[发明专利]一种集真空、微波、冰温技术实施干燥的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种集真空、微波、冰温技术实施干燥的装置及方法，属于食品、生物药品等干燥技术领域。

背景技术

在食品的低温贮藏中，贮藏温度在0℃至10℃称为冷藏，低于0℃称为冷冻。食品的冰点又称冻结点均低于0℃，当其温度高于冰点时，细胞始终处于活体状态。山根昭美博士把0℃以下、冰点以上的温度区域定义为该食品的“冰温带”。

目前真空包装、冰温贮藏均用于食品保鲜技术领域。冰温技术(Controlled Freezing Point)是继冷藏和气调贮藏之后的第三代保鲜技术，在日本、美国等一些国家得到了迅速发展。研究表明冰温处理的样品比冷藏样品的货架期长。具体体现在微生物增殖慢、干耗少。例如：真空加冰温(-1.4℃～-3.6℃)大西洋鲑鱼片，保藏的货架期是冷冻保藏的2倍。冰温技术在我国的研究近年来受到关注，研究结果表明冰温储藏猕猴桃和香梨分别为80天和100天，好果率达93％，远优于普通冷藏；冰温库低温高湿条件能保持水分可显著降低干耗。-0.5℃冰温储藏的羊肉12天时仍能基本保持原有的鲜度，与普通冷藏相比延长保鲜时间50％以上，与冻藏相比提高了羊肉的保水性和熟肉率。

目前，冰温贮藏研究包含两方面：1)将食品的温度控制在冰温带内可以维持其细胞的活体状态；2)当食品冰点较高时，可以人为加入冰点调节剂(如盐、糖、醋酸钠、乙醇、丙烯甘醇等)使其冰点降低，扩大其冰温带。另外，随着冰温贮藏技术的发展和应用，冰温技术在其他相关领域的研究也发展起来。如冰温浓缩技术：通常加热制取浓缩果汁的方法，会造成香味散失，颜色、品质下降。改进采用冷冻浓缩法，虽然可有效防止香味损失，但冻结会破坏细胞，造成部分营养流失。冰温浓缩技术，是在冰温带内使细胞处于睡眠状态，在短时间内进行脱水浓缩，使果汁的变质控制在最小限度内，从而得到高品质的浓缩果汁。

在医学方面，1989年东京慈惠医科大学成功地利用冰温技术保存了白鼠的心脏。东京大学医学部正在着手研究血液的冰温保存，美国的匹兹堡大学医学部也开始了肝脏冰温保存及移植的研究。冰温技术不仅用于食品保鲜方面，还为超保鲜、各季节时令风味的再现、陈米变新米等返旧还新技术提供了研究方向。

目前，对于生物材料如生物药品、营养食品等热敏性物料，为保持其干燥后的生物活性和品质，大多采用真空冷冻干燥，即首先将生物材料冻结，然后，在真空条件下，被冻结物料中的水分从冰晶直接升华成水蒸气干燥，由于真空冷冻干燥过程，首先需要对物料在-20℃～-30℃条件下进行冻结，冻结过程物料中冰晶的生长，会破坏生物材料中细胞膜和蛋白质，影响产品的品质；另外，由于需要冻结过程和真空升华干燥过程，所以，干燥时间长，一般要10～30个小时，干燥成本高。

然而利用真空、微波、冰温技术实施干燥的装置及方法，目前未见相关报道。

发明内容

本发明公开了一种集真空、微波、冰温技术实施干燥的装置及方法，其目的在于克服现有的真空冷冻干燥，干燥时间长，能耗高的缺点，以及传统干燥方法干燥物料品质低，不能满足热敏性和生物活性物质保持等弊端。本发明将真空、冰温和微波三种技术有效地融合，开发了食品和生物药品冰温干燥新方法，并研制出新的用于干燥的装置，可有效防止干燥过程发生氧化反应，保持生物制品活性，不仅提高了干燥品质和生产效率，而且降低了能耗。

本发明提出的冰温干燥方法，是利用真空冷却技术，在抽真空过程中，使物料中的水分汽化，吸收热量，物料快速均匀降温，一直将物料降温到0℃以下、冰点以上的“冰温带”，这时食品和生物药品的细胞及蛋白质仍然维持在活性状态，在未冻结的情况下进行干燥。在冰温干燥系统中，采用微波加热方式，来补充物料干燥过程水分蒸发需要的热量。微波加热是一种辐射加热，是微波与物料直接发生作用，使其里外同时被加热，无须通过对流或传导来传递热量，所以加热速度快，干燥效率高。本发明将真空、冰温和微波三种技术的有效融合，开发了食品和生物药品冰温干燥新方法，研制了新设备，对食品、生物药品等的干燥技术带来创新发展。

一种集真空、微波、冰温技术实施干燥的装置，由真空系统、制冷系统、微波加热系统和检测控制系统组成，其特点是：

(A)微波加热系统：加热腔为一长方形空腔，磁控管位于加热腔下部，磁控管末端连接波导管，波导管放置在加热腔底部；

(B)真空系统：真空干燥室置于微波加热系统的加热腔内，真空干燥室侧壁上连通一管道，管道伸出加热腔侧壁后与冷阱连接，冷阱经管道依次与手动阀、电磁真空压差阀、电阻规、真空表、真空泵连接；