一種用於凍幹鹿茸的冷凍乾燥機可變工件架的製作方法

2023-06-26 17:57:26

專利名稱：一種用於凍幹鹿茸的冷凍乾燥機可變工件架的製作方法
技術領域：
本發明涉及冷凍真空乾燥領域，特別涉及一種用於冷凍真空乾燥方法加工鹿茸的 凍幹機可變工件架及其使用方法。
背景技術：
鹿茸是一種珍貴的傳統中藥原材料，食用和藥用的鹿產品都來自於人工養殖鹿， 僅在我國東北地區，乾燥鹿茸年產量就有幾百噸，包括梅花鹿茸和馬鹿茸。
新鮮鹿茸中含有70%左右的水分，容易變質。各種傳統的乾燥鹿茸的工藝中都包 含有高溫加熱處理過程，例如火烤、水煮、熱風吹等。而鹿茸中含有多種激素、酶、胺類、多 肽、維生素等許多生物活性因子營養成分，它們多是熱敏性物質。用傳統高溫加熱乾燥方 法，鹿茸中的一些營養成分會因受熱而變性或活性降低；而水煮工藝，會使有效藥用成分流 失。由於冷凍乾燥(簡稱凍幹)工藝是在低溫下使物料脫水乾燥，不涉及過水和加熱，因此 凍幹鹿茸的工藝已普遍被接受。
目前，鹿茸凍幹學術研究、生產加工和公開的專利技術，都是在普通凍幹設備中進 行的，都是對鹿茸切片或枝型較小的梅花鹿茸進行凍幹研究。由於普通凍幹機的冷凍乾燥 箱內的擱物板是水平等間距平行擺放的，受擱物板間距限制，無法擺放枝型較大的整枝馬 鹿茸，所以儘管單頭年產量很高的馬鹿茸在鹿茸產品中佔有很大比例，目前尚無馬鹿茸的 整枝凍幹設備和凍幹工藝研究。而對於鹿茸凍幹加工單位，通常希望在同一設備中既能夠 完成鹿茸切片的凍幹，也能夠完成整枝梅花鹿茸和整枝馬鹿茸的凍幹生產，但現有的凍幹 設備無法滿足這種實際需求。發明內容
本發明的目的是提供一種用於凍幹鹿茸的冷凍乾燥機可變工件架，該冷凍乾燥機 可變工件架可以針對所凍乾物料的形狀、大小，來調節其結構布局，可以在同一設備中既能 完成鹿茸切片和枝型較小的梅花鹿茸的凍幹生產，也能完成大枝型的馬鹿茸的凍幹生產。 當需要凍幹體積較小、形狀扁平的梅花鹿茸和鹿茸切片時，該擱物架組裝成常規的水平多 層平行板層狀結構；當需要凍幹枝型較大的整枝馬鹿茸時，該擱物架可以組成上下左右和 後面都帶有輻射製冷加熱板的整體展開空間，從而將整枝馬鹿茸等大型物料懸掛於其中， 完成凍幹工藝。本發明的應用範圍不局限於鹿茸凍幹，對於物料體積或形狀有明顯差異，常 規水平多層狀結構擱物架不能放置的其它場合，也均可使用。
本發明的目的是這樣實現的一種用於凍幹鹿茸的冷凍乾燥機可變工件架，包括 架體、兩種結構形狀的7片擱物板和連接部件。架體是由12條型鋼連接而成的立方體框 架。擱物板共7片，包括三片正方形大擱物板和四片長方形小擱物板。當它們以多層平行 板形狀水平擺放時，分五層安置。其中第一、三、五層每層各安置一片正方形的大擱物板，而 第二、四層每層安放2片長方形的小擱物板，每片小擱物板的板面寬度為大擱物板寬度的 一半，長度與大擱物板相同，2片小擱物板共同構成一片完整的、與大擱物板相等的正方形板面。每一片大、小擱物板的內部設有導熱介質循環通道，通道進出口分別通過軟管道與凍 幹箱的總導熱介質進出管相連。頂層擱物板作為輻射板之用，固定在架體的上部；底層擱物 板則固定在架體的下部；第三層大擱物板也稱中層大擱物板，中層大擱物板中部兩側帶有 支撐軸，其上固定有支撐用滾動軸承，通過滾動軸承擺放在架體兩側中部高度的中擱物板 滑道內，中層大擱物板可以沿滑道前後滑動和翻轉，利用定位銷和架體上的定位孔可以將 其分別固定於架體中央水平位置或架體後部垂直位置，分別作為凍幹箱的中層擱物板或後 立面輻射板；第二、四層的每一片小擱物板的前後兩側分別安裝有前擺臂和後擺臂，通過回 轉軸和迴轉軸承與固定於架體前後立柱上的支撐臂相連，每一片小擱物板都可以繞各自的 迴轉軸相對於支撐臂轉動，從而使板面分別定位於水平位置或兩側立面垂直位置，並用定 位銷固定，分別作為凍幹箱的第二、四層擱物板或左右兩側立面輻射板。
本發明提供的凍幹機可變工件架在凍幹箱內有三種擺放形式和使用方法
第一種是可變工件架的五層平行擺放結構形式-J片擱物板平行等間距水平分五 層擺放，第一層和第五層大擱物板分別固定於架體的上層和底層，中層大擱物板和四片小 擱物板均處於水平位置擺放，可用於凍乾梅花鹿茸和鹿茸切片等體積較小、形狀扁平的物 料。在進行凍幹生產時，可在第二、三、四、五層擱物板的上面(1)、直接擺放盛放鹿茸(片) 的容器以及其它小體積、小形狀的物料；( 、鋪上竹片或其它材料作為隔熱層，再在隔熱層 上擺放被乾燥的鹿茸(片)，進行冷凍乾燥。
第二種是可變工件架的三層平行擺放結構形式在第一種擺放形式的基礎上，將 7片擱物板中的四片小擱物板分別翻轉至工件架體的左右兩個側面，固定於垂直位置，中層 大擱物板仍然保持在工件架體的中間水平位置上固定，與頂層、底層大擱物板構成平行等 間距三層水平板，在凍幹箱內構成兩個四面(上、下、左、右面)製冷/加熱的中等空間，用 於凍幹體積較小的馬鹿茸或中等體積的其它物料。在進行凍幹生產時，可在第三、五層大擱 物板的上面(1)、直接擺放盛放鹿茸的容器以及其它中等體積的物料；(2)、鋪上竹片或其 它材料作為隔熱層，再在隔熱層上擺放被乾燥的鹿茸，進行冷凍乾燥；(3)、分別在頂層擱物 板和中層擱物板下面的掛物杆上吊掛馬鹿茸等物料，進行冷凍乾燥。
第三種是可變工件架的展開空間擺放形式在第二種擺放形式的基礎上，將中 層大擱物板滑動至工件架架體的後部並翻轉成垂直位置固定，在凍幹箱內形成一個五面 (上、下、左、右、後面)製冷/加熱的正立方體形展開空間，用於體積較大的馬鹿茸或其它 大體積物料的凍幹。冷凍乾燥箱前側是可開關的箱門，可以用於被乾燥鹿茸的送入和取出。 在展開空間的頂部，利用架體上橫梁的吊鉤，將掛物架杆懸置於展開空間的上方，利用鉤狀 工具或柔性繩體，將被乾燥馬鹿茸(或其它大型物料)懸吊於大空間內，進行冷凍乾燥，避 免馬鹿茸在凍幹過程中與冷凍乾燥箱各個壁面接觸，保證乾燥鹿茸不因燙傷、凍傷而導致 表面變形、破損和藥用成分變性；或者在底層大擱物板上面(1)、直接擺放盛放鹿茸的容 器以及其它大體積的物料；( 、鋪上竹片或其它材料作為隔熱層，再在隔熱層上擺放被幹 燥的馬鹿茸，進行冷凍乾燥。
本發明提供的凍幹機可變工件架其特點是在較小地、一次性提高成本的基礎上， 通過設計一套不很複雜的結構，擴大了冷凍乾燥機的使用範圍。本發明提供的可變工件架， 改變了凍幹箱內只有平行分層或只有展開空間的結構形式以及展開空間溫度場分布不均 勻的現象，可以真正實現在同一凍幹機內完成不同體積、不同枝型鹿茸的冷凍乾燥過程。而且當採用展開空間時，由於四面、或五面加熱、製冷的結構設計，凍幹箱內的溫度場分布均 勻，能夠提高能量和空間的使用效率。
一些常規的凍幹機擱物架具有板層間距可調節的功能，應用時除了最頂層大擱物 板保留在上面作為輻射板用之外，可以將其餘各層擱物板全部降低至下部緊密疊放，從而 形成一個高度等於原各層板間距之和的擺放空間，能夠用於放置較大形狀體積的物料。但 這種擱物架結構形式缺點是物料只能受到上下兩板的輻射傳熱，其餘四面沒有溫度控制， 從而導致溫度分布的不均勻和導熱量不夠，制約凍幹速率。同時，只有兩塊擱物板在工作， 其餘擱物板均白白浪費了能量和作用。與這種擱物架應用方式相比，本發明提供的可變工 件架，在形成較大擺放空間時，可形成四面或五面具有輻射板的結構形式，所有擱物板均得 到了合理利用而沒用浪費，從而使乾燥空間內的溫度場分布更均勻，輻射傳熱能力更強，可 明顯提高凍幹速率，保證物料的凍幹質量。本發明為實現在同一凍幹機內完成梅花鹿茸、鹿 茸切片和整枝馬鹿茸(或其它尺寸規格相差較大的被凍乾物料)的凍幹提供了一種快捷方 便的關鍵部件結構。


圖1為可變工件架的五層平行擺放結構形式的主視圖2為可變工件架的五層平行擺放結構形式的左視圖3為可變工件架的三層平行擺放結構形式的主視圖4為可變工件架的三層平行擺放結構形式的左視圖5為可變工件架的展開空間擺放結構形式的主視圖6為可變工件架的展開空間擺放結構形式的左視圖。
圖中1.架體；2.頂層(第一層)大擱物板；3.小型被凍乾物料(梅花鹿茸、鹿茸切 片等)；4.小擱物板(第二、四層)；5.前擺臂；6.後擺臂；7.迴轉軸；8.迴轉軸承；9.小擱 物板支撐臂；10.底層(第五層)大擱物板；11.中層(第三層)大擱物板；12.中擱物板支 撐軸承；13.中層大擱物板滑道；14.導熱介質連接軟管；15.中層大擱物板定位銷；16.小 擱物板定位銷；17.吊鉤；18.掛物架杆；19.大型被凍乾物料(馬鹿茸等)。
具體實施方式
本發明所提供的凍幹機可變擱物架如結構圖1-6所示，主要包括架體1、三片正方 形大擱物板2、10、11和四片長方形小擱物板4以及一些連接部件。架體1是由12條型鋼 連接而成的立方體框架。當7片擱物板分五層水平平行擺放時，如圖1、2所示，頂層(第一 層)大擱物板2固定連接於架體上橫梁，底層(第五層)大擱物板10固定連接於架體下橫 梁，中層大擱物板11置於架體中間高度位置作為第三層，在中層大擱物板11的上面和下面 的兩層(第二、四層)，每層都安放兩片小擱物板4，兩片小擱物板4共同構成一片完整的、 與大擱物板同等大小的正方形板面。中層大擱物板11中間兩側帶有支撐軸，其上是固定用 的支撐滾動軸承12，中層大擱物板11通過滾動軸承12擺放在架體上的中層大擱物板滑道 13內，中層大擱物板滑道13位於架體1兩側中部高度，整個中層大擱物板11可以沿滑道13 前後滑動和翻轉，利用中層大擱物板定位銷15和架體上的定位孔可以將其分別固定於水 平位置(如圖1-4)作為凍幹箱的中層大擱物板，或固定於架體1後部垂直位置(如圖5、6)作為後立面輻射板；第二、四層的每一片小擱物板4的前後兩側分別安裝有前擺臂5和後擺 臂6，通過迴轉軸7和迴轉軸承8與固定於架體1前後立柱上的小擱物板支撐臂9相連，每 一片小擱物板4都可以繞各自的迴轉軸7相對於小擱物板支撐臂9轉動，從而使板面分別 定位於水平位置(如圖1、2)或兩側立面垂直位置(如圖3-6)，並用小擱物板定位銷16固 定，分別作為凍幹箱的第二、四層擱物板(如圖1、2)或左右兩側立面輻射板(如圖3-6)。 與常規凍幹機的擱物板相同，本發明所提供的每一片大、小擱物板的內部都設有導熱介質 循環通道，通道進出口分別通過導熱介質連接軟管14與凍幹箱的總導熱介質進出管相連。
當可變工件架的擱物板以第一種結構形式擺放時，如圖1、2所示，7片擱物板平行 等間距分五層水平擺放，頂層大擱物板2置於頂層(第一層)，底層大擱物板10置於底層 (第五層)，中層大擱物板11擔在凍幹箱中部的中層大擱物板滑道13內，四片小擱物板4 均處於水平位置擺放。在進行凍幹生產時，可在第二、三、四、五層擱物板的上面(1)直接 擺放盛放鹿茸(片)的容器以及其它小體積、小形狀的物料；( 鋪上竹片或其它材料作 為隔熱層，再在隔熱層上擺放被乾燥的鹿茸(片)，進行冷凍乾燥。
當可變工件架的擱物板以第二種結構形式擺放時，如圖3、4所示，頂層大擱物板2 置於頂層，底層大擱物板10置於底層，中層大擱物板11擔在中層大擱物板滑道13內，於凍 幹箱中部水平位置擺放，四片小擱物板4分別翻轉至工件架體1的左右兩個側面，固定於垂 直位置。中層大擱物板11與頂、底層大擱物板2、10構成平行等間距上中下三個水平板面， 在凍幹箱內構成兩個四面(上、下、左、右面)製冷/加熱的中等空間，用於凍幹體積不太 大的馬鹿茸或中等體積的其它物料。在進行凍幹生產時，可在第三、五層大擱物板的上面 (1)、直接擺放盛放鹿茸的容器以及其它中等體積的物料；(2)、鋪上竹片或其它材料作為隔 熱層，再在隔熱層上擺放被乾燥的鹿茸，進行冷凍乾燥；(3)、分別在頂層擱物板2和中層擱 物板11下面的掛物杆上吊掛馬鹿茸等物料，進行冷凍乾燥。
當可變工件架的擱物板以第三種結構形式擺放時，如圖5、6所示，頂層大擱物板2 置於頂層，底層大擱物板10置於底層。先將四片小擱物板4分別翻轉至工件架體1的左右 兩個側面，固定於垂直位置，再將中層大擱物板11滑動至工件架體1的後部並翻轉成垂直 位置固定，在凍幹箱內構成一個展開的立方體大空間，平行水平擺放時的五層擱物板分別 構成展開空間的上、下、左、右和後面，用以提供製冷/加熱。在進行凍幹生產時，在展開空 間的頂部，將掛物架杆18插入連接於架體橫梁上的吊鉤17上，再將被乾燥的馬鹿茸(或其 它大型物料)19懸吊於大空間內掛物架杆18之上，進行冷凍乾燥。
小擱物板迴轉機構的結構設計需要保證小擱物板4處於正確的水平和垂直位置， 同時防止與頂層大擱物板2、底層擱物板10、中層擱物板11發生幹涉。設正方形大擱物板 (2U0U1)的邊長均為L，則每片小擱物板4的寬度為L/2，長度為L ；各種擱物板的厚度均 為δ。要求展開空間擺放時，每邊留有氣流通道的間隙寬度為a，則頂層大擱物板2下表面 與底層大擱物板10上表面之間的高度為L+2a，而五層平行均勻分布擺放時，相鄰二層擱物 板的間距
權利要求
1.一種用於凍幹鹿茸的冷凍乾燥機可變工件架，包括架體、兩種結構形狀的7片擱物 板和連接部件，其特徵是架體是由12條型鋼連接而成的立方體框架；擱物板共7片，包括 三片正方形大擱物板和四片長方形小擱物板；當它們以多層平行板形狀水平擺放時，分五 層安置；其中第一、三、五層每層各安置一片正方形的大擱物板，而第二、四層每層安放2片 長方形的小擱物板，每片小擱物板的板面寬度為大擱物板寬度的一半，長度與大擱物板相 同，2片小擱物板共同構成一片完整的、與大擱物板相等的正方形板面；每一片大、小擱物 板的內部設有導熱介質循環通道，通道進出口分別通過軟管道與凍幹箱的總導熱介質進出 管相連；頂層大擱物板作為輻射板之用，固定在架體的上部；底層大擱物板則固定在架體 的下部；第三層大擱物板也稱中層大擱物板，中層大擱物板中部兩側帶有支撐軸，其上固定 有支撐用滾動軸承，通過滾動軸承擺放在架體兩側中部高度的中擱物板滑道內，中層大擱 物板可以沿滑道前後滑動和翻轉，利用定位銷和架體上的定位孔可以將其分別固定於架體 中央水平位置或架體後部垂直位置，分別作為凍幹箱的中層擱物板或後立面輻射板；第二、 四層的每一片小擱物板的前後兩側分別安裝有前擺臂和後擺臂，通過迴轉軸和迴轉軸承與 固定於架體前後立柱上的支撐臂相連，每一片小擱物板都可以繞各自的迴轉軸相對於支撐 臂轉動，從而使板面分別定位於水平位置或兩側立面垂直位置，並用定位銷固定，分別作為 凍幹箱的第二、四層擱物板或左右兩側立面輻射板。
2.根據權利要求1所述的一種用於凍幹鹿茸的冷凍乾燥機可變工件架，其特徵是所 述的小擱物板在於繞各自的迴轉軸轉動時，不得與其它大擱物板發生幹涉碰撞，迴轉軸中 心的坐標位置可由下述公式計算χ _(3L-2a + S)-(L + 2a-S) + \6a(L + a) ~S(L + 6a-S)γ _a(3L-2a + 0) 2a(L + a)-(L + 4a-S)^1 ~ 2(L + 6a-5) (L + 2a-5)-(L + 6a-5) 82a(L + a).(L + Aa-5) _^-2α + δ)+ l 6 (L + 2a-S)-(L + 6a-S) 2(L + 6a-S) 8並保證滿足如下條件(2L+4B-4Y!)2- (L+2a+3 δ ^Υ^'-ΙΘΧ2 > 0式中L為大擱物板邊長，小擱物板寬度為L/2，長度為L ； δ為所有擱物板厚度；a為展 開空間擺放時每邊所留氣流通道的間隙寬度。
3.按照權利要求1所述一種用於凍幹鹿茸的冷凍乾燥機可變工件架，其特徵在於所述 的冷凍乾燥機可變工件架，通過部分擱物板的滑動、翻轉，可以構成三種結構形式；第一種 結構形式當中層大擱物板和四片小擱物板均處於水平位置擺放時，構成五層擱物板平行 等間距水平擺放結構形式，可用於凍乾梅花鹿茸和鹿茸切片等體積較小、形狀扁平的物料； 在第一種結構形式的基礎上，將四片小擱物板分別翻轉至左右兩側，固定於垂直位置，則構 成三層擱物板平行等間距水平擺放結構形式，從而構成兩個四面(上、下、左、右面)製冷/ 加熱的中等空間，用於凍幹體積較小的馬鹿茸或中等體積的其它物料；在第二種結構形式 的基礎上，再將中層大擱物板滑動至架體的後部並翻轉成垂直位置固定，則在凍幹箱內形 成一個五面(上、下、左、右、後面)製冷/加熱的正立方體形展開空間，用於體積較大的馬 鹿茸或其它大體積物料的凍幹。
全文摘要
一種用於凍幹鹿茸的冷凍乾燥機可變工件架，包括架體、擱物板和導熱介質軟管道等，其特徵在於架體為立方體框架結構；擱物板包括3片大擱物板和4片小擱物板；頂層、底層大擱物板分別固定於架體上、下部；中層大擱物板藉助兩側支撐軸和滾動軸承擺放在架體上的滑道內，可以沿滑道前後滑動和翻轉；小擱物板依靠前、後擺臂、迴轉軸和迴轉軸承與架體上的支撐臂相連，可以繞迴轉軸向兩側翻轉，從而使板面分別定位於水平位置或兩側立面垂直位置。該工件架擱物板可以構成五層平行等間距水平擺放、三層平行等間距水平擺放和五面包圍正立方體形展開空間三種結構形式。本發明為實現在同一凍幹機內完成不同尺度鹿茸的凍幹提供了一種快捷方便的關鍵部件結構。
文檔編號F26B5/06GK102032761SQ201010578638
公開日2011年4月27日 申請日期2010年12月8日 優先權日2010年12月8日
發明者劉軍, 張世偉 申請人:瀋陽大學