CN104180627A - 多段式间歇微波热风耦合干燥设备 - Google Patents
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Abstract
本发明属于物料干燥领域，具体涉及一种多段式间歇微波热风耦合干燥设备。所述多段式间歇微波热风耦合干燥设备，它包括壳体(3)，物料输送装置、多段式干燥腔、热风装置和控制装置；所述物料输送装置包括穿过多段式干燥腔内部的传送带(2)，该传送带由电机驱动并配有减速器；所述多段式干燥腔包括高功率间歇微波热风干燥腔(7)、热风干燥腔(10)和低功率间歇微波热风干燥腔(12)；所述热风装置连通到各个干燥腔的底部；所述控制装置通过电路与物料输送装置、微波发生器、热风装置连接。本发明的多段式间歇微波热风耦合干燥设备不仅干燥速率快，还大大缩短了干燥所用时间，提高了产品品质。
Description
技术领域
本发明涉及物料干燥领域，具体涉及一种多段式间歇微波热风耦合干燥设备。
背景技术
近年来，微波技术开始在食品、化工、医药等领域得到越来越多的应用。微波干燥技术具有干燥效率高、热利用率高等优点，但是缺点也是鲜而易见的：高能耗、加热不均匀、稳定性差、维护使用成本高。因此，可以采用热风干燥和微波干燥相结合的方法，以降低干燥成本，提高产品品质。
热风和微波联合干燥可以分为两种情况：(1)微波和热风干燥串联；(2)微波和热风干燥并联，即热风微波耦合干燥。微波和热风串联干燥是指将微波和热风两个环节分别进行，从而达到干燥的目的，这种方法的缺点是，单独微波加热时，因失水速度过快而产生排湿困难，加大设备干燥负荷等问题；而单独热风加热时，干燥后期因失水缓慢导致干燥时间延长、物料营养成分破坏严重等问题。热风微波耦合干燥指在微波干燥的同时辅以热风干燥，两种干燥同时进行，使食品快速干燥，这种方法可以实现物料的内外同时干燥，大大缩短干燥时间，同时能够较大程度地保持物料的色、香、味。但是由于两种干燥是同时进行的，干燥强度大，干燥速率过快，使得干燥后期不易控制产品品质，需要精确控制温度、干燥时间等因素，否则物料极易受热不均匀，影响产品品质。
天水花圆制药设备科技有限责任公司的实用新型CN201974012U，名称为“微波热风联合干燥设备”，其结构为：微波干燥腔，热风干燥腔，微波干燥腔和热风干燥腔之间通过微波抑制器连接。该设备先将高含水量物料通过微波干燥快速蒸发去除其中大量水分，再转入热风干燥，将剩余少量水分快速蒸发，既达到了快速干燥的目的，又实现了物料低含水量干燥的技术要求。但分段式联合干燥，微波和热风单独加热的缺点依然存在，如微波加热不均匀，存在冷热点，以及过度加热等；热风加热效率低，耗时长，对风味和口感的保持较差。
温州大学的实用新型CN201266007Y，名称为“连续式微波热风联合干燥设备”。公开了一种节能高效的连续式微波热风联合干燥设备，包括提料装置、下料斗辅料器、双层输送带，微波箱体、排湿装置、热风装置、微波管等装置，其中热风装置位于微波箱体底部的一侧，排湿装置设于微波箱体的顶部。该设备工作过程是：物料均匀地铺在上层输送带，进入微波箱体同时进行微波和热风加热处理，当物料到达上层输送带的出料端口处，再由导料板将物料均匀地铺在下层输送带上，再次进入微波箱体，干燥后的物料到达下层输送带的出料端。此装置的缺点是，热风装置在微波箱体底部的一侧，造成箱体内部风速不均；尽管双层输送带能够增加微波干燥箱内的吸收负载，利于微波的分配，同时因为物料经过下层传送带时水分已经降到很低，如果再经过同样高功率和热风的干燥，反而降低了产品品质。
发明内容
本发明的目的在于提供一种加热均匀、易于控制的多段式间歇微波热风耦合干燥设备，该装置干燥速率提高，加热更加均匀，提高了产品品质。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种多段式间歇微波热风耦合干燥设备，它包括壳体3，所述壳体3的一端为进料口1，另一端为出料口16，其中：
所述干燥设备还包括物料输送装置、多段式干燥腔、热风装置、和控制装置；
其中，所述物料输送装置包括用于输送物料的传送带2，该传送带2穿过多段式干燥腔内部；
所述多段式干燥腔包括高功率间歇微波热风干燥腔7、热风干燥腔10和低功率间歇微波热风干燥腔12；所述高功率间歇微波热风干燥腔7和低功率间歇微波热风干燥腔12的侧壁上布置有多个微波源11；
所述热风装置包括鼓风机18，所述鼓风机18与电加热器17相连，通过管路连通到各个干燥腔的底部的热风入口13；
所述控制装置包括控制面板，它通过电路与物料输送装置、微波源11、热风装置连接。
所述传送带2由电机驱动并配有减速器。
所述传送带2由聚四氟乙烯玻璃纤维带制作。
所述热风入口13处设有温度传感器14。
所述高功率间歇微波热风干燥腔7、热风干燥腔10和低功率间歇微波热风干燥腔12的顶部设有排湿装置9。
所述高功率间歇微波热风干燥腔7和低功率间歇微波热风干燥腔12分别设有四个微波源11，其中两个微波源与另两个微波源在同一水平面上相对并且交错布置。
所述高功率间歇微波热风干燥腔7、热风干燥腔10和低功率间歇微波热风干燥腔12的上端分别具有排风口20，热风入口13和所述排风口20处分别设置有匀风板5。
所述多段式干燥腔的进料口侧和出料口侧以及高功率间歇微波热风干燥腔7、热风干燥腔10和低功率间歇微波热风干燥腔12的热风入口13和排风口20处分别设有微波抑制器4。
本发明的有益效果在于：
1.加热均匀：微波和热风耦合使物料里外同时加热，物料里外温差小；间歇微波使物料中水分得以重新分布，通过内部水分自动平衡，减少了“冷点”、“热点”的出现；当物料经过高功率微波热风干燥除去大部分水分后，再通过中间段的热风干燥使物料温度、水分再次自动平衡，再进入低功率微波热风干燥阶段。
2.节能高效：真正实现内外同时加热，极大提高热、质传递速度；环境温度上升加大系统抽湿能力，避免水蒸汽在干燥器内部以及物料表面结露；通过微波功率从高到低的转换，使得微波充分吸收利用。
3.易于控制：热风温度、微波功率和间歇比连续可调，可自动切断和快速调整，具有无惯性等特点，通过调节传送的速度即可控制每一段的干燥时间，便于工艺参数的调整和确定。
4.产品质量好：与常规加热装置相比，其干燥速率大大提高，有效防止物料过热和变形，加热更加均匀，大大提高了产品品质。
附图说明
图1本发明的多段式间歇微波热风耦合干燥设备的剖面图。
图2本发明的多段式间歇微波热风耦合干燥设备的俯视图（不含排湿装置）。
【主要组件符号说明】
1 进料口
2 传送带
3 壳体
4 微波抑制器
5 匀风板
6 物料
7 高功率间歇微波热风干燥腔
8 PLC控制面板
9 排湿装置
10 热风干燥腔
11 微波源
12 低功率间歇微波热风干燥腔
13 热风入口
14 温度传感器
15 电动机
16 出料口
17 电加热器
18 鼓风机
19 风入口
20 排风口
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式做进一步说明。
如图1和图2所示，分别是本发明的多段式间歇微波热风耦合干燥设备的剖面图和俯视图，其中俯视图中不含排湿装置9。所述多段式间歇微波热风耦合干燥设备包括壳体3，一端为进料口1，另一端为出料口16；所述干燥设备还包括物料输送装置、多段式干燥腔、热风装置、排湿装置9和控制装置。
其中，所述物料输送装置包括用于输送物料的传送带2，该传送带2为环形带式，一端位于进料口1、另一端位于出料口16，且穿过多段式干燥腔内部，由调速电机驱动并配有减速器；所述物料输送装置能够按照工艺要求，以一定的传送速度，连续不断地将物料6送入多段式干燥腔中进行干燥；在微波环境下，所述传送带2采用聚四氟乙烯玻璃纤维带材料制作。
所述多段式干燥腔从进料口侧到出料口侧依次包括高功率间歇微波热风干燥腔7、热风干燥腔10和低功率间歇微波热风干燥腔12；所述高功率间歇微波热风干燥腔7和低功率间歇微波热风干燥腔12的侧壁上布置有多个相对交错布置的微波源11，在本实施例中，所述高功率间歇微波热风干燥腔7和低功率间歇微波热风干燥腔12分别设有四个微波源11，其中两个微波源与另两个微波源在同一水平面上相对并且交错布置；所述高功率间歇微波热风干燥腔7、热风干燥腔10和低功率间歇微波热风干燥腔12的下端分别具有热风入口13、上端分别具有排风口20，所述热风入口13和排风口20处分别设置有匀风板5；为了防止微波泄漏，在多段式干燥腔的进料口侧和出料口侧以及高功率间歇微波热风干燥腔7、热风干燥腔10和低功率间歇微波热风干燥腔12的热风入口13和排风口20处分别设有微波抑制器4。
所述高功率间歇微波热风干燥腔7、热风干燥腔10和低功率间歇微波热风干燥腔12的底部均设有热风装置，用于供给一定温度的热空气。该热风装置包括带有风入口19的鼓风机18，所述鼓风机18与电加热器17相连，通过管路连通到各个干燥腔的底部的热风入口13，所述热风入口13处设有温度传感器14。
所述高功率间歇微波热风干燥腔7、热风干燥腔10和低功率间歇微波热风干燥腔12的顶部的排风口20设有排湿装置9，用于排出干燥所蒸发的水蒸气。
所述控制装置包括PLC控制面板8，它通过电路与物料输送装置的电动机15、微波源11、热风装置的温度传感器14和鼓风机18连接，从而有效地控制传送带2的输送速度、微波的输出功率、间歇比（,ton是微波开启时间，toff是微波关闭时间）及热风温度；通过所述控制装置可以及时、方便和灵活地控制与调整设备的各种运行参数。
本发明的多段式间歇微波耦合干燥设备的工作过程是：
首先，从控制装置的PLC控制面板上开启热风装置的鼓风机18和电加热器17，进行腔体预热；然后，设定微波功率和间歇比，待热风温度达到设定温度后，设定传送带2速度，开启微波发生器；再开启物料输送装置的传送带2，传送带2载着物料6沿多段式干燥腔的腔体前进，在输送过程中对物料6进行三段式干燥。
首先通过间歇高功率微波和热风的耦合加热，快速蒸发去其中大量的水分；然后通过单独热风干燥，使物料6温度自动平衡；再通过间歇低功率微波和热风耦合加热，将剩余少量水分快速蒸发。
对照试验1胡萝卜片的多段式间歇微波热耦合风干燥
取200g去皮切片胡萝卜（湿基含水量91.34%）分别进行：
（1）60℃热风干燥；
（2）60℃热风干燥到湿基含水量为80%后140w连续微波干燥；
（3）175W连续微波干燥至湿基含水量为80%后60℃热风干燥；
（4）175W连续微波干燥至湿基含水量为80%后140W连续微波干燥；
（5）多段式间歇微波热风耦合干燥，其中多段式间歇微波热风耦合干燥设定热风温度60℃，高功率间歇微波干燥（间歇比为5）至湿基含水量为80%后，单独进行热风干燥2min，转为低功率间歇（间歇比为6）微波干燥。
上述对照试验中，干燥终点至安全储藏水分10%（wb）。其中多段式间歇微波热风耦合干燥所需时间最短，相比热风干燥(AD)，热风转微波干燥(AD+MD)，微波转热风干燥(MD+AD)以及高功率转低功率干燥(HM+LM)，干燥时间分别降低了59%、42%、23%和53%。
在五种干燥方式中，多段式间歇微波热风耦合干燥后的胡萝卜片颜色最好(ΔE*最小，L*,a*，b*最接近新鲜样品)，总胡萝卜素保留率最高（64.57%），复水率较高，仅低于热风转微波干燥的样品。综上所述，多段式间歇微波热风耦合干燥不仅干燥速率快，大大缩短了干燥所用时间，并且提高了产品品质。
对照试验2红提的多段式间歇微波热耦合风干燥
取100g新鲜红提（湿基含水量88%），将其浸于油酸乙酯溶液中，5min后取出并将红提表面水分擦干，然后分别进行：
（1）60℃热风干燥；
（2）70℃红外干燥，功率225W；
（3）多段式间歇微波热风耦合干燥，其中多段式间歇微波热风干燥设定热风温度60℃，高功率间歇微波干燥（间歇比为4.8）至湿基含水量为80%后，单独进行热风干燥5min，转为低功率间歇微波干燥（间歇比为6）。干燥至终点水分为20%（wb）。多段式间歇微波热风耦合干燥不仅大大缩短了干燥时间，相对于热风和红外干燥，干燥时间分别降低了76.15%、67.9%，并且产品品质大大提高，DPPH清除率，铁还原能力（FRAP）以及复水率最高，总酚和总糖保留率也稍高于热风干燥与红外干燥的产品。
Claims (8)
1.一种多段式间歇微波热风耦合干燥设备，它包括壳体(3)，所述壳体(3)的一端为进料口(1)，另一端为出料口(16)，其特征在于：
所述干燥设备还包括物料输送装置、多段式干燥腔、热风装置、和控制装置；
其中，所述物料输送装置包括用于输送物料的传送带(2)，该传送带(2)穿过多段式干燥腔内部；
所述多段式干燥腔包括高功率间歇微波热风干燥腔(7)、热风干燥腔(10)和低功率间歇微波热风干燥腔(12)；所述高功率间歇微波热风干燥腔(7)和低功率间歇微波热风干燥腔(12)的侧壁上布置有多个微波源(11)；
所述热风装置包括鼓风机(18)，所述鼓风机(18)与电加热器(17)相连，通过管路连通到各个干燥腔的底部的热风入口(13)；
所述控制装置包括控制面板，它通过电路与物料输送装置、微波源(11)、热风装置连接。
2.如权利要求1所述的一种多段式间歇微波热风耦合干燥设备，其特征在于：所述传送带(2)由电机驱动并配有减速器。
3.如权利要求1所述的一种多段式间歇微波热风耦合干燥设备，其特征在于：所述传送带(2)由聚四氟乙烯玻璃纤维带制作。
4.如权利要求1所述的一种多段式间歇微波热风耦合干燥设备，其特征在于：所述热风入口(13)处设有温度传感器(14)。
5.如权利要求1所述的一种多段式间歇微波热风耦合干燥设备，其特征在于：所述高功率间歇微波热风干燥腔(7)、热风干燥腔(10)和低功率间歇微波热风干燥腔(12)的顶部设有排湿装置(9)。
6.如权利要求1所述的一种多段式间歇微波热风耦合干燥设备，其特征在于：所述高功率间歇微波热风干燥腔(7)和低功率间歇微波热风干燥腔(12)分别设有四个微波源(11)，其中两个微波源与另两个微波源在同一水平面上相对并且交错布置。
7.如权利要求1所述的一种多段式间歇微波热风耦合干燥设备，其特征在于：所述高功率间歇微波热风干燥腔(7)、热风干燥腔(10)和低功率间歇微波热风干燥腔(12)的上端分别具有排风口(20)，热风入口(13)和所述排风口(20)处分别设置有匀风板(5)。
8.如权利要求1或7所述的一种多段式间歇微波热风耦合干燥设备，其特征在于：所述多段式干燥腔的进料口侧和出料口侧以及高功率间歇微波热风干燥腔(7)、热风干燥腔(10)和低功率间歇微波热风干燥腔(12)的热风入口(13)和排风口(20)处分别设有微波抑制器(4)。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |