CN105212020A - 干燥机及其工作方法 - Google Patents

Abstract

一种干燥机，包括腔体及设置于腔体内的真空系统、加热系统、冷凝系统、载料系统和控制系统，控制系统控制真空系统、加热系统、冷凝系统及载料系统的运作。所述腔体包括真空预冷干燥仓、远红外干燥仓及微波干燥仓。所述腔体设置有第一隔离阀、第二隔离阀、第三隔离阀及第四隔离阀。所述真空预冷干燥仓的前端通过第一隔离阀与仓外连接，后端通过第二隔离阀与远红外干燥仓连接。所述远红外干燥仓的前端通过第二隔离阀与真空预冷干燥仓连接，后端通过第三隔离阀与微波干燥仓连接。所述微波干燥仓的前端通过第三隔离阀与远红外干燥仓连接，后端通过第四隔离阀与仓外连接。控制系统控制第一隔离阀、第二隔离阀、第三隔离阀及第四隔离阀的打开和关闭。

Description

干燥机及其工作方法

技术领域

本发明涉及一种干燥机,尤其是涉及一种连续式微波真空冰温干燥机。

背景技术

冰温干燥技术是冰温贮藏理论应用于食品干燥领域而诞生的一种食品干燥新方法。传统的食品低温储藏，将保存在0℃以上10℃以下称为冷藏，低于0℃称为冷冻。食品的冰点又称冻结点均低于0℃，当其温度低于0℃，高于冰点时，食品细胞始终处于活体状态。冰温技术的发明者，日本山根昭美博士把0℃以下，冰点以上的区域定义为该食品的“冰温带”食品在此温度带保存，不仅可以有效地降低冷藏设备的能耗，还可以克服冷冻食品因冰结晶带来的蛋白变性，组织结构损伤，液汁流失等现象。具有货架期长，保鲜食品质量高等优点。

同理，若能控制食品在0℃以下，冻结点以上即冰温带区域实施干燥，使食品保持在鲜活状态脱除水分，就能生产出保留着食品原有色、香、味，各种维生素和生物活性的优质干制品。

这种方法与现行的冷冻干燥方法相比，冰温干燥存在明显优势。首先在干燥速度上，冰温干燥比冷冻干燥快。由于冷冻干燥需要经过冻结和真空升华两个过程，尤其冻结需要将食品在零下20℃到零下30℃条件下进行，然后在真空条件下维持食品在共熔点以下升华干燥，整个干燥过程一般要10-30个小时，能耗高，干燥成本大。冰温干燥则不需预冻结，冰温干燥是利用真空预冷技术，在对干燥机容器抽真空过程中，使食品中的水分汽化，吸收热量，食品快速均匀降温，一直将食品降温到0℃以下，冰点以上的“冰温带”然后控制真空度和食品温度，使食品维持在不冻结，保持活体特征状态下蒸发干燥。干燥时间只有冷冻干燥时间的1/4至1/3，所以干燥能耗明显降低，干燥成本相应减少，又因为冰温干燥时，食品处于真空、低温状态，细胞以及生物酶的活性都处于最不活跃状态，很大程度保证了食品的品质。实验显示，冰温干燥食品在保留食品色、香、味及维生素、生物活性等方面与冷冻干燥食品质量相当。冰温干燥是一种值得大力研究开发的干燥新技术。

冰温技术的开发，国外主要集中在日本，日本冰温技术处于领先地位。国内天津商业大学虽然在2006年与日本合作建立了专门的冰温实验室，在冰温技术方面的研究比较深入，但主要集中在冰温贮藏方面。另有华东理工大学等院校也对冰温干燥展开了研究，而作为冰温干燥的关键设备——冰温干燥机，目前大多为实验室间歇式装置。如：李保国等人公开了“一种集真空、微波、冰温技术实施干燥装置及方法”。该发明将真空、冰温和微波三种技术融合一体，开发了食品和生物药品冰温干燥新方法，提供了新设备。

然而，李保国等人的发明存在三个局限性：一、该发明为小型实验装置，不能实施工业化生产；二、该发明为间歇式操作设备，不能连续化生产；三、该发明未提出低气压条件下介入微波后容易产生微波击穿的解决办法，这个问题是微波冷冻干燥的技术难点，也是微波冰温干燥装置特别是大型工业生产用微波冰温干燥装置必须解决的难题。

具体点说：冰温干燥的过程，就是维持物料料温在0℃以下，冰点以上的冰温区脱水干燥的过程。理论上水在一定温度下的饱和蒸汽压大于其环境水蒸汽的分压时即可升华。因此，为了维持物料在其冰温带的升华干燥，需要二个条件：一、保持其环境压力在冰温带相对应的压力区间，一般物料应在600Pa-400Pa之间；二、向物料提供升华热，维持其升华干燥。微波能够深入到物料内部直接加热，而不只靠物料本身的热传导，干燥时间只需一般方法的十分之一甚至更短。具有速度快，干燥效率高等优点，按理说，应该作为冰温干燥首先热源。但是，微波在真空容器内，当压力降至1.KPa以下时容易发生气体电离，辉光放电，即微波击穿。它不仅浪费功率，引起局部过热，并易于转移到微波能量馈入窗口，以致损坏磁控管，使干燥无法继续。要解决微波击穿问题，就要提高环境压力，资料介绍“在较高压力(1.33-26.66KPa)范围内用微波真空处理来干燥热敏材料，例如药品和化学制品等取得了较大的成功”。然而，这一“较高压力”所对应的物料温度将在10℃以上，在此真空压力下干燥，显然不再是冰温干燥。截至目前适用于大规模连续化生产的冰温干燥机还未见报道。

发明内容

为了克服上述问题，本发明提供一种用于工业化生产的连续式微波真空冰温干燥机及其工作方法，克服了上述冰温干燥机的局限，解决了工业微波应用于大型真空干燥设备因真空放电，电场击穿而影响干燥过程顺利进行的瓶颈问题。

本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案一是：一种干燥机，包括腔体及设置于腔体内的真空系统、加热系统、冷凝系统、载料系统和控制系统，控制系统控制真空系统、加热系统、冷凝系统及载料系统的运作，所述腔体包括真空预冷干燥仓、远红外干燥仓及微波干燥仓，所述腔体设置有第一隔离阀、第二隔离阀、第三隔离阀及第四隔离阀；所述真空预冷干燥仓的前端通过第一隔离阀与仓外连接，后端通过第二隔离阀与远红外干燥仓连接；所述远红外干燥仓的前端通过第二隔离阀与真空预冷干燥仓连接，后端通过第三隔离阀与微波干燥仓连接；所述微波干燥仓的前端通过第三隔离阀与远红外干燥仓连接，后端通过第四隔离阀与仓外连接；所述控制系统控制第一隔离阀、第二隔离阀、第三隔离阀及第四隔离阀的打开和关闭。

作为本发明的进一步改进，所述真空预冷干燥仓、远红外干燥仓和微波干燥仓分别设有真空系统、加热系统、冷凝系统和载料系统。

作为本发明的进一步改进，所述真空预冷干燥仓设有真空系统、载料系统和冷凝系统，所述远红外干燥仓和微波干燥仓除分别设有真空系统、载料系统和冷凝系统外，还分别设有加热系统。

作为本发明的进一步改进，所述载料系统设有料车驱动装置及导轨，料车能够定位于驱动装置且在导轨上滑动。

作为本发明的进一步改进，所述真空系统设有真空传感器、泄气阀和真空管路控制阀，真空传感器的输出端连接控制系统，控制系统控制泄气阀及真空管路控制阀的开启和关闭。

作为本发明的进一步改进，所述加热系统设有若干排远红外辐射板或若干排槽缝波导辐射加热器，所述真空预冷干燥仓、远红外干燥仓及微波干燥仓中，至少远红外干燥仓和微波干燥仓设有与仓外控制系统连接的无线温度信息接收器，控制系统控制远红外辐射板或槽缝波导辐射加热器的开启和关闭。

作为本发明的进一步改进，所述冷凝系统设有若干组相向对称设置的两个冷阱，两个冷阱之间设有阀板，控制系统控制阀板的左右切换。

作为本发明的进一步改进，所述冷阱内设有盘管、蒸汽注入口和排水口，盘管经冷凝管路控制阀控制与仓外冷媒接通，蒸汽注入口经蒸汽管路控制阀控制与仓外蒸汽发生器连接，排水口通过放水管路控制阀控制。

本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案二是：一种干燥机的工作方法，包括如下步骤：(1)打开真空预冷干燥仓进口的第一隔离阀，将装载着新鲜物料的料车推进真空预冷干燥仓后，关闭第一隔离阀，开启真空预冷干燥仓的真空管路控制阀，抽真空至真空预冷干燥仓内的压力在400Pa-600Pa之间，保持料温在0℃以下且物料冰点以上，进行第一阶段的真空预冷干燥；(2)开启远红外干燥仓的真空管路控制阀，抽真空至远红外干燥仓内的压力在400Pa-600Pa之间，打开远红外干燥仓与真空预冷干燥仓之间的第二隔离阀，料车进入远红外干燥仓后，关闭第二隔离阀，料温保持在0℃以下且冰点以上，进行第二阶段的远红外辐射干燥；(3)开启微波干燥仓的真空管路控制阀，抽真空至微波干燥仓内的压力在400Pa-600Pa之间，打开微波干燥仓与远红外干燥仓之间的第三隔离阀，料车进入微波干燥仓后，关闭第三隔离阀，启动微波干燥仓的泄气阀，将微波干燥仓内的压力升高至1.3Kpa-26.66Kpa之间，物料温度升高至0℃以上，进行第三阶段的微波干燥直至干燥结束；(4)关闭微波干燥仓的真空管路控制阀及开启微波干燥仓的泄气阀至微波干燥仓破真空后，开启微波干燥仓出口的第四隔离阀，载有干燥后物料的料车出仓后，关闭第四隔离阀。

作为本发明的进一步改进，载有新鲜物料的后一料车以与前一料车间隔某一时间长度进入真空预冷干燥仓，自第一辆料车干燥出仓后，每间隔上述时间长度从微波干燥仓取出一辆成品干燥料车。

本发明的有益效果是：本发明干燥机采用先红外辐射后微波照射，干燥仓分压联合干燥方案，克服了微波低温真空干燥微波电离放电的技术瓶颈，本发明干燥机系连续式批量化生产冰温干燥装置，有效干燥面积达300-400m2,日处理农副产品可达20-24T鲜品，填补了国内空白，改变了目前真空冰温干燥只有小型间歇式装置的现状，为大规模普及推广真空冰温干燥技术提供了一种低成本、高品质、大产量的全新干燥装置，为提升我国农副产品深度加工创造了条件。

附图说明

图1为本发明冰温干燥机的外形结构示意图；

图2为本发明实施例1中冰温干燥机的真空预冷干燥仓和远红外干燥仓的内部结构示意图；

图3为本发明实施例1中冰温干燥机的微波干燥仓的内部结构示意图；

图4为本发明冰温干燥机的微波槽缝波导阵列图；

图5为本发明实施例2中冰温干燥机的真空预冷干燥仓的内部结构示意图(注：实施例2的远红外干燥仓与实施例1相同，请参照图3；实施例2的微波干燥仓与实施例1相同，请参照图4)。

对照以上附图，作如下补充说明：

1-1---真空预冷干燥仓1-2---远红外干燥仓

1-3---微波干燥仓2-1---第一隔离阀

2-2---第二隔离阀2-3---第三隔离阀

2-4---第四隔离阀3---冷阱

4---料车5---导轨

6---滚轮7---尼龙齿条

8---料车驱动装置9-料车托臂

10---远红外辐射板11---槽缝波导辐射加热器

12---真空传感器13---泄气阀

14---无线温度信息发送器15---无线温度信息接收器

16---阀板17---冷凝管路控制阀

18---放水管路控制阀19---蒸汽管路控制阀

20---真空管路控制阀

具体实施方式

本发明为一种干燥机，包括腔体及设置于腔体内的真空系统、加热系统、冷凝系统、载料系统和控制系统，控制系统控制真空系统、加热系统、冷凝系统及载料系统的运作。所述腔体包括真空预冷干燥仓1-1、远红外干燥仓1-2及微波干燥仓1-3，所述腔体还设置有第一隔离阀2-1、第二隔离阀2-2、第三隔离阀2-3及第四隔离阀2-4。所述真空预冷干燥仓1-1的前端通过第一隔离阀2-1与仓外连接，后端通过第二隔离阀2-2与远红外干燥仓1-2连接。所述远红外干燥仓1-2的前端通过第二隔离阀2-2与真空预冷干燥仓1-1连接，后端通过第三隔离阀2-3与微波干燥仓1-3连接。所述微波干燥仓1-3的前端通过第三隔离阀2-3与远红外干燥仓1-2连接，后端通过第四隔离阀2-4与仓外连接。所述控制系统控制第一隔离阀2-1、第二隔离阀2-2、第三隔离阀2-3及第四隔离阀2-4的打开和关闭，从而实现仓外与真空预冷干燥仓1-1的连通或隔离、真空预冷干燥仓1-1与远红外干燥仓1-2的连通或隔离、远红外干燥仓1-2与微波干燥仓1-3的连通或隔离以及微波干燥仓1-3与仓外的连通或隔离。

真空预冷干燥仓1-1位于干燥机首端，其主要功能是进料，真空降温和真空冰温预干燥，物料进入真空预冷干燥仓1-1后迅速从环境温度降至冰温带(0℃以下且物料冰点以上)并进入冰温干燥程序。第一阶段的真空预冷干燥过程中，真空预冷干燥仓1-1可以加热(即本发明的实施例1)，也可以不加热(即本发明的实施例2)(后续将针对本发明的两种实施例具体描述)。远红外干燥仓1-2位于干燥机中部，是干燥机主干燥区，其主要功能是维持冰温带对应的环境压力，保证均匀稳定的热能供给，使待干燥物料在冰温带状态下，80％以上水分得到升华干燥。微波干燥仓1-3位于干燥机末端，其主要功能是对物料进行解吸干燥和出料，经过远红外干燥仓1-2干燥的物料，其内部绝大部分游离水分均已除去，余下的主要是结合水，微波能够深入物料内部直接加热残余水分，其干燥时间只需常规真空干燥的十分之一，可大大加速其干燥过程。

所述载料系统设有料车驱动装置8及导轨5，料车能够定位于驱动装置8且在导轨5上滑动。料车4由不锈钢槽钢焊接成一个矩形框架，框架下面装有两对不锈钢滚轮6,料车框架上端设有尼龙齿条7，齿条7与真空预冷干燥仓1-1顶部料车驱动装置8上的齿轮啮合以驱动滚轮6在导轨5上作前行或来回移动。

所述真空系统设有真空传感器12、泄气阀13和真空管路控制阀20，真空传感器12的输出端连接控制系统，控制系统控制泄气阀13及真空管路控制阀20的开启和关闭。真空传感器12检测仓内真空度后将信息馈送至控制系统，控制系统将收到的信息与设定参数比对后，通过控制真空管路控制阀20及仓顶泄气阀13维持设定压力，具体的，当仓内压力高于设定压力时，真空管路控制阀20打开，不断将冷凝室3中不凝性气体抽除，提高仓内真空度；当仓内压力低于设定压力时，泄气阀13打开，微量放气，降低舱内真空度。

所述加热系统设有若干排远红外辐射板10或若干排槽缝波导辐射加热器11。所述真空预冷干燥仓1-1、远红外干燥仓1-2及微波干燥仓1-3中，至少远红外干燥仓1-2和微波干燥仓1-3设有与仓外控制系统连接的无线温度信息接收器15。控制系统控制远红外辐射板10或槽缝波导辐射加热器11的开启和关闭。所述料车4的框架上安装有无线温度信息发送器14，无线温度信息发送器14由在线红外测温探头在线采集物料温度，并将温度信息无线传输到无线温度信息接收器15。所述温度信息接收器15可将接收到的温度信息通过导线传至仓外控制系统，进而控制远红外辐射板10或槽缝波导辐射加热器11。实施例1中，真空预冷干燥仓1-1和远红外干燥仓1-2都装设有远红外辐射板10，料车4进入真空预冷干燥仓1-1和远红外干燥仓1-2，其料盘正好插在远红外辐射板10之间，接受远红外辐射板10加热；实施例2中，仅远红外干燥仓1-2装设有远红外辐射板10，而真空预冷干燥仓1-1没有装设远红外辐射板10，因此，料车4进入真空预冷干燥仓1-1不加热，只有进入远红外干燥仓1-2才加热。料车4进入微波干燥仓1-3，其料盘正好插在槽缝波导辐射加热器11之间，接受微波辐射加热。

所述冷凝系统设有若干组相向对称设置的两个冷阱3，两个冷阱3之间设有阀板16，控制系统控制阀板16的左右切换。一边冷阱3与上层加热区接通的同时另一边冷阱3与上层加热区隔离关闭，两冷阱3左右交替冷凝或融霜，不断吸附干燥仓产生的水蒸汽，维持干燥进行。所述冷阱3内设有盘管、蒸汽注入口和排水口。盘管经冷凝管路控制阀17控制与仓外冷媒接通，其作用是可交替向左右冷阱3提供冷媒供盘管冷凝。蒸汽注入口经蒸汽管路控制阀19控制与仓外蒸汽发生器连接，其作用是可交替向左右冷阱3通入低温蒸汽供冷阱融霜。排水口通过放水管路控制阀18控制，其作用是将冷阱3内的融霜水经排水口排出。

本发明还公开了一种干燥机的工作方法，包括如下步骤：

(1)打开真空预冷干燥仓1-1进口的第一隔离阀2-1，将装载着新鲜物料的料车4推进真空预冷干燥仓1-1后，关闭第一隔离阀2-1，开启真空预冷干燥仓1-1的真空管路控制阀20，抽真空至真空预冷干燥仓1-1内的压力在400Pa-600Pa之间，保持料温在0℃以下且物料冰点以上，进行第一阶段的真空预冷干燥；

(2)开启远红外干燥仓1-2的真空管路控制阀20，抽真空至远红外干燥仓1-2内的压力在400Pa-600Pa之间，打开远红外干燥仓1-2与真空预冷干燥仓1-1之间的第二隔离阀2-2，料车进入远红外干燥仓1-2后，关闭第二隔离阀2-2，料温保持在0℃以下且冰点以上，进行第二阶段的远红外辐射干燥；

(3)开启微波干燥仓1-3的真空管路控制阀20，抽真空至微波干燥仓1-3内的压力在400Pa-600Pa之间，打开微波干燥仓1-3与远红外干燥仓1-2之间的第三隔离阀2-3，料车进入微波干燥仓1-3后，关闭第三隔离阀2-3，启动微波干燥仓1-3的泄气阀13，将微波干燥仓1-3内的压力升高至1.3Kpa-26.66Kpa之间，物料温度升高至0℃以上，进行第三阶段的微波干燥直至干燥结束；

(4)关闭微波干燥仓1-3的真空管路控制阀20及开启微波干燥仓1-3的泄气阀13至微波干燥仓1-3破真空后，开启微波干燥仓1-3出口的第四隔离阀2-4，载有干燥后物料的料车4出仓后，关闭第四隔离阀2-4。

本发明干燥机系连续式批量化生产冰温干燥装置，故，载有新鲜物料的后一料车(4-(n+1)，n≧1)以与前一料车(4-n，n≧1)间隔某一时间长度进入真空预冷干燥仓1-1，自第一辆(4-1)料车干燥出仓后，每间隔上述时间长度从微波干燥仓1-3取出一辆成品干燥料车。

料车4在真空预冷干燥仓1-1、远红外干燥仓1-2及微波干燥仓1-3的停留时间根据物料的数量、特性等设定。所述真空预冷干燥仓1-1的长度可容纳一辆料车4，所述远红外干燥仓1-2的长度要比真空预冷干燥仓1-1长，一般需能容纳6-10辆料车4，所述微波干燥仓1-3的长度可容纳二辆料车4，但实际上每次只有一辆料车4进入微波干燥仓1-3，从而料车4可在微波干燥仓1-3内来回移动，使物料全面均衡受到微波辐射。因此，本发明连续式微波真空冰温干燥机必保证料车4在真空预冷干燥仓1-1内的时间长度与料车4在微波干燥仓1-3内的时间长度一致，即有一辆料车4自微波干燥仓1-3取出之后，才能有一料车4进入真空预冷干燥仓1-1内，实现连续干燥。

以下结合附图对本发明的两个具体实施例作详细描述：

实施例1中，所述真空预冷干燥仓1-1、远红外干燥仓1-2和微波干燥仓1-3分别设有真空系统、加热系统、冷凝系统和载料系统。

(1)打开第一隔离阀2-1，将装有待干燥物料的料车4-1推入真空预冷干燥仓1-1，滚轮6进入导轨5，尼龙齿条7与料车驱动装置齿轮8啮合，料车4-1上之料盘正好插入远红外辐射板10之间。

(2)启动指令开关触发器，关闭第一隔离阀2-1，指令开关被触发，真空预冷干燥仓1-1的控制系统进入如下程序：

a开启冷凝盘管控制阀17，使冷阱温度维持在-15℃左右；

b开启真空管路控制阀20，真空预冷干燥仓1-1抽真空，仓内压力下降，物料水分汽化，料温迅速下降。当料温降至0℃以下且该物料的冻结点以上，即该物料的冰温带范围如-5℃时，仓内压力维持在400Pa左右。当仓内压力低于400Pa时，仓顶真空传感器12将此信息反馈至控制系统，控制系统通过泄气阀13微量放气，维持仓内设定压力400Pa；

c真空预冷干燥仓1-1内的远红外辐射板10开启，料车4-1所载物料通过无线温度信息发送器14，将采集的料温信息发送至无线温度信息接收器15并反馈至控制系统，控制系统通过控制远红外辐射板10的温度，为物料维持冰温干燥提供热能；

d下层冷凝区3两个冷阱交替冷凝融霜，保持冷阱盘管表面温度-15℃左右。

(3)半小时后(根据物料的数量、特性等设定)

进入如下操作程序：

a远红外干燥仓1-2的真空管路控制阀20打开，远红外干燥仓1-2抽真空至400Pa并一直维持此压力；

b远红外干燥仓1-2的冷凝盘管管路控制阀17打开，维持冷阱盘管表面温度-15℃左右；

c远红外干燥仓1-2的远红外辐射板10加热启动；

d打开第二隔离阀2-2，远红外干燥仓1-2与真空预冷干燥仓1-1贯通；

e真空预冷干燥仓1-1及远红外干燥仓1-2仓顶的料车驱动装置8启动，齿轮带动料车4上的齿条7，料车4-1前行进入远红外干燥仓1-2。

(4)关闭第二隔离阀2-2，指令开关被触发，真空预冷干燥仓1-1进入如下程序：

a关闭真空预冷干燥仓1-1的冷凝管路控制阀17；

b关闭真空预冷干燥仓1-1的真空管路控制阀20；

c关闭真空预冷干燥仓1-1的远红外辐射板10；

d开启真空预冷干燥仓1-1的泄气阀13，真空预冷干燥仓1-1破真空；

e开启第一隔离阀2-1，将装满待干燥物料的料车4-2推入真空预冷干燥仓1-1。

(5)关闭第一隔离阀2-1，指令开关被触发，真空预冷干燥仓1-1进入下一轮真空预冷干燥操作程序：{(2)-(4)}。

(6)设定每隔半小时真空预冷干燥仓1-1前端的第一隔离阀2-1开启一次，推入一辆新的装满待干燥物料的料车。

(7)维持远红外干燥仓1-2压力在400Pa，维持物料表面温度在0℃--5℃，料车4-1上的物料在远红外干燥仓1-2进入快速升华干燥阶段。

(8)微波干燥仓1-3的真空管路控制阀20打开，微波干燥仓1-3抽真空至400Pa并一直维持此压力，微波干燥仓1-3的冷凝盘管管路控制阀17打开，维持冷阱盘管表面温度-15℃左右；

(9)经过3个半小时(210分钟)，即当料车4-7进入真空预冷干燥仓1-1内半小时后，进入如下操作程序：

a开启第三隔离阀2-3，微波干燥仓1-3与远红外干燥仓1-2贯通；

b微波干燥仓1-3及远红外干燥仓1-2仓顶的料车驱动装置8启动，齿轮带动料车上齿条7，料车4-1前行进入微波干燥仓1-3；

c关闭第三隔离阀2-3，启动微波干燥仓1-3的泄气阀13，将微波干燥仓1-3内的压力升至1.3KPa左右；

d启动微波干燥仓1-3顶端的料车驱动装置8，使料车4-1在微波干燥仓1-3内沿着导轨5来回移动；

e开启微波槽缝波导辐射器11，微波能输出，穿过物料已干层，很快将物料内部残余水分加热干燥。料车4-1来回移动，保证了物料均匀被微波辐射，避免局部过热现象产生；

f通过料车4-1上的无线温度信息发送器14和微波干燥仓1-3顶端的无线温度信息接收器15将物料温度反馈给控制系统，进而控制微波功率，维持物料温度在15℃左右，直至干燥结束。

(10)微波干燥仓1-3进入下列操作程序：

a关闭微波槽缝波导辐射器11；

b关闭微波干燥仓1-3的真空管路控制阀20；

c开启微波干燥仓1-3的泄气阀13，微波干燥仓1-3破真空；

d开启第四隔离阀2-4，第一辆料车4-1带着已干物料出仓。

(11)关闭第四隔离阀2-4。

(12)开启微波干燥仓1-3的真空管路控制阀20，保持微波干燥仓1-3压力在400Pa左右，准备第二辆料车进微波干燥仓1-3，微波干燥仓1-3进入下一轮微波干燥操作程序：{(9)-(11)}。

至此，整套微波真空冰温干燥机配置的10辆料车，在控制系统操纵下，每隔半小时从真空预冷干燥仓1-1进入载满的新鲜食品，再从微波干燥仓1-3出来干燥成品，循环进行。

实施例2：所述真空预冷干燥仓1-1设有真空系统、载料系统和冷凝系统，所述远红外干燥仓1-2和微波干燥仓1-3除分别设有真空系统、载料系统和冷凝系统外，还分别设有加热系统。

(1)打开第一隔离阀2-1，将装有待干燥物料的料车4-1推入真空预冷干燥仓1-1，滚轮6进入导轨5，尼龙齿条7与料车驱动装置齿轮8啮合。

(2)启动指令开关触发器，关闭第一隔离阀2-1，指令开关被触发，真空预冷干燥仓1-1的控制系统进入如下程序：

a开启冷凝盘管控制阀17，使冷阱温度维持在-15℃左右；

b开启真空管路控制阀20，真空预冷干燥仓1-1抽真空，仓内压力下降，物料水分汽化，料温迅速下降。当料温降至0℃以下且该物料的冻结点以上，即该物料的冰温带范围如-5℃时，仓内压力维持在400Pa左右。当仓内压力低于400Pa时，仓顶真空传感器12将此信息反馈至控制系统，控制系统通过泄气阀13微量放气，维持仓内设定压力400Pa；

c下层冷凝区3两个冷阱交替冷凝融霜，保持冷阱盘管表面温度-15℃左右。

(3)35分钟后(根据物料的数量、特性等设定)

进入如下操作程序：

a远红外干燥仓1-2的真空管路控制阀20打开，远红外干燥仓1-2抽真空至400Pa并一直维持此压力；

b远红外干燥仓1-2的冷凝盘管管路控制阀17打开，维持冷阱盘管表面温度-15℃左右；

c远红外干燥仓1-2的远红外辐射板10加热启动；

d打开第二隔离阀2-2，远红外干燥仓1-2与真空预冷干燥仓1-1贯通；

e真空预冷干燥仓1-1及远红外干燥仓1-2仓顶的料车驱动装置8启动，齿轮带动料车4上的齿条7，料车4-1前行进入远红外干燥仓1-2。

(4)关闭第二隔离阀2-2，指令开关被触发，真空预冷干燥仓1-1的控制系统进入如下程序：

a关闭真空预冷干燥仓1-1的冷凝管路控制阀17；

b关闭真空预冷干燥仓1-1的真空管路控制阀20；

c开启真空预冷干燥仓1-1的泄气阀13，真空预冷干燥仓1-1破真空。

d开启开启第一隔离阀2-1，将装满待干燥物料的料车4-2推入真空预冷干燥仓1-1。

(5)关闭第一隔离阀2-1，指令开关被触发，真空预冷干燥仓1-1进入下一轮真空预冷干燥操作程序：{(2)-(4)}。

(6)设定每隔35分钟真空预冷干燥仓1-1前端的第一隔离阀2-1开启一次，推入一辆新的装满待干燥物料的料车。

(7)维持远红外干燥仓1-2压力在400Pa，维持物料表面温度在0℃--5℃，料车4-1上的物料在远红外干燥仓1-2进入快速升华干燥阶段。

(8)微波干燥仓1-3的真空管路控制阀20打开，微波干燥仓1-3抽真空至400Pa并一直维持此压力，微波干燥仓1-3的冷凝盘管管路控制阀17打开，维持冷阱盘管表面温度-15℃左右；

(9)经过4小时零5分钟(245分钟)，即当料车4-7进入真空预冷干燥仓1-1内35分钟后，进入如下操作程序：

a开启第三隔离阀2-3，微波干燥仓1-3与远红外干燥仓1-2贯通；

b微波干燥仓1-3及远红外干燥仓1-2仓顶的料车驱动装置8启动，齿轮带动料车上齿条7，料车4-1前行进入微波干燥仓1-3；

c关闭第三隔离阀2-3，启动微波干燥仓1-3的泄气阀13，将微波干燥仓1-3内的压力升至1.3KPa左右；

d启动微波干燥仓1-3顶端的料车驱动装置8，使料车4-1在微波干燥仓1-3内沿着导轨5来回移动；

e开启微波槽缝波导辐射器11，微波能输出，穿过物料已干层，很快将物料内部残余水分加热干燥。料车4-1来回移动，保证了物料均匀被微波辐射，避免局部过热现象产生；

f通过料车4-1上的无线温度信息发送器14和微波干燥仓1-3顶端的无线温度信息接收器15将物料温度反馈给控制系统，进而控制微波功率，维持物料温度在15℃左右，直至干燥结束。

(10)微波干燥仓1-3进入下列操作程序：

a关闭微波槽缝波导辐射器11；

b关闭微波干燥仓1-3的真空管路控制阀20；

c开启微波干燥仓1-3的泄气阀13，微波干燥仓1-3破真空；

d开启第四隔离阀2-4，第一辆料车4-1带着已干物料出仓；

(11)关闭第四隔离阀2-4。

(12)开启微波干燥仓1-3的真空管路控制阀20，保持微波干燥仓1-3压力在400Pa左右，准备第二辆料车进微波干燥仓1-3，微波干燥仓1-3进入下一轮微波干燥操作程序：{(8)-(11)}。

至此，整套微波真空冰温干燥机配置的10辆料车，在控制系统操纵下，每隔35分钟从真空预冷干燥仓1-1进入载满的新鲜食品，再从微波干燥仓1-3出来干燥成品，循环进行。

实施例1和实施例2的区别就在于：

实施例1的真空预冷干燥仓1-1内设有远红外辐射板10，因此，加热促进蒸发。因为要等待微波干燥仓1-3内料车出仓后，后面的料车才能依次依序排队进入下一阶段，又实施例1的料车在进入远红外干燥仓1-2之前，在真空预冷干燥仓1-1内已经加热干燥了一段时间，实施例1的干燥机能够高效利用，节省了工作时间。

实施例2的真空预冷干燥仓1-1内不设有远红外辐射板10，因此，不加热促进蒸发，仅抽真空预冷至物料温度至冰温带。同样要等待微波干燥仓1-3内料车出仓后，后面的料车才能依次依序排队进入下一阶段，而实施例2的料车在进入远红外干燥仓1-2之前，没有经过加热干燥，因此，实施例2虽然仍能够实现本发明的目的，但是造成整个干燥机的工作时间延长了45分钟，降低了效率，原因就在于实施例2的料车在真空预冷干燥仓1-1内需要等待进入远红外干燥仓1-2，而等待的时间不加热，后续的远红外干燥和微波干燥就要稍微多工作一点点时间(实施例2的远红外干燥时间较实施例1的远红外干燥时间长35分钟，实施例2的微波干燥时间较实施例1的微波干燥时间长5分钟)。

实验数据：

将苹果清洗、去皮、去核，切成5mm厚苹果片，装盘，料盘650X480X15(mm)，料车长2000mm，每辆料车装料盘15层，每层8盘，合计料盘面积36m²，以每m²装料鲜苹果片10Kg计，一辆料车可装鲜苹果片360Kg。以优选的实施例1的干燥机及其工作方法进行干燥，每半小时处理一车苹果片360Kg,24小时处理17280Kg鲜苹果。以8折计成品，每天可生产成品苹果干2000Kg多。

有益效果：

①采用先红外辐射后微波照射，干燥仓分压联合干燥方案，克服了微波低温真空干燥微波电离放电的技术瓶颈。

②本发明干燥机系连续式批量化生产冰温干燥装置，有效干燥面积达300-400m2,日处理农副产品可达20-24T鲜品，填补了国内空白，改变了目前真空冰温干燥只有小型间歇式装置的现状，为大规模普及推广真空冰温干燥技术提供了一种低成本、高品质、大产量的全新干燥装置，为提升我国农副产品深度加工创造了条件。

③本发明干燥机干燥的苹果片质量好。在远红外干燥阶段干燥温度始终保持在-4℃冰温带，微波解吸阶段干燥温度维持在15℃左右，可获得保持着新鲜苹果片色、香、味、维生素等营养物质、复水良好的优质产品。

Claims (10)

1.一种干燥机，包括腔体及设置于腔体内的真空系统、加热系统、冷凝系统、载料系统和控制系统，控制系统控制真空系统、加热系统、冷凝系统及载料系统的运作，其特征是：所述腔体包括真空预冷干燥仓(1-1)、远红外干燥仓(1-2)及微波干燥仓(1-3)，所述腔体设置有第一隔离阀(2-1)、第二隔离阀(2-2)、第三隔离阀(2-3)及第四隔离阀(2-4)；

所述真空预冷干燥仓的前端通过第一隔离阀与仓外连接，后端通过第二隔离阀与远红外干燥仓连接；

所述远红外干燥仓的前端通过第二隔离阀与真空预冷干燥仓连接，后端通过第三隔离阀与微波干燥仓连接；

所述微波干燥仓的前端通过第三隔离阀与远红外干燥仓连接，后端通过第四隔离阀与仓外连接；

所述控制系统控制第一隔离阀、第二隔离阀、第三隔离阀及第四隔离阀的打开和关闭。

2.根据权利要求1所述的干燥机，其特征是：所述真空预冷干燥仓、远红外干燥仓和微波干燥仓分别设有真空系统、加热系统、冷凝系统和载料系统。

3.根据权利要求1所述的干燥机，其特征是：所述真空预冷干燥仓设有真空系统、载料系统和冷凝系统，所述远红外干燥仓和微波干燥仓除分别设有真空系统、载料系统和冷凝系统外，还分别设有加热系统。

4.根据权利要求1所述的干燥机，其特征是：所述载料系统设有料车驱动装置(8)及导轨(5)，料车(4)能够定位于驱动装置且在导轨上滑动。

5.根据权利要求1所述的干燥机，其特征是：所述真空系统设有真空传感器(12)、泄气阀(13)和真空管路控制阀(20)，真空传感器的输出端连接控制系统，控制系统控制泄气阀及真空管路控制阀的开启和关闭。

6.根据权利要求1所述的干燥机，其特征是：所述加热系统设有若干排远红外辐射板(10)或若干排槽缝波导辐射加热器(11)，所述真空预冷干燥仓、远红外干燥仓及微波干燥仓中，至少远红外干燥仓和微波干燥仓设有与仓外控制系统连接的无线温度信息接收器(15)，控制系统控制远红外辐射板或槽缝波导辐射加热器的开启和关闭。

7.根据权利要求1所述的干燥机，其特征是：所述冷凝系统设有若干组相向对称设置的两个冷阱(3)，两个冷阱之间设有阀板(16)，控制系统控制阀板的左右切换。

8.根据权利要求7所述的干燥机，其特征是：所述冷阱内设有盘管、蒸汽注入口和排水口，盘管经冷凝管路控制阀(17)控制与仓外冷媒接通，蒸汽注入口经蒸汽管路控制阀(19)控制与仓外蒸汽发生器连接，排水口通过放水管路控制阀(18)控制。

9.一种干燥机的工作方法，包括如下步骤：

(1)打开真空预冷干燥仓(1-1)进口的第一隔离阀(2-1)，将装载着新鲜物料的料车(4)推进真空预冷干燥仓后，关闭第一隔离阀，开启真空预冷干燥仓的真空管路控制阀(20)，抽真空至真空预冷干燥仓内的压力在400Pa-600Pa之间，保持料温在0℃以下且物料冰点以上，进行第一阶段的真空预冷干燥；

(2)开启远红外干燥仓(1-2)的真空管路控制阀，抽真空至远红外干燥仓内的压力在400Pa-600Pa之间，打开远红外干燥仓与真空预冷干燥仓之间的第二隔离阀(2-2)，料车进入远红外干燥仓后，关闭第二隔离阀，料温保持在0℃以下且冰点以上，进行第二阶段的远红外辐射干燥；

(3)开启微波干燥仓(1-3)的真空管路控制阀，抽真空至微波干燥仓内的压力在400Pa-600Pa之间，打开微波干燥仓与远红外干燥仓之间的第三隔离阀(2-3)，料车进入微波干燥仓后，关闭第三隔离阀，启动微波干燥仓的泄气阀(13)，将微波干燥仓内的压力升高至1.3Kpa-26.66Kpa之间，物料温度升高至0℃以上，进行第三阶段的微波干燥直至干燥结束；

(4)关闭微波干燥仓的真空管路控制阀及开启微波干燥仓的泄气阀至微波干燥仓破真空后，开启微波干燥仓出口的第四隔离阀(2-4)，载有干燥后物料的料车出仓后，关闭第四隔离阀。

10.根据权利要求9所述的干燥机的工作方法，其特征是：载有新鲜物料的后一料车(4-(n+1)，n≧1)以与前一料车(4-n,n≧1)间隔某一时间长度进入真空预冷干燥仓，自第一辆料车(4-1)干燥出仓后，每间隔上述时间长度从微波干燥仓取出一辆成品干燥料车。