專利名稱：滾筒式真空脈動(dòng)變溫度干燥方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種滾筒式真空脈動(dòng)變溫度干燥方法和設(shè)備，主要應(yīng)用于 流動(dòng)性較好的食品、生物制品和藥品及化工制品的干燥，尤其適用于熱敏 性物質(zhì)的干燥，特別是對(duì)高附加值的食品和生物藥品的干燥效果更好。
背景技術(shù)：
物料之所以能夠被干燥是因?yàn)槲锪媳砻娴乃魵夥謮捍笥诟稍锃h(huán)境中 的水蒸氣分壓，即二者存在壓力梯度，而且干燥的速度與這種壓力梯度的
大小成正比(姚玉英主編.化工原理(下冊(cè)).天津科學(xué)技術(shù)出版社2001年1 月版，258-271)。當(dāng)干燥介質(zhì)中的水蒸氣飽和時(shí)將不存在壓力梯度，這時(shí) 干燥過程就停止，所以應(yīng)設(shè)法及時(shí)將物料表面蒸發(fā)的水分帶走，以維持一 定的壓力梯度。為此人們?cè)诟稍镅b備中增加了抽真空裝置，以維持干燥物 料表面和干燥介質(zhì)之間的壓強(qiáng)梯度，以此提高干燥速率，這就是真空干燥 的原理。但是如果干燥室一直處于一個(gè)穩(wěn)定的真空狀態(tài)，在物料干燥到一 定程度和時(shí)間后，就會(huì)出現(xiàn)物料表層水蒸氣分壓與干燥介質(zhì)水蒸氣分壓平 衡的現(xiàn)象，物料干燥的速率就會(huì)大大降低。
食品、生物制品和藥品中的水主要以游離水、膠體結(jié)合水和化合水三 種狀態(tài)存在。其中游離水所占比例最大，流動(dòng)性強(qiáng)，易從表面蒸發(fā)，也能 借助毛細(xì)管作用從內(nèi)部向外遷移，只需要較低的溫度和較少的能量就能將 其除去；膠體結(jié)合水是膠體的水合和吸附作用的結(jié)果，圍繞膠粒形成一層 水膜，水分和原料相結(jié)合成為膠體狀態(tài)，這部分水需要較高的溫度才能除 去；化合水存在于物料的化學(xué)物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)中，不能因干燥而去除。但是 傳統(tǒng)的干燥機(jī)在一個(gè)完整的干燥過程中往往使用一個(gè)干燥溫度或一個(gè)真空 度進(jìn)行干燥，造成干燥品質(zhì)差或耗能高的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要提供一種滾筒式真空脈動(dòng)變溫度干燥方法和設(shè)備， 以解決現(xiàn)有干燥技術(shù)和設(shè)備存在的問題。
為了達(dá)到本發(fā)明的第一個(gè)目的，即提供一種滾筒式真空脈動(dòng)變溫度干 燥方法，所采取的技術(shù)方案包括，在滾筒干燥技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合了脈動(dòng) 式真空技術(shù)，且隨著真空度的脈動(dòng)變化，加熱循環(huán)系統(tǒng)的溫度也是變化的，
其中滾筒的轉(zhuǎn)速為10 100rpm，真空度在0.097MPa 0MPa之間脈動(dòng)變化， 加熱循環(huán)系統(tǒng)在20°C 80°C內(nèi)隨物料的干燥狀態(tài)而變化。
上述的滾筒式真空脈動(dòng)變溫度干燥方法中，所述真空度的脈動(dòng)變化是 指當(dāng)滾筒內(nèi)真空度達(dá)到0. 097MPa 0MPa之間的某個(gè)選定值時(shí)，有一個(gè)相應(yīng) 的保持時(shí)間，而后變換滾筒內(nèi)的真空度，又保持一定的時(shí)間，由此形成一 個(gè)脈動(dòng)周期。
為了達(dá)到本發(fā)明的第二個(gè)目的，即提供用于上述的滾筒式真空脈動(dòng)變 溫度干燥方法的設(shè)備，所采取的技術(shù)方案包括滾筒干燥系統(tǒng)，其特征在 于，在滾筒干燥系統(tǒng)的密閉的圓形滾筒干燥室內(nèi)，連接了一套脈動(dòng)式真空 系統(tǒng)，其中滾筒的轉(zhuǎn)速為10 100rpm，真空度在O. 097MPa 0MPa之間脈動(dòng) 變化，加熱循環(huán)系統(tǒng)在2(TC 8(TC內(nèi)隨物料的干燥狀態(tài)而變化。
上述的滾筒式真空脈動(dòng)變溫度干燥設(shè)備中，所述密閉的圓形滾筒干燥 室沿徑向分為1 5個(gè)小干燥室，每個(gè)干燥室在滾筒的中心都與脈動(dòng)式真空 系統(tǒng)連接，干燥時(shí)，在不同小干燥室中的物料能夠隨著滾筒的旋轉(zhuǎn)而不斷 滾動(dòng)，保證了物料受熱的均勻性。
上述的滾筒式真空脈動(dòng)變溫度干燥設(shè)備中，所述密閉的圓形滾筒干燥 室的外表面有個(gè)螺旋狀的加熱介質(zhì)環(huán)，該加熱介質(zhì)環(huán)的一端為加熱介質(zhì)的 入口，另一端為加熱介質(zhì)的出口。
上述的滾筒式真空脈動(dòng)變溫度干燥設(shè)備中，所述滾筒干燥系統(tǒng)包括密 閉的圓形滾筒干燥室l，電機(jī)傳動(dòng)裝置12和機(jī)架13;加熱循環(huán)系統(tǒng)包括加熱器裝置11 ，壓力泵9，加熱介質(zhì)及加熱介質(zhì)進(jìn)出管道2和三通旋轉(zhuǎn)接頭3，
以及包裹在滾筒干燥室外的螺旋狀的加熱介質(zhì)環(huán)14;脈動(dòng)式真空系統(tǒng)包括
真空泵IO、真空抽排氣管道6、卸壓真空電磁閥4，控制電磁閥5，真空抽 排氣管道6將真空泵10、電磁流量閥8、負(fù)壓傳感器7、控制電磁閥5、卸 壓真空電磁閥4連接起來；控制系統(tǒng)包括負(fù)壓傳感器7、用于控制真空度的 電磁流量閥8。
上述的滾筒式真空脈動(dòng)變溫度干燥設(shè)備中，所述控制系統(tǒng)還與卸壓真 空電磁閥4和控制電磁閥5相連接，所述負(fù)壓傳感器7、電磁流量閥8和控 制電磁閥5的另一端都與真空泵10相連接。
上述的滾筒式真空脈動(dòng)變溫度干燥設(shè)備中，所述密閉的圓形滾筒干燥 室1是用金屬或者玻璃制成的圓筒狀干燥室。
上述的滾筒式真空脈動(dòng)變溫度干燥設(shè)備中，所述的加熱介質(zhì)可以是熱 水、導(dǎo)熱油或者二者的混合物。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是(1)采用密閉圓形滾筒式干燥室，利用接觸式傳熱 較好地解決了傳統(tǒng)真空干燥熱量傳遞困難和不均的問題，而分割的小干燥 室使得傳熱更加均勻。(2)與傳統(tǒng)熱風(fēng)干燥相比，由于干燥過程大部分時(shí) 間處在真空負(fù)壓和低溫環(huán)境下，基本隔絕了空氣，有效地抑制了熱敏性物 質(zhì)的生物和化學(xué)變化，能夠使物料中的營養(yǎng)成分和活性物質(zhì)得到良好的保 存，尤其是物料的色澤。(3)與真空干燥相比，采用真空脈動(dòng)和變溫度干 燥技術(shù)，能夠大幅度提高干燥速率，縮短干燥時(shí)間，降低干燥能耗，減少 干燥成本。本發(fā)明適用于食品、生物制品和藥品的干燥，尤其適用于熱敏 性物質(zhì)的干燥，特別是對(duì)高附加值的食品和生物藥品的干燥效果更好。


圖1為本發(fā)明滾筒式真空脈動(dòng)變溫度干燥設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明的密閉的圓形滾筒干燥室沿徑向劃分為2個(gè)小干燥室的 結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明的密閉的圓形滾筒干燥室沿徑向劃分為3個(gè)小干燥室的 結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明的密閉的圓形滾筒干燥室沿徑向劃分為4個(gè)小干燥室的 結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明的密閉的圓形滾筒干燥室沿徑向劃分為5個(gè)小干燥室的 結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明圖1為滾筒式真空脈動(dòng)變溫度干燥設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖，1為密閉的圓形 滾筒干燥室，它是用金屬或者玻璃制成的圓筒狀干燥室，12為電機(jī)傳動(dòng)裝 置，13為機(jī)架，它們組成滾筒干燥系統(tǒng)；加熱循環(huán)系統(tǒng)包括加熱器裝置11， 壓力泵9，加熱介質(zhì)及加熱介質(zhì)進(jìn)出管道2和三通旋轉(zhuǎn)接頭3，以及包裹在 滾筒干燥室外的螺旋狀的加熱介質(zhì)環(huán)14，該加熱介質(zhì)環(huán)的一端為加熱介質(zhì) 的入口， 一端為加熱介質(zhì)的出口，加熱介質(zhì)可以是熱水、導(dǎo)熱油或者二者W、、/曰A脇 fa^4! +古六-處y^i枉古六石in 古六油排與笞諧A 細(xì)ff首力口uy比口ix/; 朋、^yjJAi興工不-乂L a]口興工7jc丄u、 興工j出flp飛目追t)、 正i」jd^具工 電磁閥4和控制電磁閥5，其中真空抽排氣管道6將真空泵10、電磁流量 閥8、負(fù)壓傳感器7、控制電磁閥5，卸壓真空電磁閥4連接起來；控制系 統(tǒng)包括負(fù)壓傳感器7、用于控制真空度的電磁流量闊8?？刂葡到y(tǒng)還與卸壓 真空電磁閥4和控制電磁閥5相連接，所述負(fù)壓傳感器7、電磁流量閥8 和控制電磁閥5的另一端都與真空泵10相連接。上述的滾筒式真空脈動(dòng)變溫度干燥設(shè)備中，所述的加熱循環(huán)系統(tǒng)，在 壓力泵9的作用下能夠使加熱介質(zhì)充滿加熱介質(zhì)進(jìn)出管道2，通過三通旋轉(zhuǎn) 接頭3充滿干燥室1外壁上的螺旋狀加熱環(huán)14，而使干燥室1處于加熱介 質(zhì)的包裹中，通過接觸傳熱迅速提高物料的溫度，而且在壓力泵9的循環(huán) 作用下，實(shí)現(xiàn)加熱介質(zhì)的循環(huán)流動(dòng)。加熱介質(zhì)的溫度是可以調(diào)控的。實(shí)施例一用滾筒式真空脈動(dòng)變溫度干燥設(shè)備干燥胡蘿卜丁。在本實(shí)施例中，密閉的圓形滾筒干燥室分為3個(gè)小干燥室，如圖3所示。用滾筒式真空脈動(dòng)變溫度干燥設(shè)備干燥胡蘿卜丁的方法如下①將一 定量的(為干燥室體積的40%)切成正方體形狀的胡蘿卜丁(含水率約為90%油左右)通過進(jìn)料口放入干燥室1內(nèi)；②設(shè)定加熱介質(zhì)溫度為65'C，循 環(huán)介質(zhì)的進(jìn)出口溫度差5"，開啟壓力泵9，加熱介質(zhì)開始循環(huán)；③設(shè)置脈 動(dòng)壓工作系統(tǒng)的脈動(dòng)周期，即真空度0.095MPa，保持該真空度15分鐘；改 變真空度為0，保持1分鐘(真空度的保持由控制真空度的電磁流量閥8 和負(fù)壓傳感器7通過控制器實(shí)現(xiàn)控制，改變真空度由控制器中的時(shí)鐘開關(guān) 和卸壓真空電磁閥4，控制電磁閥5通過控制器實(shí)現(xiàn)控制);④開啟電機(jī)驅(qū)動(dòng) 裝置并將轉(zhuǎn)速設(shè)定為20rpm。通過3小時(shí)的干燥后，物料的含水率達(dá)到8%， 與傳統(tǒng)的熱風(fēng)干燥相比，物料的色澤呈橘紅色更加鮮艷，而且經(jīng)試驗(yàn)測(cè)試 其復(fù)水率比傳統(tǒng)熱風(fēng)干燥高出大約30%。實(shí)施例二用滾筒式真空脈動(dòng)變溫度干燥設(shè)備加工葡萄干。在本實(shí)施 例中，密閉的圓形滾筒干燥室分為2個(gè)小干燥室，如圖2所示。用滾筒式真空脈動(dòng)變溫度干燥設(shè)備加工葡萄干的方法如下①將經(jīng)過 清洗和晾制的一定量的(為干燥室體積的40%)帶果穗葡萄(含水率約為83% wb)通過進(jìn)料口放入干燥室1內(nèi)；②設(shè)定初始加熱介質(zhì)溫度為40°C，循環(huán)介 質(zhì)的進(jìn)出口溫度差5r，開啟壓力泵9，加熱介質(zhì)開始循環(huán)；(D設(shè)置脈動(dòng)壓 工作系統(tǒng)的脈動(dòng)周期，即真空度0.075MPa，保持該真空度10分鐘；改變真 空度為0，保持10分鐘(真空度的保持由控制真空度的電磁流量閥8和負(fù) 壓傳感器7通過控制器實(shí)現(xiàn)控制，改變真空度由控制器中的時(shí)鐘開關(guān)和卸 壓真空電磁閥4，控制電磁閥5通過控制器實(shí)現(xiàn)控制);④開啟電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置 并將轉(zhuǎn)速設(shè)定為10rpm。經(jīng)過2小時(shí)的真空脈動(dòng)干燥后，由控制器自動(dòng)變換 加熱介質(zhì)溫度為5(TC，真空度0.085MPa，保持該真空度10分鐘；改變真 空度為0，保持5分鐘；經(jīng)過1小時(shí)后，由控制器自動(dòng)變換介質(zhì)溫度為60 。C，真空度0.085MPa，保持該真空度10分鐘；改變真空度為0，保持5分 鐘?？偣步?jīng)過15小時(shí)后，物料的含水率達(dá)到18%，葡萄干加工完成，物料的色澤為淺黃色，透明，不含任何塵土等雜質(zhì)在物料中。而傳統(tǒng)的干燥一
般在7 15天。
上述的實(shí)施例中，密閉的圓形滾筒干燥室沿徑向分為2個(gè)和3個(gè)小干 燥室，在實(shí)際生產(chǎn)中，它也可以為一個(gè)干燥室，還可以分為4個(gè)或5個(gè)小
干燥室。
最后所應(yīng)說明的是以上實(shí)施例僅用以說明而非限制本發(fā)明的技術(shù)方
案，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人
員應(yīng)當(dāng)理解依然可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明 的精神和范圍的任何修改或局部替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范 圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1、一種滾筒式真空脈動(dòng)變溫度干燥方法，其特征在于，包括在滾筒干燥技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合了脈動(dòng)式真空技術(shù)，且隨著真空度的脈動(dòng)變化，加熱循環(huán)系統(tǒng)的溫度也是變化的，其中滾筒的轉(zhuǎn)速為10～100rpm，真空度在0.097MPa～0MPa之間脈動(dòng)變化，加熱循環(huán)系統(tǒng)在20℃～80℃內(nèi)隨物料的干燥狀態(tài)而變化。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的滾筒式真空脈動(dòng)變溫度干燥方法，其特征在于，所述真空度的脈動(dòng)變化是指當(dāng)滾筒內(nèi)真空度達(dá)到0. 097MPa 0MPa之間 的某個(gè)選定值時(shí)，有一個(gè)相應(yīng)的保持時(shí)間，而后變換滾筒內(nèi)的真空度， 又保持一定的時(shí)間，由此形成一個(gè)脈動(dòng)周期。
3、 一種用于權(quán)利要求1所述的滾筒式真空脈動(dòng)變溫度干燥方法的設(shè)備，包 括滾筒干燥系統(tǒng)，其特征在于，在滾筒干燥系統(tǒng)的密閉的圓形滾筒干燥 室內(nèi)，連接了一套脈動(dòng)式真空系統(tǒng)，其中滾筒的轉(zhuǎn)速為10 100rpm，真 空度在0. 097MPa 0MPa之間脈動(dòng)變化，加熱循環(huán)系統(tǒng)在20°C 80°C內(nèi) 隨物料的干燥狀態(tài)而變化。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3中所述的滾筒式真空脈動(dòng)變溫度干燥設(shè)備，其特征在于，所述密閉的圓形滾筒干燥室沿徑向分為1 5個(gè)小干燥室，每個(gè)干燥室 在滾筒的中心都與脈動(dòng)式真空系統(tǒng)連接。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4中所述的滾筒式真空脈動(dòng)變溫度干燥設(shè)備，其特征在于，所述密閉的圓形滾筒干燥室的外表面有個(gè)螺旋狀的加熱介質(zhì)環(huán)，該加熱 介質(zhì)環(huán)的一端為加熱介質(zhì)的入口，另一端為加熱介質(zhì)的出口。
6、 根據(jù)權(quán)利要求3或4或5所述的滾筒式真空脈動(dòng)變溫度干燥設(shè)備，其特 征在于，所述滾筒干燥系統(tǒng)包括密閉的圓形滾筒干燥室(1)，電機(jī)傳動(dòng) 裝置(12)和機(jī)架(13);加熱循環(huán)系統(tǒng)包括加熱器裝置(11)，壓力泵(9)，加熱介質(zhì)及加熱介質(zhì)進(jìn)出管道(2)和三通旋轉(zhuǎn)接頭(3)，以及 包裹在滾筒干燥室外的螺旋狀的加熱介質(zhì)環(huán)(14);脈動(dòng)式真空系統(tǒng)包 括真空泵(10)、真空抽排氣管道(6)、卸壓真空電磁閥(4),控制電磁閥(5)，真空抽排氣管道(6)將真空泵(10)、電磁流量閥(8)、負(fù) 壓傳感器(7)、控制電磁閥(5)、卸壓真空電磁閥(4)連接起來；控 制系統(tǒng)包括負(fù)壓傳感器(7)、用于控制真空度的電磁流量閥(8)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的滾筒式真空脈動(dòng)變溫度干燥設(shè)備，其特征在于， 所述控制系統(tǒng)還與卸壓真空電磁閥(4)和控制電磁閥(5)相連接，所 述負(fù)壓傳感器(7)、電磁流量閥(8)和控制電磁閥(5)的另一端都與 真空泵(10)相連接。
8、 根據(jù)權(quán)利要求3或4或5所述的滾筒式真空脈動(dòng)變溫度干燥設(shè)備，其特 征在于，所述密閉的圓形滾筒干燥室(1)是用金屬或者玻璃制成的圓 筒狀干燥室。
9、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的滾筒式真空脈動(dòng)變溫度干燥設(shè)備，其特征在于， 所述密閉的圓形滾筒干燥室(1)是用金屬或者玻璃制成的圓筒狀干燥 室。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種滾筒式真空脈動(dòng)變溫度干燥方法和設(shè)備，包括一個(gè)密閉的圓形滾筒，加熱循環(huán)系統(tǒng)，與滾筒連接的脈動(dòng)式真空系統(tǒng)和控制系統(tǒng)；與圓形滾筒連接的脈動(dòng)式真空系統(tǒng)的真空度在0.097MPa～0MPa之間隨物料的狀態(tài)而變化，加熱循環(huán)系統(tǒng)的加熱溫度隨物料的狀態(tài)而變化。本發(fā)明傳熱性能好，能夠使物料的營養(yǎng)成分和活性物質(zhì)以及物料的色澤得到良好的保存；能夠大幅度提高干燥速率，縮短干燥時(shí)間，降低干燥能耗，減少干燥成本。本發(fā)明適用于流動(dòng)性較好的食品、生物制品和藥品及化工制品的干燥，尤其適用于熱敏性物質(zhì)的干燥，特別是對(duì)高附加值的食品和生物藥品的干燥效果更好。
文檔編號(hào)F26B11/00GK101261073SQ20081010406
公開日2008年9月10日 申請(qǐng)日期2008年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月15日
發(fā)明者吳定偉, 曹志向, 田松濤, 肖紅偉, 高振江 申請(qǐng)人:中國農(nóng)業(yè)大學(xué)