CN113639526A - 一种高效热泵真空低温蒸发冷冻干燥工艺及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效热泵真空低温蒸发冷冻干燥工艺及设备，属于真空浓缩与冷冻干燥二合一技术领域，通过电子节流阀出来的低温低压饱和制冷剂在I级冷凝器中吸收了低温二次蒸汽热源的热量变成了低温饱和制冷剂蒸汽，然后经过涡旋压缩式热泵的压缩、增温、增焓后，再进入蒸发器放热，放热后又经II级工质冷凝器冷凝成高压的制冷剂饱和液体，通过电子节流阀节流后继续吸热蒸发，再经升华干燥器干燥成固态物料，并输送到二次干燥器中配合刮板搅拌装置再次干燥，使破碎齿在转动离心作用配合两个弧形磁铁块的相互排斥来回滑动，粉碎固态物料，增大传热面K值，同时振动球体的摆动敲击使物料不残留，出料彻底，实现冷热源双向利用，节能环保。

Description

一种高效热泵真空低温蒸发冷冻干燥工艺及设备

技术领域

本发明涉及真空浓缩与冷冻干燥结合一体的技术领域，更具体地说，涉及一种高效热泵真空低温蒸发冷冻干燥工艺及设备。

背景技术

在食品、果汁、茶多酚、保健品、生化工程、制药、有机溶剂提取液、发酵液、化工、废液、废水、电镀、高盐废水等行业中，物料蒸发、浓缩、溶剂回收和冷冻干燥等工艺是物料处理中的重要工艺流程，对于物料的品质有着重要的作用。

目前，单一的工艺逐步处理效率较低，环保性差，且能耗高，随着科学技术的快速发展，人们开始追求集多种工艺效果于一体的设备，实现物料蒸发、浓缩、溶剂回收、冷冻干燥四重效果功能合一体，但是现有技术的物料浓缩与干燥处理过程中搅拌不够全面，热量没有充分得到利用，易导致物料结块，降低干燥效率，且出料易发生残留，生产成本高，造成物料资源的浪费。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种高效热泵真空低温蒸发冷冻干燥工艺及设备，它可以实现通过电子节流阀出来的低温低压饱和制冷剂在浓缩液预冷罐，升华干燥器中放热后进入II级冷凝器中吸收了低温二次蒸汽热源的潜热变成了低温饱和制冷剂蒸汽，然后经过涡旋压缩式热泵的压缩、增温、增焓后，再进入蒸发器一次热，放热后又经二次干燥器放热二次显热，冷凝成高压的制冷剂饱和液体，通过电子节流阀节流后继续吸热蒸发，再经升华干燥器干燥成固态物料，并输送到二次干燥器中配合刮板搅拌装置再次干燥，使破碎齿在转动离心作用配合两个弧形磁铁块的相互排斥来回滑动，粉碎固态物料，增大传热面K值，同时振动球体的摆动敲击使物料不残留，出料彻底，实现冷热源双向利用，节能环保。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种高效热泵真空低温蒸发冷冻干燥工艺及设备，包括以下步骤：

S1、首先，将低压制冷剂蒸汽转换成高压的饱和制冷剂蒸汽，再输送到蒸发器与料液进行热交换，再经浓缩液泵送入浓缩液预冷罐与电子节流阀节流后的低压、低温制冷剂液体进行冷热交换；

S2、浓缩液预冷罐内的浓缩液通过负压自动进入升华干燥器内，升华干燥器内的浓缩液与电子节流阀节流后的低压、低温制冷剂液体继续对浓缩液进行降温、冻结；

S3、当浓缩液开始析出晶体时，打开第三控制阀进行真空升华干燥过程，升华中产生的低温二次蒸汽进入I级冷凝器与蒸发器产生的高温二次蒸汽进行热交换，低温二次蒸汽被冷凝成冷凝水后与高温二次蒸汽同时进入II级工质冷凝器，继续为低压制冷剂提供热量；

S4、在真空升华干燥第一阶段中，除去冻结物料中约90％的水份后，物料呈固态状态，在升华干燥器的搅拌下，将其送至二次干燥器内，此时固态物料与高压制冷剂饱和液体进行热交换，固态物料吸收高压制冷剂饱和液体的显热，继续进行加热干燥，除去残余的水份；

S5、开启第四控制阀，经由真空泵抽真空，残余水份被汽化产生的二次蒸汽进入II级工质冷凝器内，开启二次干燥器内的刮板搅拌装置连续搅拌，当其内部的固态物料达到所需的浓度时，关闭第四控制阀，打开二次干燥器下方的干粉出料仓，将干粉排至仓外。

进一步的，所述S1中低压制冷剂蒸汽转换成高压的饱和制冷剂蒸汽的步骤包括：将低压制冷剂蒸汽送入到涡旋压缩式热泵内，增加温度、压力和焓值，变成高压的饱和制冷剂蒸汽。

进一步的，所述S1中料液与低压、低温制冷剂液体的冷热交换步骤包括：当浓缩液预冷罐内的浓缩液温度降低至临近冰点时，自动关闭第一控制阀，并自动开启第二控制阀，停止对料液降温。

进一步的，所述S2中浓缩液进入到升华干燥器的步骤包括：当升华干燥器内的浓缩液达到设定的液位时，自动关闭第三控制阀，并通过真空泵抽真空，停止进料。

进一步的，所述S3中高温二次蒸汽进入II级工质冷凝器的冷凝步骤包括：高温二次蒸汽进入II级冷凝器后，蒸汽潜热被低压、低温制冷剂吸收后变成冷凝水，进入冷凝水罐，然后由冷凝水泵排出。

进一步的，所述真空泵分别与冷凝水罐、II级工质冷凝器、I级冷凝器、升华干燥器、二次干燥器和蒸发器相连通，可以实现降低容器内部压强，提高真空度，降低液体沸点，进而提高液体的蒸发速度。

进一步的，所述S5中刮板搅拌装置包括搅拌腔体，所述搅拌腔体的内顶端转动连接有转动杆，所述搅拌腔体的上端安装有电机，所述电机的输出端与转动杆的上端固定连接，所述转动杆的外端固定连接有多个均匀分布的搅拌叶片，所述搅拌叶片远离转动杆的一端固定连接有排斥球体，所述搅拌腔体内设有两个刮板体，两个所述刮板体相远离的一端均与搅拌腔体的内侧壁相接触，两个所述刮板体相靠近的一端均与多个排斥球体固定连接，所述搅拌叶片的外端滑动连接有滑动板，所述滑动板的外端固定连接有多个均匀分布的破碎齿，所述滑动板的外端和排斥球体的内侧壁均固定连接有弧形磁铁块，且两个弧形磁铁块相互靠近的一端均为S极，所述排斥球体靠近滑动板的一端开凿有通口，所述通口内设有挤压球体，所述挤压球体的外端与通口的内侧壁之间固定连接有弹性隔膜，所述排斥球体的内壁之间固定连接有挤压膜，所述挤压膜与挤压球体相接触，所述排斥球体的内壁之间固定连接有弹性绝磁囊体，所述弹性绝磁囊体位于弧形磁铁块和挤压膜之间，所述弹性绝磁囊体内填充有Fe-Ni合金粉末，且Ni的含量为80％，所述弹性绝磁囊体的外端开凿有多个均匀分布的透气孔，所述透气孔的内壁固定连接有透气膜，可以实现通过电机带动转动杆转动，使其带动搅拌叶片和刮板体转动，在搅拌叶片转动过程中，由于离心作用，使滑动板和破碎齿远离转动杆滑动，随着滑动板和破碎齿的滑动，使弧形磁铁块与挤压球体相接触，并挤压其向排斥球体内部运动，带动挤压膜挤压排斥球体内部空气，使空气透过透气膜进入到弹性绝磁囊体内，带动弹性绝磁囊体膨胀，而随着弹性绝磁囊体的膨胀，使Fe-Ni合金粉末分散开来，产生缝隙，不能密集在一起，不能隔绝两个弧形磁铁块之间的磁性影响，使滑动板和破碎齿在两个弧形磁铁块的排斥力作用下向转动杆方向滑动，而挤压球体和挤压膜在失去挤压后开始恢复成原位，同时弹性绝磁囊体也恢复成其初始状态，Fe-Ni合金粉末密集在一起，实现绝磁作用，而滑动板和破碎齿在失去两个弧形磁铁块的排斥力作用后，通过转动离心影响，再次靠近排斥球体，实现来回滑动，使破碎齿与固态物料接触破碎，避免固态物料大块的形成，又能增大二次干燥器内的传热面K值，而刮板体随着转动刮落搅拌腔体内侧壁上残留的固态物料，避免资源浪费。

进一步的，所述破碎齿的内部为空心设置，所述破碎齿的内部设有多个均匀分布的活动球囊，所述活动球囊内填充有二氧化碳气体，二氧化碳气体具有吸热作用，在破碎齿与固态物料接触破碎过程中，活动球囊发生运动与破碎齿相接触碰撞，并将热量传递给固态物料，增强干燥效果。

进一步的，所述刮板体的内部为空心设置，所述刮板体的内壁之间固定连接有多个振动球体，所述振动球体的内顶端固定连接有拉力绳，所述拉力绳的下端固定连接有弹性摆球，在刮板体转动刮落固态物料过程中，受转动离心作用影响，弹性摆球在拉力绳的辅助下，对振动球体的内侧壁进行来回摆动撞击，产生振动，并将振动影响传递给搅拌腔体，配合刮板体的刮动，使残留在其内侧壁上的固态物料掉落下来，避免造成资源浪费，使出料更加彻底。

进一步的，所述搅拌叶片的外端开凿有两个滑槽，所述滑动板的内侧壁固定连接有两个滑动块，所述滑动块位于滑槽内且与其滑动连接，所述滑动块的外端与滑槽的内壁之间固定连接有拉伸弹簧，通过设置滑动块和滑槽，配合拉伸弹簧的弹性作用，方便滑动板的来回移动。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

本方案通过电子节流阀出来的低温低压饱和制冷剂在I级冷凝器中吸收了低温二次蒸汽热源的热量变成了低温饱和制冷剂蒸汽，然后经过涡旋压缩式热泵的压缩、增温、增焓后，再进入蒸发器放热，放热后又经II级工质冷凝器冷凝成高压的制冷剂饱和液体，通过电子节流阀节流后继续吸热蒸发，再经升华干燥器干燥成固态物料，并输送到二次干燥器中配合刮板搅拌装置再次干燥，使破碎齿在转动离心作用配合两个弧形磁铁块的相互排斥来回滑动，粉碎固态物料，增大传热面K值，同时振动球体的摆动敲击使物料不残留，出料彻底，实现冷热源双向利用，节能环保。

附图说明

图1为本发明的蒸发干燥工艺流程示意图；

图2为本发明中刮板搅拌装置的整体结构示意图；

图3为图2中排斥球体的剖面结构示意图；

图4为图2中搅拌叶片的侧视剖面结构示意图；

图5为图4中滑槽的俯视结构示意图；

图6为图2中刮板体的剖面结构示意图。

图中标号说明：

1、蒸发器；2、浓缩液预冷罐；3、升华干燥器；4、I级冷凝器；5、II级工质冷凝器；6、浓缩液泵；7、电子节流阀；8、二次干燥器；801、搅拌腔体；802、转动杆；803、电机；804、搅拌叶片；805、排斥球体；806、刮板体；807、滑动板；808、破碎齿；809、弧形磁铁块；8010、挤压球体；8011、挤压膜；8012、弹性绝磁囊体；8013、活动球囊；8014、拉伸弹簧；8015、弹性隔膜；8016、透气膜；8017、振动球体；8018、拉力绳；8019、弹性摆球；9、涡旋压缩式热泵；10、冷凝水罐；11、真空泵；12、冷凝水泵；13、第一控制阀；14、第二控制阀；15、第三控制阀；16、第四控制阀。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图；对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然；所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例；而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例；本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例；都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例：

请参阅图1，一种高效热泵真空低温蒸发冷冻干燥工艺及设备，包括以下步骤：

S1、首先，将低压制冷剂蒸汽转换成高压的饱和制冷剂蒸汽，再输送到蒸发器1与料液进行热交换，再经浓缩液泵6送入浓缩液预冷罐2与电子节流阀7节流后的低压、低温制冷剂液体进行冷热交换；

S2、浓缩液预冷罐2内的浓缩液通过负压自动进入升华干燥器3内，升华干燥器3内的浓缩液与电子节流阀7节流后的低压、低温制冷剂液体继续对浓缩液进行降温、冻结；

S3、当浓缩液开始析出晶体时，打开第三控制阀15进行真空升华干燥过程，升华中产生的低温二次蒸汽进入I级冷凝器4与蒸发器1产生的高温二次蒸汽进行热交换，低温二次蒸汽被冷凝成冷凝水后与高温二次蒸汽同时进入II级工质冷凝器5，继续为低压制冷剂提供热量；

S4、在真空升华干燥第一阶段中，除去冻结物料中约90％的水份后，物料呈固态状态，在升华干燥器3的搅拌下，将其送至二次干燥器8内，此时固态物料与高压制冷剂饱和液体进行热交换，固态物料吸收高压制冷剂饱和液体的显热，继续进行加热干燥，除去残余的水份；

S5、开启第四控制阀16，经由真空泵11抽真空，残余水份被汽化产生的二次蒸汽进入II级工质冷凝器5内，开启二次干燥器8内的刮板搅拌装置连续搅拌，当其内部的固态物料达到所需的浓度时，关闭第四控制阀16，打开二次干燥器8下方的干粉出料仓，将干粉排至仓外。

请参阅图1，S1中低压制冷剂蒸汽转换成高压的饱和制冷剂蒸汽的步骤包括：将低压制冷剂蒸汽送入到涡旋压缩式热泵9内，增加温度、压力和焓值，变成高压的饱和制冷剂蒸汽，S1中料液与低压、低温制冷剂液体的冷热交换步骤包括：当浓缩液预冷罐2内的浓缩液温度降低至临近冰点时，自动关闭第一控制阀13，并自动开启第二控制阀14，停止对料液降温，本蒸发干燥工艺采用最先进的热泵工艺技术结合低温、负压蒸发干燥工艺，维护成本极低，其中热泵工艺即可结合升膜式、外循环式、强制循环式、降膜式、刮膜式蒸发工艺，供客户任意选择，满足物料特性要求，且本工艺中蒸发器1采用SS304-316L-2205-TA1-TA2等材料制成，蒸发器1与液体相接触的部件，采用SAF-2507，SANICRO-28或钛合金等特殊耐腐蚀性材料制成，用于含高氯化物或氟化物的污水处理，制冷剂采用冷媒R22或R410a制成，一次性注入，永久循环使用，且在蒸发过程中设置有自动清洗系统，由PLC程序自动循环启动，符合GMP标准要求，水平管降膜蒸发、效率高、停留时间短、不易结垢、蒸发温和，最适合热敏性物料蒸发浓缩。

请参阅图1，S2中浓缩液进入到升华干燥器3的步骤包括：当升华干燥器3内的浓缩液达到设定的液位时，自动关闭第三控制阀15，并通过真空泵11抽真空，停止进料，S3中高温二次蒸汽进入II级工质冷凝器5的冷凝步骤包括：高温二次蒸汽进入II级冷凝器5后，蒸汽潜热被低压、低温制冷剂吸收后变成冷凝水，进入冷凝水罐10，然后由冷凝水泵12排出，本设备为模块化一体机，结构紧凑，占地空间小，可实现撬装式工作，无需外围提供冷却水、蒸汽，输入电源亦可自动运行，采用西门子PLC控制和触摸人机界面，实现连续进料，连续出料，所有单元部分为自动化控制，一键操作，简单可靠，且可远程控制调节器，实现物联网、手机可视化及报警功能。

请参阅图1，真空泵11分别与冷凝水罐10、II级工质冷凝器5、I级冷凝器4、升华干燥器3、二次干燥器8和蒸发器1相连通，可以实现降低容器内部压强，提高真空度，降低液体沸点，进而提高液体的蒸发速度。

请参阅图2-6，S5中刮板搅拌装置包括搅拌腔体801，搅拌腔体801的内顶端转动连接有转动杆802，搅拌腔体801的上端安装有电机803，电机803的输出端与转动杆802的上端固定连接，转动杆802的外端固定连接有多个均匀分布的搅拌叶片804，搅拌叶片804远离转动杆802的一端固定连接有排斥球体805，搅拌腔体801内设有两个刮板体806，两个刮板体806相远离的一端均与搅拌腔体801的内侧壁相接触，两个刮板体806相靠近的一端均与多个排斥球体805固定连接，搅拌叶片804的外端滑动连接有滑动板807，滑动板807的外端固定连接有多个均匀分布的破碎齿808，滑动板807的外端和排斥球体805的内侧壁均固定连接有弧形磁铁块809，且两个弧形磁铁块809相互靠近的一端均为S极，排斥球体805靠近滑动板807的一端开凿有通口，通口内设有挤压球体8010，挤压球体8010的外端与通口的内侧壁之间固定连接有弹性隔膜8015，排斥球体805的内壁之间固定连接有挤压膜8011，挤压膜8011与挤压球体8010相接触，排斥球体805的内壁之间固定连接有弹性绝磁囊体8012，弹性绝磁囊体8012位于弧形磁铁块809和挤压膜8011之间，弹性绝磁囊体8012内填充有Fe-Ni合金粉末，且Ni的含量为80％，弹性绝磁囊体8012的外端开凿有多个均匀分布的透气孔，透气孔的内壁固定连接有透气膜8016，可以实现通过电机803带动转动杆802转动，使其带动搅拌叶片804和刮板体806转动，在搅拌叶片804转动过程中，由于离心作用，使滑动板807和破碎齿808远离转动杆802滑动，随着滑动板807和破碎齿808的滑动，使弧形磁铁块809与挤压球体8010相接触，并挤压其向排斥球体805内部运动，带动挤压膜8011挤压排斥球体805内部空气，使空气透过透气膜8016进入到弹性绝磁囊体8012内，带动弹性绝磁囊体8012膨胀，而随着弹性绝磁囊体8012的膨胀，使Fe-Ni合金粉末分散开来，产生缝隙，不能密集在一起，不能隔绝两个弧形磁铁块809之间的磁性影响，使滑动板807和破碎齿808在两个弧形磁铁块809的排斥力作用下向转动杆802方向滑动，而挤压球体8010和挤压膜8011在失去挤压后开始恢复成原位，同时弹性绝磁囊体8012也恢复成其初始状态，Fe-Ni合金粉末密集在一起，实现绝磁作用，而滑动板807和破碎齿808在失去两个弧形磁铁块809的排斥力作用后，通过转动离心影响，再次靠近排斥球体805，实现来回滑动，使破碎齿808与固态物料接触破碎，避免固态物料大块的形成，又能增大二次干燥器8内的传热面K值，而刮板体806随着转动刮落搅拌腔体801内侧壁上残留的固态物料，避免资源浪费，其中电机803的型号为Y2/YE2-132M-4极。

请参阅图4-5，破碎齿808的内部为空心设置，破碎齿808的内部设有多个均匀分布的活动球囊8013，活动球囊8013内填充有二氧化碳气体，二氧化碳气体具有吸热作用，在破碎齿808与固态物料接触破碎过程中，活动球囊8013发生运动与破碎齿808相接触碰撞，并将热量传递给固态物料，增强干燥效果，搅拌叶片804的外端开凿有两个滑槽，滑动板807的内侧壁固定连接有两个滑动块，滑动块位于滑槽内且与其滑动连接，滑动块的外端与滑槽的内壁之间固定连接有拉伸弹簧8014，通过设置滑动块和滑槽，配合拉伸弹簧8014的弹性作用，方便滑动板807的来回移动。

请参阅图6，刮板体806的内部为空心设置，刮板体806的内壁之间固定连接有多个振动球体8017，振动球体8017的内顶端固定连接有拉力绳8018，拉力绳8018的下端固定连接有弹性摆球8019，在刮板体806转动刮落固态物料过程中，受转动离心作用影响，弹性摆球8019在拉力绳8018的辅助下，对振动球体8017的内侧壁进行来回摆动撞击，产生振动，并将振动影响传递给搅拌腔体801，配合刮板体806的刮动，使残留在其内侧壁上的固态物料掉落下来，避免造成资源浪费，使出料更加彻底。

在本发明中，相关的技术人员在使用该装置时，首先驱动电机803带动转动杆802转动，使其带动搅拌叶片804和刮板体806转动，在搅拌叶片804转动过程中，由于离心作用，使滑动板807和破碎齿808远离转动杆802滑动，随着滑动板807和破碎齿808的滑动，使弧形磁铁块809与挤压球体8010相接触，并挤压其向排斥球体805内部运动，带动挤压膜8011挤压排斥球体805内部空气，使空气透过透气膜8016进入到弹性绝磁囊体8012内，带动弹性绝磁囊体8012膨胀，而随着弹性绝磁囊体8012的膨胀，使Fe-Ni合金粉末分散开来，产生缝隙，不能密集在一起，不能隔绝两个弧形磁铁块809之间的磁性影响，使滑动板807和破碎齿808在两个弧形磁铁块809的排斥力作用下向转动杆802方向滑动，而挤压球体8010和挤压膜8011在失去挤压后开始恢复成原位，同时弹性绝磁囊体8012也恢复成其初始状态，Fe-Ni合金粉末密集在一起，实现绝磁作用，而滑动板807和破碎齿808在失去两个弧形磁铁块809的排斥力作用后，通过转动离心影响，再次靠近排斥球体805，实现来回滑动，使破碎齿808与固态物料接触破碎，避免固态物料大块的形成，在破碎齿808与固态物料接触破碎过程中，活动球囊8013发生运动与破碎齿808相接触碰撞，并将热量传递给固态物料，而刮板体806随着转动刮落搅拌腔体801内侧壁上残留的固态物料，且在刮落过程中，受转动离心作用影响，弹性摆球8019在拉力绳8018的辅助下，对振动球体8017的内侧壁进行来回摆动撞击，产生振动，并将振动影响传递给搅拌腔体801，配合刮板体806的刮动，使残留在其内侧壁上的固态物料掉落下来。

以上所述；仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此；任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内；根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变；都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种高效热泵真空低温蒸发冷冻干燥工艺及设备，其特征在于：包括以下步骤：

S1、首先，将低压制冷剂蒸汽转换成高压的饱和制冷剂蒸汽，再输送到蒸发器(1)与料液进行热交换对料液，提高料液浓度，再经浓缩液泵(6)送入浓缩液预冷罐(2)与电子节流阀(7)节流后的低压、低温制冷剂液体进行冷热交换；

S2、浓缩液预冷罐(2)内的浓缩液通过负压自动进入升华干燥器(3)内，升华干燥器(3)内的浓缩液与电子节流阀(7)节流后的低压、低温制冷剂液体继续对浓缩液进行降温、冻结；

S3、当浓缩液开始析出晶体时(物料温度低于共熔点)，打开第三控制阀(15)进行真空升华干燥过程，升华中产生的低温二次蒸汽进入I级冷凝器(4)与蒸发器(1)产生的高温二次蒸汽进行热交换，低温二次蒸汽被冷凝成冷凝水后与高温二次蒸汽同时进入II级工质冷凝器(5)，继续为低压制冷剂提供热量；

S4、在真空升华干燥第一阶段中，除去冻结物料中约90％的水份后，物料呈固态状态，在升华干燥器(3)的搅拌下，将其送至二次干燥器(8)内，此时固态物料与高压制冷剂饱和液体进行热交换，固态物料吸收高压制冷剂饱和液体的显热，继续进行加热干燥，除去残余的水份；

S5、开启第四控制阀(16)，经由真空泵(11)抽真空，残余水份被汽化产生的二次蒸汽进入II级工质冷凝器(5)内，开启二次干燥器(8)内的刮板搅拌装置连续搅拌，当其内部的固态物料达到所需的浓度时(干粉含水量低于1-3％)，关闭第四控制阀(16)，打开二次干燥器(8)下方的干粉出料仓，将干粉排至仓外。

2.根据权利要求1所述的一种高效热泵真空低温蒸发冷冻干燥工艺及设备，其特征在于：所述S1中低压制冷剂蒸汽转换成高压的饱和制冷剂蒸汽的步骤包括：将低压制冷剂蒸汽送入到涡旋压缩式热泵(9)内，增加温度、压力和焓值，变成高压的饱和制冷剂蒸汽。

3.根据权利要求1所述的一种高效热泵真空低温蒸发冷冻干燥工艺及设备，其特征在于：所述S1中料液与低压、低温制冷剂液体的冷热交换步骤包括：当浓缩液预冷罐(2)内的浓缩液温度降低至临近冰点时，自动关闭第一控制阀(13)，并自动开启第二控制阀(14)，停止对料液降温。

4.根据权利要求1所述的一种高效热泵真空低温蒸发冷冻干燥工艺及设备，其特征在于：所述S2中浓缩液进入到升华干燥器(3)的步骤包括：当升华干燥器(3)内的浓缩液达到设定的液位时，自动关闭第三控制阀(15)，并通过真空泵(11)抽真空，停止进料。

5.根据权利要求1所述的一种高效热泵真空低温蒸发冷冻干燥工艺及设备，其特征在于：所述S3中高温二次蒸汽进入II级工质冷凝器(5)的冷凝步骤包括：高温二次蒸汽进入II级冷凝器(5)后，蒸汽潜热被低压、低温制冷剂吸收后变成冷凝水，进入冷凝水罐(10)，然后由冷凝水泵(12)排出。

6.根据权利要求5所述的一种高效热泵真空低温蒸发冷冻干燥工艺及设备，其特征在于：所述真空泵(11)分别与冷凝水罐(10)、II级工质冷凝器(5)、I级冷凝器(4)、升华干燥器(3)、二次干燥器(8)和蒸发器(1)相连通。

7.根据权利要求1所述的一种高效热泵真空低温蒸发冷冻干燥工艺及设备，其特征在于：所述S5中刮板搅拌装置包括搅拌腔体(801)，所述搅拌腔体(801)的内顶端转动连接有转动杆(802)，所述搅拌腔体(801)的上端安装有电机(803)，所述电机(803)的输出端与转动杆(802)的上端固定连接，所述转动杆(802)的外端固定连接有多个均匀分布的搅拌叶片(804)，所述搅拌叶片(804)远离转动杆(802)的一端固定连接有排斥球体(805)，所述搅拌腔体(801)内设有两个刮板体(806)，两个所述刮板体(806)相远离的一端均与搅拌腔体(801)的内侧壁相接触，两个所述刮板体(806)相靠近的一端均与多个排斥球体(805)固定连接，所述搅拌叶片(804)的外端滑动连接有滑动板(807)，所述滑动板(807)的外端固定连接有多个均匀分布的破碎齿(808)，所述滑动板(807)的外端和排斥球体(805)的内侧壁均固定连接有弧形磁铁块(809)，且两个弧形磁铁块(809)相互靠近的一端均为S极，所述排斥球体(805)靠近滑动板(807)的一端开凿有通口，所述通口内设有挤压球体(8010)，所述挤压球体(8010)的外端与通口的内侧壁之间固定连接有弹性隔膜(8015)，所述排斥球体(805)的内壁之间固定连接有挤压膜(8011)，所述挤压膜(8011)与挤压球体(8010)相接触，所述排斥球体(805)的内壁之间固定连接有弹性绝磁囊体(8012)，所述弹性绝磁囊体(8012)位于弧形磁铁块(809)和挤压膜(8011)之间，所述弹性绝磁囊体(8012)内填充有Fe-Ni合金粉末，且Ni的含量为80％，所述弹性绝磁囊体(8012)的外端开凿有多个均匀分布的透气孔，所述透气孔的内壁固定连接有透气膜(8016)。

8.根据权利要求7所述的一种高效热泵真空低温蒸发冷冻干燥工艺及设备，其特征在于：所述破碎齿(808)的内部为空心设置，所述破碎齿(808)的内部设有多个均匀分布的活动球囊(8013)，所述活动球囊(8013)内填充有二氧化碳气体。

9.根据权利要求7所述的一种高效热泵真空低温蒸发冷冻干燥工艺及设备，其特征在于：所述刮板体(806)的内部为空心设置，所述刮板体(806)的内壁之间固定连接有多个振动球体(8017)，所述振动球体(8017)的内顶端固定连接有拉力绳(8018)，所述拉力绳(8018)的下端固定连接有弹性摆球(8019)。

10.根据权利要求7所述的一种高效热泵真空低温蒸发冷冻干燥工艺及设备，其特征在于：所述搅拌叶片(804)的外端开凿有两个滑槽，所述滑动板(807)的内侧壁固定连接有两个滑动块，所述滑动块位于滑槽内且与其滑动连接，所述滑动块的外端与滑槽的内壁之间固定连接有拉伸弹簧(8014)。

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