用於對有機材料進行微波真空乾燥的設備和方法

2023-05-11 03:32:31 1

專利名稱：用於對有機材料進行微波真空乾燥的設備和方法
技術領域：
本發明涉及用於對諸如食品和藥用植物等有機材料進行微波真空乾燥的設備和 方法。
背景技術：
有機材料的脫水在食品加工和藥草工業中很普遍。可以進行脫水以保存用於貯藏 的產品，例如水果和蔬菜，已脫水的產品以後被復水以供使用。也可進行脫水以產成以脫水 形式使用的產品，例如乾燥的藥草和各種片(Chips)。使此類材料脫水的常規方法包括空氣 乾燥和冷凍乾燥。這兩種乾燥方法都有其局限性。一般而言，空氣乾燥緩慢而冷凍乾燥昂 貴，並且兩種方法都趨於使產品的外觀和質地惡化。本領域中還公知通過微波真空脫水來使食物和植物材料脫水。專利文獻形式的這 種示例包括:US 4，664，924，Sugisawa 等人；US6, 128，321，Durance 等人；US 6，956，865， Durance 等人；US 4，389，794，Bitterly ；US 4，809，596，Akutsu 等人；US 4，882，851， Wennerstrum等人；以及WO 02/103407A1，Radas等人。微波真空乾燥是一種快速方法，其可 生產出與空氣乾燥產品和冷凍乾燥產品相比具有提高的質量的產品。由於在降低的壓力下 完成乾燥，水的沸點和大氣的氧含量降低，所以與通過空氣乾燥相比，可將對容易氧化和熱 降解的食物或藥物成分保持在更高的程度。該乾燥過程還比空氣乾燥和冷凍乾燥快很多。 本發明涉及微波真空乾燥領域中的改進。

發明內容
根據本發明的一方面，提供了一種用於使有機材料脫水的設備。真空腔室具有用 於將待脫水材料的容器導入的輸入端和用於將已脫水材料的容器移去的排出端。該設備具 有微波發生器和用於將微波輻射從發生器傳輸到真空腔室中的透微波窗。它包括用於使真 空腔室內部的壓力降低的裝置、用於將有機材料的容器裝載到輸入端中的裝置、用於使真 空腔室內部的容器旋轉的裝置、用於使旋轉的容器從輸入端移動至排出端的裝置、以及用 於在排出端將已脫水材料的容器從真空腔室卸載的裝置。該設備可任選地包括用於在低於 大氣壓的壓力下冷卻已脫水有機材料的裝置。根據本發明的另一方面，提供了一種用於使有機材料脫水的設備，該設備包括真 空腔室、微波發生器和用於將微波輻射從發生器傳輸到真空腔室中的透微波窗、以及用於 在窗附近將空氣流或其它氣流吹送到真空腔室中的裝置。本發明的該方面涉及減少微波真 空脫水器中出現的微波輻射的打火(arcing)。這種打火可能損壞真空腔室的透微波窗並導 致正在脫水的產品燃燒。本發明人已發現，在透微波窗內側附近將氣體流吹送到真空腔室 內部減少了在微波真空設備的運轉過程中的打火。可以確信，首先這是由於窗與真空腔室 內部之間形成了壓力梯度，其次這是由於防止了水和其它揮發性材料在窗內側冷凝。根據本發明的另一方面，提供一種用於使有機材料脫水的方法。提供了一種保持 待脫水有機材料的透微波容器。將該容器導入真空腔室中，該腔室處於低於大氣壓的壓力。使容器在真空腔室內部旋轉，使旋轉的容器穿過真空腔室移動且同時應用微波輻射以使有 機材料脫水。然後將已脫水有機材料的容器從真空腔室移去。該方法可任選地包括以下步 驟在將已脫水有機材料從真空腔室移去後在低於大氣壓的壓力下冷卻該材料。根據本發明的又一方面，提供了一種用於使有機材料脫水的方法。使真空腔室產 生真空，即，使真空腔室達到低於大氣壓的壓力。將微波輻射經透微波窗傳輸到真空腔室 中。在窗附近將例如空氣、氮氣或氦氣等氣體的氣體流吹送到真空腔室中。將待脫水有機材 料導入真空腔室中並使該待脫水有機材料脫水。然後將已脫水有機材料從真空腔室移去。可通過使用本發明的設備和方法進行脫水的有機材料包括食品如水果、漿果(例 如，藍莓、蔓越桔、草莓)、蔬菜、片(例如，蘋果、土豆、香蕉、玉米粉圓餅)、藥草、肉類、保健 品、種子、花以及其它植物材料如根莖、塊莖、莖幹、葉等。通過優選實施方式的以下描述和附圖，本發明的這些和其它特徵將變得顯而易 見。


圖1是根據本發明一個實施方式的設備的等軸測圖。圖2是從相反側得到的該設備的等軸測圖。圖3是該設備的帶有部分剖視的俯視圖。圖4是該設備的帶有部分剖視的側視圖。圖5是圖4的線5-5上的剖視圖。圖6是真空腔室上的微波窗組件的等軸測圖。圖7和圖8是容納籃的可旋轉圓筒形籠的等軸測圖。圖9是該設備的帶有部分剖視的端視圖。
具體實施例方式脫水設備一般而言，脫水設備20具有真空腔室22，圓筒形容器38中的有機材料在真空腔 室22內脫水；微波發生器56 ；平衡腔室150，用於在降低的壓力下對已脫水的材料進行冷 卻；裝載模塊36，用以將容器裝載到真空腔室中；傳遞模塊42，將容器從真空腔室傳遞至平 衡腔室；以及卸載模塊154。裝載模塊36、傳遞模塊42和卸載模塊154中每一個都具有一對氣閘(airlock)， 分別為101和102、130和111、以及164和170。這些氣閘容許分別將容器裝載到真空腔室 中、從真空腔室傳遞至平衡腔室、以及從平衡腔室卸載，並且將這些腔室保持在脫水過程所 需的降低的壓力。每個氣閘的結構相同，均包括可通過氣缸的活塞在殼體內移動的自密封 門。提升門使氣閘打開並允許容器通過；降低門使其氣閘關閉並形成氣密密封。脫水設備20具有由託架24支承的真空腔室22。腔室22具有圓筒形壁26、位於 腔室的輸入端30處的端蓋28和位於腔室的排出端34的端蓋32。裝載模塊36被支承在託 架37上並在輸入端30處連接到端蓋28以將容納待脫水的有機材料40的容器38裝載在 真空腔室22中。支承在託架43上的傳遞模塊42在真空腔室的排出端34處連接到相反的 端蓋32。真空腔室22以其縱向軸線大致水平的方式定向。託架37、43均都被支承在設置在軌道27上的相應的輪25上，這便於將模塊與真空腔室和平衡腔室分離以對設備進行維 護。真空腔室22的圓筒形壁26具有用於將微波輻射傳輸到腔室中的兩個窗組件44、 46。如圖6中最好地示出，每個窗組件具有矩形框48，框48從壁26的外側延伸並在框48 的外緣具有凸緣50。透微波的窗54定位在凸緣中。窗54通過間隔件52和微波輸入擴口 53固定就位，擴口 53藉助於位於輸入擴口 53基部的凸緣55附接到窗框凸緣50。輸入擴 口 53通過波導管(waveguide)(未示出)可操作地附接到微波發生器56。微波輸入擴口 53在其上端的橫截面為矩形，該矩形具有短邊57和長邊59。窗組件44、46的微波輸入擴 口 53的長邊59與真空腔室22的縱向軸線平行定向。每個矩形框48上鄰近窗54的空氣進口 58通過空氣管道60連接到壓縮空氣源 62。通過這些進口，空氣穿過窗54被吹送到真空腔室22內。可替代地，進口 58連接到另 一氣源，例如惰性氣體如氮氣或氦氣。位於真空腔室內部的可旋轉的圓筒形籠64適於容納容器38並使容器38旋轉。圓 筒形籠64為側邊敞開結構。圓筒形籠64在每個相應縱向端部具有通過一組周向隔開的縱 向部件70連接的齒圈66、68。周向支承環72在齒圈66、68之間距離的大約四分之一和四 分之三處附接到縱向部件70。圓筒形籠64通過鋼架杆73和鋼架環74加強，鋼架杆73沿 著其長度固定到縱向部件70，鋼架環74鄰近齒圈66、68以及位於圓筒形籠的縱向中點處。 圓筒形籠端對端地容納6個容器38。為了進行說明，圓筒形籠和真空腔室在圖中被示出為 僅保持4個容器。可將圓筒形籠和真空腔室製成為保持任何選定數目的容器的尺寸。
處於真空腔室每一端的一對齒輪支承圓筒形籠。兩個齒輪76、78在真空腔室的輸 入端30處安裝在端蓋28上以與齒圈66接合，並且兩個齒輪(其中一個齒輪在圖4中由參 考標號80表示)在排出端34處安裝在端蓋32上以與另一齒圈68接合。每組齒輪中的一 個齒輪76、80由各自的馬達84、86以同步方式一起驅動以使圓筒形籠64在真空腔室內繞 圓筒形籠64的縱向、水平軸線旋轉。裝載模塊36具有與真空腔室的端蓋28鄰近的容器輸入腔室88，端蓋28具有穿 過端蓋28的開口 90，裝載模塊36與圓筒形籠64的敞開的接收端92對準，使得輸入腔室 88中的容器38可經過開口 90被推入圓筒形籠64中。裝載模塊36具有用於將容器導入輸 入腔室88中的裝載通道94。裝載通道94具有與輸入腔室88鄰近的內端96以及外端98。 氣閘組件101設置在裝載通道94的外端98。它包括自密封門103，自密封門103可在殼體 105內移動以當處於其降低的位置時以氣密密封的方式封閉裝載通道94，而當處於其升高 的位置時打開裝載通道。裝載通道94通過氣間組件102與輸入腔室88分離。該組件具有 自密封門104，自密封門104可通過氣缸99中的活塞在殼體106內移動以當處於其降低的 位置時以氣密密封的方式封閉裝載通道94，而當處於其升高的位置時打開裝載通道，以允 許容器39進入輸入腔室88中。輸入模塊包括由氣缸109驅動的容器提升組件107以及託 盤117。託盤設置成保持一個或多個容器並將容器向上提升至裝載通道94的外端98。裝 載通道從氣閘101向下傾斜至輸入腔室88，使得以其縱向軸線水平定向並與圓筒形籠64的 縱向軸線平行的方式置於裝載通道中的容器可在重力作用下滾動到輸入腔室88中。裝載通道94具有通過管道連接到真空系統100的真空口 108以使裝載通道產生 真空。在輸入腔室88中設置有真空口 110，真空口 110通過管道連接到真空系統100以使輸入腔室和真空腔室產生真空。在真空腔室22中設置有聯接到真空系統100的附加的真 空口(未示出)，以使真空腔室22產生真空，包括對經空氣進口 58被吹送到真空腔室中的 空氣進行抽空、以及在脫水過程中將從有機材料蒸發的水分去除。在真空系統100中設置 有冷凝器41以將水分從真空系統100中去除。帶有容器-推動活塞114的氣缸112固定到輸入腔室88。活塞114可在延伸到輸 入腔室88中的位置與縮回位置之間移動。如以下所述，活塞可相應地將容器38從輸入腔 室88移出並使容器38穿過圓筒形籠64和真空腔室22。提供容器傳遞模塊42以將已脫水的材料的容器從真空腔室傳遞至平衡腔室150。 傳遞模塊42具有與真空腔室22的端蓋32固定的容器排出腔室116，端蓋32具有穿過端蓋 32的開口 118，開口 118與圓筒形籠64的敞開的排出端120對準，使得圓筒形籠中的容器 38可經過開口 118被推入排出腔室116中。傳遞模塊42具有用於將容器從排出腔室116 移去的傳遞通道122。傳遞通道122通過具有自密封門132的氣閘組件130與容器排出腔 室116分離，自密封門132可在殼體134內移動從而封閉以形成氣密密封並且當密封門132 處於其升高的位置時打開傳遞通道122以允許容器38從排出腔室116進入傳遞通道122 中。傳遞模塊42具有通過氣間組件111與傳遞通道122分離的輸入腔室151。該組件具有 自密封門113，自密封門113可與殼體115—起移動以打開和密封傳遞通道122。傳遞通道 具有通過管道連接到真空系統97的真空口 136以使傳遞通道產生真空。傳遞通道從排出 腔室116向下傾斜至輸入腔室151，使得排出腔室116中的容器可在重力作用下滾動到輸入 腔室151中。輸入腔室151具有與平衡腔室150的敞開的接收端155對準的開口 153，使得輸入 腔室151中的容器38可經過開口 153被推入到平衡腔室中。帶有容器-推動活塞159的 氣缸157固定到輸入腔室151。活塞159可在延伸到輸入腔室151中的位置與縮回位置之 間移動。活塞可使容器38離開輸入腔室151並進入平衡腔室。平衡腔室150起到的作用是在材料暴露於大氣壓力之前冷卻已脫水的材料。這改 善了產品的外觀和質地。通過使已脫水的產品保持在平衡腔室的低壓力下足夠的停留時間 以冷卻例如15分鐘來完成冷卻。平衡腔室中無需例如通過製冷進行的輔助冷卻。可將平 衡腔室描述為低壓冷卻腔室。平衡腔室卸載模塊154具有與平衡腔室的排出端158鄰近的容器排出腔室156。 排出腔室156具有與平衡腔室的敞開的排出端158對準的開口 160，使得穿過平衡腔室移動 的容器38如下所述經過開口 160進入排出腔室156。卸載模塊154具有用於將容器從排出 腔室156移去的卸載通道162。卸載通道162通過具有自密封門166的氣閘組件164與容 器排出腔室156分離，自密封門166可在殼體168內移動從而封閉以形成氣密密封並且當 自密封門166處於其升高的位置時打開卸載通道162以允許容器從排出腔室156進入卸載 通道162中。第二氣閘組件170設置在卸載通道162的離開端。該第二氣閘組件具有可在 殼體174內移動的自密封門172，以密封卸載通道並打開以允許卸載通道中的容器離開卸 載模塊154。卸載通道162從排出腔室156向下傾斜至第二氣閘組件170，使得排出腔室中 的容器可在重力作用下滾動通過卸載模塊並離開卸載模塊。離開卸載模塊的容器可被接收 在託盤或移動的帶等上，或由操作人員接收。卸載通道162中的真空口 176通過管道連接到真空系統97，容許使卸載通道產生真空。排放腔室156也具有通過管道連接到真空系統97的真空口 178，以使排放腔室和平 衡腔室產生真空。在平衡腔室中設置有連接到真空系統97的附加的真空口(未示出)以 使平衡腔室產生真空，包括去除從有機材料蒸發的殘餘水分。提供冷凝器41以去除真空系 統97中的水分。用於平衡腔室的真空系統97與真空腔室的真空系統100分離，因為可在 不同的壓力下操作這兩個腔室。在平衡腔室內設置有用於使容器38旋轉以及使容器38從接收端155移動至排出端158的裝置。兩個筐支承輥180鄰近平衡腔室下側沿著平衡腔室的長度延伸，以繞著與平 衡腔室的縱向軸線平行的軸線旋轉。驅動馬達(未示出)設置成驅動輥180之一，提供輥的 旋轉並相應地提供支承在輥180上的容器繞著與平衡腔室的縱向軸線平行的軸線旋轉。兩 組輥輪182安裝在可提升的縱向支架184上，以繞著與平衡腔室的縱向軸線垂直的軸線旋 轉。支架184鄰近平衡腔室的下側沿著平衡腔室的長度在支承輥180之間延伸。位於縱向 支架184下方且以每端附近一個以及在平衡腔室中部一個的方式布置的三個提升支架186 設置成通過活塞188豎直移動。活塞188的致動使提升支架186升高，這接著使縱向支架 184升高使得輥輪182與容器38接合併將容器38提升離開輥輪182，容許筐如以下進一步 描述地穿過平衡腔室在輥輪182上縱向移動。應該理解，脫水設備20包括用於氣間、馬達、活塞、微波發生器、真空泵和容器提 升器的操作的計算機化控制系統。容器38是由高密度聚乙烯製成的筐，帶有圓筒形側壁138、封閉的底壁140和可移 去的蓋142。側壁、底壁和蓋穿設有多個孔144以使水蒸汽在脫水過程中從有機材料逸出。 筐具有多個支承肋部147和支承環145。縱向延伸的分隔壁146將內部空間分成四個部分， 以在筐在真空腔室中旋轉時促進材料在筐中的翻滾。容器可替代地包括裝配在圓筒形框上的可拋棄的襪狀(sock-like)襯套，該襯套 形成容器的底壁和圓筒形側壁，容器具有與框架裝配的可移去的蓋。襯套穿孔設置或由網 狀物製成。這種形式的容器具有的優點是，當它變髒時，僅需對框和蓋進行清潔，將可拋棄 的襪移去並替換。脫水方法在脫水設備20的操作循環之初，氣閘102、130、111、164和170關閉。真空腔室22 通過真空系統100產生真空，S卩，壓力通過真空系統降低至低於大氣壓的壓力。真空腔室中 處於20至IOOmm汞柱的絕對壓力適合於對大多數材料進行脫水。平衡腔室150通過其真 空系統97被抽空至30mm汞柱或更低的壓力，優選地低至Imm汞柱。活塞114處於其縮回 的位置。致動馬達84、86以使圓筒形籠64旋轉。氣閘101打開，裝載通道94處於大氣壓。 微波發生器56被致動，將微波能量經窗54輻射到真空腔室中。空氣(或氮氣或氦氣)經 過空氣進口 58並穿過窗54被吹送到真空腔室內。將待脫水有機材料的容器38置於提升組件107上並使氣缸109致動以將容器提 升至容器裝載通道94的敞開端，該敞開端與容器裝載通道94的與真空腔室的縱向軸線平 行的縱向軸線對準。容器在重力作用下沿裝載通道滾動以抵靠氣閘板104。將氣閘101關 閉並在真空口 108應用真空以將裝載通道抽空到與真空腔室22相同的壓力。然後升高氣閘板104，容許容器在重力作用下滾動到輸入腔室88中。致動氣缸112 以使活塞114移動到輸入腔室中，推動容器通過端蓋28中的開口 90並進入旋轉的圓筒形籠64，容器由縱向部件70支承並沿著縱向部件70滑動。容器38通過圓筒形籠64的旋轉 而繞容器38軸線旋轉，在材料被脫水時使材料在容器中翻滾。為了裝載第二容器，使氣閘板104降低，密封裝載通道94。解除裝載通道中的真 空，裝載通道中的壓力返回至大氣壓。然後打開氣閘101。筐-推動活塞114縮回。以與第 一容器相同的方式裝載第二容器。一旦第二容器處於輸入腔室88中，活塞114就將第二容 器推入圓筒形籠64中。這將第二容器推靠在第一容器上，使第一容器沿著圓筒形籠64朝 向真空腔室的排出端34以一個容器的長度進一步移位。通過以相同的方式裝載另外的容 器來重複該過程，每個容器使圓筒形籠64中先先裝載的容器以一個容器的長度移位，直到 充滿圓筒形籠並且首次裝載的容器的前端與端蓋32中通向排放腔室116的開口 118鄰近 為止。又一個容器的裝載使該首次裝載的容器移位到排放腔室116中，圓筒形籠64的長 度 被設置位使得圓筒形籠64端對端地保持整數個容器。因此又一個容器的插入使首次裝載 的容器從圓筒形籠和真空腔室移位。該排出的容器在重力作用下滾動並抵靠氣閘組件130 的門132。將傳遞通道122抽空至與真空腔室相同的壓力。使氣閘門132升高，允許排出的 容器滾動到傳遞通道中。然後關閉氣閘130並將傳遞通道中的壓力調節為等於平衡腔室中 較低的壓力。然後打開氣閘111，允許容器滾動到輸入腔室151中。為了使平衡腔室從輸入 腔室151接收容器，致動活塞188以使提升支架186、支架184和輥輪182升高。然後致動 氣缸157，致使活塞159將容器推入平衡腔室的接收端155。容器被接收在輥輪182上。然 後使輥輪182降低，致使容器擱置在支承輥180上。這些輥旋轉，致使容器繞其縱向軸線以 約6rpm旋轉。使活塞159縮回，關閉氣閘111，將傳遞通道中的壓力調節為等於真空腔室 中的壓力，並打開氣閘130。然後以相同的方式將第二容器從排出腔室116傳遞至輸入腔 室151。然後使輥輪182升高，提升容器使其離開支承輥180。致動氣缸157，將處於輸入 腔室中的容器推入平衡腔室中。該容器推靠在第一容器上，使第一容器以一個容器長度進 一步移動到平衡腔室中。通過另外的容器重複該過程，直到平衡腔室充滿並保持10個容器 為止。又一個容器的插入推動首次裝載的容器離開平衡腔室的排出端158並進入排出腔室 156中。將卸載通道162抽空至與平衡腔室相同的壓力。然後打開氣閘164，容許容器滾動 到卸載通道162中並抵靠氣閘組件170的門172。然後關閉氣閘164。然後解除卸載通道 162中的真空並使裝載通道具有大氣壓。打開氣閘170，並將已冷卻和脫水有機材料的容器 從設備移去。然後關閉氣閘170並使卸載通道162產生真空，準備卸載下一容器。設備以 連續生產方式運轉。示例根據本發明的設備具有長度為2. 5米且內徑為0. 96米的真空腔室。可旋轉的圓 筒形籠的內徑為0.50米。筐由聚乙烯製成並具有0.44米的長度和0.44米的外徑。可旋 轉的圓筒形籠端對端地保持6個筐。平衡腔室具有3. 6米的長度和0. 61米的內徑，並端對 端地保持10個筐。微波發生器具有50，000瓦的功率輸出。各筐裝載有5kg經部分脫水的 藍莓。將真空腔室抽空至60mm汞柱的絕對壓力。將平衡腔室抽空至30mm汞柱的絕對壓力 或更低。將壓縮空氣以每分鐘20升的速度穿過兩個透微波窗中每一個的內部吹送。可旋 轉的圓筒形籠以6rpm的速度旋轉。根據上述方法操作設備。將有待進一步脫水的經部分 脫水的藍莓的筐連續給送到真空腔室中。給定筐在腔室內的停留時間為約10分鐘，而在平 衡腔室內的停留時間為約15分鐘。
被給送到設備中的藍莓以通過其它裝置預先乾燥至介於約25%至75%水分之間 的水分含量。如果未首先從新鮮藍莓中去除一些水分，則它們可能會太軟而無法在不碾碎 的情況下在設備的旋轉的筐中攪動。預先乾燥使藍莓變硬並有助於避免碾碎。本發明的微 波真空乾燥方法將水分降低至約5%至15%的最終水分。已乾燥的藍莓保持膨化的外觀並 且體積與新鮮漿果接近。由於在漿果內蒸發的蒸汽在微波真空乾燥過程中膨脹而發生膨 化。膨化的外觀在真空被釋放後得以保持，將產品從設備移去。雖然已通過各種實施方式描述本發明，但並不意圖將本發明限制於這些實施方 式。在本發明範圍內的各種修改對於本領域技術人員而言是顯而易見的。本發明的範圍由 以下權利要求限定。附圖中的部件清單20脫水設備22真空腔室24 託架25託架的滑輪26真空腔室的圓筒形壁27支承軌道28處於真空腔室的輸入端處的端蓋30真空腔室的輸入端32處於真空腔室的排出端處的端蓋34真空腔室的排出端36裝載模塊37裝載模塊的託架38 容器40有機材料41冷凝器42傳遞模塊43卸載模塊的託架44，46真空腔室上的窗組件48 窗框50窗框凸緣52窗間隔件53微波輸入擴口54 窗55輸入擴口上的凸緣56微波發生器57輸入擴口入口的短邊58空氣進口59輸入擴口入口的長邊60空氣管道
62壓縮空氣源64圓筒形籠60，68 齒圈70圓筒形籠的縱向部件72圓筒形籠支承環73圓筒形籠的鋼架杆74圓筒形籠的鋼架環76，78處於真空腔室的輸入端處的齒輪80處於真空腔室的排出端處的齒輪84，86齒輪驅動馬達88容器輸入腔室90真空腔室的輸入端蓋中的開口92圓筒形籠的接收端94容器裝載通道96裝載通道的內端97用於平衡腔室的真空系統98裝載通道的外端99 氣缸100用於真空腔室的真空系統101裝載通道的外氣閘組件102裝載通道的內氣閘組件103氣閘101的門104氣閘102的門105氣閘101的殼體106氣閘102的殼體107容器提升組件108裝載通道中的真空口109容器提升組件的氣缸110裝載通道中的真空口111傳遞模塊中的氣閘組件112裝載腔室的氣缸113氣閘組件的門114氣缸112的活塞115氣閘111的殼體116排出腔室118真空腔室的排出端處的端蓋中的開口120圓出形籠64的排出端122傳遞通道130卸載通道的氣閘組件
132氣閘130的門134氣閘130的殼體136裝載通道中的真空口138容器的側壁140容器的底壁142容器的蓋144容器中的孔145容器的肋部146容器的分隔壁147容器的支承環150平衡腔室151平衡腔室中的輸入腔室153輸入腔室中的開口154卸載模塊155平衡腔室的接收端156排出腔室157輸入腔室的氣缸158平衡腔室的排出端159氣缸157的活塞160排出腔室中的開口162卸載通道164排出氣閘組件166氣閘164的門168氣閘164的殼體170離開氣閘組件172氣閘170的門174氣閘170的殼體176卸載通道中的真空口178平衡腔室中的真空口180縱向支承輥182 輥輪184用於輪的支架186提升支架188 活塞
權利要求
一種用於使有機材料脫水的設備，包括(a)真空腔室，其具有用於將用於有機材料的容器導入所述真空腔室中的輸入端和用於移去所述容器的排出端；(b)微波發生器；(c)透微波窗，其用於將微波輻射從所述微波發生器傳輸到所述真空腔室中；(d)用於使所述真空腔室內部的壓力降低的裝置；(e)用於將所述容器裝載到所述真空腔室的輸入端中的裝置；(f)用於使所述容器在所述真空腔室內部旋轉的裝置；(g)用於使旋轉的所述容器穿過所述真空腔室從所述真空腔室的輸入端移動至所述真空腔室的排出端的裝置；以及(h)用於將已脫水有機材料的容器在所述真空腔室的排出端從所述真空腔室卸載的裝置。
2.根據權利要求1所述的設備，進一步包括用於在低於大氣壓的壓力下對已脫水有機 材料進行冷卻的裝置。
3.根據權利要求2所述的設備，其中，所述用於冷卻的裝置包括平衡腔室，其具有用於將已脫水有機材料的容器導入所述平衡腔室中的輸入端和用於 移去所述容器的排出端；以及用於使所述平衡腔室內部的壓力降低的裝置。
4.根據權利要求3所述的設備，其中，所述設備進一步包括用於將已脫水有機材料的容器裝載到所述平衡腔室的輸入端中的裝置； 用於使已脫水有機材料的容器在所述平衡腔室內部旋轉的裝置； 用於使已脫水有機材料的容器從所述平衡腔室的輸入端穿過所述平衡腔室移動至所 述平衡腔室的排出端的裝置；以及用於將已脫水有機材料的容器在所述平衡腔室的排出端從所述平衡腔室卸載的裝置。
5.根據權利要求1所述的設備，其中，所述用於使容器在所述真空腔室內部旋轉的裝 置使所述容器繞水平軸線旋轉。
6.根據權利要求4所述的設備，其中，所述用於使已脫水有機材料的容器在所述平衡 腔室內部旋轉的裝置使所述容器繞水平軸線旋轉。
7.根據權利要求1所述的設備，其中，所述用於使容器在所述真空腔室內部旋轉的裝 置包括可旋轉的圓筒形籠，在所述可旋轉的圓筒形籠的每個相應端處具有齒圈；以及 齒輪，其位於所述真空腔室的輸入端和排出端以支承相應的齒圈並使相應的齒圈旋轉。
8.根據權利要求1所述的設備，進一步包括用於在所述窗附近將氣體流吹送到所述真空腔室中的裝置。
9.根據權利要求1所述的設備，其中，所述用於使容器穿過所述真空腔室移動的裝置 包括活塞和多個軌道，所述活塞設置成將容器推入所述真空腔室中，所述多個軌道用於對 穿過所述真空腔室的容器進行可滑動的支承。
10.根據權利要求1所述的設備，其中，所述用於將容器裝載到所述真空腔室的輸入端中的裝置包括容器輸入腔室，其在所述真空腔室的輸入端處向所述真空腔室敞開； 裝載通道，其具有用於接收容器的第一端和用於鄰接所述容器輸入腔室的第二端； 第一氣間和第二氣間，所述第一氣間位於所述裝載通道的第一端，所述第二氣間位於 所述裝載通道的第二端；以及活塞，其設置成將容器從所述容器輸入腔室推入所述真空腔室中。
11.根據權利要求10所述的設備，其中，所述裝載通道從所述裝載通道的第一端向下 傾斜至所述裝載通道的第二端。
12.根據權利要求1所述的設備，其中，所述用於將已脫水有機材料的容器在所述真空 腔室的排出端從所述真空腔室卸載的裝置包括排出腔室，其在所述真空腔室的排出端處向所述真空腔室敞開； 卸載通道，其具有第一端和第二端，所述第一端鄰接容器腔室；以及 第一氣間和第二氣間，所述第一氣間位於所述卸載通道的第一端，所述第二氣間位於 所述卸載通道的第二端。
13.根據權利要求12所述的設備，其中，所述卸載通道從所述卸載通道的第一端向下 傾斜至所述卸載通道的第二端。
14.一種用於使有機材料脫水的設備，包括(a)真空腔室；(b)微波發生器；(c)透微波窗，其用於將微波輻射從所述微波發生器傳輸到所述真空腔室中；以及(d)用於在所述窗附近將氣體流吹送到所述真空腔室中的裝置。
15.根據權利要求14所述的設備，其中，所述氣體包括空氣、氮氣或氦氣。
16.一種用於使有機材料脫水的方法，包括以下步驟(a)提供保持待脫水有機材料的透微波的容器；(b)將所述容器導入真空腔室中，所述真空腔室處於低於大氣壓的壓力；(c)使所述容器在所述真空腔室內部旋轉；(d)使旋轉的所述容器穿過所述真空腔室移動且同時應用微波輻射以使有機材料脫 水；以及(e)將已脫水有機材料的容器從所述真空腔室移去。
17.根據權利要求16所述的方法，進一步包括以下步驟 在低於大氣壓的壓力下對已脫水有機材料進行冷卻。
18.根據權利要求17所述的方法，其中，對已脫水有機材料進行冷卻包括以下步驟 將已脫水有機材料的容器裝載到平衡腔室的輸入端中，所述平衡腔室處於低於大氣壓的壓力；使已脫水有機材料的容器在所述平衡腔室內部旋轉；使已脫水有機材料的容器從所述平衡腔室的輸入端穿過所述平衡腔室移動至所述平 衡腔室的排出端，且同時使已脫水有機材料冷卻；以及將已冷卻的已脫水有機材料的容器在所述平衡腔室的排出端從所述平衡腔室卸載。
19.根據權利要求16所述的方法，其中，使處於所述真空腔室內部的容器繞水平軸線旋轉。
20.根據權利要求18所述的方法，其中，使處於所述平衡腔室內部的已脫水有機材料 的容器繞水平軸線旋轉。
21.根據權利要求18所述的方法，其中，所述平衡腔室中的壓力低於所述真空腔室中 的壓力。
22.根據權利要求16所述的方法，進一步包括以下步驟在所述真空腔室的透微波窗附近將氣體流吹送到所述真空腔室中。
23.根據權利要求22所述的設備，其中，所述氣體包括空氣、氮氣或氦氣。
24.一種用於使有機材料脫水的方法，包括以下步驟(a)使真空腔室產生真空；(b)將微波輻射經透微波窗傳輸到真空腔室中；(c)在所述所述窗附近將氣體流吹送到所述真空腔室中；(d)將待脫水有機材料導入所述真空腔室中並使該材料在所述真空腔室內部脫水；以及(e)將已脫水有機材料從所述真空腔室移去。
全文摘要
一種用於對諸如食品等有機材料進行微波真空乾燥的設備和方法。該設備具有微波真空腔室20、用以將有機材料的容器38裝載到真空腔室中的裝載模塊36、位於真空腔室中用於使容器旋轉的可旋轉的圓筒形籠64、用於使旋轉的容器穿過真空腔室移動的活塞114、以及用於將已脫水有機材料的容器從真空腔室卸載的裝置。該設備可包括用於在降低的壓力下冷卻已脫水材料的平衡腔室150、以及用以將容器從真空腔室傳遞至平衡腔室的傳遞模塊42。該設備具有用於將微波輻射傳輸到真空腔室中的透微波窗54、以及用於在窗附近將氣體如空氣或氮氣的流吹送到真空腔室的氣體射流58、60、62。
文檔編號A23B7/01GK101820780SQ200880111390
公開日2010年9月1日 申請日期2008年10月15日 優先權日2007年10月15日
發明者傅軍, 帕拉斯圖·伊格馬艾, 蒂莫西·D·迪朗斯 申請人:能波公司