[发明专利]一种负压微波均匀化喷动干燥装置及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种物料在微波辅助条件下均匀干燥的方法及装置，适用于食品、化工、农业等行业颗粒物料负压微波均匀化喷动干燥。属于均匀干燥装置技术领域。

背景技术

当今常规物料特别是果蔬脱水加工技术及装备（主要是常压热风干燥与冻干）相对成熟。利用微波辅助冻干、热风加工技术及装备是提升传统果蔬脱水加工行业的一个重要方向。目前物料高效干燥研究的一般思路主要集中在采用微波、远红外、高频等内部加热热源进行联合干燥，实现热风干燥或冻干过程的缩短，达到高效、节能的目的。但高效、节能特征最显著的微波干燥存在非常显著的加热不均匀现象（冷热点现象），从而导致其干燥品质明显下降（过热焦化和过冷未干），成品均匀度仅为50%-60%，再次处理的成本大幅提高。同时，我国的出口脱水农产品加工产业存在三大突出难题及需求：（1）农产品干燥存在能耗大、干燥时间长、成本高等难题，对高效干燥技术有强烈需求。传统热风干燥果蔬产品感官品质差、复水率低；常规冻干工艺技术及装备虽可最大限度保留脱水蔬菜产品的感官及营养品质，但加工时间长、生产成本高，且两者皆有能耗高的缺陷，这已成为制约农产品脱水行业发展的瓶颈。（2）农产品高效干燥存在均匀性差、成品率低、产品综合品质变劣加剧等难题，对高效均匀干燥技术有强烈需求。单一的微波干燥，由于其加热的不均一性和微波的弱穿透性，微波加热的选择性以及微波的尖角集中性等特点，使得不同被加热物体各部分产生的热能可能产生较大的差异，从而使其在工业化生产应用上受到了限制。（3）出口热风干燥和冻干产品的综合竞争优势在下降，国际市场对高品质、低成本的出口热风干燥和冻干蔬果有强烈需求。而本发明通过负压下的喷动流场来实现高效干燥下的均匀、快速脱水，使一次干燥成品均匀度达到98%以上，实现真正快速、低成本均匀干燥。

张慜、孙金才、钟齐丰、颜伟强等（专利申请号200810244418.1）公开了提高颗粒状果蔬微波干燥均匀性的喷动辅助方法中，采用两类气流场进行微波喷动干燥，终产品含水量均在6%以下。张慜、孙金才、颜伟强等（专利申请号200910213559.1）还公开了一种提高微波喷动干燥颗粒状果蔬均匀膨化效果的分段方法。在不同的干燥阶段采用不同的进风量，即初始为热风喷动预干燥，后续采用气流和微波相结合的方法干燥。通过控制干燥果蔬颗粒在气流场和微波混合场中的运动情况，以达到提高颗粒状果蔬颗粒的膨化效果。但本专利的不同之处为在负压条件下实现物料的喷动、旋转、流动，通过调整真空度、抽气速率调整物料喷动效果，同时实现不同温度下物料的干燥，干燥过程连续完成，另外在负压状态下物料内水分蒸发速率高于常压状态，物料品质高于常压喷动干燥。

邵俊杰、苏晓辉、赵旭等（专利申请号200810224613.8）公开了一种烟气半闭路循环褐煤直管式气流干燥方法。其通过褐煤直接燃烧产生烟气，该烟气作为载体将湿粉煤送入直管供气流干燥，一次干燥达到产品预定湿分，从出口排出获得干燥后的煤粉。但本专利的不同为物料干燥所需的热源为微波能，加热效率高、物料干燥均匀；物料采用管道负压输送，不需要正压过热气体输送，没有能源浪费；采用循环干燥方式，有利于物料干燥最终水分控制。

姜树和、霍兴茂、李宗瑞（专利申请号200820080086.3）公开了一种负压垂直上料系统，其由带入料口和落料口的输送管道组成，输送管道内有电机驱动的链条传动装置。所述的引入干燥物料用热气为发电过程中产生的废烟气，该系统应用于生物电厂的生物质燃料输送过程中的干燥。但本专利的不同为物料干燥所需的热源为微波能，加热效率高、物料干燥均匀；物料通过管道负压输送，阻力小，不需要链条输送。

青岛科技大学的硕士学位论文《气力输送系统节能研究》中，针对通过理论分析和计算得到的气力输送系统节能措施的效果进行了试验验证。对旁通管及双辅管系统进行耗气量的比较试验；在密相双管输送，采用可控旁通管补气方式及可调式LAVAL管气量控制进行了流量及破碎率的验证试验。通过实验，证实了双辅管系统节约气量及可调式LAVAL管节能的正确性。但是对气力输送干燥特别是采用微波没有进行研究。

昆明理工大学的硕士学位论文《热、气、固两相流耦合在管式干燥系统中的应用》中根据所研究对象工作的物理环境(热、流场)，综合考虑气固两相流理论、计算流体动力学理论以及气力输送理论，确定其影响的主要因素，建立了数学模型和控制方程；对研究问题的数学模型，利用ANSYS程序中的FLOTRAN CFD进行了有限元分析计算，得出整个三维模型流场的温度、速度、压力及气固两相的分布。但是对负压下物料干燥特别是采用微波没有进行研究。