CN103348205A - 干燥装置和方法 - Google Patents

Abstract

本公开内容涉及一种干燥或加热装置，其能够独立控制被加热产品的温度（例如，以实现想要的温度曲线图）和辐射波长（例如，以使热传递速率最大化）。为此，提供了一种具有一个或多个热源的干燥装置，所述热源相对于被加热产品可移动，以增大或减小所述热源与所述产品之间的间隙或间隔。通过调整所述产品与所述热源之间的间隙，可将源温度控制为使得产生想要的产品温度和辐射波长。

Description

干燥装置和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求享有2010年12月10日提交的美国临时申请No.61/422,076的权益，该美国临时申请通过引用纳入本文。

技术领域

本发明涉及用于对产品进行干燥的方法和装置，更具体地，涉及用于通过去除水分对液体或糊状物形式的产品进行干燥的方法和装置。

背景技术

现有技术的干燥装置和方法已被用于干燥液体或半液体形式（诸如溶液和胶状悬浮液及类似物）的有机产品。这些现有技术干燥装置已被主要用于生产各种干燥的或浓缩的食品和食物相关产品以及营养补品和药品。液体产品通常首先在浓缩器装置中被处理，所述浓缩器装置采用高能力热源（诸如蒸汽或类似物）来从悬浮液中初始去除一部分水分。然后，经浓缩的产品常常在现有技术干燥装置被处理，以去除剩余水分的又一部分。

已采用了多种类型的现有技术干燥装置，包括喷雾干燥器（spraydryers）和冷冻干燥器（freeze dryers）。尽管已知喷雾干燥器以相对低的生产成本提供高处理能力，但已知所得到的产品品质相对低。另一方面，已知冷冻干燥器生产高品质的产品，但是以相对高的生产成本。

除了喷雾干燥器和冷冻干燥器以外，还使用了多种形式的带式干燥器（belt dryers）。这样的现有技术干燥装置通常包括长条形的、基本平坦的水平带，在该带上散布一薄层产品。所述产品通常是浓缩液体或半液体糊状物的形式。随着该带缓慢周转，热被从热源施加至所述产品。热被所述产品吸收，以导致水分从中蒸发。经干燥的产品随后从带被移除，并且被收集以用于进一步处理或用于包装或类似处置。

在授权给Magoon的美国专利No.4,631,837中公开了一种典型的现有技术装置和方法。参照该‘837专利的图1和图2（它们在本申请的附图中被复制为现有技术图1和图2），提供了长条形的框架或结构，在该框架或结构上支承了长条形的水密槽10。槽10优选地由瓷砖制成。隔热层12被设置在槽10的外表面上。槽10的内表面衬有薄的聚乙烯板16。提供了平行辊24、26，槽10的每一端布置有一个辊。辊26之一受马达驱动。

该‘837专利的现有技术装置还设置了水加热器15和循环系统，包括泵和相关管道。水加热器15被配置为将供水14加热至刚好其沸点以下，或者略小于100摄氏度。该泵和相关管道系统被配置为使水14循环通过槽10，使得在该槽内维持最小的给水深度。另外，水加热器15和相关循环系统被配置为将该槽内的供水维持在略小于100摄氏度的温度。

环形带形式的由红外线可透过的聚酯材料制成的柔性片材18被支承在辊24、26的每一端周围，并且还被支承在槽10内的供水14的上方。即，聚酯带18受辊26驱动，并且绕辊26周转，而辊24则浮在槽10内的水14上。一薄层液体产品20通过位于该装置的进料端的产品卸料工具28被分配到转动带18上。

随着产品层20沿着槽10在浮在水14上的带18上移动，该产品被水14加热，水14被维持在接近100摄氏度，带18漂浮在水14上。来自水14的热从产品20中驱出水分，直到该产品达到想要的干燥度，随之该产品被从带18移除。带18移动通过槽10的速度可以被调节，使得产品20将在它被移除的装置出料端达到想要的干燥度。

该‘837专利公开的干燥装置和方法的一些特性导致使用该装置不方便且麻烦。例如，该‘837专利所公开的典型的现有技术装置的槽10具有12米至24米或更大的范围内的长度。结果，该装置占据了相当大量的生产空间。而且，由于使用水作为热源，会导致现有技术装置的运行的几个潜在问题。

例如，现有技术装置要求相对大量的水加热和循环系统15以供运行。水加热和循环系统15可在几个方面被证明是麻烦的。首先，水加热和循环系统15增大了该装置的配置和构造以及运行的复杂度。系统15包括水加热器、泵以及各种管和阀，它们必须全部被维持相对防泄漏。由于该系统的庞大性质以及由于供水的需要，所要求的水加热和循环系统15还会妨碍现有技术干燥器的挪动便利性。

其次，被维持在沸点以下的水14可作为潜在危险的微生物有机体的藏匿所，这会导致产品20的污染。再次，大量的水14的存在可抵触现有技术装置从产品20中移除水分的目的。即，通过从槽10中不可避免的泄漏和蒸发，水14可进入产品20从而延长该产品的干燥时间。

此外，由于水14是用于干燥产品20的惟一热源，并且由于水温被维持在100摄氏度以下，产品20的干燥过程相对缓慢。作为普遍被认可的规律，两个物体之间热传递的量与每个物体的温度差成正比例。另外，作为一般规律，待干燥产品中包含的水分必须吸收相对大量的能量才能蒸发。产品20当被初始散布到支承表面18上时，初始包含相对大量的水分。因此，要求相对大量的热量来蒸发并从产品18中移除水分。

然而，由于现有技术装置的水热源的温度从不超过100摄氏度，该热源与产品20的温度差是有限的，这进而限制了向该产品的热传递。随着产品20从该热源吸收热，该产品的温度将升高。随着产品行进通过该装置而出现的产品温度升高导致了产品20与该热源之间甚至更低的温度差，这进而进一步减小了从该热源到该产品的热传递的量。因此，为了令人满意地从产品20中移除水分，现有技术装置常常要求延长的处理时间。

而且，该‘837专利的现有技术装置和方法在处理温度方面没有提供任何灵活性，因为该热源的温度不易改变甚至不能改变。例如，一些产品的生产可得益于干燥过程中的特定温度曲线图。产品的“温度曲线图（profile）”指的是该产品的随着干燥过程延续时间（elapsed time）而变的温度。然而，由于现有技术装置的热源的温度不仅限于100摄氏度而且改变缓慢，产品的温度曲线图不易控制或改变。

由于该‘837专利公开的现有技术装置采用水作为热源并且要求大型水加热系统来运行，所得到的现有技术装置大、沉重、不能移动、复杂、难以维护，并且可以是产品的微生物污染源。另外，由于现有技术的方法和装置所利用的水热源的温度被限于小于100摄氏度，现有技术干燥方法可以是缓慢和低效的，并且没有提供产品温度曲线图的改变或精密控制。

纳入了红外加热元件的干燥系统可解决该‘837专利的现有技术装置的许多问题。这样的干燥系统被公开在美国专利No.6,539,645中，该美国专利通过引用方式纳入本文。

已知从红外加热器发出的波长带可通过调整该红外加热器的温度被控制。升高红外加热器的温度将产生较短波长的辐射，而降低红外加热器的温度将产生较长波长的辐射。用红外辐射加热某些物质的现有技术包括选择红外辐射的特定波长段，该波长段是由被加热物质最高效地吸收的并且/或者是产生想要的加热效果的。

例如，美国专利No.5,382,411公开了一种用于加热烘烤品的红外加热系统。该‘411专利公开了，已知的红外食品处理控制加热器的源温度以在烘烤过程中调整辐射波长。如果要求更多的表面加热，则降低源温度以产生不太能够透过产品表面的较长波长。相反，如果要求更少的表面加热，则增高源温度以产生更能够透过产品表面的波长。

美国专利No.5,974,688公开了一种用于干燥废水污泥的红外加热系统。该‘688专利中公开的系统据称将红外加热器的源温度维持在如下温度，该温度产生使进入废水污泥的热传递速率最大化的范围内的波长，由此使干燥时间最小化。

然而，该‘411专利和该‘688专利的现有技术不足以加热和干燥想要精确控制被干燥产品的温度（例如，根据对特定产品产生最佳结果的预定温度曲线图加热产品，诸如当干燥液体食品时）的加热和干燥应用。维持或控制被干燥产品的温度的需要与用特定波长的辐射加热产品的需要（诸如为了使热传递速率最大化）直接冲突。例如，如果产品变得太热，则必须降低加热器的温度以避免该产品加热过度和/或烧坏，然而降低温度将增大辐射波长。相反，如果产品在短时间内要求更多热量以避免该产品加热不足，则必须升高加热器的温度，这将减小辐射波长。可意识到，该‘411专利和该‘688专利的现有技术牺牲了通过将热源维持在产生处于想要的波长的辐射热的预定设置来控制产品的温度曲线图的能力。

发明内容

根据一个方面，本发明涉及一种干燥或加热装置，其能够独立控制被加热产品的温度（例如，以实现想要的温度曲线图）和辐射波长（例如，以使热传递速率最大化）。为此，可提供一种具有一个或多个热源的干燥装置，所述热源相对于被加热的产品可移动，以增大或减小所述热源与所述产品之间的间隙或间隔。通过调整所述产品与所述热源之间的间隙，可控制源温度以使得产生想要的产品温度和辐射波长。

例如，如果特定的干燥曲线图要求产品的温度在一个或多个控制区内保持基本恒定，则该产品一般会在每个相继的控制区内受到更少的热。为了维持想要的产品温度和辐射波长，控制区中的加热器可被移动得更远离该产品，以在维持源温度的同时减少施加至该产品的热，从而产生处于想要的波长的辐射。如果想要，源温度和加热器位置可被控制，以在相继的区中产生预定的恒定波长，并且按照想要的温度曲线图加热该产品，以补偿产品在每个区中被干燥时因水分含量减少而引起的蒸发水分所要求的能量的变化。换言之，与该‘411专利和该‘688专利不同，本发明的干燥装置具有以预定波长加热产品或物体的能力，从而使产品或物体的热吸收最大化，却不牺牲对被加热产品或物体的温度曲线图的控制。

在一个代表性实施方案中，一种干燥装置包括：可移动的产品传送机，具有用于支承待干燥产品的产品支承表面；至少第一加热器支承件和第二加热器支承件；以及控制器。每个加热器支承件支承一个或多个干辐射加热元件，并且相对于彼此以及相对于所述传送机可移动，以调整每个加热器支承件与所述传送机之间的距离。所述产品传送机被配置为相对于所述第一加热器支承件和所述第二加热器支承件移动，使得支承在所述传送机上的产品相继被所述第一加热器支承件的加热元件和所述第二加热器支承件的加热元件加热。所述控制器被配置为调整每个加热器支承件的加热元件的温度以及每个加热器支承件的加热元件与所述传送机之间的距离，使得所述加热元件发出处于预定波长的辐射热并且根据预定产品温度曲线图来加热所述产品。

在另一个代表性实施方案中，一种干燥装置包括：可移动的产品传送机，具有用于支承待干燥产品的产品支承表面；至少第一加热区和第二加热区；以及控制器。所述传送机可操作以将所述产品传送通过所述加热区。所述第一加热区包括第一组一个或多个辐射加热元件，所述第一组一个或多个辐射加热元件被安装在所述产品支承表面下方，以相对于所述产品支承表面向上和向下移动。所述第二加热区包括第二组一个或多个辐射加热元件，所述第二组一个或多个辐射加热元件被安装在所述产品支承表面下方，以相对于所述产品支承表面向上和向下移动。所述控制器被配置为连续监测每个区中的加热元件的波长以及每个区中的产品温度，并且调整每个区中的加热元件的温度以及每个区的加热元件与所述传送机之间的距离，使得所述加热元件在每个区中发出处于预定波长的辐射热并且根据预定产品温度曲线图来加热所述产品。

在另一个代表性实施方案中，一种对产品进行干燥的方法包括：将待干燥产品施加到可移动的传送机的产品支承表面上；将所述传送机上的产品传送通过至少第一加热区和第二加热区；以及用所述第一加热区中的第一组一个或多个干辐射加热元件加热所述产品，并且用所述第二加热区中的第二组一个或多个干辐射加热元件加热所述产品。在所述传送机将所述产品传送通过所述第一加热区和所述第二加热区时，调整所述加热元件的温度以及每一组加热元件与所述产品支承表面之间的距离，以按照预定温度曲线图来加热所述产品并且使所述加热元件发出处于预定波长的辐射热。

从下面参照附图进行的详细说明中，本发明的上述及其他特征和优点将变得更加明了。

附图说明

图1是一个现有技术装置的侧视立面图。

图2是图1中描绘的现有技术装置的局部立体图。

图3是根据本发明的第一实施方案的一个装置的侧视立面图。

图3A是根据第二实施方案的一个装置的侧视立面图。

图3B是根据第三实施方案的一个装置的侧视立面图。

图3C是根据第四实施方案的一个装置的俯视平面图。

图3D是第五实施方案的侧视立面图，示出了对图3中描绘的装置的一个替代的操作控制方案。

图4是根据第六实施方案的一个装置的侧视立面图。

图5是示出了图4中描绘的装置的各部件之间的通信链路的一个可行配置的示意图。

图6是根据第八实施方案的一个装置的侧视立面图。

图7是图6中描绘的装置的可移动的加热器支承件之一的放大的示意性侧视立面图。

图8是例示了用于操作图6中示出的干燥装置的方法的流程图。

图9是根据另一个实施方案的可移动的加热器支承件的立体示意图。

图10是示出了石英加热元件的工作温度与该加热元件发出的红外辐射的峰值波长之间的关系的线图。

图11是示出了在一个波长范围内水对电磁辐射的吸收的图表。

图12至图14示出了在用于对甜菜汁浓缩物进行脱水的不同工作条件下，干燥器的每个区中的加热元件的温度。

图15示出了在用于对甜菜汁浓缩物进行脱水的不同工作条件下，在干燥器的每个区中测得的红外辐射的波长。

图16至图20示出了在用于对果泥掺合物进行脱水的不同工作条件下，干燥器的每个区中的加热元件的温度。

图21示出了在用于对果泥掺合物进行脱水的不同工作条件下，在干燥器的每个区中测得的红外辐射的波长。

图22是根据另一个实施方案的干燥装置的示意性图示。

具体实施方式

本公开内容提供了用于对包含水分的产品进行干燥的方法和装置。所述装置一般包括辐射热基本可透过的支承表面。所述产品被支承在所述支承表面或传送机的第一侧上，而辐射热被导向所述支承表面的第二侧以加热所述产品以进行干燥。所述装置一般还可包括传感器，所述传感器被配置为检测和测量所述产品的至少一个特性，诸如温度或水分含量。产品特性的测量值可被用于调整热源的温度，从而向所述产品辐射想要的量的热。

本文公开的干燥方法和装置尤其有用于对液体或蔬菜液体（诸如汁、泥、浆、提取物等）及其他植物物质进行脱水。这样的物质可被脱水至5%以下、通常约3%的水分含量，同时基本保留了全部营养和味道。由于极低的水分含量，经脱水的液体（或其他脱水产品）可被磨成自由流动和耐贮存的粉末。所述粉末可被用在各种食物相关产品、保健品和药品中。

干燥装置的实施方案

参照图3，描绘了根据本公开内容的第一实施方案的基础干燥装置100的侧视立面图。干燥装置100一般被配置为从产品“P”中去除给定量的水分，以干燥或浓缩该产品。产品“P”可属于多种类型（包括含水的胶状悬浮液或类似物）中的任一种，可为液体或糊状形式，并且待通过加热从中去除水分。产品“P”一般被散布在或以其他方式放置在装置100上以进行干燥。一旦产品“P”已达到想要的干燥度，就被从装置100上移除。

该装置包括支承表面110，产品“P”被放置在该支承表面上以进行干燥。支承表面110具有第一侧111，第一侧111被配置为在其上支承一层产品“P”，如所示。该支承表面还具有与第一侧111对置的第二侧112。优选地，第一侧111是基本平坦的，并且以基本水平的方式被支承，使得在液体产品“P”的情况下在该第一侧上形成该液体产品“P”的基本均匀的层。另外，为了防止产品“P”从该支承表面的第一侧111流失，可在支承表面110的边缘形成唇缘115。

支承表面110可被配置成基本刚性的托盘或类似物，如所示。然而，在本发明的一个未示出的替代实施方案中，支承表面110可以是被合适的支承系统或类似物支承的相对薄的柔性片材。支承表面110被配置为允许辐射热从中穿过，从第二侧112到第一侧111。术语“辐射热”指的是，通过普遍已知为“辐射”的过程从一个物体传输到另一个物体的热能，区别于通过普遍已知为“传导”和“对流”的过程从一个物体到另一个物体的热传输。

支承表面110由如下材料制成，该材料是辐射热基本可透过的，并且能够承受高达300华氏度的温度。优选地，支承表面110由包含塑料的材料制成。术语“塑料”指的是，（通常通过聚合由有机化合物）合成制造的多种非金属化合物中的任何非金属化合物，它可被模制成多种形态并硬化，或者被形成为可弯曲的片或膜。

更优选地，支承表面110由选自由丙烯酸树脂和聚酯组成的组的材料制成。已知这样的材料在被用于制造支承表面110时具有用于用在本发明中的想要的热辐射传输性质。进一步，塑性树脂可被形成为均匀的柔性片材，或被形成为无缝的环形带，这可提供附加的益处。

而且，已知这样的材料提供了：用于均匀产品分配的光滑表面、支承表面110与其上支承的产品“P”之间的低的静摩擦系数、柔性，以及对相对高的温度的耐受性。而且，这些材料是辐射热基本可透过的、具有相对高的抗张强度，并且相对不昂贵且容易获得。

装置100还可包括底架（chassis）120。底架优选地是刚性构造的，并且可包括一组支柱122，所述支柱被配置为搁在地板101或其他合适的底座（foundation）上，但所述支柱也可被配置为搁在裸地面或类似物上。底架120还可包括托架124或类似物，托架124被配置为在其上支承干辐射热源130，该干辐射热源暴露于支承表面110的第二侧112。

术语“暴露于”指的是，被定位为使得在两个或更多个物体之间可建立路径（直接的或间接的）以传输辐射热能、波能或电磁能。热源130被配置为将辐射热“H”导引跨过间隙“G”并且朝向支承表面110的第二侧112。

术语“干辐射热源（dry radiant heat source）”指的是如下装置，该装置被配置为产生和发出辐射热，以及将该辐射热导引跨过间隙到另一个物体，而不纳入或利用任何液体加热介质或任何种类的物质（包括水）。术语“间隙”指的是将两个物体分开的空间，热在这两个物体之间基本通过辐射传送，并且其中这两个物体不相互接触。

由于装置100不采用水或其他液体作为加热源或加热介质，装置100相对于采用液体加热介质的现有技术装置大大简化。另外，装置100省去液体加热介质提供了附加的优点。

例如，省去水加热介质降低了微生物污染产品“P”的可能性以及再次弄湿该产品的可能性。此外，省去液体加热介质和关联的加热/泵送系统使得装置100能够相对容易和快速地被移动和架设，这可在诸如现场收获/处理的应用中提供益处。

干辐射热源130优选地被配置为将辐射热“H”导向支承表面110的第二侧112。优选地，干辐射热源130相对于支承表面110被定位为使得支承表面110的第二侧112被直接暴露于该辐射热源。然而，在本发明的一个未示出的替代实施方案中，可采用反射体或类似物将辐射热“H”从辐射热源130导引到支承表面110的第二侧112。而且，尽管优选的是热源130被定位为使得将热“H”导向第二侧112，但应理解，根据本发明的未示出的其他替代实施方案，该热源可被定位为使得将热导向第一侧111从而直接导向产品“P”处。

优选地，辐射热源130被配置为使用电力或气体工作。术语“气体”指的是任何形式的可燃燃料，可包括处于气体或液体形态的有机的或基于石油的产品或副产品。更优选地，辐射热源130选自由气体辐射加热器和电加热器组成的组。术语“气体辐射加热器”指的是通过燃烧气体产生大量辐射热的设备。术语“电辐射加热器”指的是通过汲取电流产生大量辐射热的设备。这样的加热器的多种不同形式在本领域是已知的。由于与这样的加热器关联的若干益处，使用这样的加热器作为热源130可以是有利的。

例如，这样的加热器可达到高的温度，并且可产生大量的辐射热能。这样的加热器可达到至少100摄氏度的温度，并且可达到显著高于100摄氏度的温度。这些加热器可达到的高温在产生大量的热能方面可以是有益的。另外，所述加热器的温度，从而所产生的辐射热能的量，可相对快地改变，并且可通过对其成比例的调节而被容易地调整。而且，与其他热源相比，这样的加热器通常趋于在重量上相对轻，并且通常耐冲击和振动。

由于电辐射加热器（诸如石英加热器和陶瓷加热器）汲取电能用于工作，这样的加热器可以靠便携式发电机工作或者靠永久电力网工作。类似地，辐射气体加热器可以靠便携式气体供应（诸如液化天然气罐）工作或者靠气体分配系统（诸如地下管线系统）工作。此外，普遍已知，诸如上面讨论的加热器提供长的、可靠的工作寿命，并且可被容易地维修。

辐射热源130优选地被配置为达到高于100摄氏度的温度，并且更优选地，辐射热源130被配置为达到显著高于100摄氏度的温度，诸如150摄氏度。辐射热源130可被配置为改变被导向所述支承表面110的辐射热的量。即，辐射热源130可被配置为调节其导向支承表面110的热的量。

优选地，辐射热源130可被配置为进行调节以使得其温度能够快速升高或降低。热源130可被配置为采用“开/关”控制方案进行调节。然而，优选地，该热源可被配置为采用真比例（true proportional）控制方案进行调节。

为了便于热源130的工作控制，装置100可包括连接至该热源的控制设备131。控制设备131可以是继电器，如在电力供能的热源130的情况下。替代地，控制设备131可以是伺服阀，如在气体供能的热源130的情况下。

支承表面110可被配置为相对于辐射热源130可移动。例如，支承表面110可被配置为可移动托盘，其可被放置到如图3中所示的底架120上并且可从其上移除。在本发明的第一实施方案的一个替代配置中，底架120可包括辊或类似物，支承表面110可被支承在该辊上并且在其上移动。

例如，参照图3A，其示出了根据本发明的第二实施方案的装置100A的侧视立面图。显然，装置100A的支承表面110A被配置成一个环形带，该环形带包括被辊123支承的柔性片材。支承表面110A可被配置为以方向“D”移动或循环。

辊123进而被底架120A支承，底架120A还支承至少一个热源130。热源130被配置为将辐射热“H”导向支承表面110A的第二侧112。与第二侧112对置的是支承表面110A的第一侧111，其被配置为在其上可移动地支承产品“P”。如所见，装置100A的配置可提供对产品“P”的连续处理。

现在转向图3B，其示出了描绘根据本发明的第三实施方案的装置100B的侧视立面图，装置100B类似于上文就图3A讨论的装置100A。然而，装置100B的支承表面110B不仅被配置为一个环形带，而且包括以链状方式相互枢转连接的多个刚性链节件113。

如所示，装置100B包括底架120，底架120在其上可转动地支承辊123。辊123进而在其上可移动地支承支承表面110B，支承表面110B可被配置为以方向“D”移动或循环。底架120还在其上支承热源130，热源130被配置为将辐射热“H”导向支承表面110B的第二侧112。支承表面110B被配置为将产品“P”支承在与第二侧112对置的第一侧111上。

转到图3C，其示出了根据本发明的第四实施方案的装置100C的俯视平面图。根据装置100C，支承表面110C被基本配置为一个平坦的水平环，该平坦的水平环被配置为以方向“R”转动。支承表面110C可被配置为绕中心部114以方向“R”转动，中心部114可包括轴承（未示出）或类似物。支承表面110A的上侧或第一侧111被配置为在其上支承产品“P”。

产品“P”可在施加站（application station）140处被放置在支承表面110A的第一侧111上，并且可在移除站（removal station）142处被从支承表面上移除。至少一个热源（未示出）可被定位在支承表面110A下方，使得辐射热（未示出）被从热源导引到与第一侧111对置的较低侧或第二侧（未示出）。

现在回到图3，装置100可包括用于执行操作命令的控制器150（诸如数字处理器或类似物）。该控制器可经由控制设备131以及至少一个通信链路151与辐射热源130通信。通信链路151可包括有线通信或无线通信手段。术语“与……通信”指的是能够发送或接收经由通信链路151传送的信号形式的数据或命令。

装置100还可包括传感器160，传感器160可被顶板102或其他合适的支承件支承，并且可经由通信链路151与控制器150通信。传感器160被配置为检测和测量产品“P”的至少一部分的至少一个特性。该特性可包括，例如：产品“P”的温度、该产品的水分含量，或该产品的化学组分。传感器160可以是本领域已知的诸多传感器类型中的任何类型。优选地，传感器160是红外探测器或双金属传感器。

装置100可进一步包括操作员接口170，操作员接口170与控制器150通信，并且被配置为允许操作员经由键盘或类似物172（可被包括在该操作员接口中）向控制器150输入命令或数据。操作员接口170还可被配置为经由显示屏或类似物171（也可被包括在该操作员接口中）向操作员传送关于装置100的操作的信息。该控制器可包括算法153，算法153可被配置为自动执行装置100的操作中的各种步骤。控制器150还可包括可读存储器155，诸如用于存储数据的数字存储器或类似物。

在装置100的运行中，产品“P”可被放置在支承表面110的第一侧111上。可采用各种手段将产品“P”放置在第一侧111上，包括喷雾、滴落、倾倒及类似物。装置100的操作员可经由操作员接口170向控制器150输入各种数据和命令。操作员输入的这些数据和命令可包括待处理的产品“P”的类型、待在该产品中维持的温度曲线图，以及“启动”和“停止”命令。

算法153可包括与至少一个特定产品“P”关联的至少一个预定热曲线。术语“热曲线”指的是与热源130产生的热的量关联的值的轨迹，并且该值的轨迹随着时间的流逝而变。在操作员确认了特定产品“P”并且将其输入控制器150之后，干燥过程可按照预定热曲线指示的温度参数自动执行。另外，干燥过程可基于在该过程中由控制器从传感器160接收的输入被“即时”调整，如下所述。

一旦干燥工作开始，传感器160就可检测和测量产品“P”的至少一部分的至少一个特性，诸如该产品的温度、水分含量或化学组分。传感器160可被控制器150指示，或以其他方式被配置，以在装置100的工作中以给定间隔重复执行对产品“P”的特性的检测和测量。替代地，传感器160可被配置为在装置100的工作中持续地检测和测量该特性。

由传感器160检测和测量的测得的特性可被转化为信号（诸如数字信号），并且可继而经由通信链路151之一被传输给控制器150。控制器150可继而接收传感器160发送的信号，且可继而将该信号作为可读数据存储在可读存储器155中。控制器150可继而导致算法153被启用，其中该算法可访问可读存储器155中的数据并且继而使用该数据来发起自动操作命令。

例如，控制器150可使用传感器160发送的信号数据来控制辐射热源130。即，控制器150可使用来自传感器160的信号数据来控制导向支承表面110的辐射能“H”的量。这可用多种方式实现，诸如通过以具体时间间隔接通或关断该热源，或者通过成比例地调节能量源130产生的热输出。

在一个典型的干燥工作中，例如，产品“P”可被如所示放置到支承表面110的第一侧111上从而被支承在其上。操作员可经由接口170向控制器150传送待干燥的产品“P”的类型。替代地，操作员可输入其他数据（诸如产品“P”估计水分含量或类似物）。操作员还可通过向接口170输入“启动”指令来使装置100开始干燥工作。

当干燥工作开始时，传感器160可检测和测量产品“P”的特性，诸如该产品的温度、水分含量或化学组分。传感器160可继而将该特性的测量值转化为信号，并且继而将该信号发送给控制器150。例如，如果所测量的特性是该产品的温度，则该传感器可向控制器150发送包含关于该产品的温度的数据的信号。

控制器150可使用传感器160发送的数据来调整装置100的多种功能。即，控制器150可根据传感器160检测和测量的特性来调整辐射热源130产生的并且被导引至产品“P”的辐射热“H”的量。

控制器150还可根据延续时间以及待干燥产品“P”的具体类型来调整辐射加热器130产生的辐射热“H”的量。在诸如上文针对图3A、图3B和图3C描述的替代实施方案中，其中支承表面110被配置为使产品“P”移动经过热源130，控制器150可调节支承表面110（从而该产品）移动经过该热源的速度。

待干燥产品“P”的具体类型可具有与其关联的最优曲线图，当遵循该最优曲线图时可优化给定的生产结果，诸如产品“P”的最短干燥时间或最高品质。术语“曲线图（profile）”指的是一个或多个测得的产品特性的值随着延续时间而变的轨迹。例如，给定的产品“P”可具有与其关联的给定的最优温度曲线图、最优水分含量曲线图或最优化学组分曲线图。可读存储器155可为多种类型的产品“P”存储最优曲线图。所存储的最优曲线图中的每一个可继而被算法153根据操作员输入控制器150的指令或命令来访问。

例如，待干燥的具体产品“P”例如可具有如下最优温度曲线图，该最优温度曲线图指定该产品的温度以可行的最大速率升高并且达到100摄氏度的温度。该最优温度曲线图可进一步指定，一旦产品“P”达到100摄氏度的温度，产品温度就会在被维持在100摄氏度长达五分钟的延续时间，此后产品“P”的温度会在十分钟的延续时间上以基本恒定的速率降低到环境温度。

算法153可试图通过调整热源130产生的热能“H”的量来维持产品“P”的实际温度，从而基本匹配存储在产品“P”的给定温度曲线图中的最优温度曲线图。例如，为了使产品“P”的温度快速升高从而基本匹配该最优温度曲线图，算法153可使辐射热源130初始就产生辐射热“H”的最大输出。这可通过使该热源的温度快速升高到相对高的水平来实现。

热能“H”被从热源130导引到支承表面110的第二侧112。由于支承表面110被配置为允许辐射热“H”从中经过，产品“P”将吸收该辐射热的至少一部分。产品“P”对热能“H”的吸收导致了该产品的温度升高，这进而促进了水分从该产品中蒸发。当传感器160检测到产品“P”已达到给定温度（诸如100摄氏度）时，算法153可继而开始具有给定期限（诸如五分钟）的第一延续时间倒数（countdown）。

在第一倒数期间，算法153（与从传感器160接收的温度测量值结合）可调整辐射热源130产生的热输出“H”的量，从而将产品“P”的温度维持在给定温度（诸如100摄氏度）。例如，随着水分从产品“P”中蒸发，该产品可要求更少的热能“H”来维持给定温度。在第一倒数计时结束时，算法153可继而开始具有给定期限（诸如十分钟）的第二延续时间倒数。

在第二倒数期间，算法153可根据从传感器160接收的温度测量值来控制辐射热源130的热输出“H”，从而维持产品温度的均匀降低（例如从100摄氏度到环境温度），随之干燥工作完成。一旦产品“P”达到环境温度或另一个给定温度，控制器150就可向操作员接口170发送信号，该操作员接口进而可产生操作员可检测的听觉或视觉信号。该听觉或视觉信号可提醒操作员干燥工作完成。操作员可继而从装置100移除成品干燥产品“P”。

现在转向图3D，其示出了作为根据第五实施方案的一个替代配置的装置100D的侧视立面图。装置100D描绘了一个替代控制方案，其可被用来代替图3中针对装置100描绘的方案。根据图3D中描绘的替代控制方案，装置100D可包括显示器177和手动热源控制器178。显示器177经由通信链路151连接至传感器160。该显示器被配置为显示由传感器160检测和测量的与产品“P”有关的至少一个特性的数据。

手动热源控制器178经由另一个通信链路151连接至继电器131。手动热源控制器178被配置为接收与由热源130产生的热“H”的量有关的操作员输入命令。即，手动热源控制器178可由操作员设置，以使热源130产生给定量的热“H”。

在操作中，操作员可初始设置手动热源控制器178，以使热源130产生给定量的热“H”。手动热源控制器178则经由通信链路151向继电器131发送信号。继电器131则接收该信号，并且使热源130产生给定量的热“H”。操作员则监测显示器177。

传感器160可持续检测和测量产品“P”的给定特性。该传感器可向显示器177发送与测得的特性有关的信号。该显示器接收该信号，并且将该信号转化为它所显示并且操作员可读的值。操作员可继而响应于从显示器177读取的与所测量的特性有关的信息来调整热源130产生的热“H”。

如所见，与现有技术的各种装置相比，装置100以及其各种其他配置和相关实施方案可允许对被传送给产品的热的量进行大得多的控制。因此，与现有技术的干燥装置相比，本发明的装置100能够生产具有更高品质的产品“P”并且能够以更高效的方式生产所述产品。

如进一步所见，装置100可适于“成批”类型的干燥处理，在该情况下支承表面110在干燥工作期间不必然移动。在诸如图3A、图3B和图3C中描绘的替代实施方案中，支承表面110可被配置为将产品“P”移动经过辐射热源130和传感器160，在该情况下可实现连续干燥处理。在本发明的再另一个实施方案（下文描述）中，装置200可尤其适于在高输出的连续干燥处理中生产高品质产品。

具有多个控制区的干燥装置

参照图4，其示出了根据第六实施方案的干燥装置200的侧视图。装置200包括底架210，底架210可以是包括多种结构构件的刚性结构，所述多种结构构件包括支柱212和连接到支柱212的纵向框架轨（longitudinal frame rails）214。支柱212被配置为将装置200支承在地板201或其他合适的基座上。

底架210还可包括多种其他结构构件，诸如交叉撑柱（cross-braces）（未示出）及类似物。底架210一般可根据已知的构造方法（包括焊接、紧固、成型及类似方法）来建构，并且可由已知的材料（诸如铝、钢及类似材料）来建构。装置200一般是长条形的，并且具有第一端即进料端216以及对置的远端即第二端即出料端218。

装置200可进一步包括多个基本平行的横向惰辊（idler rollers）220，惰辊220被安装在底架210上并且被配置为相对于底架210自由转动。至少一个驱动辊（drive roller）222也可被包括在装置200中，并且可如所示以基本横向的方式被支承在底架210上。

致动器240（诸如电动马达）也可被包括在装置200中，并且可被支承在底架210上，邻近于驱动辊222。驱动联动装置240可被用于将来自驱动器240的动力传输给驱动辊222。速度控制器244（诸如交流（“A/C”）可变速控制设备或类似物）可被包括，以控制致动器240的输出速度。

装置200包括支承表面230，支承表面230具有第一侧231和对置的第二侧232。支承表面230被可移动地支承在底架210上。支承表面230被配置为允许辐射热能穿过，从第二侧212到第一侧211。

优选地，支承表面230由包括塑料的材料制成。更优选地，支承表面230由选自由丙烯酸树脂和聚酯组成的组的材料制成。而且，优选地，支承表面230被配置为承受高达至少300华氏度的温度。支承表面230被配置成如所示的环形柔性带，该环形柔性带的至少一部分可优选地是基本平坦和水平的。

作为一个环形带形式，支承表面230优选地被支承在惰辊220和驱动辊222上。支承表面230可被配置为由驱动辊222驱动，从而相对于底架210以方向“D”移动或循环。如所见，支承表面230可被配置为基本从进料端216延伸到出料端218。调紧设备（take up device）224可被支承在底架210上，并且用于在支承表面230上维持给定张力。

支承表面230的第一侧231被配置为在其上支承一层产品“P”，如所示。第一侧231进一步被配置为将产品“P”基本从进料端216移动到出料端218。产品“P”可以是许多可行的形式（包括液体胶状悬浮液、溶液、糖浆和糊状物）之一。在液体产品“P”具有相对低的粘度的情况下，该装置的一个未示出的替代实施方案可包括纵向的、基本向上延伸的唇缘（类似于图3中示出的唇缘115），该唇缘可在支承表面230的每个边缘上形成，以防止产品流失。

产品“P”可通过施加设备252被施加至支承表面230的第一侧231，施加设备252可被包括在装置200中，并且可位于装置200的进料端216附近。在液体产品“P”的情况下，该产品可通过喷雾被施加至支承表面230，如所示。尽管图4描绘了将产品“P”施加至支承表面230的喷雾方法，但应理解，其他方法（诸如滴落、刷涂及类似方法）同样是可实行的。

移除设备254也可被包括在装置200中。移除设备254位于出料端218附近，并且被配置为将产品“P”从支承表面230移除。产品“P”当被移除设备254从支承表面230移除时可处于干燥或半干燥状态。

移除设备254在支承表面230中可包括急转弯，如所示。即，如所描绘的，移除设备254可被配置为使支承表面230绕如下拐角急剧转向，该拐角的半径不超过支承表面230厚度的约20倍。而且，优选地，支承表面230在移除设备254处形成转向，该转向大于90度。更优选地，该转向约在90度与175度之间。

所描绘的类型的移除设备254在移除某些基本干燥并且呈现基本自粘着性质的类型的产品“P”时可尤其有效。然而，应理解，其他配置的移除设备254（未示出）在将各种形式的产品“P”从该支承表面移除时可同样有效，包括刮刀、低频振动器及类似物。随着产品“P”在出料端218被从支承表面230移除，集料斗256可被用来收集经干燥的产品。根据应用，该经干燥的产品可受到进一步处理，诸如碾压、研磨或以其他方式将该经干燥的产品处理成粉末。

装置200包括被支承在底架210上的加热器集群（heater bank）260。加热器集群260包括一个或多个第一加热源261以及一个或多个第二加热源262。加热器集群260还可包括一个或多个第三加热源263以及至少一个预加热器热源269。热源261、262、263、269被支承在底架210上，并且被配置为将辐射热“H”导引跨过间隙“G”并且朝向支承表面230的第二侧232。

热源261、262、263、269中的每一个是如上文针对图3限定的干辐射热源。热源261、262、263、269优选地选自由气体辐射加热器和电辐射加热器组成的组。此外，热源261、262、263、269中的每一个优选地被配置为以适当方式调节（或增量式改变）由此产生的辐射热的量。下面更全面地描述热源261、262、263、269的工作。

装置200可包括封壳246（诸如罩或类似物），用于盖住该装置。封壳246可被配置为包含经调节的空气（conditioned air）“A”，经调节的空气“A”可通过入口管226被引入该封壳。在进入该封壳之前，经调节的空气“A”可在空气调节单元（未示出）中被处理，以具有对干燥产品“P”有益的温度和湿度。经调节的空气“A”可循环通过封壳246，然后经由出口管228离开该封壳。一旦离开封壳246，经调节的空气“A”可被返回至该空气调节单元，或者可被排放掉。

装置200可进一步包括第一传感器281、第二传感器282和第三传感器283。应理解，尽管描绘了三个传感器281、282和283，但装置200中可包括任何数目的传感器。传感器281、282和283中的每一个可如所示以基本均匀间隔的方式被支承在封壳246或其他合适的结构上。传感器281、282和283中的每一个可以是本领域已知的诸多传感器类型中的任一种。优选地，在检测产品“P”的温度的情况下，传感器281、282、283中的每一个要么是红外探测器要么是双金属传感器。

优选地，传感器281、282和283被定位为使得基本暴露于支承表面230的第一侧231。传感器281、282和283被配置为检测和测量产品“P”的至少一个特性，同时该产品被可移动地支承在支承表面230的第一侧231上。产品“P”的能够被传感器281、282和283检测和测量的特性可包括该产品的温度、水分含量和化学组分。下文更全面地描述了传感器281、282和283的操作方面。

装置200可包括控制器250，用于在该装置工作期间控制该装置的各种功能。控制器250可包括诸多设备中的任一种，诸如处理器（未示出）、可读存储器（未示出）和算法（未示出）。下文将更详细地讨论控制器250。除了控制器250以外，装置200可包括能够与该控制器通信的操作员接口235。

操作员接口235可被配置为将与装置200的工作有关的信息经由显示屏237（诸如CRT或类似物）中继至操作员。相反，操作员接口235也可被配置为将来自操作员的数据或操作命令中继至控制器250。这可经由键盘239或类似物来实现，键盘239或类似物也可与控制器250通信。

如所见，装置200上限定了多个控制区Z1、Z2、Z3。即，装置200包括至少第一控制区Z1，第一控制区Z1在该装置上被限定在进料端216与出料端218之间。第二控制区Z2在装置200上被限定在第一控制器Z1与出料端218之间。装置200还可包括附加的控制区，诸如在该装置上被限定在第二控制区Z2与出料端之间的第三控制区Z3。每个控制区Z1、Z2、Z3被限定为相对于底架210静止。

对图4的研究将揭示，每个第一热源261以及第一传感器281位于第一控制区Z1内。同样地，每个第二热源262以及第二传感器282位于第二控制区Z2内。每个第三热源263以及第三传感器283位于第三控制区Z3内。进一步显然，支承表面230将产品“P”移动通过控制区Z1、Z2和Z3中的每一个。即，随着致动器240使支承表面230以方向“D”移动，支承在该支承表面上的产品“P”的给定部分被相继移动通过第一控制区Z1继而通过第二控制区Z2。

在被移动通过第二控制区Z2之后，产品“P”的该给定部分可继而被移动通过第三控制区Z3并且被移动到移除设备254上。如所见，加热器集群260的至少一部分（诸如预加热器热源269）可位于控制区Z1、Z2和Z3中的任一个之外。此外，可相对于底架210并且邻近于装置200的出料端218限定冷却区248。冷却区248可被配置为在产品“P”通过该冷却区时采用诸多已知的该产品冷却手段中的任何一种。

例如，冷却区248可被配置为采用制冷吸热器（refrigerated heatsink）（未示出）（诸如冷黑体或类似物），该制冷吸热器暴露于支承表面230的第二侧232并且位于冷却区内。这样的吸热器可被配置为通过将来自产品的辐射热通过支承表面230传递到该吸热器来冷却产品“P”。能够被如此采用的一种吸热器可被配置为包括蒸发器盘管（evaporator coil），该蒸发器盘管是利用流体制冷剂（诸如氟利昂或类似物）的制冷系统的一部分。

应理解，冷却区248可具有与所描绘的不同的相对长度。进一步应理解，可采用其他冷却手段。例如，冷却区248可被配置为含有对流冷却系统（未示出），其中冷却空气被导引在支承表面230的第二侧232。此外，冷却区248可被配置为含有传导冷却系统（未示出），其中制冷辊或类似物接触支承表面230的第二侧232。装置200的工作可类似于上文针对图3描述的根据本发明的第一实施方案的装置100的工作，区别是产品“P”被连续移动经过热源261、262、263、269和传感器281、282、283。如图4中描绘的，产品“P”可被施加至移动支承表面230的第一侧231，邻近于进料端216。

支承表面230经由驱动链路242和驱动辊222被致动器240驱动，从而以方向“D”绕惰辊220转动。产品“P”在被施加设备252施加至支承表面230时可处于基本液体状态。待由装置200干燥的产品“P”以进给方向“F”朝向出料端218进给，从而穿过装置200。

产品“P”当被支承在支承表面230上并且以方向“F”移动通过装置200时经过加热器集群260，加热器集群260可被定位为与该支承表面的第二侧232成基本并列关系（juxtaposed relation），从而如所示暴露于第二侧232。加热器集群260包括一个或多个第一热源261以及一个或多个第二热源262，第一热源261和第二热源262被配置为将辐射热“H”导向第二侧232并且穿过支承表面230，从而加热以方向“F”移动的产品“P”。

加热器集群260还可包括一个或多个第三热源263以及一个或多个预加热器热源269，第三热源263和预加热器热源269也被配置为将辐射热“H”导向第二侧232以加热产品“P”。产品“P”当以进料方向“F”在支承表面230上移动时被辐射热“H”干燥至想要的水分含量，继而在出料端218被移除设备254从该支承表面上移除。

产品“P”一旦被从支承表面230上移除，就可被收集在集料斗256或类似物中，用于存储、包装或进一步处理。一旦产品“P”被从支承表面230上移除，支承表面230就返回到进料端216，随之附加的产品可由施加设备252施加。

为了促进高效的产品干燥以及高的产品品质，当产品“P”以进给方向“F”移动通过装置200时，经调节的空气“A”可由空气调节单元（HVAC）245提供，并且可经由封壳246、进气管道226和出气管道228在该产品周围循环，与该产品的移动方向一致。

作为对生产率和产品品质的进一步提升，可采用多个控制区。术语“控制区”指的是限定在装置200上的、产品“P”移动通过的静止区域，并且在该区域中辐射热被一个或多个专用热源基本专门地在该产品处导引，所述一个或多个专用热源独立于该区域外的热源而被调整。即，一个给定控制区包括专用伺服机构，用于控制在该给定控制区内的产品“P”处被导引的热的量，其中热的量根据该产品的测得特性而变。

如所见，支承表面230被配置为使产品“P”相继移动通过第一控制区Z1，继而通过第二控制区Z2。这后面可跟着第三控制区Z3。在第一控制区Z1内，随着产品移动通过第一控制区，一个或多个第一热源261将辐射热“H”导引跨过间隙“G”朝向产品“P”。同样地，在第二控制区Z2内以及在第三控制区Z3内，随着产品分别移动通过第二控制区和第三控制区，一个或多个第二热源262以及一个或多个第三热源263分别将辐射热“H”导引跨过间隙“G”朝向产品“P”。

第一辐射热源261的温度，从而其产生的热“H”的量，独立于第二热源262的温度以及其产生的热的量而被调整。类似地，第三热源263独立于第一热源261和第二热源262而被调整。与现有技术设备相比，使用控制区Z1、Z2和Z3可提供对生产参数的更强控制。

即，由于产品“P”在每个控制区Z1、Z2和Z3中可暴露于不同量的热“H”，使用装置200可实现特定的产品曲线图和加热曲线。具体而言，例如，第一热源261可被配置为产生处于第一温度的热“H”。第二热源262可被配置为产生处于不同于第一温度的第二温度的热“H”。同样地，第三热源263可被配置为产生处于第三温度的热“H”。

这样，随着产品“P”以进料方向“F”前进通过该装置，该产品可暴露于每个控制区Z1、Z2、Z3中的不同量的热“H”。这可尤其有用于，例如，与现有技术装置中的干燥时间相比缩短产品“P”的干燥时间。这可通过如下方式实现：随着产品“P”相继前进通过控制区Z1、Z2、Z3，快速达到该产品的给定温度继而维持该给定温度。控制区Z1、Z2、Z3的使用也可有用于：提供对传输至产品“P”的热“H”的量的严密控制，从而提供更好的产品品质。即，可通过利用控制区Z1、Z2、Z3来使产品“P”对热能“H”的暴露过度和暴露不足减到最少，以提高产品品质。

假设给定产品“P”当被施加设备252放置到支承表面230上时是相对潮湿的并且处于环境温度，则要求相对大量的热“H”来将该产品的温度升高到给定温度，诸如100摄氏度。这样，可采用预加热器热源269来在产品“P”进入第一控制区Z1之前预加热该产品。预加热器热源269可被配置为持续产生处于最大温度的辐射热“H”并且将最大量的热“H”导引至产品“P”。

随着产品“P”进入第一控制区Z1，第一控制区Z1内的第一热源261可被配置为产生足以达到给定的想要的产品温度的热“H”的量。第一传感器281，与控制器250联合起来，可被用于调整第一热源261的温度，从而将想要的量的热“H”传送给产品“P”。第一传感器281被配置为当产品“P”在第一控制区Z1内时检测和测量该产品的至少一个给定特性。例如，第一传感器281可被配置为当产品“P”在第一控制区Z1内时检测和测量该产品的温度。

当产品“P”在第一控制区Z1内时，第一传感器281可检测和测量该产品的特性，继而将所测得的特性中继给控制器250。控制器250可继而使用来自第一传感器281的测量值来调节第一热源261的温度或热输出。即，可根据第一控制区Z1内的产品“P”由第一传感器281检测和测量所测得的产品特性，来调整第一热源261产生的热“H”。所测量的产品特性可包括，例如，该产品的温度。

第二传感器282被类似地用于当产品“P”在第二控制区Z2内时检测和测量该产品的至少一个特性。同样地，第三传感器283可被用于当产品“P”在第三控制区Z3内时检测和测量该产品的至少一个特性。

第二传感器282和第三传感器283分别在第二控制区Z2和第三控制区Z3内检测和测量的产品特性可被同样地用于调整由第二热源262和第三热源263产生的热“H”的量，以在产品“P”前进通过每个控制区时维持该产品的具体温度曲线图。

在产品“P”被快速加热至给定温度继而被维持在该给定温度的情况下，第一热源261将很可能产生处于相对高的温度的热“H”，从而在产品“P”离开第一区Z1之时将产品温度快速升高至该给定温度。假设产品“P”当进入第二控制区Z2时处于该给定温度，则第二热源262和第三热源263将以相继较低的温度产生热“H”，因为随着该产品的水分含量降低，要求更少的热“H”来维持该产品的温度。

如上文提及的，传感器281、282、283可被配置为检测和测量诸多产品特性中的任何产品特性，诸如水分含量。这可尤其有益于生产高品质的产品“P”。例如，在当产品“P”进入第二控制区Z2时产品温度已经达到给定温度的上述情况下，第二传感器282和第三传感器283可分别在该产品前进通过第二控制区Z2和第三控制区Z3时检测和测量该产品的水分含量。

如果第二传感器282在第二控制区Z2内检测和测量到产品“P”的相对高的产品水分含量，则控制器250可调节第二热源262从而继续将产品温度维持在给定温度以便继续对产品干燥。然而，如果第二传感器282检测到相对低的水分含量，则控制器250可调节第二热源262从而降低产品温度以防止过度干燥产品“P”。

类似地，第三传感器283可检测和测量在第三控制区Z3内的产品水分含量，随之控制器可确定第三热源263将要产生的热“H”的合适量。尽管揭示了三个控制区Z1、Z2、Z3，应理解根据本发明可包含任意数目的控制区。

在上面的实施例提供的对控制器250、传感器281、282、283与热源261、262、263之间的交互的描述上更进一步，可将给定控制区Z1、Z2、Z3描述为分立的、独立的且专门的控制环，该控制环包括位于该给定控制区内的每个关联的传感器和每个关联的热源，并且该控制环与该控制器一起被配置为：根据关联的传感器测得的产品“P”的至少一个特性，来独立地调整关联的热源产生的热“H”的量。

即，与给定控制区Z1、Z2、Z3关联的每个传感器281、282、283可被认作被配置为专门向控制器250提供与该给定控制区中的产品“P”的一部分的特性有关的控制反馈。控制器250可使用该反馈，根据操作员定义的或以其他方式存储在控制器内的温度曲线图或其他这样的参数，来调整热源261、262、263的输出。

除了与现有技术的干燥装置相比缩短产品“P”的干燥时间以外，装置200的多个控制区Z1、Z2、Z3也可用于实现特定的产品曲线图，其可以是对该产品的品质有益的，如上文针对装置100描述的。

例如，可假设能够通过在干燥期间遵循给定产品温度曲线图来将产品“P”的品质提到最高。该给定产品温度曲线图可规定，随着产品“P”相继通过第一控制区Z1、第二控制区Z2、第三控制区Z3，该产品的温度初始快速升高至最大给定温度，随之产品“P”的温度逐渐降低，直到该产品被从支承表面230上移除。

在该情况下，第一传感器281、第一热源261和控制器250可按照与上述类似的方式工作，以将产品“P”的温度快速升高至第一温度，该第一温度是随着产品“P”通过第一控制区Z1而可达到的。该第一温度可对应于相对大量的热“H”，该相对大量的热“H”被传送至初始包含高百分比的水分的产品“P”。

随着产品“P”通过第二控制区Z2，第二传感器282、第二热源262以及控制器250可工作，以将产品温度降低到低于该第一温度的相对中间的第二温度。该第二温度可对应于较小量的热“H”，该较小量的热“H”是随着产品“P”的水分含量降低而要求的。

类似地，随着产品“P”通过第三控制区Z3，第二传感器283、第二热源263和控制器250可工作，以将该产品的温度进一步降低到低于该第二温度的相对低的第三温度。该第三温度可对应于相对小量的热“H”，该相对小量的热“H”是当产品“P”接近想要的干燥度时所要求的。

除了调整热源261、262、263的温度以外，控制器250还可被配置为调整支承表面230相对于底架210的速度。这可通过配置控制器250从而调节致动器240的速度来实现。例如，如在致动器240是A/C电动马达的情况下，该控制器可被配置为通过伺服机构等来调整可变速控制单元244。

支承表面230的移动速度或速率可影响由装置200实施的干燥产品“P”的过程。例如，支承表面230相对慢的速度可增大产品“P”吸收热“H”的量，因为较慢的速度将导致该产品暴露于热“H”较长时间。相反，支承表面230相对快的速度可减小产品“P”吸收热“H”的量，因为较快的速度将导致该产品暴露于该热的暴露时间较短。

此外，控制器250还可被配置为调整经调节的空气“A”（其可循环通过封壳246）的多种不同品质。例如，控制器250可被用来调整经调节的空气“A”的流率、相对湿度和温度。经调节的空气“A”的这些品质既可影响产品“P”的干燥时间又可影响该产品的品质。

在装置200的未被示出的另一个替代实施方案中，封壳246可被配置为对外面的气氛基本密封。在该情况下，可控制经调节的空气“A”的化学组分，从而以特定方式影响干燥过程，或者影响或保持产品“P”的化学性质。例如，经调节的空气“A”可以基本是能够防止产品“P”氧化的惰性气体。

转到图5，其示出了描绘装置200的一个可行配置的示意图，该装置包括多个通信链路257。通信链路257被配置为在装置200的多个部件之间提供数据信号传输。通信链路257可被配置成诸多可行的通信手段中的任何通信手段，包括硬线（hard wire）和光纤（fiber optic）。另外，通信链路257可包括无线通信手段，包括红外波、微波、声波、无线电波及类似物。

可读记忆存储设备255（诸如数字存储器）可被包括在控制器250内。可读记忆设备255可被用于存储与装置200的操作方面有关的数据（这些数据被控制器经由通信链路257接收），以及设定点及其他所存储的值和数据（可被控制器250用于控制干燥过程）。控制器250还可包括至少一个算法253，该算法可用于执行在装置200的工作期间所要求的各种决策过程。

算法253考虑到的决策过程可包括：维持装置200的若干可变控制方面的综合协调。这些可变控制方案包括：支承表面230的速度；由热源261、262、263、269中的每一个产生的热“H”的量；以及从传感器281、282、283接收的产品特性测量值。另外，可要求算法253根据多种设置生产参数（诸如产品温度曲线图和生产率）来执行操作决策过程。

通信链路257可在控制器250与操作者接口235（可包括显示屏237和键盘239）之间提供数据传输。即，控制器250与操作者接口235之间的通信链路257可经由该显示屏提供从该控制器到操作者的数据通信。这样的数据可包括装置200的多种不同方面，包括产品“P”的与该产品在控制区Z1、Z2、Z3中的每一个内的位置有关的温度和水分含量。

另外，这样的数据可包括该支承表面相对于底架210的速度以及热源261、262、263、269中的每一个的温度。通信链路257还可经由键盘239或类似物从操作员向控制器250提供待传送的数据。这样的数据可包括操作命令，该操作命令包括操作员对给定产品温度曲线图的说明。

通信链路257可被设置在控制器250与HVAC单元245之间，以在它们之间传达数据。这样的数据可包括从控制器250到HVAC单元245的命令，该命令规定了经调节的空气“A”的给定温度、湿度或类似物。通信链路257还可被设置在控制器250与致动器240之间，以在它们之间传达数据。该数据可包括从控制器250到致动器的命令，该命令规定了支承表面230的给定速度。

附加的通信链路257可被设置在控制器250与传感器281、282、283中的每一个之间，以在这些传感器中的每一个与该控制器之间传达数据。这样的数据可包括如上文针对图4描述的产品“P”的多种不同特性的测量值。其他通信链路257可被设置在控制器250与热源261、262、263和269中的每一个之间，以在它们之间提供数据传输。

该数据可包括从控制器250到热源261、262、263和269中的每一个的命令，该命令向每一个热源指示要产生的热“H”的量。如可见，装置200可包括多个控制设备233，它们可包括继电器，其中这些控制设备中的每一个经由相应的通信链路257连接至控制器250。这些控制设备中的每一个可按照上文针对图3描述的控制设备131的方式被配置。

根据本发明的第七实施方案，对产品进行干燥的方法包括：提供具有第一侧和对置的第二侧的支承表面，并且在该第一侧支承产品同时将辐射热向产品导引。优选地，该支承表面可允许辐射热穿过，从而加热该产品。该支承表面可以是基本柔性的片材。替代地，该支承表面可以是基本刚性的。

该方法可进一步包括如下步骤：测量该产品的特性，以及根据测得的特性来调整被导向该第二侧的辐射热的量。所测量的特性可包括该产品的温度、该产品的水分含量以及该产品的化学组分。该特性可被以给定间隔间歇地检测和测量，或者该特性可在给定时间间隔上被持续测量。

该方法还可包括移动该支承表面从而将该产品移动经过该热源。替代地，该方法可包括移动该支承表面从而将该产品相继移动通过多个控制区，并且提供多个热源，其中每个控制区具有至少一个排他地专用于在该关联的控制区内导引辐射热的关联的热源。

换言之，该方法可包括：独立于任何给定控制区外的任何其他热源的温度，调整该给定控制区内的热源的温度。这可允许在该产品被移动通过该控制区时，产生并维持该产品的给定温度曲线图。

该方法可进一步包括提供多个传感器，其中任何给定控制区具有至少一个传感器，排他地专用于检测和测量该给定控制区内的产品的至少一个特性。这可允许根据任何给定控制区内的产品的至少一个特性来调整该给定控制区内的每个热源的温度。如上所述，所述特性可包括但不限于该产品的温度、水分含量和化学组分。

根据该方法，还可调整该支承表面相对于控制区的移动速率。另外，可设置封壳，以在产品被该装置处理时帮助经调节的空气在该产品周围循环。经调节的空气的品质可被控制，其中这样的品质可包括经调节的空气的温度、湿度和化学成分。该方法可包括当产品被支承在该支承表面上时将该产品退火。

具有可移动的加热器的干燥装置

本发明的另一方面涉及一种干燥装置，其能够独立地控制被加热产品的温度（例如，为了实现想要的温度曲线图）以及辐射波长（例如，为了使热传递速率最大化）。为此，可为干燥装置设置一个或多个热源，所述热源相对于产品“P”可移动，以增大或减小所述热源与产品“P”之间的间隙或间隔。通过调整产品与热源之间的间隙，可控制源温度，从而产生想要的产品温度和辐射波长。例如，如上所述，如果具体的干燥曲线图要求产品的温度在一个或多个控制区内保持基本恒定，则该产品一般在相继的每个控制区内受到更少的热。为了维持想要的产品温度和辐射波长，控制区内的加热器可被移动得更远离该产品，以在维持源温度的同时减少施加至该产品的热，从而产生处于想要的波长的辐射。例如，如果想要，源温度和加热器位置可被控制，以在相继的区中产生预定的恒定波长，以补偿产品在每个区中被干燥时因水分含量减少而引起的蒸发水分所要求的能量的变化。

替代地，如果想要，源温度可被调整以在控制区内产生与先前控制区中的波长不同的想要的波长，并且热源与产品之间的间隙可被相应地调整以实现想要的产品温度。这允许干燥器补偿其他产品特性，所述其他产品特性在干燥过程中在每个区中或在各区之间可不同，诸如：产品的发射率（emissivity）、产品的厚度、产品（或产品中的具体化合物）对特定波长的IR（红外辐射）的敏感度变化，以及释放产品中的结合水（bound moisture）的能力（随着产品被干燥，释放结合水的能力减弱）。该干燥器的控制器可被配置为在干燥过程中持续监测热源的波长以及产品的温度，并且自动调整热源的温度和位置，以在每个加热区内维持想要的产品温度和波长。

现在参照图6，其示出了根据本发明的第八实施方案的干燥装置200A。干燥装置200A是图4和图5的干燥装置200的一个改型。干燥装置200A与干燥装置200之间的一个差别是，干燥装置200A具有相对于产品“P”向上和向下可移动的热源。干燥装置200A包括底架300，底架300相对于图4的底架210的改变在于，它包括可移动的平台（或加热器支承件）302、304、306、308，它们分别支承热源269、261、262、263。热源269、261、262、263可包括产生红外光谱内的辐射热的加热元件。每个平台302、304、306、308被安装在底架300的一对直立支柱310上，并且被配置为相对于直立支柱310向上和向下移动，如双向箭头312指示的。

在特定实施方案中，每个加热器支承件支承一组用于产生红外辐射的一个或多个石英加热元件。每个这样的加热元件可包括封装在石英管中的卷绕线（coiled wire）。该石英管可以是磨砂的，如本领域已知的，以增大该加热元件的热容量（heat capacitance）。该石英管可包括添加剂，诸如硅或石墨，以进一步增大该加热元件的热容量。增大的热容量可提供对该加热元件的工作温度的更好控制，比如使用“开/关”型开关或继电器来调节到该加热元件的电流。

如图6中所示，控制区Z1、Z2或Z3内的每个热源被支承在一个共同的平台上，因此具体控制区内的每个热源一起向上或向下移动。在一些替代实施方案中，少于三个的热源可被安装在单个平台上。例如，每个热源可被安装在一个分立的平台上，并且其竖向位置可相对于相同控制区内的其他热源被调整。在一些再另外的实施方案中，单个平台可延伸到多个区中，以支承在相邻控制区中的热源。

在每个加热区（控制区Z1、Z2、Z3和预加热区PH）内，直接安装在热源上方的是测量热源温度的一个或多个温度传感设备，诸如一个或多个热电偶314。每个热电偶314被定位为监测相应热源的加热元件的表面温度并且与控制器250（图5）通信。如下文更详细地描述的，提供了反馈控制环，以持续监测每个加热区内的热源的温度，并且调整热源的竖向位置和/或热源的温度，以使用辐射能来实现预定的波长和预定的产品温度。在所例示的实施方案中，在每个加热区内放置了一个热电偶。然而，在其他实施方案中，在每个加热区内可使用多于一个热电偶。例如，如果每个热源被安装在它本身的平台上，则会想要在每个热源上方定位至少一个热电偶。热电偶314可被安装在与相应热源的加热元件相邻的任何方便位置。例如，热电偶可被安装至热源的支承一个或多个加热元件的支承框架或盘。

代替热电偶或除了热电偶以外，该干燥器可在每个加热区内包括一个或多个传感器，诸如红外分光计或辐射计，用于测量到达产品的能量或红外能量的波长。这样的传感器可被安装在该干燥器的任何方便位置，诸如直接位于支承表面230和该产品的上方，优选地直接位于该支承表面的未被产品层覆盖的边缘部的上方。该方法具有如下优点：允许该系统补偿到达产品的实际红外波长的改变，这些改变可因支承表面230的透明度和折射性质以及从加热器盘表面或从加热器盘中的反射体发出的红外能量而异。这些波长或能量传感器可代替加热器热电偶314（或者可与该热电偶联合起来使用），作为控制方案中确定从热源发出的辐射能的波长的手段，由此调整热源的竖向位置和/或它们的温度，以在每个区内实现预定的波长和预定的产品温度。

可使用任何合适的技术或机构来影响每个平台302、304、306、308相对于支承支柱310的竖向移动。例如，图7是控制区Z1的示意性图示，其示出了平台304，在平台304的对立侧安装有驱动齿轮316。每个驱动齿轮316与安装在底架的相应支承支柱310上的相应齿条318啮合。驱动齿轮316可由安装在该平台上的方便位置的电动马达320驱动。马达320可优选地通过驱动轴（未示出）联接到每个驱动齿轮316，使得该马达对驱动所述驱动齿轮有效，所述驱动齿轮沿着所述齿条平移以将该平台向上和向下移动。马达320与控制器250（图5）通信，控制器250控制该平台的竖向位置。其他加热器的平台可具有类似配置。

图9示出了用于实现平台的竖向移动的一个替代配置。在该实施方案中，平台304被安装至四个线性致动器350（在该平台的每个角处安装一个），不过也可使用更多或更少数目的致动器。所例示的实施方案中的每个致动器350包括螺纹杆352和布置在该杆上的螺母354。平台304被支承在杆352的上端。螺母354的同步转动（受控制器350控制）导致平台304相对于传送机230被升高或降低。应注意，可使用多种其他机构来影响该平台的竖向移动。例如，可使用多种气动、机电、和/或液压机构中的任一种来使该平台向上和向下移动，包括多种类型的线性致动器、螺杆马达、螺杆轨及类似物。

如可意识到的，调整了该平台上的热源的竖向位置，就调整了热源与支承在支承表面230上的产品“P”之间的间隙或间隔G。产品的温度因热源与产品之间的距离以及热源的温度而异。增大从热源到产品的距离将降低产品的温度，而减小从热源到产品的距离将升高产品的温度（如果热源的温度保持恒定）。如上所述，通过分别降低和升高热源的温度，可增大或减小从热源发出的辐射能的波长。据此，通过调整热源的温度以及热源与产品之间的距离，可独立地控制加热区内的产品“P”的温度以及该产品在该加热区内吸收的辐射能的波长。

在一些特定实施方案中，控制器250可被配置为经由传感器281、282、283持续监测产品的温度（和/或产品的其他特性）以及经由热电偶314监测热源的温度，并且自动调整热源的竖向位置和/或热源的温度，以维持针对该产品的预定温度曲线图以及在每个加热区中的预定波长的辐射能。为了确定来自热源的辐射能的波长，控制器250可包括算法或查找表，该算法或查找表被该控制器用于：基于中继给该控制器的热电偶314的温度读数，来确定对应于每个热源的波长。

在一个实施方式中，热源的波长可通过如下方式被确定：测量该热源的温度，并且使用维恩定律（Wien’s law）（λmax=b/T，其中λmax是峰值波长，b是维恩位移常量，T是热源的温度）来计算该波长。在另一个实施方式中，热源的波长可通过如下方式被确定：测量该热源的温度，并且在图表（诸如图10中例示的）中识别该热源的相应峰值波长。替代地，该干燥器可包括波长传感器（如上文讨论的），所述波长传感器直接监测来自每个热源的辐射能的波长并且将信号中继给该控制器。

控制器250可与控制每个区中的加热元件的温度的多个控制设备233（图5）通信。想要的是，为该干燥器的每个区提供控制设备233。例如，控制设备233可以是固态继电器，其采用“开/关”控制方案来调节到加热元件的电流。更想要的是，控制设备233包括相角控制模块，其可通过改变到加热元件的电压来升高或降低加热元件的温度。每个相角控制模块233与控制器250通信，并且基于从该控制器接收的信号来改变到相应区的加热元件的输入电压，以升高或降低加热元件的工作温度。使用相角控制模块233的优点在于，它允许精确控制加热元件的工作温度，以更好地实现想要的产品温度曲线图。

从每个区中的热源发出的红外波的波长可基于如下因素被选择：在特定干燥阶段针对特定产品的想要的加热和干燥特性，以及各种产品特性，诸如发射率和吸收辐射热的能力。例如，每个加热区中的波长可被选择，以使每个加热区中针对特定产品的辐射能吸收率最大化。图11示出了水对电磁辐射的吸收。在红外范围内，在约3μm处和约6.2μm处存在峰值。在一个具体实施方式中，可想要在整个干燥过程中维持3μm或6.2μm的恒定波长，使得正被蒸发的产品中的水对红外辐射能进行最佳吸收。由于施加至支承表面230的产品中的水分含量随着在该产品移动通过每个加热区时该产品中的水分（及其他产品特性）而变化，所以在每个区中实现想要的产品温度所要求热的量可大幅变化。从而，热源的位置可被自动调整，以维持预定的恒定波长以及预定的温度曲线图。移动所述加热器产生了恒定的波长，以补偿干燥期间产品中水分含量的变化，并且补偿每个干燥区中不同的想要的产品温度设定点（即，想要的干燥温度曲线图，其对于不同产品可不同）。在一些情况下，可希望在一些干燥区中（诸如在较早的区中，这里需要相对较高的温度）使一些热源工作在3μm，以及在另一些干燥区中（诸如在朝向该干燥器的末端的区中，这里需要相对较低的温度）中使一些热源工作在6.2μm。以此方式，可基于每个区是否具有任何具体温度限制或要求来选择用于该区的具体波长（3μm或6.2μm）。

在另一些实施方式中，可想要的是，出于一个或多个原因改变每个相继的区中的波长。例如，产品的发射率整体可随着该产品在干燥过程中的前进而变化。这样,每个加热区中的波长可被选择，以随着该产品的发射率在干燥过程中的变化来使该产品对辐射能的吸收最大化。作为另一个实施例，每个加热区中的波长可被选择，以实现辐射波透入产品的想要的程度，或者补偿产品层随着干燥而出现的厚度变化。此外，产品（或产品中的特定化合物）对特定IR波长的敏感度可随着该产品移动通过该干燥器而增加。因此，每个加热区中的波长可被选择，以避免对产品或产品中的特定化合物的损坏。

下面描述了用于操作干燥器200A以使用预定的红外波长来对产品进行干燥的一个具体方法。如上所述，约3微米和6.2微米的红外波长通常对水产生最好的辐射能吸收率。因此，控制器250可被编程以控制每个加热区中的热源的温度，从而在所有加热区内产生处于例如3微米（或者替代地，6.2微米）的红外波。为了维持产品的预定温度曲线图，控制器250监测产品的温度，并且根据需要持续调整热源与产品之间的间隔，以维持产品在每个区内想要的温度。如上所述，为了干燥某些产品，想要在Z1、Z2、Z3内维持恒定的产品温度。由于产品的水分含量随着产品移动通过每个区而减少，在每个相继的区内需要更少的热来维持想要的产品温度。这样，第一控制区Z1中的热源一般比第二控制区Z2中的热源更靠近产品，第二控制区Z2中的热源一般比第三控制区Z3中的热源更靠近产品，如图6中描绘的。如可意识到的，热源可工作在恒定或基本恒定的工作温度，并且控制器可使得热源的位置向上和向下移动，以改变到达产品的热的量。使热源工作在恒定或基本恒定的工作温度的一个优点在于，热源可工作在恒定或基本恒定的电力供应和电压下，这可显著提高该干燥器的能量效率。

用于操作干燥装置200A的一个替代控制方案被例示在图8中示出的流程图中，并且可按照下列方式运行。当该干燥器被初始启动并且产品被首次施加到支承表面230时，热源处于启动位置（通常但不必然，所有热源都处于相同的竖向位置）。参照图8，控制器首先读取产品温度（402）并且据此调整热源的工作温度，以在每个加热区中实现想要的产品温度（404和406）。如果对于特定区中的产品，产品温度处于预定设定点，则控制器读取热源的工作温度并且确定该区中的热源产生的波长（408和410）。替代地，可根据从分光计、辐射计或等同设备中继至控制器的信号来确定加热区中的波长。

如果特定区中的波长大于或小于预定波长，则控制器控制该区中的热源移动得更远离或更靠近产品（412和414）。更具体地，如果测得的波长大于预定波长，则控制器使热源移动得更远离产品，并且如果测得的波长小于预定波长，则控制器使热源移动得更靠近产品。随着热源移动得更远离或更靠近产品，产品温度可相应地开始降低或升高。从而，处理环在方框402处开始，在这里控制器读取产品温度并且升高或降低热源的工作温度，直到再次达到预定的产品温度。此时，控制器再次确定热源产生的波长（408和410），并且如果该波长仍大于或小于针对该区的预定波长则使热源移动得再更远离或更靠近产品（412和414）。该处理环被重复，直到热源产生处于预定波长的能量。此时，控制器再次确定产品温度（402和404），根据需要来调整热源的工作温度以维持预定的产品温度（406），继而将测得的波长与预定波长进行比较（410和412），并且如果测得的波长大于或小于预定波长则移动热源（414）。

当控制器确定了某区中的热源应被移动（无论是向上还是向下）时，可在方框414以小的预定增量移动该热源。在每次增量式移动之后，控制器读取产品温度（402），升高或降低热源的工作温度以实现预定的产品温度（406），并且一旦达到了预定的产品温度（404），控制器就确定热源产生的波长（408和410），如果该波长长于或短于预定波长，则使热源移动另一增量（414）。

与加热元件被维持在恒定温度并且被升高或降低以调整施加至产品的热的量的控制方案相比，图8中例示的操作干燥器的方式能够提高干燥器的响应性（即，该系统根据需要增大或减小施加至产品的热的量以避免产品加热过度或加热不足的能力）。因此，图8中示出的方法包括两个反馈环，即第一反馈环和第二反馈环，该第一反馈环响应于使施加至产品的热的量的立即增大或减小成为必要的突然变化来调整加热元件的温度，该第二反馈环调整加热元件的位置直到在最优产品温度实现目标波长。许多处理特性在干燥过程中变化，并且可导致需要突然增大或减小必须被施加至产品的热的量以维持产品的目标温度曲线图。这些特性中的一些包括：施加至传送机的产品的水分含量和固体含量、初始产品温度、施加至传送机的产品的速率和厚度，以及环境条件（温度和相对湿度）。以所描述的方式运行两个反馈环，允许加热元件的工作温度快速升高和降低，以响应对施加至产品的热的量的增大或减小的需求，从而避免产品的加热过度或加热不足。

在另一个实施方式中，控制器250可被编程，以在调整热源的位置之前，在与可接受的波长谱对应的预定温度范围内升高或降低热源的温度。例如，控制器250可监测产品温度，并且根据需要在预定范围内调整热源的温度，以维持温度曲线图。如果该热源的温度超过该预定范围或降到该预定范围以下，则该控制器可根据需要将该热源移动得更靠近或更远离该产品，以维持该产品的温度曲线图。这种操作干燥器的方式允许热源非常快速地响应在每个干燥区中实现想要的产品温度所要求的热的量的变化。进一步解释，为每个加热器选择目标温度以实现想要的波长，但为了快速响应，加热器的温度在可接受的波长带内在指定且有限的范围内变化。这允许热源快速响应正被干燥的产品中的小的、实时的变化，诸如可频繁出现的水分含量或产品厚度的变化，从而避免产品的加热过度或加热不足。

在所例示的实施方案中，控制器250工作在第一反馈环中以控制热源的温度，并且工作在第二反馈环中以控制热源相对于产品的间隔。在一些替代实施方案中，热源的温度以及热源相对于产品的位置可由操作者手动调整。例如，操作者可监测该过程的多种工作参数（产品温度、热源温度等），并且通过将信息输入键盘269（该信息被中继给控制器250）来调整这些工作参数中的一个或多个。

所例示的实施方案中的干燥装置200A是在干燥一薄层液体产品的语境中描述的。应理解，本文公开的干燥装置的所有实施方案都可用于干燥或以其他方式将热施加给非流体食物产品（例如，烘烤品、米饭）或者多种非食物产品中的任一种（例如，木材产品、淤泥、膜板、纺织品、粘合剂、油墨、光敏层等）。

实施例1：对甜菜汁浓缩物进行脱水

实施例1展示了通过调整加热器相对于产品传送机的位置以及加热器的输出可实现的改进的能力。在该实施例中，具有16个区的一个干燥装置被用来在第一干燥试验（run）和第二干燥试验中对甜菜汁浓缩物进行脱水。经脱水的甜菜汁浓缩物被处理成粉末形式。表1和表2分别示出了在第一试验和第二试验中该干燥器的区设置。表1和表2中的加热器距离代表每个区中加热元件与传送机之间的距离。表3示出了用于第一试验和第二试验的其他干燥器工作参数和产品特性。所有区内的产品设定点（其确定了产品温度曲线图）在每个试验中是相同的。然而，在第一干燥试验中，加热器的位置在干燥器运行之前被手动调整为使加热器发出处于6.2μm或6.2μm左右（对应于图11中的峰值“C”）的红外辐射。在第二干燥试验中，加热器的位置在干燥器运行之前被手动调整为使加热器发出处于7.0μm或7.0μm左右（对应于图11中的峰值“D”）的红外辐射。每个区中的红外辐射的波长是通过测量加热元件的温度并且使用维恩定律计算波长来确定的。

图12示出了第一干燥试验中，该干燥器的每个区中的加热元件的温度。图13示出了第二干燥试验中，该干燥器的每个区中的加热元件的温度。图14将图12和13的曲线图示出在一个图表中。图15示出了针对第一干燥试验和第二干燥试验，每个区中的测得的IR辐射波长。

实施例1展示了，即使手动定位该加热器，该加热器的产品温度和波长也可被独立地控制。通过连续且自动地调整所述加热元件的温度以及所述加热元件相对于该传送机的位置，可在所有区内的红外辐射波长的控制方面实现更大的精确度。表4比较了这两个干燥试验的产出率（throughput）（干燥能力）和能耗。从表4的结果可看出，在所有区内把6.2μm定为指标（干燥试验1）与在所有区内把7.0μm定为指标（干燥试验2）相比，干燥能力增大了53%。而且，干燥试验1与干燥试验2相比，干燥每千克产品使用更少的能量，很可能是因为能量被产品中的水更高效地吸收（这使产品释放水分）。

非常重要的是，实施例1示出，通过按照预定温度曲线图干燥产品，可实现极高的产品品质（如这两个干燥试验中的水分含量证明的），同时，通过使加热元件在预定波长工作，可显著提高干燥器的干燥能力。换言之，可通过使加热元件在使产品的红外辐射吸收最大化的预定红外波长工作来显著提高干燥器的干燥能力，同时通过精确控制产品被干燥时的温度来维持高的产品品质。当对液体食物产品（诸如水果或蔬菜液体）进行脱水时，生产水分含量低（为了提高流动性和贮存寿命）且营养流失最少的高品质产品是重要的。

表1：干燥试验#1——区设置

表2：干燥试验#2——区设置

表3

表4：对甜菜汁浓缩物的结果总结

实施例2：对果泥掺合物进行脱水

在实施例2中，使用一个16区干燥器来干燥包括葡萄泥与蓝莓泥的混合物的果泥掺合物。该果泥掺合物在四个分立的干燥试验中被干燥，这四个分立的干燥试验全都具有相同的产品温度设定点。经脱水的果泥掺合物被处理成粉末形式。第一干燥试验（表5中示出的区设置）代表“基线（baseline）”工作条件，其中所有区内的加热元件被设置在与距传送机相同距离处。在第二干燥试验（表6中示出的区设置）中，加热器的位置被保持为与干燥试验1相同，但是施加至传送机的产品的速率被增大以提高该干燥器的能力。在第三干燥试验（表7中示出的区设置）中，加热器的位置在该干燥器工作之前被手动调整为使该加热器发出处于6.2μm或6.2μm左右的红外辐射（对应于图11中的峰值“C”）。在第四干燥试验（表8中示出的区设置）中，加热器的位置在该干燥器工作之前被手动调整为使该加热器发出处于7.0μm或7.0μm左右的红外辐射（对应于图11中的峰值“D”）。每个区中的红外辐射的波长是通过测量加热元件的温度以及使用维恩定律计算波长来确定的。表9总结了针对所有四个干燥试验的其他工作参数和产品特性。

图16、图17、图18和图19分别示出了针对第一干燥试验、第二干燥试验、第三干燥试验和第四干燥试验，该干燥器的所有区中的加热元件的温度。图20在一个图表中示出了图16至图19的线图。图21示出了针对所有四个干燥试验，每个区中的测得的IR辐射波长。

表10比较了所有四个干燥试验的产出率（干燥能力）和能耗。从表10的结果可看出，与第二干燥试验（其中加热器的位置不被调整）相比，在所有区内把6.2μm定为指标（干燥试验3）使干燥能力增大了55%。干燥试验3还提供了干燥每千克产品的最低能量消耗。

如同实施例1，实施例2示出了，通过按照预定温度曲线图来干燥产品，可实现极高的产品品质（如所有干燥试验中的水分含量证明的），同时，通过使加热元件工作在预定波长，可显著提高干燥器的干燥能力。

表5：果泥掺合物——基线

表6：果泥掺合物——高产出率，没有加热器调整

表7：果泥掺合物——高产出率，加热器被调整至峰值“C”

表8：果泥掺合物——高产出率，加热器被调整至峰值“D”

表9

表10：针对果泥掺合物的结果总结

下面的因素可影响干燥器对控制区内的波长和产品温度的控制力：（i）加热元件朝向及远离传送带的支承表面的调整范围；（ii）加热元件的瓦特密度（watt density）；（iii）加热元件之间的间隔；以及（iv）加热元件的反射体配置。这些特征可在每个控制区内被优化，以使干燥器能力和产品品质最大化。

如果加热元件太靠近传送机（例如，比个体加热元件之间的间隔更近），则传送带上的热/冷区域可导致：在红外能量被投射到传送带上时，来自相邻加热元件的红外束的半径不重叠。因此，加热元件与传送机之间的最小距离至少应等于或大于个体加热元件之间的间隔。太远离传送带的加热元件将要求相对大量的能量来在给定波长实现产品温度，这是因为能量密度随着加热元件与传送机之间的距离的平方而减小。

加热元件的瓦特密度可被表达成瓦特每加英寸热元件长度。如果加热元件的瓦特密度过高，则加热元件将需要被布置得非常远离传送带，以维持更热的温度来发出对于给定的产品温度想要的波长。如果加热元件的瓦特密度过低，则加热元件可能需要非常靠近传送带，以形成热点和冷点，并且/或者加热元件可能不能达到实现想要的波长所要求的更热的温度。为了应对产品的水分含量在干燥期间的变化，加热器瓦特密度以及在个体加热元件之间的间隔可基于如下来选择：特定区中预期的水分含量范围；产品的热容量所要求的预期的瓦数（wattage）（Q=mCp(T1-T2)）；以及所产生的水蒸气的量（1000BTU/lb.的蒸汽）。

石英加热器可以是透明的或磨砂的，并且可包括直接位于元件上或位于元件后方某距离处的反射体。例如，每个加热器支承件302、304、306、308（图6）可包括反射体（例如，金属盘），该反射体位于被加热器支承件支承的加热元件后方。在本身的元件上具有反射体的加热元件在同样条件下将具有相对较高的元件温度，这是因为将底部红外线直接反射回该元件本身，从而使得具有被定位在加热元件下方的反射体的加热元件相比，在相同的功率设置下具有更高的温度和更短的波长。如果反射体在加热元件下方，则更多的初始红外波能够被反射到该元件周围。反射到该元件周围的优点在于，红外线能够被更均匀分配到传送带上，尤其在加热元件因水的高去除率（高热蒸发）而相对靠近传送带的区中。另一方面，加热元件上的反射体在如下控制区中会更有利：在该控制区中，加热器需要相对更远离传送带，从而缩短加热元件距传送带的最大距离，由此减小实现想要的波长所要求的能量。

参照图22，对加热器调整范围、瓦特密度、加热器间隔以及反射体配置的选择可得到进一步解释。图22示出了用于干燥水果和蔬菜液体（但也可用于干燥其他物质）的干燥器500的示意图。干燥器500包括五个主干燥器段502、504、506、508和510。每个干燥器段可包括一个或多个控制区。通常，每个控制区包括多个红外加热元件（也称为红外发射器或红外灯）。在每个干燥器段内，可存在对一个控制区的多个加热元件进行支承的可移动的加热器支承件（例如，302、304、306、308）、对多于一个控制区的多个加热元件进行支承的加热器支承件，或者对一个控制区的多个加热元件进行支承的加热器支承件与对多于一个控制区的多个加热元件进行支承的加热器支承件的组合。控制区的长度（以传送机的移动方向）以及可移动的加热器支承件的长度可沿着干燥器的长度而有所不同，例如在1英尺与10英尺之间。一般而言，较短的控制区和较短的加热器支承件可提供对产品温度的更精确控制，并且可对由于水分损失引起的产品热性质变化更敏感。在一些特定实施方案中，第一干燥器段502延伸在总干燥器长度的约10%；第二干燥器段504延伸在总干燥器长度的约25%；第三干燥器段506延伸在总干燥器长度的约35%；第四干燥器段508延伸在总干燥器长度的20%；第五干燥器段510延伸在总干燥器长度的约10%。

第一干燥器段502是干燥器的一个“上升（ramp-up）”段，这里产品温度在短时间内升高到用于产品最高效蒸发的最优温度。在该干燥器段中，控制区可相对短，以尽可能快地升高产品温度同时避免加热过度。在一些特定实施方案中，该干燥器段中的加热元件的瓦特密度在约20至80瓦特/英寸的范围内，其中50瓦特/英寸是一个具体实施例。加热器间隔（个体加热元件之间的距离）在约0.5英寸到约5.0英寸的范围内，其中2.0英寸是一个具体实施例。每个控制区的长度在约6英寸到约60英寸的范围内，其中30英寸是一个具体实施例（每个区具有约15个加热元件）。每个可移动的加热器支承件的长度在约6英寸到约60英寸的范围内，其中30英寸是一个具体实施例。在一个具体实施方式中，每个可移动的加热器支承件可支承一个控制区的多个加热元件（诸如图6中示出的）。第一干燥器段502内的加热元件和传送机230之间的距离可在约0.5英寸与5.0英寸之间被调整，其中2.0英寸是一个具体工作距离。在该干燥器段中可使用安装在加热元件下方的反射体。

第二干燥器段504是一个高蒸发段，这里水分含量初始是高的，并且产品被维持在用于水分蒸发的高效温度。在该段中，该过程一般处于蒸发大量水分的稳定状态，同时几乎不影响产品温度。据此，在该干燥器段中，控制区可相对较长。在该干燥器段中要求相对大量的能量。在一些特定实施方案中，该干燥器段中的加热元件的瓦特密度在约20至80瓦特/英寸的范围内，其中60瓦特/英寸是一个具体实施例。加热器间隔（个体加热元件之间的距离）在约0.5英寸到约5.0英寸的范围内，其中2.0英寸是一个具体实施例。每个控制区的长度在约15英寸到约120英寸的范围内，其中60英寸是一个具体实施例（每个区具有约30个加热元件）。每个可移动的加热器支承件的长度在约15英寸到约240英寸的范围内，其中120英寸是一个具体实施例。在一个具体实施方式中，每个可移动的加热器支承件可支承两个控制区的多个加热元件。在第二干燥器段504内，加热元件与传送机230之间的距离可在约0.5英寸与5.0英寸之间被调整，其中2.0英寸是一个具体工作距离。在该干燥器段中可使用安装在加热元件下方的反射体。

第三干燥器段506是一个过渡段，这里产品过渡至近乎干燥状态，并且变得对热非常敏感。据此，在该干燥器段中，控制区的长度理想地相对较短，以响应影响干燥速率的产品特性的任何波动。在一些特定实施方案中，该干燥器段中的加热元件的瓦特密度在约20至60瓦特/英寸的范围内，其中30瓦特/英寸是一个具体实施例。加热器间隔（个体加热元件之间的距离）在约0.5英寸到约24.0英寸的范围内，其中3.0英寸是一个具体实施例。每个控制区的长度在约15英寸到约120英寸的范围内，其中30英寸是一个具体实施例（每个区具有约10个加热元件）。每个可移动的加热器支承件的长度在约15英寸到约240英寸的范围内，其中30英寸是一个具体实施例。在一个具体实施方式中，每个可移动的加热器支承件可支承一个控制区的多个加热元件。在第三干燥器段506内，加热元件与传送机230之间的距离可在约0.5英寸与24.0英寸之间被调整，更具体地在约4.0英寸与约10英寸之间被调整。在该干燥段中，可使用安装在加热元件下方的反射体与具有一体式反射体的加热元件的组合。

第四干燥段508是一个最终干燥段，这里产品初始是近乎干燥的，并且控制区相对较长，以在相对稳定状态条件下从产品中去除最后的水分。为维持基本恒定的干燥，较长的控制区是理想的。在一些特定实施方案中，该干燥器段中的加热元件的瓦特密度在约20至80瓦特/英寸的范围内，其中60瓦特/英寸是一个具体实施例。加热器间隔（个体加热元件之间的距离）在约0.5英寸到约5.0英寸的范围内，其中4.0英寸是一个具体实施例。每个控制区的长度在约60英寸到约120英寸的范围内，其中90英寸是一个具体实施例（每个区具有约22个加热元件）。每个可移动的加热器支承件的长度在约15英寸到约240英寸的范围内，其中120英寸是一个具体实施例。在一个具体实施方式中，一些可移动的加热器支承件可支承一个控制区的多个加热元件，而另一些可移动的加热器支承件可支承两个控制区的多个加热元件。在第四干燥器段508内，加热元件与传送机230之间的距离可在约0.5英寸与20.0英寸之间被调整，其中16英寸是一个具体工作距离。在该干燥段中可使用具有一体式反射体的加热元件。

第五干燥段510是一个出料或“下降（ramp-down）”段，这里控制区可相对短，以降低产品温度进行退火，并且/或者避免过度加热对热特别敏感的产品。在一些特定实施方案中，该干燥器段中的加热元件的瓦特密度是约10瓦特/英寸。加热器间隔（个体加热元件之间的距离）在约0.5英寸到约5.0英寸的范围内，其中3.0英寸是一个具体实施例。每个控制区的长度在约60英寸到约120英寸的范围内，其中30英寸是一个具体实施例（每个区具有约10个加热元件）。每个可移动的加热器支承件的长度在约15英寸到约120英寸的范围内，其中30英寸是一个具体实施例。在一个具体实施方式中，每个可移动的加热器支承件可支承一个控制区的多个加热元件。在第五干燥器段510内，加热元件与传送机230之间的距离可在约0.5英寸与15.0英寸之间被调整，其中10英寸是一个具体工作距离。在该干燥段中可使用具有一体式反射体的加热元件。

在一个具体实施方式中，干燥器500具有约100英尺的总长度。第一干燥器段502具有四个控制区，其中每个控制区的长度为约30英寸，并且被安装在相应的可移动的加热器支承件上。第二干燥器段504具有五个控制区，其中每个控制区的长度为约60英寸，并且具有十个可移动的加热器支承件，每个加热器支承件支承两个控制区。第三干燥器段506具有十四个控制区，其中每个控制区的长度为约30英寸，并且被安装在相应的可移动的加热器支承件上。第四干燥器段508具有三个控制区，其中每个控制区的长度为约90英寸。第四干燥器段508可包括支承一个控制区的可移动的加热器支承件以及支承多于一个控制区的多个加热器支承件。第五干燥器段510具有四个控制区，其中每个控制区的长度为约30英寸，并且被安装在相应的可移动的加热器支承件上。

鉴于所公开的发明的原理可被应用至的这许多可行的实施方案，应认识到，所示例的实施方案仅是本发明的优选实施例，而不应被认为限制了本发明的范围。更确切地，本发明的范围由随附的权利要求限定。因此我们主张落在这些权利要求的范围和精神内的所有内容都属于本发明。

Claims (21)

1.一种干燥装置，包括：

可移动的产品传送机，具有用于支承待干燥产品的产品支承表面；

至少第一加热器支承件和第二加热器支承件，每个加热器支承件支承一个或多个干辐射加热元件，并且相对于彼此以及相对于所述传送机可移动，以调整每个加热器支承件与所述传送机之间的距离；

所述产品传送机被配置为相对于所述第一加热器支承件和所述第二加热器支承件移动，使得支承在所述传送机上的产品相继被所述第一加热器支承件的加热元件和所述第二加热器支承件的加热元件加热；以及

控制器，被配置为调整每个加热器支承件的加热元件的温度以及每个加热器支承件的加热元件与所述传送机之间的距离，使得所述加热元件发出处于预定波长的辐射热并且根据预定产品温度曲线图来加热所述产品。

2.根据权利要求1所述的干燥装置，其中所述控制器包括至少第一相角控制设备和第二相角控制设备，所述第一相角控制设备控制所述第一加热器支承件的加热元件的温度，所述第二相角控制设备控制所述第二加热器支承件的加热元件的温度。

3.根据权利要求1所述的干燥装置，其中每个加热器支承件被多个竖立的支承柱支承，并且相对于所述支承柱向上和向下可移动。

4.根据权利要求3所述的干燥装置，其中每个加热器支承件包括至少一个驱动机构，所述至少一个驱动机构使所述加热器支承件相对于所述支承柱向上和向下移动。

5.根据权利要求1所述的干燥装置，其中所述加热器支承件位于所述产品支承表面下方，并且朝向和远离所述产品支承表面向上和向下可移动。

6.根据权利要求1所述的干燥装置，其中所述控制器被配置为调整每个加热器支承件的加热元件的温度以及每个加热器支承件的加热元件与所述传送机之间的距离，使得在所述产品被传送经过所述第一加热器支承件和所述第二加热器支承件的加热元件时，所述产品吸收处于基本恒定波长的辐射热。

7.根据权利要求1所述的干燥装置，进一步包括多个温度传感器，它们被定位以测量每个加热器支承件的加热元件的温度，所述控制器与所述温度传感器通信，并且被配置为基于所述加热元件的温度来确定所述加热元件发出的辐射热的波长。

8.根据权利要求1所述的干燥装置，进一步包括多个温度传感器，它们被定位以测量被所述加热元件加热的产品，所述控制器与所述温度传感器通信，并且被配置为基于来自所述温度传感器的反馈来调整所述加热元件的温度以维持所述预定产品温度曲线图。

9.一种干燥装置，包括：

可移动的产品传送机，具有用于支承待干燥产品的产品支承表面；

至少第一加热区和第二加热区，所述传送机可操作以将所述产品传送通过所述加热区；

所述第一加热区包括第一组一个或多个辐射加热元件，所述第一组一个或多个辐射加热元件被安装在所述产品支承表面下方，以相对于所述产品支承表面向上和向下移动；

所述第二加热区包括第二组一个或多个辐射加热元件，所述第二组一个或多个辐射加热元件被安装在所述产品支承表面下方，以相对于所述产品支承表面向上和向下移动；以及

控制器，被配置为连续监测每个区中的加热元件的波长以及每个区中的产品温度，并且调整每个区中的加热元件的温度以及每个区的加热元件与所述传送机之间的距离，使得所述加热元件在每个区中发出处于预定波长的辐射热并且根据预定产品温度曲线图来加热所述产品。

10.根据权利要求9所述的干燥装置，进一步包括：

多个加热元件温度传感器，它们被定位以测量所述区的加热元件的温度，所述控制器与所述加热元件温度传感器通信，并且被配置为基于所述加热元件的温度来确定所述加热元件发出的辐射热的波长；以及

多个产品温度传感器，它们被定位以测量被所述加热元件加热的产品的温度，所述控制器与所述产品温度传感器通信，所述控制器被配置为基于来自所述产品温度传感器和所述加热元件温度传感器的反馈来调整所述加热元件的温度以及每个区的加热元件与所述传送机之间的距离，以维持每个区中的预定产品温度曲线图和预定波长。

11.一种对产品进行干燥的方法，包括：

将待干燥产品施加到可移动的传送机的产品支承表面上；

将所述传送机上的产品传送通过至少第一加热区和第二加热区；

用所述第一加热区中的第一组一个或多个干辐射加热元件来加热所述产品，并且用所述第二加热区中的第二组一个或多个干辐射加热元件来加热所述产品；以及

在所述传送机将所述产品传送通过所述第一加热区和所述第二加热区时，调整所述加热元件的温度以及每一组加热元件与所述产品支承表面之间的距离，以按照预定温度曲线图来加热所述产品并且使所述加热元件发出处于预定波长的辐射热。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述加热元件位于所述产品支承表面下方，并且调整每一组加热元件与所述产品支承表面之间的距离的动作包括相对于所述产品支承表面向上和向下移动每一组加热元件。

13.根据权利要求11所述的方法，其中所述加热元件的温度以及每一组加热元件与所述产品支承表面之间的距离被调整，以在所述第一加热区和所述第二加热区中维持基本恒定的产品温度，并且使得在所述第一加热区和所述第二加热区中发出的辐射热的波长基本恒定。

14.根据权利要求11所述的方法，其中所述加热元件的温度以及每一组加热元件与所述产品支承表面之间的距离被调整，使得所述第二加热区中的产品温度高于所述第一加热区中的产品温度，并且使得在所述第一加热区和所述第二加热区中发出的辐射热的波长基本恒定。

15.根据权利要求11所述的方法，其中所述第一加热区和所述第二加热区中的加热元件发出处于约3μm的红外辐射。

16.根据权利要求11所述的方法，其中所述第一加热区和所述第二加热区中的加热元件发出处于约6.2μm的红外辐射。

17.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：测量所述第一加热区和所述第二加热区中的产品的温度，确定所述第一加热区和所述第二加热区中的加热元件发出的辐射热的波长，并且基于所测得的温度和所确定的波长来调整所述加热元件的温度以及每一组加热元件与所述产品支承表面之间的距离，使得按照预定温度曲线图来加热所述产品，并且使得所述加热元件发出处于所述预定波长的辐射热。

18.根据权利要求17所述的方法，其中确定所述第一加热区和所述第二加热区中的加热元件发出的辐射热的波长包括：测量所述第一加热区和所述第二加热区中的加热元件的温度，并且基于所测得的所述加热元件的温度来确定所述第一加热区和所述第二加热区中的辐射热的波长。

19.根据权利要求11所述的方法，其中每个区中的加热元件的温度是通过控制相角控制设备来调整的，所述相角控制设备调节供应至所述加热元件的电能的量。

20.根据权利要求11所述的方法，其中所述产品包括水果或蔬菜液体，并且加热所述产品的动作包括使所述水果或蔬菜液体基本脱水。

21.根据权利要求20所述的方法，进一步包括将经脱水的水果或蔬菜液体加工成粉末。

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