專(zhuān)利名稱(chēng)：一種用于顆粒狀調(diào)理食品的脈沖噴動(dòng)微波凍干裝置及均勻化高效加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于顆粒狀調(diào)理食品的脈沖噴動(dòng)微波凍干裝置及均勻化高效加 工方法，適用于化工、農(nóng)業(yè)、食品行業(yè)顆粒物料負(fù)壓微波均勻化噴動(dòng)干燥，屬于農(nóng)產(chǎn)品脫水 加工及干燥機(jī)械裝備領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
當(dāng)今常規(guī)物料特別是果蔬凍干技術(shù)及裝備相對(duì)成熟。利用微波輔助凍干加工技 術(shù)及裝備是提升傳統(tǒng)果蔬脫水加工行業(yè)的一個(gè)重要方向。目前物料高效干燥研究的一般 思路主要集中在采用微波、遠(yuǎn)紅外、高頻等內(nèi)部加熱熱源進(jìn)行聯(lián)合干燥，實(shí)現(xiàn)凍干過(guò)程的縮 短，達(dá)到高效、節(jié)能的目的。但高效、節(jié)能特征最顯著的微波凍干存在非常顯著的加熱不均 勻現(xiàn)象(冷熱點(diǎn)現(xiàn)象)，從而導(dǎo)致其干燥品質(zhì)明顯下降(過(guò)熱焦化和過(guò)冷未干)，成品均勻度 僅為50%-60%，再次處理的成本大幅提高。同時(shí)，我國(guó)的出口凍干農(nóng)產(chǎn)品加工產(chǎn)業(yè)存在三大 突出難題及需求(1)農(nóng)產(chǎn)品凍干存在能耗大、干燥時(shí)間長(zhǎng)、成本高等難題，對(duì)高效干燥技 術(shù)有強(qiáng)烈需求。傳統(tǒng)凍干工藝技術(shù)及裝備雖可最大限度保留脫水蔬菜產(chǎn)品的感官及營(yíng)養(yǎng)品 質(zhì)，但加工時(shí)間長(zhǎng)、生產(chǎn)成本高，且有能耗高的缺陷，這已成為制約農(nóng)產(chǎn)品凍干行業(yè)發(fā)展的 瓶頸。(2)農(nóng)產(chǎn)品高效凍干存在均勻性差、成品率低、產(chǎn)品綜合品質(zhì)變劣加劇等難題，對(duì)高效 均勻干燥技術(shù)有強(qiáng)烈需求。單一的微波凍干，雖然微波穿透性強(qiáng)，但由于其加熱的選擇性以 及微波的尖角集中性等特點(diǎn)，使不同被加熱物體各部分產(chǎn)生的熱能可能產(chǎn)生較大的差異， 同時(shí)，微波凍干過(guò)程中存在低壓氣體放電現(xiàn)象，從而使其在工業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用上受到了限制。[3]傳統(tǒng)凍干產(chǎn)品出口的綜合競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)在下降，國(guó)際市場(chǎng)對(duì)高品質(zhì)、低成本的凍干蔬果有強(qiáng) 烈需求。而本發(fā)明通過(guò)高真空條件下的脈沖噴動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)物料高效凍干下的均勻、快速脫水， 使一次干燥成品均勻度達(dá)到98%以上,實(shí)現(xiàn)真正快速、低成本均勻干燥。
張慜、孫金才，顏偉強(qiáng)等(專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?00910213559.1)公開(kāi)了一種提高微波噴動(dòng) 干燥顆粒狀果蔬均勻膨化效果的分段方法。在不同的干燥階段采用不同的進(jìn)風(fēng)量，即初始 為熱風(fēng)噴動(dòng)預(yù)干燥，后續(xù)采用氣流和微波相結(jié)合的方法干燥。通過(guò)控制干燥果蔬顆粒在氣 流場(chǎng)和微波混合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)情況，以達(dá)到提高顆粒狀果蔬顆粒的膨化效果。但本專(zhuān)利的不 同之處為在高真空條件下實(shí)現(xiàn)物料的噴動(dòng)、旋轉(zhuǎn)，通過(guò)調(diào)整脈沖噴動(dòng)的周期、氣體流量調(diào)整 物料噴動(dòng)效果，實(shí)現(xiàn)物料微波凍干的均勻性，由于物料噴動(dòng)時(shí)間短(2s)，并且噴動(dòng)時(shí)微波加 熱停止，再者微波加熱無(wú)熱惰性，產(chǎn)品不出現(xiàn)塌陷現(xiàn)象，因此，產(chǎn)品品質(zhì)與普通凍干基本一 致，遠(yuǎn)高于常壓微波噴動(dòng)干燥產(chǎn)品。
張慜、孫金才、鐘齊豐、顏偉強(qiáng)等(專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?00810244418.1)公開(kāi)了提高顆粒狀 果蔬微波干燥均勻性的噴動(dòng)輔助方法，采用兩類(lèi)氣流場(chǎng)進(jìn)行微波噴動(dòng)干燥，產(chǎn)品干燥后含 水量均在6%以下。但本專(zhuān)利的不同之處為在真空條件下實(shí)現(xiàn)物料的噴動(dòng)、旋轉(zhuǎn)，通過(guò)調(diào)整 脈沖噴動(dòng)的周期、氣體流量調(diào)整物料噴動(dòng)效果。由于物料噴動(dòng)時(shí)間短(2s)，并且噴動(dòng)時(shí)微波 加熱停止，再者微波加熱無(wú)熱惰性，產(chǎn)品不出現(xiàn)塌陷現(xiàn)象，因此，產(chǎn)品品質(zhì)與普通凍干基本一致，并且產(chǎn)品干燥后含水量控制在5%以下。
王玉川、時(shí)興榮、鄭小衛(wèi)(授權(quán)專(zhuān)利號(hào)ZL 03249124. 7)公開(kāi)了用于食品生產(chǎn)的微波 冷凍干燥設(shè)備。該設(shè)備由倉(cāng)體、捕水器、微波磁控管、吊車(chē)、托板和物料托盤(pán)所構(gòu)成。倉(cāng)體為 適宜進(jìn)、出吊車(chē)和進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)的長(zhǎng)方體真空容器，其前面為倉(cāng)門(mén)。提供蒸發(fā)熱源的微波 磁控管分別排列安裝在倉(cāng)體的頂面和兩側(cè)，兩個(gè)捕水器以交替工作和連續(xù)制冷的方式并排 固定在倉(cāng)體的底部，倉(cāng)體的頂面和捕水器的上表面分別固定有導(dǎo)軌和滑軌，兩側(cè)排列有托 板和物料托盤(pán)的吊車(chē)滑動(dòng)連接于導(dǎo)軌與滑軌之間。但是該發(fā)明沒(méi)能實(shí)現(xiàn)物料在凍干過(guò)程中 物料的運(yùn)動(dòng)，存在不均勻加熱現(xiàn)象。本專(zhuān)利采用圓柱形微波加熱腔體，工作在常壓狀態(tài)，阻 止了微波饋口在真空狀態(tài)下低壓氣體放電現(xiàn)象，干燥腔為管道式，使產(chǎn)品在干燥過(guò)程中獲 得均勻微波加熱，脈沖噴動(dòng)實(shí)現(xiàn)物料在凍干過(guò)程中物料的空間運(yùn)動(dòng)，改善微波凍干過(guò)程中 不均勻加熱現(xiàn)象。由于物料噴動(dòng)時(shí)間短(2s)，并且噴動(dòng)時(shí)微波加熱停止，再者微波加熱無(wú)熱 惰性，產(chǎn)品不出現(xiàn)塌陷現(xiàn)象，因此，產(chǎn)品品質(zhì)與普通凍干基本一致。
叢繁滋(申請(qǐng)專(zhuān)利號(hào)CN 200610010411. 4)公開(kāi)了可用于食品藥品生產(chǎn)的微波真空 冷凍干燥設(shè)備，該發(fā)明解吸階段中，將微波加熱、擱板硅油加熱相結(jié)合，以擱板硅油加熱為 產(chǎn)品的干燥品質(zhì)作最后保障，不會(huì)產(chǎn)生微波過(guò)熱影響產(chǎn)品品質(zhì)的現(xiàn)象。但是該發(fā)明沒(méi)能實(shí) 現(xiàn)物料在凍干過(guò)程中物料的運(yùn)動(dòng)，存在不均勻加熱現(xiàn)象，另外干燥時(shí)間比單一的微波凍干 時(shí)間長(zhǎng)。本專(zhuān)利采用圓柱形微波加熱腔體，工作在常壓狀態(tài)，阻止了微波饋口在真空狀態(tài) 下低壓氣體放電現(xiàn)象，干燥腔為管道式，使產(chǎn)品在干燥管內(nèi)獲得均勻微波加熱，脈沖噴動(dòng)實(shí) 現(xiàn)物料在凍干過(guò)程中物料的空間運(yùn)動(dòng)，改善微波凍干過(guò)程中不均勻加熱現(xiàn)象。由于物料噴 動(dòng)時(shí)間短(2s)，并且噴動(dòng)時(shí)微波加熱停止，再加微波加熱無(wú)熱惰性，產(chǎn)品不出現(xiàn)塌陷現(xiàn)象， 因此，產(chǎn)品品質(zhì)與普通凍干基本一致，并且干燥時(shí)間比微波加熱、擱板硅油加熱相結(jié)合方式 短。
張慜、段續(xù)、范柳萍(授權(quán)專(zhuān)利號(hào)ZL 200610088075. 5)公開(kāi)了一種縮短果蔬粉微波 冷凍干燥時(shí)間的方法。通過(guò)對(duì)速凍前的漿狀果蔬，植入高介電系數(shù)的納米氧化鈦陶瓷，并 添加介電常數(shù)較高的氨基酸、糖或鹽，提高漿狀果蔬的介電內(nèi)核，縮短微波真空冷凍干燥周 期。該專(zhuān)利改變了漿狀果蔬的成分，并且原料僅限于漿狀果蔬混合物微波凍干，另外該專(zhuān)利 對(duì)微波凍干均勻性沒(méi)有提到。但本專(zhuān)利的不同之處為在真空條件下實(shí)現(xiàn)物料的噴動(dòng)、旋轉(zhuǎn)， 不改變物料的成分，通過(guò)調(diào)整脈沖噴動(dòng)的周期、氣體流量來(lái)調(diào)整物料在凍干過(guò)程中不同干 燥階段的噴動(dòng)效果，實(shí)現(xiàn)物料微波凍干均勻。
張慜、王玉川(授權(quán)專(zhuān)利號(hào)ZL 201010572843. O)公開(kāi)了一種負(fù)壓微波均勻噴動(dòng)干 燥裝置及應(yīng)用。該專(zhuān)利所述裝備采用圓柱形微波加熱腔體，干燥腔為管道式，使產(chǎn)品在干燥 過(guò)程中獲得均勻微波加熱，真空系統(tǒng)采用水循環(huán)式真空泵。通過(guò)調(diào)整干燥管內(nèi)真空度、氣 流速度實(shí)現(xiàn)物料在真空狀態(tài)下連續(xù)地噴動(dòng)、旋轉(zhuǎn)、流動(dòng)，改善了傳統(tǒng)產(chǎn)品靜止或轉(zhuǎn)盤(pán)式微波 真空干燥過(guò)程中不均勻加熱現(xiàn)象，適用于顆粒物料的微波真空干燥。真空貯罐真空度僅為 4_5kPa;但本專(zhuān)利采用圓柱形微波加熱腔體，工作在常壓狀態(tài)，阻止了微波饋口在真空狀態(tài) 下低壓氣體放電現(xiàn)象，干燥腔為管道式，使產(chǎn)品在凍干過(guò)程中獲得均勻微波加熱，真空系統(tǒng) 采用低溫捕水器及獲得高真空的油封式真空泵。真空壓力波動(dòng)范圍為80-1500Pa。脈沖噴 動(dòng)實(shí)現(xiàn)物料在凍干過(guò)程中物料的空間運(yùn)動(dòng)，通過(guò)調(diào)整脈沖噴動(dòng)的周期、氣體流量實(shí)現(xiàn)物料 在微波凍干過(guò)程中不同干燥階段達(dá)到同樣的噴動(dòng)效果，因此可獲得均勻的微波凍干產(chǎn)品，同時(shí)由于物料噴動(dòng)時(shí)間短(2s)，并且噴動(dòng)時(shí)微波加熱停止，再者微波加熱無(wú)熱惰性，產(chǎn)品不出現(xiàn)塌陷現(xiàn)象，因此，其產(chǎn)品品質(zhì)與普通凍干的產(chǎn)品品質(zhì)基本一致。
李樹(shù)君；曹有福；楊炳南等(申請(qǐng)專(zhuān)利號(hào)201010101353. 6)公開(kāi)了一種微波真空冷凍干燥設(shè)備，所述專(zhuān)利微波真空冷凍干燥裝置包括微波諧振腔及真空倉(cāng)，所述真空倉(cāng)部分設(shè)置在所述微波諧振腔內(nèi)，所述真空倉(cāng)可實(shí)現(xiàn)微波屏蔽與真空密封的雙重功能，以保證微波真空冷凍干燥的凍干條件。該專(zhuān)利采用傳統(tǒng)盤(pán)模式，沒(méi)能實(shí)現(xiàn)物料在干燥過(guò)程中運(yùn)動(dòng)。 但本專(zhuān)利采用圓柱形微波加熱腔體，工作在常壓狀態(tài)，阻止了微波饋口在真空狀態(tài)下低壓氣體放電現(xiàn)象，干燥腔為管道式，使產(chǎn)品在凍干過(guò)程中獲得均勻微波加熱。脈沖噴動(dòng)實(shí)現(xiàn)物料在凍干過(guò)程中物料的空間運(yùn)動(dòng)，通過(guò)調(diào)整脈沖噴動(dòng)的周期、氣體流量實(shí)現(xiàn)物料在微波凍干過(guò)程中不同干燥階段達(dá)到同樣的噴動(dòng)效果，因此可獲得均勻的微波凍干產(chǎn)品，同時(shí)由于物料噴動(dòng)時(shí)間短(2s)，并且噴動(dòng)時(shí)微波加熱停止，再者微波加熱無(wú)熱惰性，產(chǎn)品不出現(xiàn)塌陷現(xiàn)象，因此，產(chǎn)品品質(zhì)與普通凍干基本一致。
Scott ffennerstrum>Chicago, 111 (美國(guó)專(zhuān)利號(hào) 4856203,日 期 1989)公開(kāi)了一種用于醫(yī)藥粉劑的微波真空干燥裝置。該裝備所配干燥腔垂直放置，微波源安裝在干燥腔上部，攪拌器安裝在干燥腔底部。該專(zhuān)利雖然物料在干燥過(guò)程中轉(zhuǎn)動(dòng)，但不是空間運(yùn)動(dòng)，并且微波源未能均勻分布，仍存在微波干燥不均勻現(xiàn)象。另外該專(zhuān)利只能應(yīng)用于粉狀物料的微波真空干燥，顆粒物料由于攪拌擠壓作用造成破碎，更不能應(yīng)用于物料的凍干過(guò)程。本專(zhuān)利采用圓柱形微波加熱腔體，工作在常壓狀態(tài)，阻止了微波饋口在真空狀態(tài)下低壓氣體放電現(xiàn)象，干燥腔為管道式，微波源沿微波加熱腔均勻分布，使產(chǎn)品在凍干過(guò)程中獲得均勻微波加熱。物料在干燥過(guò)程中脈沖噴動(dòng)實(shí)現(xiàn)物料在凍干過(guò)程中物料的空間運(yùn)動(dòng)，通過(guò)調(diào)整脈沖噴動(dòng)的周期、氣體流量實(shí)現(xiàn)物料在微波凍干過(guò)程中不同干燥階段達(dá)到同樣的噴動(dòng)效果，因此可獲得均勻的微波凍干產(chǎn)品，同時(shí)由于物料噴動(dòng)時(shí)間短(2s)，物料噴動(dòng)距離小，并且噴動(dòng)時(shí)微波加熱停止，再者加微波加熱無(wú)熱惰性，產(chǎn)品不出現(xiàn)塌陷現(xiàn)象及破碎現(xiàn)象，因此，產(chǎn)品品質(zhì)與普通凍干基本一致，遠(yuǎn)高于微波真空干燥產(chǎn)品。
Wang, ff. ; Chen, G. H. ; Gao, F. R. (Drying Technology 2005, 23 (I), 317 -340)研究了一種提高脫脂乳微波凍干干燥速率的方法，該研究將高損耗因子碳化硅棒加入脫脂乳中用來(lái)提高脫脂乳的介電損耗因子，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該方法與常規(guī)微波凍干相比可縮短微干燥時(shí)間32%，與普通凍干相比可縮短干燥時(shí)間58%。但該研究沒(méi)有提到微波凍干的均勻性，且該方法只適合液態(tài)產(chǎn)品。但本專(zhuān)利的不同之處為在真空條件下實(shí)現(xiàn)物料的噴動(dòng)、 旋轉(zhuǎn)，不改變物料的成分，通過(guò)調(diào)整脈沖噴動(dòng)的周期、氣體流量來(lái)調(diào)整物料在凍干過(guò)程中不同干燥干階段的噴動(dòng)效果，實(shí)現(xiàn)物料微波凍干均勻。
Hao Jiang & Min Zhang & Arun S. Mujumdar等(Food Bioprocess Technol,DOI 1007/s, 11947-012-0801-1)進(jìn)行了香蕉片的微波凍干的溫度分布及微結(jié)構(gòu)研究。該研究所用裝備為傳統(tǒng)式微波凍干設(shè)備，微波加熱腔與干燥腔一體，微波源集中分布，產(chǎn)品采用盤(pán)式干燥。研究指出盤(pán)式微波凍干香蕉片存在干燥過(guò)程中存在不均勻性現(xiàn)象，出現(xiàn)冷熱點(diǎn)區(qū)域，微波凍干香蕉片微結(jié)構(gòu)與普通凍干相近。該研究沒(méi)能提出微波凍干均勻性改善技術(shù)方案。但本專(zhuān)利采用圓柱形微波加熱腔體，工作在常壓狀態(tài)，阻止了微波饋口在真空狀態(tài)下低壓氣體放電現(xiàn)象，微波源沿微波加熱腔均勻分布，干燥腔為管道式，使產(chǎn)品在凍干過(guò)程中獲得均勻微波加熱。脈沖噴動(dòng)實(shí)現(xiàn)物料在凍干過(guò)程中物料的空間運(yùn)動(dòng)，通過(guò)調(diào)整脈沖噴動(dòng)的周期、氣體流量實(shí)現(xiàn)物料在微波凍干過(guò)程中不同干燥階段達(dá)到同樣的噴動(dòng)效果，因此可獲 得均勻的微波凍干產(chǎn)品，同時(shí)由于物料噴動(dòng)時(shí)間短(2s)，并且噴動(dòng)時(shí)微波加熱停止，再者微 波加熱無(wú)熱惰性，產(chǎn)品不出現(xiàn)塌陷現(xiàn)象，因此，產(chǎn)品品質(zhì)與普通凍干基本一致。
總之，脈沖噴動(dòng)微波凍干方法與裝置，在國(guó)內(nèi)外未見(jiàn)報(bào)道。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是提供一種在脈沖噴動(dòng)輔助條件下實(shí)現(xiàn)物料微波凍干高效、均勻、低成本 干燥，保持甚至提高了物料傳統(tǒng)凍干品質(zhì)的微波凍干方法及裝置。
本發(fā)明的技術(shù)方案一種用于顆粒狀調(diào)理食品的脈沖噴動(dòng)微波凍干裝置，包括 進(jìn)料閥I和擋板閥2，還包括微波加熱腔體3、微波源4、水負(fù)載管5、真空干燥管6、氣體分 布器7、帶有氮?dú)庠吹臍怏w流量調(diào)節(jié)器8、氣-固分離器9、卸料器10、捕水器11、制冷機(jī)12、 真空貯罐13、真空泵14、控制面板15、水循環(huán)裝置16。進(jìn)料閥I位于擋板閥2上部，擋板閥 2位于微波加熱腔體3上方，擋板閥加工成孔板，防止干燥過(guò)程中顆粒流失，擋板閥2通過(guò) 管道與真空干燥管6進(jìn)口連接，微波加熱腔體3是圓柱型容器，微波加熱腔體兩端用封頭密 封；微波源4均勻分布于微波加熱腔體3四周四個(gè)方向，并按長(zhǎng)度方向均勻交替分布，每個(gè) 方向分布微波源數(shù)量為2-10個(gè)；水負(fù)載管5為PP材質(zhì)管，安裝在微波加熱腔體3內(nèi)，與真 空干燥管6平行，并與水循環(huán)裝置16連接。真空干燥管6垂直安裝在微波加熱腔體3內(nèi)， 真空干燥管6是物料干燥及流動(dòng)的通道；氣體分布器7位于真空干燥管6下部，氣體分布器 7通過(guò)管道與帶有氮?dú)庠吹臍怏w流量調(diào)節(jié)器8相連接；氣-固分離器9位于微波加熱腔體 右部，通過(guò)管道與真空干燥管6出口相連，氣-固分離器9右邊連接捕水器11，氣-固分離 器9下部連接卸料器10 ;制冷機(jī)12及真空貯罐13通過(guò)管道與捕水器11相連接；真空泵14 通過(guò)管道與真空貯罐13連接；控制面板15控制本裝置在脈沖噴動(dòng)微波凍干過(guò)程中的真空壓力及波動(dòng)范圍、微波功 率、脈沖噴動(dòng)氣體流量與噴動(dòng)周期的設(shè)定及自動(dòng)調(diào)節(jié)。
真空干燥管6在微波加熱腔體3內(nèi)垂直排列數(shù)為3-10排，真空干燥管6管內(nèi)徑為 32-100mm，管道材質(zhì)采用耐微波吸收率低、耐高溫、低溫、摩擦系數(shù)低的食品級(jí)聚四氟乙烯 材料制作。
微波功率根據(jù)物料設(shè)定溫度曲線(xiàn)由控制面板15自動(dòng)連續(xù)跟蹤調(diào)節(jié)，誤差控制在 ±1。。。
物料在脈沖噴動(dòng)微波凍干過(guò)程中在微波加熱腔體3圓柱表面周邊均分設(shè)有四個(gè) 觀(guān)察窗，可以觀(guān)察到微波加熱腔體3內(nèi)的變化狀態(tài)。
在脈沖噴動(dòng)微波凍干過(guò)程中水負(fù)載用來(lái)保護(hù)微波源及自動(dòng)調(diào)節(jié)真空干燥管中微 波場(chǎng)強(qiáng)。
真空干燥管中真空壓力波動(dòng)范圍為80_1500Pa。
所述裝置用于顆粒狀調(diào)理食品脈沖噴動(dòng)微波均勻化凍干的方法，其特征在于物料 通過(guò)進(jìn)料閥I及擋板閥2進(jìn)入真空干燥管6，擋板閥加工成孔板，防止干燥過(guò)程中顆粒流失； 真空干燥管6是物料干燥及流動(dòng)的通道；微波加熱腔體3是圓柱型容器，微波源4均勻分布 其四周，真空干燥管6安裝在微波加熱腔體3內(nèi)，微波加熱腔體3兩端用封頭密封；水負(fù)載 管5為PP材質(zhì)管，安裝在微波加熱腔體3內(nèi)，與真空干燥管6平行，水負(fù)載管5與水循環(huán)裝置16連接，水負(fù)載用來(lái)保護(hù)微波源及自動(dòng)調(diào)節(jié)真空干燥管中微波場(chǎng)強(qiáng)；氣-固分離器9連 接微波加熱腔體3內(nèi)真空干燥管6出口，并通過(guò)管道與捕水器10連接；氣體分布器7安裝 在真空干燥管6下部，并通過(guò)管道與帶有氮?dú)庠吹臍怏w流量調(diào)節(jié)器8相連接，顆粒狀調(diào)理食 品在脈沖噴動(dòng)微波凍干過(guò)程中的真空壓力及波動(dòng)范圍、微波功率、氣體流量與噴動(dòng)周期均 通過(guò)控制面板15調(diào)節(jié)；由于物料在真空狀態(tài)下能夠?qū)崿F(xiàn)噴動(dòng)，采用該裝置實(shí)現(xiàn)物料在微波 凍干條件下噴動(dòng)、旋轉(zhuǎn)，達(dá)到物料高效、均勻干燥的目的。
物料顆粒在微波凍干條件下脈沖噴動(dòng)方式物料顆粒在真空干燥管內(nèi)脈沖噴動(dòng)干 燥受到以下所述各力作用1、在真空干燥管內(nèi)脈沖氣體(氮?dú)?對(duì)物料產(chǎn)生向上的推動(dòng)力；2、物料顆粒與管道摩擦，產(chǎn)生物料顆粒轉(zhuǎn)動(dòng)的摩擦力；3、物料顆粒之間由于尺寸差異、比 重不同產(chǎn)生摩擦，產(chǎn)生物料轉(zhuǎn)動(dòng)的摩擦力；4、物料顆粒由于瞬時(shí)的內(nèi)外壓差變化產(chǎn)生不同 的伸縮力及物料顆粒相互之間產(chǎn)生相應(yīng)的擠壓力。在上述各力的作用下，物料在垂直真空 干燥管內(nèi)除向上移動(dòng)外，同時(shí)，又產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶來(lái)物料顆粒在空間位置分布周期性變 化。物料在干燥初期、中期、后期含水率逐漸降低，本發(fā)明通過(guò)自動(dòng)調(diào)整脈沖噴動(dòng)的周期及 氣體流量，使物料脈沖噴動(dòng)凍干期間達(dá)到最大位置及獲得同等的空間位置幾率。同時(shí)，在 脈沖噴動(dòng)的期間微波加熱同步停止，由于微波加熱無(wú)熱惰性，不同于傳統(tǒng)的電、油、蒸汽加 熱方式(具有熱惰性)，不影響物料顆粒的溫度，不會(huì)造成凍干過(guò)程中物料塌陷，影響干燥品 質(zhì)。
本發(fā)明的有益效果1、干燥均勻由于物料在微波凍干過(guò)程中，呈現(xiàn)周期性噴動(dòng)、旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)物料均勻 干燥，成品均勻度達(dá)到98%以上，無(wú)需再次處理。避免了傳統(tǒng)微波干燥存在非常顯著的加熱 不均勻現(xiàn)象(冷熱點(diǎn)現(xiàn)象)，其干燥品質(zhì)下降(過(guò)熱焦化和過(guò)冷未干)，再次處理的成本大幅 提聞。
2、效率高、成本低由于物料顆粒在脈沖噴動(dòng)微波凍干過(guò)程中，獲得同等的微波功 率幾率，與傳統(tǒng)盤(pán)式微波凍干相比物料顆粒干燥速度快，干燥效率高、成本低。
3、投資小、操作方便由于物料在真空干燥管內(nèi)周期性噴動(dòng)并連續(xù)干燥，且管道采 用耐微波加熱、微波吸收率低、耐高溫、低溫、摩擦系數(shù)低的聚四氟乙烯材料制作，省去傳統(tǒng) 龐大的干燥腔體，所以投資小，使用操作方便。


圖1本發(fā)明裝置框圖。1、進(jìn)料閥，2、擋板閥，3、微波加熱腔體，4、微波源，5、水負(fù)載 管，6、真空干燥管，7、氣體分布器，8、帶有氮?dú)庠吹臍怏w流量調(diào)節(jié)器，9、氣-固分離器，10、 卸料器，11、捕水器，12、制冷機(jī)，13、真空貯罐，14、真空泵，15、控制面板，16、水循環(huán)裝置。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)地描述。
如圖1所示，一種用于顆粒狀調(diào)理食品物料脈沖噴動(dòng)微波凍干均勻化的方式與裝 置，包括進(jìn)料閥I和擋板閥2，還包括微波加熱腔體3、微波源4、水負(fù)載管5、真空干燥管6、 氣體分布器7、氣體流量調(diào)節(jié)器8、氣-固分離器9、卸料器10、捕水器11、制冷機(jī)12、真空貯 罐13、真空泵14、控制面板15及水循環(huán)裝置16。進(jìn)料閥I是顆粒物料進(jìn)入真空干燥管的入口，并具有真空密封作用，擋板閥2是阻止物料進(jìn)入氣-固分離器9，同時(shí)又是干燥過(guò)程中 水蒸氣及空氣流動(dòng)的通道，真空干燥管6安裝在微波加熱腔體3內(nèi)，顆粒物料在管內(nèi)進(jìn)行噴 動(dòng)及干燥，物料顆粒噴動(dòng)高度及真空度波動(dòng)范圍由氣體分布器7及氣體流量調(diào)節(jié)閥8控制， 干燥過(guò)程中物料顆粒產(chǎn)生的水蒸氣經(jīng)氣-固分離器9在捕水器11凝結(jié)成冰，捕水器溫度由 制冷機(jī)12控制，真空干燥管內(nèi)真空壓力由真空貯罐13維持，真空貯罐與油封真空泵14相 連。顆粒物料干燥結(jié)束后，打開(kāi)擋板閥，調(diào)整氣體流量調(diào)節(jié)閥，物料顆粒從真空干燥管進(jìn)入 氣-固分離器，然后進(jìn)入卸料器10。
本發(fā)明采用脈沖噴動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)物料在管內(nèi)噴動(dòng)、旋轉(zhuǎn)，改變了傳統(tǒng)盤(pán)式微波凍干 方式，增大物料干燥過(guò)程中換熱面積、物料表面水分蒸發(fā)面積，具有干燥均勻、效率高、投資 少、成本低優(yōu)點(diǎn)。
實(shí)施例1、胡蘿卜粒脈沖噴動(dòng)微波凍干方法將新鮮胡蘿卜清洗干凈，切成5mm-10mm的立方體，在96-98°C漂燙2_3分鐘，撈出后 加入1%的葡萄糖粉進(jìn)行混合靜止20分鐘，用離心機(jī)脫去表面附著水分準(zhǔn)備待用。開(kāi)啟流 化床速凍機(jī)當(dāng)溫度達(dá)到_40°C時(shí)，將預(yù)處理的胡蘿卜顆粒放在流化床上面進(jìn)行速凍，凍結(jié)時(shí) 間I小時(shí)，然后放入_35°C冷凍庫(kù)內(nèi)待用。開(kāi)啟本裝置脈沖噴動(dòng)微波凍干設(shè)備制冷機(jī)12， 當(dāng)捕水器11溫度達(dá)到-40°C后，將氣體分布器7從真空干燥管6低部裝入真空干燥管，打 開(kāi)進(jìn)料閥I及擋板閥2，將凍結(jié)后的胡蘿卜顆粒從冷凍庫(kù)內(nèi)取出，放入真空干燥管內(nèi)，關(guān)閉 進(jìn)料閥，開(kāi)啟真空泵14，當(dāng)真空貯罐13及真空干燥管內(nèi)壓力達(dá)到lOOPa，依次開(kāi)啟微波源 4、水循環(huán)裝置16及氣體流量調(diào)節(jié)閥8，微波功率根據(jù)設(shè)定的顆粒物料溫度自動(dòng)調(diào)整，顆粒 物料溫度在干燥過(guò)程中每隔I分鐘記錄溫度值，最高溫度為55°C，脈沖噴動(dòng)周期根據(jù)預(yù)實(shí) 驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)定，控制面板15根據(jù)設(shè)定參數(shù)自動(dòng)調(diào)整氣體流量調(diào)節(jié)閥，真空壓力波動(dòng)范圍 100-1500Pa，恢復(fù)時(shí)間40s。設(shè)定干燥時(shí)間結(jié)束后，打開(kāi)擋板閥，物料進(jìn)入氣-固分離器9， 最后從卸料器10中排出。
實(shí)施例2、萵苣莖顆粒脈沖噴動(dòng)微波凍干方法將萵苣莖清洗干凈，切成直徑12_、厚度5_的圓柱體，放在四氟乙烯盤(pán)內(nèi)，采用微波 漂燙(無(wú)水)，2min內(nèi)萵苣顆粒內(nèi)部溫度達(dá)到100°C，保持lmin，用冷風(fēng)冷卻，直到表面無(wú)附 著水分。開(kāi)啟流化床速凍機(jī)當(dāng)溫度達(dá)到_40°C時(shí)，將微波漂燙的萵苣顆粒放在流化床上面進(jìn) 行速凍，凍結(jié)時(shí)間I小時(shí)，然后放入-35°C冷凍庫(kù)內(nèi)待用。開(kāi)啟本裝置脈沖噴動(dòng)微波凍干設(shè) 備制冷機(jī)12，當(dāng)捕水器11溫度達(dá)到_40°C后，將氣體分布器7從真空干燥管6低部裝入真 空干燥管，打開(kāi)進(jìn)料閥I及擋板閥2，將凍結(jié)后的萵苣顆粒從冷凍庫(kù)內(nèi)取出，放入真空干燥 管內(nèi)，關(guān)閉進(jìn)料閥，開(kāi)啟真空泵14，當(dāng)真空貯罐13及真空干燥管內(nèi)壓力達(dá)到80Pa，依次開(kāi)啟 微波源4、水循環(huán)裝置16及氣體流量調(diào)節(jié)閥8，微波功率根據(jù)設(shè)定溫度參數(shù)自動(dòng)調(diào)整，萵苣 顆粒溫度在干燥過(guò)程中每隔I分鐘記錄溫度值，最高溫度為50°C，脈沖噴動(dòng)周期根據(jù)預(yù)實(shí) 驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)定，控制面板15根據(jù)設(shè)定參數(shù)自動(dòng)調(diào)整氣體流量調(diào)節(jié)閥，真空壓力波動(dòng)范圍 80-1200Pa,恢復(fù)時(shí)間30s。設(shè)定干燥時(shí)間結(jié)束后,打開(kāi)擋板閥,物料進(jìn)入氣-固分離器9,最 后從卸料器10中排出。
權(quán)利要求
1.一種用于顆粒狀調(diào)理食品的脈沖噴動(dòng)微波凍干裝置，其特征在于本裝置由進(jìn)料閥(I)、擋板閥(2)，微波加熱腔體(3)、微波源(4)、水負(fù)載管(5)、真空干燥管(6)、氣體分布器(7)、帶有氮?dú)庠吹臍怏w流量調(diào)節(jié)器(8)、氣-固分離器(9)、卸料器(10)、捕水器(11)、制冷機(jī)(12)、真空貯罐(13)、真空泵(14)、控制面板(15)和水循環(huán)裝置(16)構(gòu)成； 進(jìn)料閥(I)位于擋板閥(2 )上部，擋板閥(2 )位于微波加熱腔體(3 )上方，擋板閥(2 )力口工成孔板，防止干燥過(guò)程中顆粒流失； 擋板閥(2 )通過(guò)管道與真空干燥管(6 )進(jìn)口連接； 微波加熱腔體(3)是圓柱型容器，微波加熱腔體(3)兩端用封頭密封； 微波源(4)均勻分布于微波加熱腔體(3)四周四個(gè)方向，并按長(zhǎng)度方向均勻交替分布，每個(gè)方向分布微波源數(shù)量為2-10個(gè)； 水負(fù)載管(5)為PP材質(zhì)管，安裝在微波加熱腔體(3)內(nèi)，與真空干燥管(6)平行，水負(fù)載管(5)與水循環(huán)裝置(16)連接； 真空干燥管(6 )垂直安裝在微波加熱腔體(3 )內(nèi)，真空干燥管(6 )是物料干燥及流動(dòng)的通道； 氣體分布器(7 )位于真空干燥管(6 )下部，氣體分布器(7 )通過(guò)管道與帶有氮?dú)庠吹臍怏w流量調(diào)節(jié)器(8)相連接； 氣-固分離器(9)位于微波加熱腔體(3)右部，氣-固分離器(9)通過(guò)管道與真空干燥管(6)出口相連，氣-固分離器(9)右邊連接捕水器(11)，氣-固分離器(9)下部連接卸料器(10);制冷機(jī)(12)及真空貯罐(13)通過(guò)管道與捕水器(11)相連接；真空泵(14)通過(guò)管道與真空貯罐(13)連接； 控制面板(15)控制本裝置在脈沖噴動(dòng)微波凍干過(guò)程中的真空壓力及波動(dòng)范圍、微波功率、脈沖噴動(dòng)氣體流量與噴動(dòng)周期的設(shè)定及自動(dòng)調(diào)節(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈沖噴動(dòng)微波凍干均勻化的裝置，其特征在于真空干燥管(6)在微波加熱腔體內(nèi)垂直方向排列數(shù)為3-10排。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈沖噴動(dòng)微波凍干均勻化的裝置，其特征在于真空干燥管(6)管內(nèi)徑為32-100mm，管道材質(zhì)采用耐微波吸收率低、耐高溫、低溫、摩擦系數(shù)低的食品級(jí)聚四氟乙烯材料制作。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈沖噴動(dòng)微波凍干均勻化的裝置，其特征在于微波功率根據(jù)物料設(shè)定溫度曲線(xiàn)由控制面板(15)自動(dòng)連續(xù)跟蹤調(diào)節(jié)，誤差控制在±1°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈沖噴動(dòng)微波凍干均勻化的裝置，其特征在于物料在脈沖噴動(dòng)微波凍干過(guò)程中在微波加熱腔體(3)圓柱表面周邊均分設(shè)有四個(gè)觀(guān)察窗，可以觀(guān)察到微波加熱腔體(3 )內(nèi)的變化狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈沖噴動(dòng)微波凍干均勻化的裝置，其特征在于在脈沖噴動(dòng)微波凍干過(guò)程中水負(fù)載用來(lái)保護(hù)微波源及自動(dòng)調(diào)節(jié)真空干燥管中微波場(chǎng)強(qiáng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈沖噴動(dòng)微波凍干均勻化的裝置，其特征在于真空干燥管中真空壓力波動(dòng)范圍為80-1500Pa。
8.權(quán)利要求1所述裝置用于顆粒狀調(diào)理食品脈沖噴動(dòng)微波均勻化凍干的方法，其特征在于物料通過(guò)進(jìn)料閥(I)及擋板閥(2)進(jìn)入真空干燥管(6)，擋板閥加工成孔板，防止干燥過(guò)程中顆粒流失；真空干燥管(6)是物料干燥及流動(dòng)的通道；微波加熱腔體(3)是圓柱型容器，微波源(4 )均勻分布其四周，真空干燥管(6 )安裝在微波加熱腔體(3 )內(nèi)，微波加熱腔體(3)兩端用封頭密封；水負(fù)載管(5)為PP材質(zhì)管，安裝在微波加熱腔體(3)內(nèi)，與真空干燥管(6)平行，水負(fù)載管(5)與水循環(huán)裝置(16)連接，水負(fù)載用來(lái)保護(hù)微波源及自動(dòng)調(diào)節(jié)真空干燥管中微波場(chǎng)強(qiáng)；氣-固分離器(9)連接微波加熱腔體(3)內(nèi)真空干燥管(6)出口，并通過(guò)管道與捕水器(10)連接；氣體分布器(7)安裝在真空干燥管(6)下部，并通過(guò)管道與帶有氮?dú)庠吹臍怏w流量調(diào)節(jié)器(8)相連接，顆粒狀調(diào)理食品在脈沖噴動(dòng)微波凍干過(guò)程中的真空壓力及波動(dòng)范圍、微波功率、氣體流量與噴動(dòng)周期均通過(guò)控制面板(15)調(diào)節(jié)；由于物料在真空狀態(tài)下能夠?qū)崿F(xiàn)噴動(dòng)，采用該裝置實(shí)現(xiàn)物料在微波凍干條件下噴動(dòng)、旋轉(zhuǎn)，達(dá)到物料高效、均勻干燥的目的。
全文摘要
一種用于顆粒狀調(diào)理食品的脈沖噴動(dòng)微波凍干裝置及均勻化高效加工方法，屬于農(nóng)產(chǎn)品脫水及干燥機(jī)械領(lǐng)域。其由進(jìn)料閥、擋板閥、微波加熱腔體、微波源、水負(fù)載、真空干燥管、氣體分布器、氣體流量調(diào)節(jié)器、氣-固分離器、卸料器、捕水器、制冷機(jī)、真空貯罐、真空泵、控制面板和水循環(huán)裝置構(gòu)成。真空干燥管是物料干燥及流動(dòng)的通道，微波源均勻分布在微波加熱腔體四周，真空干燥管安裝在微波加熱腔內(nèi)。氣-固分離器連接微波加熱腔體內(nèi)真空干燥管出口，并通過(guò)管道與捕水器連接。氣體分布器安裝在真空干燥管下部，并通過(guò)管道與氣體流量調(diào)節(jié)器連接，氣體流量通過(guò)控制面板調(diào)節(jié)。該裝置實(shí)現(xiàn)物料在微波凍干條件下噴動(dòng)、旋轉(zhuǎn)，達(dá)到物料高效、均勻干燥的目的，縮短凍干周期接近50%，降低了大規(guī)模生產(chǎn)的成本。
文檔編號(hào)F26B7/00GK102987524SQ20121051888
公開(kāi)日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月6日
發(fā)明者張慜, 盧利群, 王玉川, 孫金才, 張衛(wèi)明 申請(qǐng)人:江南大學(xué)