[发明专利]蒸汽射流真空快速冷冻干燥方法及其设备

说明书

本发明属于物料冷冻干燥方法及设备，特别是涉及一种蒸汽射流真空快速冷冻干燥方法及其设备。随着科学的进步、经济的发展和人们生活水平的不断提高，省时、方便、易于存放、营养丰富、新鲜食品将成为人们生活的追求目标。能否加工出易于贮运、保存的副产食品以调剂地区之间互通有无、季节之间旺淡季的显著差异，这将大大丰富人们的生活，缩小地区和季节的差别。

长期以来，许多科技工作者在努力实现这一目标，进行冷冻干燥技术研究。

冷冻干燥技术可用于蔬菜、水果、肉类、水产、中成药加工，便于开发创汇农业。

冷冻干燥技术，对加工物料在低温、缺氧、避光的环境条件下脱水营养成份损失极小，是生产高营养、高经济价值和高档名优特产品以及我国传统风味食品的最佳方法。

用冷冻干燥方法加工活性中药材，是保持药效最佳方法，特别适用于提取热敏性和易挥发性芳香物质如香料等，其工艺简便，有效成份提取率高；冷冻干燥也是一种极佳的保鲜技术，与冷冻保鲜相比，因其减轻重量，缩小体积，使其流通成本、运输费和贮藏费用大幅度降低。也不需低温保存。它能较好地解决航海、地质勘探、边防战士、登山、旅游、沙漠和高寒地区人民吃菜难的问题。

冷冻干燥技术在食品、化工、医药等工业部门有着广泛的应用前景。

冷冻干燥技术是将被干燥物料放在一个密闭的容器中进行冷冻或事先冻结，然后在高真空条件下建立特定的温度环境，使冰直接升华脱去物料水份。所以冷冻干燥也称升华干燥，实际上是冷冻技术与真空技术的综合应用。

当前国内外的冷冻干燥技术其技术方法采用冷冻机组对密闭容器内物料进行冷冻或预冷冻，创造低温条件造成物料结冰，然后用机械真空泵把密闭容器抽真空，造成冰晶升华条件，冷冻机组向捕集器制冷，把升华的水蒸汽收集到捕集器表面结成冰层，然后供热系统再向捕集器供热化冰，使物料脱水，现有冷冻干燥设备由干燥室、冷冻机组、捕集器、机械真空泵和加热器五部分组成。

图1为现有冷冻干燥设备的结构方框图，其中A：干燥室，B：捕集器，C：冷冻机组，E：油加热器，D：机械真空泵机组。

现有的冷冻干燥方法是用机械真空泵抽真空，用制冷机向捕集器制冷，其设备结构复杂，费用高，能耗大，效率低，操作麻烦；机械真空泵维护工作量大，以国内某研究所研制的冷冻干燥设备为例，一套设备售价约195万元，干燥室容积约4米³，被干燥物料加入量约100-150公斤，干燥时间约25小时，总能耗约325.5千瓦。

根据有关材料介绍，密闭容器内的真空度和容器内的温度有一定对应关系，如下表：

容器内的真空度    容器内对应温度

单位：乇(Torr)         ℃

        4.6            0

        2.0            -9.8

        0.735          -20.7

        0.3            -29.5

        0.09           -40.8

        0.03           -49.8

        0.008          -59.0

如果利用机械真空泵或其它真空泵类，要达到和维持冰晶升华所需的真空度时间长，能耗相当大。有关材料介绍，现有带冷冻机的冷冻干燥机，进行冷冻干燥作业时，周期一般在18-25小时之间；而利用蒸汽射流泵，只要各泵匹配合理，要达到和维持较高的真空度相对容易些，并且时间短，能耗低。

本发明的目的是：针对现有冷冻干燥方法存在着用冷冻机组创造低温条件，用机械真空泵较难创造高真空度，同时能耗大，真空度偏低，生产周期长，成本高，效率低，设备结构复杂，维护操作麻烦工作量大等问题；革新制冷方法，采用先进的蒸汽射流技术，快速抽真空形成冷冻低温环境，并用蒸汽射流泵组抽真空系统和蒸汽射流引射热水循环系统及干燥室组成新的冷冻干燥设备。

一种蒸汽射流真空快速冷冻干燥方法，本发明的特征是：采用多级串联和并联连接的蒸汽射流泵组成抽真空系统，不断将密闭干燥室的空气或冰晶升华后的蒸汽抽走，在短时间内造成密闭干燥室到达高真空度，并维持真空度，形成低温结冰环境条件，与此同时用蒸汽射流引射热水循环系统为冰晶升华供热，使干燥室内的物料不断失水干燥。