[发明专利]一种冷冻干燥系统

说明书

本发明提供的冷冻干燥系统，通过机械式混合工质低温制冷单元(RC)实现物料的超低温速冻，真空冷冻干燥单元(S)实现物料的真空冷冻干燥，在机械式混合工质低温制冷单元(RC)和真空冷冻干燥单元(S)作用下能够加快速冻过程，提升速冻物料品质，减少冻干工艺周期及降低制冷能耗；同时，本发明提供的冷冻干燥系统采用冷热兼蓄模式和冷热兼用模式，并利用工业用电的峰谷电价差，夜间低谷电期间开启低温制冷机，蓄存冷量和压缩热替代电加热提供干燥和解析过程需求的热量，同时利用低谷电，夜间环境温度低，制冷系统运行效率相对较高，实现节能省电。

技术领域

本发明涉及食品或者药品冻干技术领域，尤其涉及一种冷冻干燥系统。

背景技术

冷冻干燥工艺已广泛用于食品和药品的加工。冷冻干燥工艺中共有三个阶段：低温速冻、升华凝华捕集干燥、解析干燥。常规冻干工艺制冷方式采用常规温区(-40℃～-80℃)制冷方式作为样品速冻、冷阱捕集和干燥的冷量，同时其中在干燥过程还需要加热；整个冻干过程，尤其是生产型冻干工艺，冻干周期长，能耗巨大。

超低温捕集温度有助于降低水汽分压，提高升华干燥速率，降低冻干周期。在专利文献(日本专利特表2013-505425号公报)中，揭示了除了利用冷却装置进行冷却以外，还通过对冻干室直接供给液态氮等极低温度流体，来促进冷却，使冻结时间缩短的技术。液氮在常温下很容易气化，保存困难，此外在偏远地区或野外环境下，远离常规的液氮供应点，不便运输携带，液氮需求更加难以保障。

在常规冻干工艺系统中，制冷系统压缩机排热都是直接排放到环境中，这部分热量如果能够有效利用于干燥过程中，则会进一步降低干燥能耗。另外，随着我国经济的迅速发展，电网的峰谷电日益严重，某些地区峰谷电差价高达几倍。

发明内容

有鉴如此，有必要针对现有技术存在的缺陷，提供一种可降低能耗节省电费的冷冻干燥系统。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种冷冻干燥系统，包括：机械式混合工质低温制冷单元(RC)和真空冷冻干燥单元(S)；

所述的机械式混合工质低温制冷单元(RC)包括：压缩机(1)、蓄热器(2)、风冷冷凝器(3)、回热换热器(4)、节流阀(5)和低温蓄冷器(6)，所述的压缩机(1)的出口连接所述蓄热器(2)的进口，所述蓄热器(2)的出口连接所述风冷冷凝器(3)的进口，所述风冷冷凝器(3)的出口连接所述回热换热器(4)的高压进口，所述回热换热器(4)的高压出口连接所述节流阀(5)的进口，所述节流阀(5)的出口连接所述低温蓄冷器(6)的制冷剂进口，所述低温蓄冷器(6)的制冷剂出口连接所述回热换热器(4)的低压进口，所述回热换热器(4)的低压出口连接所述压缩机(1)的进口；

所述的真空冷冻干燥单元(S)包括干燥室(8)、捕集室(7)、真空阀门(V4)、真空泵(9)、高温载热剂循环泵(P1)、高温载热剂流量控制阀(V1)、低温载冷剂循环泵(P2)、第一低温流量控制阀(V2)和第二低温流量控制阀(V3)；所述干燥室(8)的真空出口连接所述捕集室(7)的真空进口，所述捕集室(7)的真空出口连接所述真空阀门(V4)的进口，所述真空阀门(V4)的出口连接所述真空泵(9)的进口，所述真空泵(9)的出口直接与大气相连；

所述干燥室(8)的高温载热剂出口连接所述蓄热器(2)的高温载热剂进口，所述蓄热器(2)的高温载热剂出口连接所述高温载热剂循环泵(P1)的进口，所述高温载热剂循环泵的(P1)的出口连接所述高温载热剂流量控制阀(V1)的进口，所述高温载热剂流量控制阀(V1)的进口连接所述干燥室(8)的高温载热剂进口；

所述干燥室(8)的低温载冷剂出口连接所述低温蓄冷器(6)的低温载冷剂进口，所述低温蓄冷器(6)的低温载冷剂出口连接所述低温载冷剂循环泵(P2)的进口，所述低温载冷剂循环泵(P2)的第一出口连接所述第一低温流量控制阀(V2)的进口，所述第一低温流量控制阀(V2)的出口连接所述干燥室(8)的低温载冷剂进口；