一種用於顆粒狀調理食品的脈衝噴動微波凍幹裝置及均勻化高效加工方法
2023-10-22 18:35:12 2
專利名稱：一種用於顆粒狀調理食品的脈衝噴動微波凍幹裝置及均勻化高效加工方法
技術領域：
本發明涉及一種用於顆粒狀調理食品的脈衝噴動微波凍幹裝置及均勻化高效加 工方法，適用於化工、農業、食品行業顆粒物料負壓微波均勻化噴動乾燥，屬於農產品脫水 加工及乾燥機械裝備領域。
背景技術：
當今常規物料特別是果蔬凍幹技術及裝備相對成熟。利用微波輔助凍幹加工技 術及裝備是提升傳統果蔬脫水加工行業的一個重要方向。目前物料高效乾燥研究的一般 思路主要集中在採用微波、遠紅外、高頻等內部加熱熱源進行聯合乾燥，實現凍幹過程的縮 短，達到高效、節能的目的。但高效、節能特徵最顯著的微波凍幹存在非常顯著的加熱不均 勻現象(冷熱點現象)，從而導致其乾燥品質明顯下降(過熱焦化和過冷未乾)，成品均勻度 僅為50%-60%，再次處理的成本大幅提高。同時，我國的出口凍幹農產品加工產業存在三大 突出難題及需求(1)農產品凍幹存在能耗大、乾燥時間長、成本高等難題，對高效乾燥技 術有強烈需求。傳統凍幹工藝技術及裝備雖可最大限度保留脫水蔬菜產品的感官及營養品 質，但加工時間長、生產成本高，且有能耗高的缺陷，這已成為制約農產品凍幹行業發展的 瓶頸。(2)農產品高效凍幹存在均勻性差、成品率低、產品綜合品質變劣加劇等難題，對高效 均勻乾燥技術有強烈需求。單一的微波凍幹，雖然微波穿透性強，但由於其加熱的選擇性以 及微波的尖角集中性等特點，使不同被加熱物體各部分產生的熱能可能產生較大的差異， 同時，微波凍幹過程中存在低壓氣體放電現象，從而使其在工業化生產應用上受到了限制。[3]傳統凍乾產品出口的綜合競爭優勢在下降，國際市場對高品質、低成本的凍幹蔬果有強 烈需求。而本發明通過高真空條件下的脈衝噴動來實現物料高效凍幹下的均勻、快速脫水， 使一次乾燥成品均勻度達到98%以上,實現真正快速、低成本均勻乾燥。
張慜、孫金才，顏偉強等(專利申請號200910213559.1)公開了一種提高微波噴動 乾燥顆粒狀果蔬均勻膨化效果的分段方法。在不同的乾燥階段採用不同的進風量，即初始 為熱風噴動預乾燥，後續採用氣流和微波相結合的方法乾燥。通過控制乾燥果蔬顆粒在氣 流場和微波混合場中的運動情況，以達到提高顆粒狀果蔬顆粒的膨化效果。但本專利的不 同之處為在高真空條件下實現物料的噴動、旋轉，通過調整脈衝噴動的周期、氣體流量調整 物料噴動效果，實現物料微波凍幹的均勻性，由於物料噴動時間短(2s)，並且噴動時微波加 熱停止，再者微波加熱無熱惰性，產品不出現塌陷現象，因此，產品品質與普通凍幹基本一 致，遠高於常壓微波噴動乾燥產品。
張慜、孫金才、鍾齊豐、顏偉強等(專利申請號200810244418.1)公開了提高顆粒狀 果蔬微波乾燥均勻性的噴動輔助方法，採用兩類氣流場進行微波噴動乾燥，產品乾燥後含 水量均在6%以下。但本專利的不同之處為在真空條件下實現物料的噴動、旋轉，通過調整 脈衝噴動的周期、氣體流量調整物料噴動效果。由於物料噴動時間短(2s)，並且噴動時微波 加熱停止，再者微波加熱無熱惰性，產品不出現塌陷現象，因此，產品品質與普通凍幹基本一致，並且產品乾燥後含水量控制在5%以下。
王玉川、時興榮、鄭小衛(授權專利號ZL 03249124. 7)公開了用於食品生產的微波 冷凍乾燥設備。該設備由倉體、捕水器、微波磁控管、吊車、託板和物料託盤所構成。倉體為 適宜進、出吊車和進行大規模生產的長方體真空容器，其前面為倉門。提供蒸發熱源的微波 磁控管分別排列安裝在倉體的頂面和兩側，兩個捕水器以交替工作和連續製冷的方式並排 固定在倉體的底部，倉體的頂面和捕水器的上表面分別固定有導軌和滑軌，兩側排列有託 板和物料託盤的吊車滑動連接於導軌與滑軌之間。但是該發明沒能實現物料在凍幹過程中 物料的運動，存在不均勻加熱現象。本專利採用圓柱形微波加熱腔體，工作在常壓狀態，阻 止了微波饋口在真空狀態下低壓氣體放電現象，乾燥腔為管道式，使產品在乾燥過程中獲 得均勻微波加熱，脈衝噴動實現物料在凍幹過程中物料的空間運動，改善微波凍幹過程中 不均勻加熱現象。由於物料噴動時間短(2s)，並且噴動時微波加熱停止，再者微波加熱無熱 惰性，產品不出現塌陷現象，因此，產品品質與普通凍幹基本一致。
叢繁滋(申請專利號CN 200610010411. 4)公開了可用於食品藥品生產的微波真空 冷凍乾燥設備，該發明解吸階段中，將微波加熱、擱板矽油加熱相結合，以擱板矽油加熱為 產品的乾燥品質作最後保障，不會產生微波過熱影響產品品質的現象。但是該發明沒能實 現物料在凍幹過程中物料的運動，存在不均勻加熱現象，另外乾燥時間比單一的微波凍幹 時間長。本專利採用圓柱形微波加熱腔體，工作在常壓狀態，阻止了微波饋口在真空狀態 下低壓氣體放電現象，乾燥腔為管道式，使產品在乾燥管內獲得均勻微波加熱，脈衝噴動實 現物料在凍幹過程中物料的空間運動，改善微波凍幹過程中不均勻加熱現象。由於物料噴 動時間短(2s)，並且噴動時微波加熱停止，再加微波加熱無熱惰性，產品不出現塌陷現象， 因此，產品品質與普通凍幹基本一致，並且乾燥時間比微波加熱、擱板矽油加熱相結合方式 短。
張慜、段續、範柳萍(授權專利號ZL 200610088075. 5)公開了一種縮短果蔬粉微波 冷凍乾燥時間的方法。通過對速凍前的漿狀果蔬，植入高介電係數的納米氧化鈦陶瓷，並 添加介電常數較高的胺基酸、糖或鹽，提高漿狀果蔬的介電內核，縮短微波真空冷凍乾燥周 期。該專利改變了漿狀果蔬的成分，並且原料僅限於漿狀果蔬混合物微波凍幹，另外該專利 對微波凍幹均勻性沒有提到。但本專利的不同之處為在真空條件下實現物料的噴動、旋轉， 不改變物料的成分，通過調整脈衝噴動的周期、氣體流量來調整物料在凍幹過程中不同幹 燥階段的噴動效果，實現物料微波凍幹均勻。
張慜、王玉川(授權專利號ZL 201010572843. O)公開了一種負壓微波均勻噴動幹 燥裝置及應用。該專利所述裝備採用圓柱形微波加熱腔體，乾燥腔為管道式，使產品在乾燥 過程中獲得均勻微波加熱，真空系統採用水循環式真空泵。通過調整乾燥管內真空度、氣 流速度實現物料在真空狀態下連續地噴動、旋轉、流動，改善了傳統產品靜止或轉盤式微波 真空乾燥過程中不均勻加熱現象，適用於顆粒物料的微波真空乾燥。真空貯罐真空度僅為 4_5kPa;但本專利採用圓柱形微波加熱腔體，工作在常壓狀態，阻止了微波饋口在真空狀態 下低壓氣體放電現象，乾燥腔為管道式，使產品在凍幹過程中獲得均勻微波加熱，真空系統 採用低溫捕水器及獲得高真空的油封式真空泵。真空壓力波動範圍為80-1500Pa。脈衝噴 動實現物料在凍幹過程中物料的空間運動，通過調整脈衝噴動的周期、氣體流量實現物料 在微波凍幹過程中不同乾燥階段達到同樣的噴動效果，因此可獲得均勻的微波凍乾產品，同時由於物料噴動時間短(2s)，並且噴動時微波加熱停止，再者微波加熱無熱惰性，產品不出現塌陷現象，因此，其產品品質與普通凍幹的產品品質基本一致。
李樹君；曹有福；楊炳南等(申請專利號201010101353. 6)公開了一種微波真空冷凍乾燥設備，所述專利微波真空冷凍乾燥裝置包括微波諧振腔及真空倉，所述真空倉部分設置在所述微波諧振腔內，所述真空倉可實現微波屏蔽與真空密封的雙重功能，以保證微波真空冷凍乾燥的凍幹條件。該專利採用傳統盤模式，沒能實現物料在乾燥過程中運動。 但本專利採用圓柱形微波加熱腔體，工作在常壓狀態，阻止了微波饋口在真空狀態下低壓氣體放電現象，乾燥腔為管道式，使產品在凍幹過程中獲得均勻微波加熱。脈衝噴動實現物料在凍幹過程中物料的空間運動，通過調整脈衝噴動的周期、氣體流量實現物料在微波凍幹過程中不同乾燥階段達到同樣的噴動效果，因此可獲得均勻的微波凍乾產品，同時由於物料噴動時間短(2s)，並且噴動時微波加熱停止，再者微波加熱無熱惰性，產品不出現塌陷現象，因此，產品品質與普通凍幹基本一致。
Scott ffennerstrum>Chicago, 111 (美國專利號 4856203,日 期 1989)公開了一種用於醫藥粉劑的微波真空乾燥裝置。該裝備所配乾燥腔垂直放置，微波源安裝在乾燥腔上部，攪拌器安裝在乾燥腔底部。該專利雖然物料在乾燥過程中轉動，但不是空間運動，並且微波源未能均勻分布，仍存在微波乾燥不均勻現象。另外該專利只能應用於粉狀物料的微波真空乾燥，顆粒物料由於攪拌擠壓作用造成破碎，更不能應用於物料的凍幹過程。本專利採用圓柱形微波加熱腔體，工作在常壓狀態，阻止了微波饋口在真空狀態下低壓氣體放電現象，乾燥腔為管道式，微波源沿微波加熱腔均勻分布，使產品在凍幹過程中獲得均勻微波加熱。物料在乾燥過程中脈衝噴動實現物料在凍幹過程中物料的空間運動，通過調整脈衝噴動的周期、氣體流量實現物料在微波凍幹過程中不同乾燥階段達到同樣的噴動效果，因此可獲得均勻的微波凍乾產品，同時由於物料噴動時間短(2s)，物料噴動距離小，並且噴動時微波加熱停止，再者加微波加熱無熱惰性，產品不出現塌陷現象及破碎現象，因此，產品品質與普通凍幹基本一致，遠高於微波真空乾燥產品。
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乾乾燥速率的方法，該研究將高損耗因子碳化矽棒加入脫脂乳中用來提高脫脂乳的介電損耗因子，實驗結果表明該方法與常規微波凍幹相比可縮短微乾燥時間32%，與普通凍幹相比可縮短乾燥時間58%。但該研究沒有提到微波凍幹的均勻性，且該方法只適合液態產品。但本專利的不同之處為在真空條件下實現物料的噴動、 旋轉，不改變物料的成分，通過調整脈衝噴動的周期、氣體流量來調整物料在凍幹過程中不同乾燥幹階段的噴動效果，實現物料微波凍幹均勻。
Hao Jiang & Min Zhang & Arun S. Mujumdar等(Food Bioprocess Technol,DOI 1007/s, 11947-012-0801-1)進行了香蕉片的微波凍幹的溫度分布及微結構研究。該研究所用裝備為傳統式微波凍幹設備，微波加熱腔與乾燥腔一體，微波源集中分布，產品採用盤式乾燥。研究指出盤式微波凍幹香蕉片存在乾燥過程中存在不均勻性現象，出現冷熱點區域，微波凍幹香蕉片微結構與普通凍幹相近。該研究沒能提出微波凍幹均勻性改善技術方案。但本專利採用圓柱形微波加熱腔體，工作在常壓狀態，阻止了微波饋口在真空狀態下低壓氣體放電現象，微波源沿微波加熱腔均勻分布，乾燥腔為管道式，使產品在凍幹過程中獲得均勻微波加熱。脈衝噴動實現物料在凍幹過程中物料的空間運動，通過調整脈衝噴動的周期、氣體流量實現物料在微波凍幹過程中不同乾燥階段達到同樣的噴動效果，因此可獲 得均勻的微波凍乾產品，同時由於物料噴動時間短(2s)，並且噴動時微波加熱停止，再者微 波加熱無熱惰性，產品不出現塌陷現象，因此，產品品質與普通凍幹基本一致。
總之，脈衝噴動微波凍幹方法與裝置，在國內外未見報導。發明內容
本發明是提供一種在脈衝噴動輔助條件下實現物料微波凍幹高效、均勻、低成本 乾燥，保持甚至提高了物料傳統凍幹品質的微波凍幹方法及裝置。
本發明的技術方案一種用於顆粒狀調理食品的脈衝噴動微波凍幹裝置，包括 進料閥I和擋板閥2，還包括微波加熱腔體3、微波源4、水負載管5、真空乾燥管6、氣體分 布器7、帶有氮氣源的氣體流量調節器8、氣-固分離器9、卸料器10、捕水器11、制冷機12、 真空貯罐13、真空泵14、控制面板15、水循環裝置16。進料閥I位於擋板閥2上部，擋板閥 2位於微波加熱腔體3上方，擋板閥加工成孔板，防止乾燥過程中顆粒流失，擋板閥2通過 管道與真空乾燥管6進口連接，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均勻分布於微波加熱腔體3四周四個方向，並按長度方向均勻交替分布，每個 方向分布微波源數量為2-10個；水負載管5為PP材質管，安裝在微波加熱腔體3內，與真 空乾燥管6平行，並與水循環裝置16連接。真空乾燥管6垂直安裝在微波加熱腔體3內， 真空乾燥管6是物料乾燥及流動的通道；氣體分布器7位於真空乾燥管6下部，氣體分布器 7通過管道與帶有氮氣源的氣體流量調節器8相連接；氣-固分離器9位於微波加熱腔體 右部，通過管道與真空乾燥管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12及真空貯罐13通過管道與捕水器11相連接；真空泵14 通過管道與真空貯罐13連接；控制面板15控制本裝置在脈衝噴動微波凍幹過程中的真空壓力及波動範圍、微波功 率、脈衝噴動氣體流量與噴動周期的設定及自動調節。
真空乾燥管6在微波加熱腔體3內垂直排列數為3-10排，真空乾燥管6管內徑為 32-100mm，管道材質採用耐微波吸收率低、耐高溫、低溫、摩擦係數低的食品級聚四氟乙烯 材料製作。
微波功率根據物料設定溫度曲線由控制面板15自動連續跟蹤調節，誤差控制在 ±1。。。
物料在脈衝噴動微波凍幹過程中在微波加熱腔體3圓柱表面周邊均分設有四個 觀察窗，可以觀察到微波加熱腔體3內的變化狀態。
在脈衝噴動微波凍幹過程中水負載用來保護微波源及自動調節真空乾燥管中微 波場強。
真空乾燥管中真空壓力波動範圍為80_1500Pa。
所述裝置用於顆粒狀調理食品脈衝噴動微波均勻化凍幹的方法，其特徵在於物料 通過進料閥I及擋板閥2進入真空乾燥管6，擋板閥加工成孔板，防止乾燥過程中顆粒流失； 真空乾燥管6是物料乾燥及流動的通道；微波加熱腔體3是圓柱型容器，微波源4均勻分布 其四周，真空乾燥管6安裝在微波加熱腔體3內，微波加熱腔體3兩端用封頭密封；水負載 管5為PP材質管，安裝在微波加熱腔體3內，與真空乾燥管6平行，水負載管5與水循環裝置16連接，水負載用來保護微波源及自動調節真空乾燥管中微波場強；氣-固分離器9連 接微波加熱腔體3內真空乾燥管6出口，並通過管道與捕水器10連接；氣體分布器7安裝 在真空乾燥管6下部，並通過管道與帶有氮氣源的氣體流量調節器8相連接，顆粒狀調理食 品在脈衝噴動微波凍幹過程中的真空壓力及波動範圍、微波功率、氣體流量與噴動周期均 通過控制面板15調節；由於物料在真空狀態下能夠實現噴動，採用該裝置實現物料在微波 凍幹條件下噴動、旋轉，達到物料高效、均勻乾燥的目的。
物料顆粒在微波凍幹條件下脈衝噴動方式物料顆粒在真空乾燥管內脈衝噴動幹 燥受到以下所述各力作用1、在真空乾燥管內脈衝氣體(氮氣)對物料產生向上的推動力；2、物料顆粒與管道摩擦，產生物料顆粒轉動的摩擦力；3、物料顆粒之間由於尺寸差異、比 重不同產生摩擦，產生物料轉動的摩擦力；4、物料顆粒由於瞬時的內外壓差變化產生不同 的伸縮力及物料顆粒相互之間產生相應的擠壓力。在上述各力的作用下，物料在垂直真空 乾燥管內除向上移動外，同時，又產生轉動，從而帶來物料顆粒在空間位置分布周期性變 化。物料在乾燥初期、中期、後期含水率逐漸降低，本發明通過自動調整脈衝噴動的周期及 氣體流量，使物料脈衝噴動凍幹期間達到最大位置及獲得同等的空間位置機率。同時，在 脈衝噴動的期間微波加熱同步停止，由於微波加熱無熱惰性，不同於傳統的電、油、蒸汽加 熱方式(具有熱惰性)，不影響物料顆粒的溫度，不會造成凍幹過程中物料塌陷，影響乾燥品 質。
本發明的有益效果1、乾燥均勻由於物料在微波凍幹過程中，呈現周期性噴動、旋轉狀態，實現物料均勻 乾燥，成品均勻度達到98%以上，無需再次處理。避免了傳統微波乾燥存在非常顯著的加熱 不均勻現象(冷熱點現象)，其乾燥品質下降(過熱焦化和過冷未乾)，再次處理的成本大幅 提聞。
2、效率高、成本低由於物料顆粒在脈衝噴動微波凍幹過程中，獲得同等的微波功 率機率，與傳統盤式微波凍幹相比物料顆粒乾燥速度快，乾燥效率高、成本低。
3、投資小、操作方便由於物料在真空乾燥管內周期性噴動並連續乾燥，且管道採 用耐微波加熱、微波吸收率低、耐高溫、低溫、摩擦係數低的聚四氟乙烯材料製作，省去傳統 龐大的乾燥腔體，所以投資小，使用操作方便。
圖1本發明裝置框圖。1、進料閥，2、擋板閥，3、微波加熱腔體，4、微波源，5、水負載 管，6、真空乾燥管，7、氣體分布器，8、帶有氮氣源的氣體流量調節器，9、氣-固分離器，10、 卸料器，11、捕水器，12、制冷機，13、真空貯罐，14、真空泵，15、控制面板，16、水循環裝置。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明的具體實施方式
作進一步詳細地描述。
如圖1所示，一種用於顆粒狀調理食品物料脈衝噴動微波凍幹均勻化的方式與裝 置，包括進料閥I和擋板閥2，還包括微波加熱腔體3、微波源4、水負載管5、真空乾燥管6、 氣體分布器7、氣體流量調節器8、氣-固分離器9、卸料器10、捕水器11、制冷機12、真空貯 罐13、真空泵14、控制面板15及水循環裝置16。進料閥I是顆粒物料進入真空乾燥管的入口，並具有真空密封作用，擋板閥2是阻止物料進入氣-固分離器9，同時又是乾燥過程中 水蒸氣及空氣流動的通道，真空乾燥管6安裝在微波加熱腔體3內，顆粒物料在管內進行噴 動及乾燥，物料顆粒噴動高度及真空度波動範圍由氣體分布器7及氣體流量調節閥8控制， 乾燥過程中物料顆粒產生的水蒸氣經氣-固分離器9在捕水器11凝結成冰，捕水器溫度由 制冷機12控制，真空乾燥管內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。顆粒物料乾燥結束後，打開擋板閥，調整氣體流量調節閥，物料顆粒從真空乾燥管進入 氣-固分離器，然後進入卸料器10。
本發明採用脈衝噴動方式實現物料在管內噴動、旋轉，改變了傳統盤式微波凍幹 方式，增大物料乾燥過程中換熱面積、物料表面水分蒸發麵積，具有乾燥均勻、效率高、投資 少、成本低優點。
實施例1、胡蘿蔔粒脈衝噴動微波凍幹方法將新鮮胡蘿蔔清洗乾淨，切成5mm-10mm的立方體，在96-98°C漂燙2_3分鐘，撈出後 加入1%的葡萄糖粉進行混合靜止20分鐘，用離心機脫去表面附著水分準備待用。開啟流 化床速凍機當溫度達到_40°C時，將預處理的胡蘿蔔顆粒放在流化床上面進行速凍，凍結時 間I小時，然後放入_35°C冷凍庫內待用。開啟本裝置脈衝噴動微波凍幹設備制冷機12， 當捕水器11溫度達到-40°C後，將氣體分布器7從真空乾燥管6低部裝入真空乾燥管，打 開進料閥I及擋板閥2，將凍結後的胡蘿蔔顆粒從冷凍庫內取出，放入真空乾燥管內，關閉 進料閥，開啟真空泵14，當真空貯罐13及真空乾燥管內壓力達到lOOPa，依次開啟微波源 4、水循環裝置16及氣體流量調節閥8，微波功率根據設定的顆粒物料溫度自動調整，顆粒 物料溫度在乾燥過程中每隔I分鐘記錄溫度值，最高溫度為55°C，脈衝噴動周期根據預實 驗數據進行設定，控制面板15根據設定參數自動調整氣體流量調節閥，真空壓力波動範圍 100-1500Pa，恢復時間40s。設定乾燥時間結束後，打開擋板閥，物料進入氣-固分離器9， 最後從卸料器10中排出。
實施例2、萵苣莖顆粒脈衝噴動微波凍幹方法將萵苣莖清洗乾淨，切成直徑12_、厚度5_的圓柱體，放在四氟乙烯盤內，採用微波 漂燙(無水)，2min內萵苣顆粒內部溫度達到100°C，保持lmin，用冷風冷卻，直到表面無附 著水分。開啟流化床速凍機當溫度達到_40°C時，將微波漂燙的萵苣顆粒放在流化床上面進 行速凍，凍結時間I小時，然後放入-35°C冷凍庫內待用。開啟本裝置脈衝噴動微波凍幹設 備制冷機12，當捕水器11溫度達到_40°C後，將氣體分布器7從真空乾燥管6低部裝入真 空乾燥管，打開進料閥I及擋板閥2，將凍結後的萵苣顆粒從冷凍庫內取出，放入真空乾燥 管內，關閉進料閥，開啟真空泵14，當真空貯罐13及真空乾燥管內壓力達到80Pa，依次開啟 微波源4、水循環裝置16及氣體流量調節閥8，微波功率根據設定溫度參數自動調整，萵苣 顆粒溫度在乾燥過程中每隔I分鐘記錄溫度值，最高溫度為50°C，脈衝噴動周期根據預實 驗數據進行設定，控制面板15根據設定參數自動調整氣體流量調節閥，真空壓力波動範圍 80-1200Pa,恢復時間30s。設定乾燥時間結束後,打開擋板閥,物料進入氣-固分離器9,最 後從卸料器10中排出。
權利要求
1.一種用於顆粒狀調理食品的脈衝噴動微波凍幹裝置，其特徵在於本裝置由進料閥(I)、擋板閥(2)，微波加熱腔體(3)、微波源(4)、水負載管(5)、真空乾燥管(6)、氣體分布器(7)、帶有氮氣源的氣體流量調節器(8)、氣-固分離器(9)、卸料器(10)、捕水器(11)、制冷機(12)、真空貯罐(13)、真空泵(14)、控制面板(15)和水循環裝置(16)構成； 進料閥(I)位於擋板閥(2 )上部，擋板閥(2 )位於微波加熱腔體(3 )上方，擋板閥(2 )力口工成孔板，防止乾燥過程中顆粒流失； 擋板閥(2 )通過管道與真空乾燥管(6 )進口連接； 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)均勻分布於微波加熱腔體(3)四周四個方向，並按長度方向均勻交替分布，每個方向分布微波源數量為2-10個； 水負載管(5)為PP材質管，安裝在微波加熱腔體(3)內，與真空乾燥管(6)平行，水負載管(5)與水循環裝置(16)連接； 真空乾燥管(6 )垂直安裝在微波加熱腔體(3 )內，真空乾燥管(6 )是物料乾燥及流動的通道； 氣體分布器(7 )位於真空乾燥管(6 )下部，氣體分布器(7 )通過管道與帶有氮氣源的氣體流量調節器(8)相連接； 氣-固分離器(9)位於微波加熱腔體(3)右部，氣-固分離器(9)通過管道與真空乾燥管(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(12)及真空貯罐(13)通過管道與捕水器(11)相連接；真空泵(14)通過管道與真空貯罐(13)連接； 控制面板(15)控制本裝置在脈衝噴動微波凍幹過程中的真空壓力及波動範圍、微波功率、脈衝噴動氣體流量與噴動周期的設定及自動調節。
2.根據權利要求1所述的脈衝噴動微波凍幹均勻化的裝置，其特徵在於真空乾燥管(6)在微波加熱腔體內垂直方向排列數為3-10排。
3.根據權利要求1所述的脈衝噴動微波凍幹均勻化的裝置，其特徵在於真空乾燥管(6)管內徑為32-100mm，管道材質採用耐微波吸收率低、耐高溫、低溫、摩擦係數低的食品級聚四氟乙烯材料製作。
4.根據權利要求1所述的脈衝噴動微波凍幹均勻化的裝置，其特徵在於微波功率根據物料設定溫度曲線由控制面板(15)自動連續跟蹤調節，誤差控制在±1°C。
5.根據權利要求1所述的脈衝噴動微波凍幹均勻化的裝置，其特徵在於物料在脈衝噴動微波凍幹過程中在微波加熱腔體(3)圓柱表面周邊均分設有四個觀察窗，可以觀察到微波加熱腔體(3 )內的變化狀態。
6.根據權利要求1所述的脈衝噴動微波凍幹均勻化的裝置，其特徵在於在脈衝噴動微波凍幹過程中水負載用來保護微波源及自動調節真空乾燥管中微波場強。
7.根據權利要求1所述的脈衝噴動微波凍幹均勻化的裝置，其特徵在於真空乾燥管中真空壓力波動範圍為80-1500Pa。
8.權利要求1所述裝置用於顆粒狀調理食品脈衝噴動微波均勻化凍幹的方法，其特徵在於物料通過進料閥(I)及擋板閥(2)進入真空乾燥管(6)，擋板閥加工成孔板，防止乾燥過程中顆粒流失；真空乾燥管(6)是物料乾燥及流動的通道；微波加熱腔體(3)是圓柱型容器，微波源(4 )均勻分布其四周，真空乾燥管(6 )安裝在微波加熱腔體(3 )內，微波加熱腔體(3)兩端用封頭密封；水負載管(5)為PP材質管，安裝在微波加熱腔體(3)內，與真空乾燥管(6)平行，水負載管(5)與水循環裝置(16)連接，水負載用來保護微波源及自動調節真空乾燥管中微波場強；氣-固分離器(9)連接微波加熱腔體(3)內真空乾燥管(6)出口，並通過管道與捕水器(10)連接；氣體分布器(7)安裝在真空乾燥管(6)下部，並通過管道與帶有氮氣源的氣體流量調節器(8)相連接，顆粒狀調理食品在脈衝噴動微波凍幹過程中的真空壓力及波動範圍、微波功率、氣體流量與噴動周期均通過控制面板(15)調節；由於物料在真空狀態下能夠實現噴動，採用該裝置實現物料在微波凍幹條件下噴動、旋轉，達到物料高效、均勻乾燥的目的。
全文摘要
一種用於顆粒狀調理食品的脈衝噴動微波凍幹裝置及均勻化高效加工方法，屬於農產品脫水及乾燥機械領域。其由進料閥、擋板閥、微波加熱腔體、微波源、水負載、真空乾燥管、氣體分布器、氣體流量調節器、氣-固分離器、卸料器、捕水器、制冷機、真空貯罐、真空泵、控制面板和水循環裝置構成。真空乾燥管是物料乾燥及流動的通道，微波源均勻分布在微波加熱腔體四周，真空乾燥管安裝在微波加熱腔內。氣-固分離器連接微波加熱腔體內真空乾燥管出口，並通過管道與捕水器連接。氣體分布器安裝在真空乾燥管下部，並通過管道與氣體流量調節器連接，氣體流量通過控制面板調節。該裝置實現物料在微波凍幹條件下噴動、旋轉，達到物料高效、均勻乾燥的目的，縮短凍幹周期接近50%，降低了大規模生產的成本。
文檔編號F26B7/00GK102987524SQ20121051888
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月6日 優先權日2012年12月6日
發明者張慜, 盧利群, 王玉川, 孫金才, 張衛明 申請人:江南大學