CN113623973A - 一种自动控温控湿的振动式多功能组合干燥装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种果蔬物料干燥装置，特别是一种自动控温控湿的振动式多功能组合干燥装置。本发明由控制装置、红外测温仪、称重传感器、称重框、光纤测温仪、计算机、热风加热装置，微波磁控管、干燥腔体、物料托盘、振动装置、旋转装置、真空泵、观察窗、干燥腔门、电磁阀和照明灯等组成。在干燥过程中，通过振动装置和旋转设备调控物料的运动，且在非真空条件下，热风干燥可与微波干燥耦合，可以使物料热、质传递方向一致，避免物料出现“热点”，达到均匀、快速干燥目的。通过自动控温控湿装置，实时监控物料的内部温度，避免物料过热损伤，同时追踪物料的实时含水率，判断干燥终点。该装置显著提高了设备的灵活性，实现物料在微波真空干燥以及微波耦合热风的条件下振动、旋转，达到高效、均匀干燥的目的，有效改善干制品品质，显著节约能耗，降低生产成本。

Description

一种自动控温控湿的振动式多功能组合干燥装置
技术领域
本发明涉及一种果蔬物料干燥装置，特别是一种自动控温控湿的振动式多功能组合干燥装置。
背景技术
果蔬是人体必需膳食营养成分(维生素、矿物质、膳食纤维等)的主要来源，在现代平衡膳食的理念中占有非常重要的地位。干燥作为果蔬加工领域中最常见的加工单元之一，其主要目的是为了通过降低物料的含水率以及水分活度，从而抑制微生物的生长繁殖以及酶活，延长产品货架期，增加产品附加值，均衡市场供需关系。冷冻干燥产品质量高，但成本高，且干燥生产能力有限。传统热风干燥由于表面温度过热和干燥时间较长，样品易出现褐变、质地较硬和复水能力下降等问题。真空干燥具有防止物料氧化变质，避免褐变等优势，然而，在负压状态进行加热，加剧了热能转移工作负载，且相较于热风干燥具有较高的操作和安装成本。真空微波干燥是微波系统和真空系统的结合，利用微波强穿透力，可使物料内外同时升温形成整体加热，缩短了干燥时间；同时在真空环境下水分子迅速扩散至物料的表面，能够在较低的温度下进行快速蒸发，可大幅提高脱水果蔬色、香、味和活性成分的保留率，因此，已受到国内外学者和企业界的广泛关注。
目前，已有微波真空干燥机的相关专利和产品报道。中国专利CN201520222000.6公开了一种微波真空干燥装置，包括微波发生装置、真空炉装置和抽真空系统，微波发生装置由磁控管接向环形器再接到波导，最终通向真空炉装置，在所述旋转台端面设有布满透波小孔的碳化硅加热套筒。该装置通过吸波性较优的碳化硅套筒受热后间接加热和微波加热作用于物料本身的双重加热作用，使得干燥时间缩短，对干燥物料适应性强，保温效果好，密封性好。中国专利CN201520677340.8公开了一种自动控温控湿型真空微波干燥装置，该装置针对果蔬物料的热敏特性，引入重力感应称重、红外测温及可编程控制技术，可实时追踪果蔬物料干燥过程含水率及表面温度，并根据反馈的信息调控相应干燥仓参数，达到减少干燥过程物料营养和活性成分热损失的效果。中国专利CN201720051342.5公开了一种真空微波干燥装置，通过利用隔板将箱体分隔为微波干燥室和微波发生室两个独立空间，且微波干燥室内连接设有真空泵，微波发生室内连接设有水循环系统，所述水循环系统利用储水池和溢流水池可方便地实现水的沉淀清洁，并实现水的循环利用，能够有效节约水资源；中国专利CN201720146346.1公开了一种新型微波真空干燥机，该设备由进料架、步进电机输送装置、载物盒、真空阀、控制面板、单片机、微波真空干燥室、微波加热装置、超声波测距仪、降温出料真空室和下料输送机组合而成，所述超声波测距仪通过对工件表面的测量，识别干燥程度，从而对干燥时间进行调控，减少耗能，达到节能减排的目的。就传统微波真空干燥技术而言，果蔬物料在加热过程中存在不均匀现象，易出现冷、热点，影响产品干后品质。然而，本发明与上述专利相比具有显著不同，上述设备或装置未对干燥过程中的均匀性进行充分考量，本发明既能以间歇式微波输入方式以及受热物体旋转方式来改善物料干燥的均匀性，又能通过控制振动器的振幅、振动力以及振动频率来实现。同时将热风和微波加热两种方式耦合，可协同作用于物料，微波促使水分由内向外快速迁移，迅速到达表面的水分又被热风迅速蒸发到周围环境中，加快内外热量和水分的传递，实现快速、有效的脱水，可极大地提高干燥速率。而且本发明可在线监测干燥过程中果蔬物料水分含量和内部温度变化情况，显著提高了对果蔬物料的热敏性保护，减少了干燥过程物料营养与活性成分损失。目前，尚未有关于自动控温控湿型的振动式微波耦合热风真空干燥装置的相关发明报道。
发明内容
技术问题
本发明针对现有微波真空干燥设备存在的干燥均匀性差、灵活性差等问题，提供了一种自动控温控湿的振动式多功能组合干燥装置，实现果蔬物料高效、均匀地干燥；而且该装置引入重力感应称重和光纤测温仪，可实时监测果蔬物料的含水率和内部温度变化，精准控制物料的内部温度和水分含量，达到减少物料营养活性成分热损失的效果。
技术方案
一种自动控温控湿的振动式多功能组合干燥装置，由控制装置(1)、照明灯(2)、红外测温仪(3)、微波磁控管(4)、观察窗(5)、物料托盘(6)、干燥腔门(7)、干燥腔体(8)、旋转装置(9)、振动装置(10)、位置调节器(11)、真空泵(12)、鼓风机(13)、电磁阀一(14)、电磁阀门二(15)、电磁阀门三(16)、电磁阀门四(17)、称重传感器(18)、称重框(19)、光纤测温仪(20)、光纤和光纤探头(21)，计算机(22)和热风加热装置(23)构成，其特征在于，包括：控制装置(1)设置在干燥腔体(8)的右侧，其主要用于控制微波加热系统、真空系统以及热风加热系统；照明灯(2)、红外温度探测仪(3)位于干燥腔体(8)的顶部；微波磁控管(4)均匀分布在干燥腔体(8)的左侧；干燥腔体(8)前侧设有干燥腔门(7)，腔门上设有观察窗(5)；水环式真空泵(12)位于干燥腔体(8)底部，二者通过吸气管路相连，吸气管路通过设于干燥腔体(8)底部及上壁面，有两个抽真空口与干燥腔体(8)相通；吸气管路分别设置有真空电磁阀门一(14)与电磁阀门二(15)；干燥腔体(8)下底面设置振动器(10)，在干燥过程中，通过位置调节器(11)和转速调控振幅和振动力；物料托盘(6)与旋转装置(9)连接，从而实现干燥装置中物料托盘(6)的振动，托盘底板和四周设有多个孔，用以提高物料水分蒸发能力；称重传感器(18)位于干燥腔体(8)外顶部，称重框(19)与称重传感器连接(18)；光纤测温仪(20)的6个光纤探头(21)从干燥腔体(8)顶部接入干燥腔内，光纤测温仪(20)和称重传感器(18)均与计算机相连；热风加热装置(23)位于干燥腔体(8)左侧，并连接有温度控制器由控制装置(1)进行温度精确控制。
所述的一种自动控温控湿的振动式多功能组合干燥装置，其特征在于所述干燥腔体(8)内旋转装置(9)、振动装置(10)、位置调节器(11)在控制装置(1)的作用下，物料托盘(6)既能够实现振动，也可水平方向转动，且位置可调节。
所述的一种自动控温控湿的振动式多功能组合干燥装置，其特征在于所述干燥腔体(8)左侧设有两个工作频率为2450MHz的微波磁控管(4)沿着轴线呈对角均匀分布，每个磁控管输出的微波功率可通过控制装置(1)中功率调节器由0～2.0kW精确调节。
所述的一种自动控温控湿的振动式多功能组合干燥装置，其特征在于所述干燥腔体(8)右侧的热风加热装置(23)，在非真空条件下，可加快样品内外热量和水分的传递，同时可有效去除干燥腔体内(8)的水蒸气。
所述的一种自动控温控湿的振动式多功能组合干燥装置，其特征在于通过控制称重传感器(18)和光纤测温仪(20)精准实时在线监控物料的含水率和内部温度，达到实现物料温度和湿度的精准控制。
有益效果
本发明提供的一种自动控温控湿的振动式多功能组合干燥装置，在干燥过程中，通过旋转和振动装置，实现了干燥装置中物料的振动和转动，且在非真空条件下，热风干燥可与微波干燥耦合，可以使物料热、质传递方向一致，避免物料出现“热点”，达到均匀、快速干燥目的。通过自动控温控湿装置，实时监控物料的内部温度，避免物料过热损伤，同时追踪物料的实时含水率，判断干燥终点。该装置显著提高了设备的灵活性，实现物料在微波真空干燥以及微波耦合热风的条件下振动、旋转，达到高效、均匀干燥的目的，有效改善干制品品质，显著节约能耗，降低生产成本。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图中：1-控制装置，2-照明灯，3-红外测温仪，4-微波磁控管，5-观察窗，6-物料托盘，7-干燥腔门，8-干燥腔体，9-旋转装置，10-振动装置，11-位置调节器，12-真空泵，13-鼓风机，14-电磁阀一，15-电磁阀门二，16-电磁阀门三，17-电磁阀门四，18-称重传感器，19-称重框，20-光纤测温仪，21-光纤和光纤探头，22-计算机，23-热风加热装置。
具体实施方式：
以下结合附图和具体实施例对本发明的工作原理和特征进行描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
如图1所示，一种自动控温控湿的振动式多功能组合干燥装置，包括微波加热系统、热风加热系统、控温控湿系统、真空系统以及旋转振动系统装置，由控制装置(1)、照明灯(2)、红外测温仪(3)、微波磁控管(4)、观察窗(5)、物料托盘(6)、干燥腔门(7)、干燥腔体(8)、旋转装置(9)、振动装置(10)、位置调节器(11)、真空泵(12)、鼓风机(13)、电磁阀一(14)、电磁阀门二(15)、电磁阀门三(16)、电磁阀门四(17)、称重传感器(18)、称重框(19)、光纤测温仪(20)、光纤和光纤探头(21)，计算机(22)和热风加热装置(23)构成，其特征在于，包括：控制装置(1)设置在干燥腔体(8)的右侧，其主要用于控制微波加热系统、真空系统以及热风加热系统；照明灯(2)、红外温度探测仪(3)位于干燥腔体(8)的顶部；微波磁控管(4)均匀分布在干燥腔体(8)的左侧；干燥腔体(8)前侧设有干燥腔门(7)，腔门上设有观察窗(5)；水环式真空泵(12)位于干燥腔体(8)底部，二者通过吸气管路相连，吸气管路通过设于干燥腔体(8)底部及上壁面，有两个抽真空口与干燥腔体(8)相通；吸气管路分别设置有真空电磁阀门一(14)与电磁阀门二(15)；干燥腔体(8)下底面设置振动装置(10)，在干燥过程中，通过位置调节器(11)和转速控制振幅和振动力；物料托盘(6)与旋转装置(9)连接，从而实现干燥装置中物料托盘(6)的振动，托盘底板和四周设有多个孔，用以提高物料水分蒸发能力；称重传感器(18)位于干燥腔体(8)外顶部，称重框(19)与称重传感器连接(18)；光纤测温仪(20)的6个光纤探头(21)从干燥腔体(8)顶部接入干燥腔内，光纤测温仪(20)和称重传感器(18)均与计算机相连；热风加热装置(23)位于干燥腔体(8)左侧，并连接有温度控制器由控制装置(1)进行温度精确控制。
实施例一：本发明工作时，控温控湿系统与计算机相连。以振动式真空微波干燥青豌豆为例：首先通过国标方法测定青豌豆的含水率，并在计算机上输入所测得的样品含水率值。称取约250g青豌豆放置在干燥腔体内物料托盘6，将光线探头21插入青豌豆内，关闭干燥腔体门。通过计算机界面可观察到青豌豆的实时重量和内部温度。干燥开始时，真空泵12通过吸气管路与微波干燥腔体8连接，利用控制装置1打开电磁阀门一14、电磁阀门二15和真空泵12，真空泵12开始工作并将干燥腔体8抽为真空状态，真空压力50kPa；调节功率，微波功率800W，利用控制装置1打开微波磁控管4和旋转装置9；通过位置调节器11和转速调控振幅和振动力；托盘6中的青豌豆在旋转装置9和振动装置10的作用下以一定的频率开始振动。此外，托盘底板上设有多个孔，可以提高物料水分蒸发能力。待物料的重量与所设定含水率匹配时，通过控制装置1来关闭微波磁控管4、真空泵12、旋转装置9、电磁阀门一14、阀门二15；利用控制面板1打开电磁阀门四17，通过进气管将干燥腔体8与大气相通，使干燥腔体8恢复到常压状态，打开干燥腔门7，取出物料托盘6，干燥过程结束。
实施例二：本发明工作时，控温控湿系统与计算机相连。以振动式微波耦合热风干燥玉米粒为例：首先通过国标方法测定玉米粒的含水率，并在计算机上输入所测得的样品含水率值。称取约200g玉米粒放置在干燥腔体内物料托盘6，将光线探头21插入玉米粒，关闭干燥腔体门。通过计算机界面可观察到玉米粒的实时重量和内部温度。干燥开始时，利用控制装置1打开电磁阀门四16、热风加热装置23；调节温度为60℃，调节微波功率700W，利用控制装置1打开微波磁控管4和旋转装置9；通过位置调节器11和转速控制振幅和振动力；托盘6中的玉米粒在旋转装置9和振动装置10的作用下以一定的频率开始振动。此外，托盘底板上设有多个孔，可以提高物料水分蒸发能力。待物料的重量与所设定含水率匹配时，通过控制装置1来关闭微波磁控管4、热风加热装置23、旋转装置9、阀门三16；打开干燥腔门7，取出物料托盘6，干燥过程结束。

Claims (5)

1.一种自动控温控湿的振动式多功能组合干燥装置，由控制装置(1)、照明灯(2)、红外测温仪(3)、微波磁控管(4)、观察窗(5)、物料托盘(6)、干燥腔门(7)、干燥腔体(8)、旋转装置(9)、振动装置(10)、位置调节器(11)、真空泵(12)、鼓风机(13)、电磁阀一(14)、电磁阀门二(15)、电磁阀门三(16)、电磁阀门四(17)、称重传感器(18)、称重框(19)、光纤测温仪(20)、光纤和光纤探头(21)，计算机(22)和热风加热装置(23)构成，其特征在于，包括：
控制装置(1)设置在干燥腔体(8)的右侧，其主要用于控制微波加热系统、真空系统以及热风加热系统；照明灯(2)、红外温度探测仪(3)位于干燥腔体(8)的顶部；微波磁控管(4)均匀分布在干燥腔体(8)的左侧；
干燥腔体(8)前侧设有干燥腔门(7)，腔门上设有观察窗(5)；水环式真空泵(12)位于干燥腔体(8)底部，二者通过吸气管路相连，吸气管路通过设于干燥腔体(8)底部及上壁面，有两个抽真空口与干燥腔体(8)相通；吸气管路分别设置有真空电磁阀门一(14)与电磁阀门二(15)；
干燥腔体(8)下底面设置振动器(10)，在干燥过程中，通过位置调节器(11)和转速调控振幅和振动力；物料托盘(6)与旋转装置(9)连接，从而实现干燥装置中物料托盘(6)的振动，托盘底板和四周设有多个孔，用以提高物料水分蒸发能力；
称重传感器(18)位于干燥腔体(8)外顶部，称重框(19)与称重传感器连接(18)；光纤测温仪(20)的6个光纤探头(21)从干燥腔体(8)顶部接入干燥腔内，光纤测温仪(20)和称重传感器(18)均与计算机相连；热风加热装置(23)位于干燥腔体(8)左侧，并连接有温度控制器由控制装置(1)进行温度精确控制。
2.根据权利要求1所述的一种自动控温控湿的振动式多功能组合干燥装置，其特征在于所述干燥腔体(8)内旋转装置(9)、振动装置(10)、位置调节器(11)在控制装置(1)的作用下，物料托盘(6)既能够实现振动，也可水平方向转动，且位置可调节。
3.根据权利要求1所述的一种自动控温控湿的振动式多功能组合干燥装置，其特征在于所述干燥腔体(8)左侧设有两个工作频率为2450MHz的微波磁控管(4)沿着轴线呈对角均匀分布，每个磁控管输出的微波功率可通过控制装置(1)中功率调节器由0～2.0kW精确调节。
4.根据权利要求1所述的一种自动控温控湿的振动式多功能组合干燥装置，其特征在于所述干燥腔体(8)右侧的热风加热装置(23)，在非真空条件下，可加快样品内外热量和水分的传递，同时可有效去除干燥腔体内(8)的水蒸气。
5.根据权利要求1所述的一种自动控温控湿的振动式多功能组合干燥装置，其特征在于通过控制称重传感器(18)和光纤测温仪(20)精准实时在线监控物料的含水率和内部温度，达到实现物料温度和湿度的精准控制。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114608278A (zh) * 2022-04-12 2022-06-10 西南大学 一种自动称重的青花椒烘干机及质量校正模型
CN116026120A (zh) * 2023-03-03 2023-04-28 中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心 一种黑水虻微波干燥装置及其干燥方法

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