[发明专利]微波搅拌装置及具有该装置的微波冻干设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种微波设备，特别是一种微波搅拌装置及具有该装置的微波冻干设备。

背景技术

真空冷冻干燥技术起源于1890年，当时Altmann用于生物标本的制作。在二战期间由于医药领域的大量应用，使冻干技术得到迅速发展。上世纪50年代到70年代期间，国外对冻干技术特别是冻干技术在食品领域的研究非常活跃。冻干食品一问世就体现出其独特的特性和功用。由于质量好、复水快、营养风味、色泽外形各指标俱佳，因此在国外的一些特殊行业如航空、登山、探险、野战等领域有其独特的地位。在国内进入80年代以后，冻干技术在食品业的应用有较大的发展，出现了几家冻干食品企业，生产出了冻干葱、冻干姜片等冻干产品。但由于冻干工艺的特殊性，加工时间长，能量消耗大，生产成本高，一直得不到大范围的普及推广，这也是制约冻干技术发展的瓶颈。为了提高冻干效率，降低冻干能耗，国外在冻干技术开发的早期就有人进行研究微波冻干技术，早在1957年Jackson和1958年Copson等通过研究发现利用微波加热提供升华热可以大大缩短冷冻干燥的时间。后来在60年代到70年代也有人从不同的角度进行了微波冻干的相关研究，但由于技术条件所限，进展比较缓慢。也有资料断言，微波低压放电问题无法解决，微波冻干不可能实现，随后国外有关微波冻干的研究报道大大减少。近年来，国内又掀起了微波冻干的研究热潮，但多数学者是侧重于理论研究和数学模型的模拟推导，没有发现微波冻干的应用性研究的文献报道。

微波冻干技术是为了克服常规冻干技术周期长、能耗大的缺点，而提出的一项真空冷冻干燥新技术，是将微波加热应用于冻干技术，改变升华潜热的提供方式，从而提高干燥速率，缩短干燥时间，降低干燥成本。目前的常规冻干技术都是采用表面加热，包括接触传导型加热和辐射加热，由于冻干过程中物料干层导热系数很小，比冻结层约小一个数量级，供热阻力大，因此随着冻干过程的进行，表面干层形成以后，干燥速率显著下降，使整个过程持续时间很长。

微波冻干技术是将微波技术与真空冷冻干燥技术合二为一的一种新技术，由于两个领域相互独立，所以该项技术较为复杂，目前正处于探讨如何实现二者的结合阶段。根据文献资料报道，现在大多数学者的研究集中在微波冻干机理和节能方面。对微波冻干设备方面的探讨研究尚少，少量文献报道了微波冻干试验台的搭建设计研究，但其结构表现出不同的问题，主要有以下三方面：第一、微波谐振腔和真空仓布局不合理，使微波馈入面的微波穿透特性和真空密封特性互相冲突，特别是微波的连续长时间工作会导致微波馈入面变形而影响密封；第二、微波场能量分布不匀，导致受热不均，干燥程度严重不平衡，直接影响到冻干质量和冻干成本；第三、微波功率不可以连续调节，满功率馈入既浪费能量，又会导致多余微波能产生，融化冰晶，导致冻干失败。

申请号为“200610010411.4”，名称为“可用于食品药品生产的微波真空冷冻干燥设备”的中国发明专利申请，公开了一种可用于食品药品生产的微波真空冷冻干燥设备，替换了传统冷冻仓的金属内核，打通了真空冷冻干燥中热能的微波辐射通路，可在低压或超低压下，由微波辐射向物料直接提供能量，使物料内外部冰晶中的水分子同时迅速升华，该设备既具有微波对物料内外同时加热的优点，又保留了原有真空冷冻干燥设备预冻时能够迅速降温、解吸后期能够保持温度恒定，但该发明专利申请存在如下问题：

1、没有完全解决微波屏蔽和真空密封的问题；

2、导热塑料可能因为微波长时间作用引起变形或融化；

3、导热玻璃、导热陶瓷等的采用，导致热能损耗过大，与应用微波冻干节约能源的目的相矛盾；

4、没有涉及微波场能量分布不匀，导致受热不均，干燥程度严重不平衡的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可使微波场能量均匀分布的微波搅拌装置及具有该装置的微波冻干设备。

为了实现上述目的，本发明提供了一种微波搅拌装置，设置于微波冻干设备，以使所述微波冻干设备的微波谐振腔内的微波场分布均匀，其中，所述微波搅拌装置包括驱动部件、波导部件及反射部件，所述反射部件为金属材料，所述波导部件分别与所述微波谐振腔和所述连接部件连接，所述波导部件用于将微波导入所述微波谐振腔内，所述驱动部件通过连接部件与所述反射部件连接以驱动所述反射部件旋转，所述反射部件与所述微波谐振腔的内壁之间形成有波导入口，所述波导入口随所述反射部件的旋转而转动，以将所述波导部件导入的所述微波无规则地反射馈入所述微波谐振腔内。