有機(jī)材料的微波真空干燥的制作方法
【專利說明】
【背景技術(shù)】
[0001]本發(fā)明涉及對(duì)有機(jī)材料，包括食品，進(jìn)行微波真空干燥的設(shè)備和方法。
[0002]通常在食品加工產(chǎn)業(yè)和生物活性材料的生產(chǎn)中進(jìn)行有機(jī)材料的脫水。對(duì)有機(jī)材料進(jìn)行脫水是為了對(duì)儲(chǔ)存的產(chǎn)品進(jìn)行保藏，或產(chǎn)生以脫水形式使用的產(chǎn)品，例如，干燥的藥草和各種片劑。一種用于對(duì)食品和生物活性材料進(jìn)行脫水的方法是微波真空脫水。專利文獻(xiàn)中這種方法的示例包括2009年4月23日公開的Durance等人的WO 2009/049409 Al ；2009年3月19日公開的Durance等人的WO 2009/033285 Al ;以及2011年7月21日公開的Fu等人的WO 2011/085467 Al。微波真空干燥是可以產(chǎn)生比空氣干燥產(chǎn)品和凍干產(chǎn)品質(zhì)量好的產(chǎn)品的快速方法。因?yàn)楦稍锸窃跍p小的壓力下進(jìn)行的，水的沸點(diǎn)和大氣的氧氣含量都被降低，所以氧化敏感和熱降解敏感的食物成分和藥成分可以被保留成比空氣干燥更高的程度。干燥過程還比空氣干燥和凍干快得多。本發(fā)明針對(duì)微波真空干燥領(lǐng)域中的改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供有一種用于對(duì)有機(jī)材料進(jìn)行脫水的設(shè)備。真空室具有將有機(jī)材料的容器引入到真空室中的輸入端和用于移除容器的排出端。該真空室具有在真空室的輸入端和真空室的排出端之間被縱向間隔開的多個(gè)進(jìn)入門。每個(gè)進(jìn)入門具有至少一個(gè)磁控管，磁控管具有波導(dǎo)管。每個(gè)進(jìn)入門具有被設(shè)置在波導(dǎo)管和真空室之間的相應(yīng)的微波透明窗。相應(yīng)進(jìn)入門上的至少一個(gè)磁控管和波導(dǎo)管被設(shè)置成將微波穿過微波透明窗輻射進(jìn)入真空室。該設(shè)備具有用于減小真空室內(nèi)的壓力的裝置，用于將容器裝載到真空室的輸入端中的裝置，用于使容器在真空室內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置、用于將轉(zhuǎn)動(dòng)容器從輸入端穿過真空室移動(dòng)到排出端的裝置以及用于在排出端處卸載已脫水有機(jī)材料的容器的裝置。
[0004]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，真空室的每個(gè)進(jìn)入門具有多個(gè)磁控管，每個(gè)磁控管具有相應(yīng)的波導(dǎo)管。每個(gè)進(jìn)入門上的波導(dǎo)管被定向成使進(jìn)入門上的磁控管之間的微波干擾最小化?？梢酝ㄟ^使進(jìn)入門的面中的波導(dǎo)管開口以與進(jìn)入門上的其他波導(dǎo)管的開口的角度不同的角度進(jìn)行定向來完成該微波干擾最小化。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，真空室包括以串聯(lián)的方式設(shè)置的多個(gè)真空室模塊，進(jìn)入門被設(shè)置成使得每個(gè)真空室模塊具有相應(yīng)的進(jìn)入門。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供有一種用于對(duì)有機(jī)材料進(jìn)行脫水的設(shè)備，該設(shè)備包括:具有真空室進(jìn)入門的真空室，位于進(jìn)入門上的、被設(shè)置成將微波穿過微波透明窗輻射進(jìn)入真空室的磁控管，每個(gè)磁控管具有相應(yīng)的波導(dǎo)管。在波導(dǎo)管和真空室之間設(shè)置有微波透明窗。進(jìn)入門上的多個(gè)磁控管和波導(dǎo)管被設(shè)置成將微波穿過微波透明窗輻射進(jìn)入真空室。進(jìn)入門上的波導(dǎo)管被定向成使磁控管之間的干擾最小化。該設(shè)備具有用于減小真空室內(nèi)的壓力的裝置以及用于使有機(jī)材料的容器在真空室內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供有一種對(duì)有機(jī)材料進(jìn)行脫水的方法。將材料的微波透明容器引入真空室，其中真空室處在小于大氣壓的壓力下。使容器在真空室內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，并且將轉(zhuǎn)動(dòng)容器從輸入端穿過真空室移動(dòng)到輸出端，同時(shí)將來自位于真空室的多個(gè)進(jìn)入門上的磁控管的微波輻射穿過相應(yīng)的微波透明窗應(yīng)用以對(duì)有機(jī)材料進(jìn)行脫水。然后將已脫水有機(jī)材料的容器從真空室移除。
[0008]通過在真空室上設(shè)置進(jìn)入門并在門上放置微波發(fā)生器和微波透明窗，本發(fā)明允許操作者和維護(hù)者對(duì)真空室的內(nèi)部和微波發(fā)生器進(jìn)行訪問，而不需要拆開脫水設(shè)備。
[0009]適合由本發(fā)明進(jìn)行脫水的有機(jī)材料的示例包括水果，無論是整個(gè)的、泥狀的(puree)還是片狀的、冷凍的還是未冷凍的；蔬菜，無論新鮮的還是冷凍的、整個(gè)的、泥狀的還是片狀的；水果汁和蔬菜汁；預(yù)煮谷物；植物膠；藥物；材料片，其中水狀膠體或樹膠包圍或封裝相對(duì)不太穩(wěn)定的材料的滴或顆粒以作為保護(hù)并穩(wěn)定化較不敏感的材料；肉、魚和海鮮，無論新鮮的還是冷凍的、整個(gè)的還是片狀的；以及例如奶酪和凝乳的乳制品。其中，所述水果包括:香蕉、芒果、番木瓜、菠蘿、甜瓜、蘋果、梨、樓桃、楽果、桃、杏、李子、葡萄、桔子、檸檬、葡萄柚；所述蔬菜包括:豌豆、豆子、玉米、胡蘿卜、番茄、胡椒、藥草、馬鈴薯、甜菜、蘿卜、南瓜、洋蔥、大蒜；所述預(yù)煮谷物包括大米、燕麥、小麥、大麥、玉米、亞麻籽。
[0010]根據(jù)以下優(yōu)選實(shí)施方式的描述和附圖，本發(fā)明的這些或其他特征變得明顯。
【附圖說明】
[0011]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的脫水設(shè)備的示意性剖面等距圖。
[0012]圖2是圖1的真空室的沿線2-2的剖視圖。
[0013]圖3是圖1的設(shè)備的真空室模塊的主視圖，其中進(jìn)入門處于打開位置。
[0014]圖4是用于有機(jī)材料的容器的部分剖面的等距圖。
[0015]圖5是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的設(shè)備的示意圖。
[0016]圖6是根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方式的脫水設(shè)備的等距圖。
[0017]圖7是根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施方式的脫水設(shè)備的等距圖。
[0018]圖8是圖7的脫水設(shè)備的剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]首先參考圖1至圖3，脫水設(shè)備20具有以串聯(lián)的方式即端到端地連接在一起的多個(gè)真空室模塊22，以形成單個(gè)真空室24，有機(jī)材料的容器26通過單個(gè)真空室24被運(yùn)送以進(jìn)行脫水。為了方便描述，附圖中所示的真空室24包括三個(gè)模塊:22a、22b和22c ;然而，真空室24可以包括適合特定應(yīng)用和生產(chǎn)能力的任何數(shù)量個(gè)模塊22，例如，10個(gè)模塊是更多的。
[0020]在第一真空室模塊22a的輸入端30處放置裝載模塊28用于將容器26引入真空室24。在最末的真空室模塊22c的輸出端或排出端34放置排出模塊32用于將容器移除。裝載模塊28和排出模塊32分別具有一對(duì)氣閘門，分別為氣閘門36、38和氣閘門40、42。這些氣閘門使得容器在被裝載進(jìn)真空室并從真空室卸載的同時(shí)將室維持在脫水過程所需的減小的壓力下。氣閘門是由氣缸29的活塞在殼體內(nèi)可移動(dòng)的自密封門。提起門打開氣閘門并允許容器穿過，而放下門則關(guān)閉氣閘門并形成空氣密封。裝載模塊28和排出模塊32分別具有用于移動(dòng)容器的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)輸送機(jī)44和電動(dòng)驅(qū)動(dòng)輸送機(jī)46。支撐在支撐臺(tái)架48上的脫水設(shè)備被定向?yàn)槠淇v軸為基本水平方向。
[0021]每個(gè)真空室模塊22為具有圓周側(cè)壁49的大致圓柱形結(jié)構(gòu)。模塊22的每個(gè)端處的凸緣52被配置為:氣密接合附接至相鄰?fù)咕?，用于將真空室模塊連接在一起，并且用于將第一真空室模塊22a串聯(lián)至裝載模塊28 ;以及將最末的真空室模塊22c串聯(lián)至排出模塊32。因此，真空室模塊形成在裝載模塊和排出模塊之間延伸的、氣密的、整體的真空室24。真空室模塊具有部分端壁53，部分端壁53具有開口 50，開口 50提供將容器26從一個(gè)模塊移動(dòng)到相鄰模塊的相鄰真空室模塊之間的通道。該通道的橫截面積小于用于在真空室模塊內(nèi)移動(dòng)容器的橫截面積，即開口 50的面積小于橫跨真空室模塊的橫截面積。這起到微波扼流的作用，從而使室模塊之間的交叉干擾最小化。
[0022]脫水設(shè)備20包括經(jīng)由導(dǎo)管55在操作上連接至真空分配器(未示出)的真空泵54。該泵依次連接真空室模塊22中的真空端口 56、裝載模塊28中的真空端口 56以及排出模塊32中的真空端口 56?？商鎿Q地，真空端口可以連接至例如工廠的中央真空系統(tǒng)的真空源。真空端口 56和真空泵54之間連接有冷凝器58。為了方便描述，圖1中僅示出了一個(gè)真空端口 56，然而應(yīng)該理解的是，當(dāng)在真空室、裝載模塊和排出模塊中需要時(shí)，可以設(shè)置多個(gè)端口 56。
[0023]該設(shè)備包括用于冷卻液體的制冷單元96。該制冷單元96包括壓縮機(jī)、冷卻風(fēng)扇和制冷劑泵。壓縮機(jī)、冷卻風(fēng)扇和制冷劑泵被連接以將制冷劑輸送給冷凝器和微波發(fā)生器，從而將冷凝器和微波發(fā)生器保持在期望的溫度。
[0024]如在圖1和圖2中可見，真空室24具有一對(duì)可轉(zhuǎn)動(dòng)輥60，所述可轉(zhuǎn)動(dòng)輥60縱向延伸穿過真空室模塊并且被設(shè)置成支撐并轉(zhuǎn)動(dòng)容器26。輥被設(shè)置成由驅(qū)動(dòng)電機(jī)(未示