本發(fā)明涉及一種干燥設備，特別是一種凍干合一真空冷凍干燥機。

背景技術：

真空凍干過程是在低溫低氧環(huán)境下進行的，物料在冰狀態(tài)和真空環(huán)境下升華逸出水蒸氣使物料脫除水分，凍干物料的含水量一般在3-5%左右。此工藝可最大程度保留被凍干物料原有的色、香、味和營養(yǎng)成分，并且具有外觀形狀和復水性好等特點，可在數(shù)秒至幾分鐘內恢復物料的新鮮狀態(tài)。凍干產品無任何添加劑和防腐劑，能在常溫下儲存3至5年，凍干產品重量輕、方便運輸，航天食品均為凍干制品。

中國知識產權局2010年03月24日授權公告的名為“真空冷凍干燥機”的專利，授權公告號：CN100595505C的發(fā)明專利，該機是將凍干、抽真空加熱干燥放置在一起，具有結構緊湊、耗能低等特點，但在使用過程中主存在一下問題：1、抽真空加熱升華干燥時，凍干倉內的升華水汽從下部直接進入捕水倉底部，由于熱氣上升，冷氣下沉的物理特性，流經(jīng)捕水器的水汽上升流速較快，縮短了捕水器的凝霜時間，捕水效率低，延長了凍干時間，增加了耗電量；2、由于套管式的制冷劑回液熱加器換熱效果較低，循環(huán)冷卻水降溫達不到冷凝器的水溫要求，致使制冷壓縮機組運行負荷增高，如果增加制冷劑回液熱加器的換熱面積，將大大增加設備制作成本和體積等問題。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有設備的技術不足，提供一種結構更為合理、運行效率更高、能耗更低的凍干合一真空冷凍干燥機。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案為：一種凍干合一真空冷凍干燥機，包括凍干蒸發(fā)倉、安裝在凍干蒸發(fā)倉內的冷凍蒸發(fā)板、捕水倉、由制冷壓縮機、油分離器、冷凝器、儲液器組成的制冷壓縮機組、真空泵和電氣控制柜，其特征在于在密閉的凍干蒸發(fā)倉和捕水倉之間通過兩個平行的隔板將其隔開，兩個平行的隔板之間形成密閉的腔體，在凍干蒸發(fā)倉一側的隔板下端開有通氣孔，在捕水倉一側的捕水倉隔板上端開有通氣孔；

制冷壓縮機的出口通過管路分別與油分離器、冷凝器、儲液罐順序相連通，儲液罐上出液口通過制冷管路分別與凍干蒸發(fā)倉和捕水倉中的凍干蒸發(fā)倉分配器、捕水倉分配器相連通，在制冷管路與凍干蒸發(fā)倉分配器和凍干蒸發(fā)倉分配器相連的管路上分別安裝有閥門，凍干蒸發(fā)倉分配器與安裝在凍干蒸發(fā)倉內的冷凍蒸發(fā)板的進液口通過管路相連通，捕水倉分配器通過管路與安裝在捕水倉內的換熱器的進液口相連通；冷凍蒸發(fā)板的出液口和換熱器的出液口通過管路與安裝在冷卻塔內的盤管的入口相連通，在連接冷凍蒸發(fā)板的出液口和換熱器的出液口之間的管路上安裝有閥門Ⅵ；盤管出口通過制冷壓縮機低壓級吸氣管路與制冷壓縮機吸氣口相連通；在連接冷凍蒸發(fā)板出液口和閥門Ⅵ之間的管路上連接有支管路Ⅰ，該支管路Ⅰ將冷凍蒸發(fā)板與冷凝器相連通，在該支管路Ⅰ上安裝有閥門Ⅴ；真空泵的抽氣口通過管路與捕水倉底部相連通；

在油分離器與冷凝器相連的管路上連接有支管路Ⅱ，該支管路Ⅱ的一端安裝在制冷管路與凍干蒸發(fā)倉分配器相連的管路中閥門Ⅱ出口端，另一端安裝在油分離器與冷凝器相連管路上閥門Ⅳ的出口端，在該支管路Ⅱ上安裝有閥門Ⅲ。

上述凍干蒸發(fā)倉分配器的進口與制冷管路相連通，凍干蒸發(fā)倉分配器的出口數(shù)量與冷凍蒸發(fā)板的數(shù)量一致，其出口通過連接管路分別與冷凍蒸發(fā)板相連通。

上述制冷壓縮機為雙級螺桿式制冷壓縮機；上述真空泵為羅茨螺桿真空泵。

上述冷卻塔為水冷卻塔。

上述閥門均為電磁控制閥，電磁控制閥與電氣控制柜相連。

本發(fā)明具有一下特點：1、在凍干蒸發(fā)倉與捕水倉之間設置了兩平行的隔板，通過在兩隔板的上、下開設的通氣孔，在加熱抽真空干燥時，凍干蒸發(fā)倉內升華的水蒸氣由凍干蒸發(fā)倉下部進入兩隔板形成的密閉腔室，由隔板的上部進入捕水倉內，這樣水蒸氣由捕水倉上部向下流動，可充分與換熱器表面進行熱交換，可大大縮短抽真空干燥時間。以凍干面積為15平方米的真空冷凍干燥機為例，可減少凍干時間2小時左右，可節(jié)約100KW的電耗；2、由于采用在水冷卻塔內加裝盤管的換熱裝置，代替套管式的制冷劑回液熱加器對制冷劑進行熱交換，提高了換熱效率，同時又提高了制冷壓縮機的吸氣溫度，可有效防止了制冷壓縮機吸氣溫度過低導致凝霜造成的效率下降和使用壽命降低的問題；3、采用對抽真空空氣中含水分不敏感的羅茨螺桿真空泵，可省去氣液分離器，同時選用螺桿式單機雙級制冷壓縮機組，可使整套設備的運行更加穩(wěn)定、易損件少、維修簡便、使用壽命長等特點，可有效降低設備生產成本和使用成本。

本技術方案具有設備配置和結構更加合理、設備的運行效率高、使用壽命長等特點，設備的生產成本和使用成本相對于目前的真空冷凍干燥設備可降低10-20%左右。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結構示意圖。

具體實施方式

如圖1所示，其中：1-盤管、2-冷卻塔、3-換熱器、4-捕水倉分配器、5-捕水倉、6-捕水倉隔板、7-冷凍蒸發(fā)板、8-凍干蒸發(fā)倉分配器、9-閥門Ⅰ、10-閥門Ⅱ、11-制冷管路、12-閥門Ⅲ、13-閥門Ⅳ、14-冷凝器、15-儲液罐、16-油分離器、17-制冷壓縮機、18-閥門Ⅴ、19-凍干蒸發(fā)倉、20-閥門Ⅵ、21-制冷壓縮機低壓級吸氣管路、22-真空泵。

凍干：現(xiàn)將需要凍干的物料放置在冷凍蒸發(fā)板7上，然后將凍干蒸發(fā)倉19的門關閉，使凍干蒸發(fā)倉密封。通過電氣控制柜控制，啟動冷卻塔2、制冷壓縮機17，然后開啟閥門Ⅳ13、閥門Ⅱ10、閥門Ⅵ20，關閉閥門Ⅴ18、閥門Ⅰ9、閥門Ⅲ12，此時高溫高壓制冷劑由制冷壓縮機出口通過管路，順序進入油分離器16、閥門Ⅳ、冷凝器14、儲液罐15，由儲液罐上的出液口流經(jīng)制冷管路11、閥門Ⅱ進入凍干蒸發(fā)倉分配器8的進口，通過凍干蒸發(fā)倉分配器出口的連接管路分別與冷凍蒸發(fā)板相連通，對放置在冷凍蒸發(fā)板上的物料進行冷凍。

由于凍干蒸發(fā)倉分配器的出口數(shù)量與冷凍蒸發(fā)板的數(shù)量一致，這樣就可保證進入各個冷凍蒸發(fā)板內的制冷劑流量基本相同，使放置在冷凍蒸發(fā)板上的物料冷凍溫度一致。吸熱后的低溫制冷劑由冷凍蒸發(fā)板的出液口經(jīng)閥門Ⅵ進入冷卻塔2中安裝的盤管1內進行熱交換，使制冷劑的溫度上升，然后由盤管出口通過制冷壓縮機低壓級吸氣管路21回到制冷壓縮機吸氣口內。

對捕水倉降溫：冷凍蒸發(fā)板上的物料冷凍到設定溫度后，通過電氣控制柜控制，關閉閥門Ⅱ10、閥門Ⅵ20，開啟閥門Ⅰ9，高溫高壓制冷劑由制冷壓縮機出口通過管路，順序進入油分離器16、閥門Ⅳ、冷凝器14、儲液罐15，由儲液罐上的出液口流經(jīng)制冷管路11、閥門Ⅰ9進入捕水倉內的換熱器3，對捕水倉進行降溫。吸熱后的低溫制冷劑由換熱器出口通過管路進入冷卻塔2中安裝的盤管1內進行熱交換，使制冷劑的溫度上升，然后由盤管出口通過制冷壓縮機低壓級吸氣管路21回到制冷壓縮機吸氣口內。

真空凍干：當捕水倉內的溫度降至設定溫度后，開啟真空泵，同時開啟閥門Ⅲ12、閥門Ⅴ18、關閉閥門Ⅳ13，高溫高壓制冷劑由制冷壓縮機出口通過管路、閥門Ⅲ12直接進入凍干蒸發(fā)倉分配器8，對放置在冷凍蒸發(fā)板上的冷凍物料進行加熱。降溫后的制冷劑由與冷凍蒸發(fā)板出液口相連的管路，經(jīng)閥門Ⅴ18進入冷凝器14降溫液化后流如儲液器。

真空泵22的抽氣口通過管路與捕水倉底部相連通，對捕水倉、凍干蒸發(fā)倉抽真空。冷凍蒸發(fā)板上的冷凍物料中的水分在真空和加熱環(huán)境下，直接升華為水蒸氣，由凍干蒸發(fā)倉左側隔板下端開的通氣孔進入兩隔板形成的密閉的腔體，然后由捕水倉右側的捕水倉隔板6上端開的通氣孔進入捕水倉上端，通過安裝在捕水倉內的換熱器3將水蒸氣凝結。

當凍干蒸發(fā)倉內的全部物料加熱至設定溫度，且真空度穩(wěn)定后，關閉制冷壓縮機、全部閥門和真空泵，凍干蒸發(fā)倉內的氣壓恢復到環(huán)境大氣壓后，取出凍干物料，凍干過程全部完成，此時凍干物料的含水量一般在3-5%左右。

上述5個閥門采用的是電磁閥，制冷壓縮機為螺桿式單機雙級制冷壓縮機，真空泵為羅茨螺桿真空泵，上述設備通過電氣控制柜進行控制，可根據(jù)凍干物料的特點，對凍干溫度、加熱溫度和時間進行調節(jié)，實現(xiàn)自動控制。