度和较少的能量就能将其除去；胶体结合水是胶体的水合和吸附作用的结果，围绕胶粒形成一层水膜，水分和原料相结合成为胶体状态，这部分水需要较高的温度才能除去；化合水存在于物料的化学物质分子结构中，不能因干燥而去除。但是传统的干燥机在一个完整的干燥过程中往往使用一个干燥温度或一个真空度进行干燥，造成干燥品质差或耗能高的问题。

发明内容

本发明的目的是要提供一种滚筒式真空脉动变温度干燥方法和设备，以解决现有干燥技术和设备存在的问题。

为了达到本发明的第一个目的，即提供一种滚筒式真空脉动变温度干燥方法，所采取的技术方案包括，在滚筒干燥技术的基础上，结合了脉动式真空技术，且随着真空度的脉动变化，加热循环系统的温度也是变化的，其中滚筒的转速为10～100rpm，真空度在0.097MPa～0MPa之间脉动变化，加热介质的温度在20℃～80℃内随物料的干燥状态而变化。

上述的滚筒式真空脉动变温度干燥方法中，所述真空度的脉动变化是指当滚筒内真空度达到0.097MPa～0MPa之间的某个选定值时，有一个相应的保持时间，而后变换滚筒内的真空度，又保持一定的时间，由此形成一个脉动周期。

为了达到本发明的第二个目的，即提供用于上述的滚筒式真空脉动变温度干燥方法的设备，所采取的技术方案包括：滚筒干燥系统，其特征在于，在滚筒干燥系统的密闭的圆形滚筒干燥室内，连接了一套脉动式真空系统，其中滚筒的转速为10～100rpm，真空度在0.097MPa～0MPa之间脉动变化，加热介质的温度在20℃～80℃内随物料的干燥状态而变化。

上述的滚筒式真空脉动变温度干燥设备中，所述密闭的圆形滚筒干燥室沿径向分为1～5个小干燥室，每个干燥室在滚筒的中心都与脉动式真空系统连接，干燥时，在不同小干燥室中的物料能够随着滚筒的旋转而不断滚动，保证了物料受热的均匀性。

上述的滚筒式真空脉动变温度干燥设备中，所述密闭的圆形滚筒干燥室的外表而有个螺旋状的加热介质环，该加热介质环的一端为加热介质的入口，另一端为加热介质的出口。

上述的滚筒式真空脉动变温度干燥设备中，所述滚筒干燥系统包括密闭的圆形滚筒干燥室1，电机传动装置12和机架13；加热循环系统包括加热器装置11，压力泵9，加热介质及加热介质进出管道2和三通旋转接头3，以及包裹在滚筒干燥室外的螺旋状的加热介质环14；脉动式真空系统包括真空泵10、真空抽排气管道6、卸压真空电磁阀4，控制电磁阀5，真空抽排气管道6将真空泵10、电磁流量阀8、负压传感器7、控制电磁阀5、卸压真空电磁阀4连接起来；控制系统包括负压传感器7、用于控制真空度的电磁流量阀8。

上述的滚筒式真空脉动变温度干燥设备中，所述控制系统还与卸压真空电磁阀4和控制电磁阀5相连接，所述负压传感器7、电磁流量阀8和控制电磁阀5的另一端都与真空泵10相连接。

上述的滚筒式真空脉动变温度干燥设备中，所述密闭的圆形滚筒干燥室1是用金属或者玻璃制成的圆筒状干燥室。

上述的滚筒式真空脉动变温度干燥设备中，所述的加热介质可以是热水、导热油或者二者的混合物。

本发明的优点是：(1)采用密闭圆形滚筒式干燥室，利用接触式传热较好地解决了传统真空干燥热量传递困难和不均的问题，而分割的小干燥室使得传热更加均匀。(2)与传统热风干燥相比，由于干燥过程大部分时间处在真空负压和低温环境下，基本隔绝了空气，有效地抑制了热敏性物质的生物和化学变化，能够使物料中的营养成分和活性物质得到良好的保存，尤其是物料的色泽。(3)与真空干燥相比，采用真空脉动和变温度干燥技术，能够大幅度提高干燥速率，缩短干燥时间，降低干燥能耗，减少干燥成本。本发明适用于食品、生物制品和药品的干燥，尤其适用于热敏性物质的干燥，特别是对高附加值的食品和生物药品的干燥效果更好。

附图说明

图1为本发明滚筒式真空脉动变温度干燥设备的结构示意图；

图2为本发明的密闭的圆形滚筒干燥室沿径向划分为2个小干燥室的结构示意图；

图3为本发明的密闭的圆形滚筒干燥室沿径向划分为3个小干燥室的结构示意图；

图4为本发明的密闭的圆形滚筒干燥室沿径向划分为4个小干燥室的结构示意图；

图5为本发明的密闭的圆形滚筒干燥室沿径向划分为5个小干燥室的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明：

图1为滚筒式真空脉动变温度干燥设备结构示意图，1为密闭的圆形滚筒干燥室，它是用金属或者玻璃制成的圆筒状干燥室，12为电机传动装置，13为机架，它们组成滚筒干燥系统；加热循环系统包括加热器装置11，压力泵9，加热介质及加热介质进出管道2和三通旋转接头3，以及包裹在滚筒干燥室外的螺旋状的加热介质环14，该加热介质环的一端为加热介质的入口，一端为加热介质的出口，加热介质可以是热水、导热油或者二者的混合物；脉动式真空系统包括真空泵10、真空抽排气管道6、卸压真空电磁阀4和控制电磁阀5，其中真空抽排气管道6将真空泵10、电磁流量阀8、负压传感器7、控制电磁阀5，卸压真空电磁阀4连接起来；控制系统包括负压传感器7、用于控制真空度的电磁流量阀8。控制系统还与卸压真空电磁阀4和控制电磁阀5相连接，所述负压传感器7、电磁流量阀8和控制电磁阀5的另一端都与真空泵10相连接。

上述的滚筒式真空脉动变温度干燥设备中，所述的加热循环系统，在压力泵9的作用下能够使加热介质充满加热介质进出管道2，通过三通旋转接头3充满干燥室1外壁上的螺旋状加热环14，而使干燥室1处于加热介质的包裹中，通过接触传热迅速提高物料的温度，而且在压力泵9的循环作用下，实现加热介质的循环流动。加热介质的温度是可以调控的。

实施例一：用滚筒式真空脉动变温度干燥设备干燥胡萝卜丁。在本实施例中，密闭的圆形滚筒干燥室分为3个小干燥室，如图3所示。

用滚筒式真空脉动变温度干燥设备干燥胡萝卜丁的方法如下：①将一定量的(为干燥室体积的40％)切成正方体形状的胡萝卜丁(含水率约为90％wb左右)通过进料口放入干燥室1内；②设定加热介质温度为65℃，循环介质的进出口温度差5℃，开启压力泵9，加热介质开始循环；③设置脉动压工作系统的脉动周期，即真空度0.095MPa，保持该真空度15分钟；改变真空度为0，保持1分钟(真空度的保持由控制真空度的电磁流量阀8和负压传感器7通过控制器实现控制，改变真空度由控制器中的时钟开关和卸压真空电磁阀4，控制电磁阀5通过控制器实现控制)；④开启电机驱动装置并将转速设定为20rpm。通过3小时的干燥后，物料的含水率达到8％，与传统的热风干燥相比，物料的色泽呈橘红色更加鲜艳，而且经试验测试其复水率比传统热风干燥高出大约30％。

实施例二：用滚筒式真空脉动变温度干燥设备加工葡萄干。在本实施例中，密闭的圆形滚筒干燥室分为2个小干燥室，如图2所示。

用滚筒式真空脉动变温度干燥设备加工葡萄干的方法如下：①将经过清洗和晾制的一定量的(为干燥室体积的40％)带果穗葡萄(含水率约为83％wb)通过进料口放入干燥室1内；②设定初始加热介质温度为40℃，循环介质的进出口温度差5℃，开启压力泵9，加热介质开始循环；③设置脉动压工作系统的脉动周期，即真空度0.075MPa，保持该真空度10分钟；改变真空度为0，保持10分钟(真空度的保持由控制真空度的电磁流量阀8和负压传感器7通过控制器实现控制，改变真空度由控制器中的时钟开关和卸压真空电磁阀4，控制电磁阀5通过控制器实现控制)；④开启电机驱动装置并将转速设定为10rpm。经过2小时的真空脉动干燥后，由控制器自动变换加热介质温度为50℃，真空度0.085MPa，保持该真空度10分钟；改变真空度为0，保持5分钟；经过1小时后，由控制器自动变换介质温度为60℃，真空度0.085MPa，保持该真空度10分钟；改变真空度为0，保持5分钟。总共经过15小时后，物料的含水率达到18％，葡萄干加工完成，物料的色泽为浅黄色，透明，不含任何尘土等杂质在物料中。而传统的干燥一般在7～15天。

上述的实施例中，密闭的圆形滚筒干燥室沿径向分为2个和3个小干燥室，在实际生产中，它也可以为一个干燥室，还可以分为4个或5个小干燥室。

最后所应说明的是：以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1、一种滚筒式真空脉动变温度干燥方法，其特征在于，包括在滚筒干燥技术的基础上，结合了脉动式真空技术，且随着真空度的脉动变化，加热循环系统的温度也是变化的，其中滚筒的转速为10～100rpm，真空度在0.097MPa～0MPa之间脉动变化，加热介质的温度在20℃～80℃内随物料的干燥状态而变化；所述真空度的脉动变化是指当滚筒内真空度达到0.097MPa～0MPa之间的某个选定值时，有一个相应的保持时间，而后变换滚筒内的真空度，又保持一定的时间，由此形成一个脉动周期。

2、一种用于权利要求1所述的滚筒式真空脉动变温度干燥方法的设备，包括滚筒干燥系统，其特征在于，在滚筒干燥系统的密闭的圆形滚筒干燥室内，连接了一套脉动式真空系统，其中滚筒的转速为10～100rpm，真空度在0.097MPa～0MPa之间脉动变化，加热介质的温度在20℃～80℃内随物料的干燥状态而变化。

3、根据权利要求2中所述的滚筒式真空脉动变温度干燥设备，其特征在于，所述密闭的圆形滚筒干燥室沿径向分为1～5个小干燥室，每个干燥室在滚筒的中心都与脉动式真空系统连接。

4、根据权利要求3中所述的滚筒式真空脉动变温度干燥设备，其特征在于，所述密闭的圆形滚筒干燥室的外表面有个螺旋状的加热介质环，该加热介质环的一端为加热介质的入口，另一端为加热介质的出口。

5、根据权利要求2或3或4所述的滚筒式真空脉动变温度干燥设备，其特征在于，所述滚筒干燥系统包括密闭的圆形滚筒干燥室(1)，电机传动装置(12)和机架(13)；加热循环系统包括加热器装置(11)，压力泵(9)，加热介质及加热介质进出管道(2)和三通旋转接头(3)，以及包裹在滚筒干燥室外的螺旋状的加热介质环(14)；脉动式真空系统包括真空泵(10)、真空抽排气管道(6)、卸压真空电磁阀(4)，控制电磁阀(5)，真空抽排气管道(6)将真空泵(10)、电磁流量阀(8)、负压传感器(7)、控制电磁阀(5)、卸压真空电磁阀(4)连接起来；控制系统包括负压传感器(7)、用于控制真空度的电磁流量阀(8)。

6、根据权利要求5所述的滚筒式真空脉动变温度干燥设备，其特征在于，所述控制系统还与卸压真空电磁阀(4)和控制电磁阀(5)相连接，所述负压传感器(7)、电磁流量阀(8)和控制电磁阀(5)的另一端都与真空泵(10)相连接。

7、根据权利要求2或3或4所述的滚筒式真空脉动变温度干燥设备，其特征在于，所述密闭的圆形滚筒干燥室(1)是用金属或者玻璃制成的圆筒状干燥室。

8、根据权利要求5所述的滚筒式真空脉动变温度干燥设备，其特征在于，所述密闭的圆形滚筒干燥室(1)是用金属或者玻璃制成的圆筒状干燥室。

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