微波真空冷冻干燥中试设备的设计

微波真空干燥设备控制系统的数字化设计发表时间：2018-01-05T21:21:02.337Z 来源：《基层建设》2017年第27期作者：万光辉梁君[导读] 摘要：为提高微波真空干燥设备数字化与智能化的水平，对微波真空干燥设备电气控制系统进行了分析。

皇明太阳能股份有限公司山东德州 253100摘要：为提高微波真空干燥设备数字化与智能化的水平，对微波真空干燥设备电气控制系统进行了分析。

设计了一种集微波干燥与真空干燥于一体的新型装置，波导与波源冷却装置相互集成，有效地解决了微波分布不均匀、易损坏微波源这两个难题。

材料室是微波室和真空室的交叉口，可以使材料经受微波辐射和真空。

本实用新型一方面可以方便地拆卸物料托盘，另一方面又能充分利用物料室的空间。

模块化冷阱设计，使冷阱根据干燥需求自由装卸，能有效提高冷阱的利用效率。

微波真空干燥设备设计巧妙，安全可靠，能满足高质量物料干燥的要求。

关键词：微波干燥；真空干燥；模块化1 前言微波真空干燥能保持食品的原有风味和营养，保留原料的生理活性，提高保健食品的功能性，有效地保持材料的形状和颜色；在真空状态下，水的汽化温度低，可以实现低温干燥，保持加工材料原件，避免易腐材料活性成分的氧化，使产品具有良好的复水性；内微波穿透材料，内部和外部的热量加热]几乎在同一时间的材料，材料的内部和外部的加热均匀性，克服了真空热传导问题。

因此，大大提高了工作效率和产品质量，使其广泛应用于农副产品、保健品、药材干燥、化工产品低温浓缩、结晶水分离等高附加值产品。

随着干燥设备的进一步应用，数字化和智能化设备的要求越来越高，除了干燥温度的显示和控制，也被称为故障检测、显示和上传信息，便于集中管理和控制，很难实现对继电器的控制。

一般电子产品易受微波干扰。

因此，采用具有良好抗干扰性能和通信功能的PLC控制系统。

2 微波真空干燥设备各部分的设计2.1 微波制热部分2.1.1微波源及波导微波源和波导焊接为一个整体，上层是微波源，下法兰之间设有波导和波导的来源，对金属法兰和微波真空干燥设备的焊接或螺纹连接的外墙，保证微波不会泄漏。

毕业设计(论文)开题报告题目：小型试验用冻干机的设计1 毕业设计（论文）综述（题目背景、研究意义及国内外相关研究情况）1.1 题目背景随着制冷、真空、生物、电子等技术的发展，真空冷冻干燥设备现在已广泛的应用于医学、生物学、药学、农业等领域，目前还应用于分子生物学、基因工程学、新型生物医学、中药新制剂、高品质方便食品、考古学、粉末材料制造等领域。

目前对冻干设备性能的研究已引起广泛的兴趣和重视。

该机广泛用于食品工业、化学工业、医药工业、电子工业等行业的实验研究部门，已是基础科学研究中必不可少的基本手段，为生产小样生物制品与实验研究提供了一种新型加工设备。

1.2 研究意义真空冷冻干燥(以下简称冻干)是将物体冻结到共晶点温度以下，然后在较高的真空条件下通过升华干燥除去物体中水分的一种干燥方法。

真空冷冻干燥技术是随制冷、真空、生物、电子等技术的发展而迅速兴起的多学科综合性应用技术，除了在传统的医学、生物学、药学、农业等领域得到广泛的应用外，目前已向分子生物学、基因工程学、新型生物医学、中药新制剂、高品质方便食品、考古学、粉末材料制造等领域发展。

随着我国社会主义市场经济的高速发展和人民生活水平的迅速提高，对冻干技术的应用和冻干产品的需求日益增长。

但在我国，冻干技术无论在理论研究还是工艺水平、设备制造等方面与国际水平比较均有很大差距，因而近年来对冻干技术和冻干设备性能的研究已引起广泛的兴趣和重视。

我国已生产出多台冻干机，但其性能和功能仍不能满足市场的要求，与国外产品仍有很大的差距。

如何缩小差距，使我国生产的冻干机也能走出国门，走向世界，应该是我们真空冷冻干燥研究人员的责任和使命。

实验室用冻干机应能适应药品、食品、生物制品和化工材料的冻干实验，热物理系数测定，传热传质理论研究。

因此，对其温度范围要求宽(-65℃一+90 ℃ )，能自动调节温度和压力，设定、贮存、显示多条冻干曲线。

因为是实验用冻干机，又要求多功能，所以它是非标准产品，冻干机厂家没有生产过，第一次生产出来并交到实验室来的冻干机因性能不合格而退货。

◎微波真空干燥技术惟独电热真空干燥箱不设温度均匀度参数，这是为什么?真空干燥箱内依靠气体分子运动使工作室温度达到均匀的可能性几乎已经没有了。

真空系统真空系统-由真空泵或加罗茨泵组成，其主要功能是建立系统真空并排出气体，在每台真空泵的吸气口都装有因停电而防止气体返流的自动截止阀。

真空泵BOC EDWARDS/ALCATEL/ULVAC号罗茨泵BOC EDWARDS/ALCATEL/ULV AC真空阀门BURKERT/ALEDER 压力传感器BOC EDWARDS系统极限真空≤1.0Pa制冷系统制冷系统由制冷压缩机、水冷冷凝器、膨胀阀、板式蒸发器、油分等组成，主机采用进口单机双级半封闭压缩机，每台主机都构成独立制冷循环系统，通过板式换热器或冷凝管分别对板层和冷阱进行制冷。

系统管路设计先进、安装精确，能保证长时运行稳定、高效。

制冷系统在设计时已备有充足的冷量，能应对升华产生的水蒸汽负荷。

系统还配有电机过载热保护、高压压力保护、低压压力保护、中压压力保护、油压差保护、自动收液、冷却水缺水保护等诸多功能。

压缩机还装有CPCE压力调节器，防止压缩机在极限工况条件运行，使二级压缩比趋于平衡。

活塞式压缩机BITZER/COPELAND 螺杆式压缩机FRASCOLD/REFCOMP制冷部件ALCO/DANFOSS 制冷剂R404A/R22循环系统循环系统是由循环泵对载冷剂进行强制循环的系统，其主要功能是实现制冷剂对载冷剂，载冷剂对板层，板层对制品进行冷热功当量交换。

循环泵GUNDFOS/WILO 超温报警LG板式换热器ALFA LA VAL 载冷剂硅油液压系统液压系统-安装在干燥箱顶部装由液压泵站、油缸。

油缸在液压泵的驱动下带动板层作上下平稳运动。

油缸的密封采用Y型+ O型氟橡胶+防尘组合件，液压泵组件采用国际著名品牌。

液压泵站DACHUN/YUKEN 波纹管保护套SUS316L干燥箱体干燥箱体-按GB150-1998 标准设计，箱体内部均采用圆角处理，底部有倾斜，有利CIP排水，箱门采用特殊截面的橡胶密封，箱体侧面装有灯罩的视镜。

微波真空低温干燥设备设备工艺原理前言随着科技的不断发展，微波真空低温干燥技术得到了不断的改进和提高，成为了现代工业生产和实验室研究中不可缺少的一种干燥手段。

那么，什么是微波真空低温干燥设备，其工艺原理是什么呢？本篇文档将详细讲解微波真空低温干燥设备的工艺原理。

微波真空低温干燥设备概述微波真空低温干燥设备是一种利用微波辐射加热所产生的能量分子在极低压力下进行干燥的一种设备。

通常情况下，其工作条件的温度可达到-30℃，真空程度在5Pa左右。

它可以对物料进行快速、均匀的干燥，能够保持干燥物料的颜色、营养成分和口感等原有特点。

该设备广泛应用于食品、生物、药品、化工及材料领域中。

微波真空低温干燥设备工艺原理微波真空低温干燥设备的干燥工艺主要包括三个过程：微波吸收加热、水蒸气扩散和质量传递过程。

微波吸收加热微波是一种电磁波，具有高频、短波长、强穿透性和强反射性等特点。

微波在被Magnetron产生后，从波导传输到室内后，被放置在微波场中的物料吸收后即可转化为热能，使物料内部能量增加，从而实现了快速干燥的过程。

水蒸气扩散微波干燥过程中，水分子通过蒸发和扩散来实现物料表面水分的干燥。

水分子受到微波的激励，分子内能量增加，从而蒸发出来。

在物料表面，水分子的扩散速度受到热催化作用的影响，具体而言，当物料的温度升高时，水分子在单位时间内的扩散速度将会增加，从而实现了物料表面水分的快速干燥。

质量传递过程在微波真空低温干燥过程中，物料的干燥过程需要质量传递过程的支持。

质量传递过程实际上就是物质的吸收和释放，其主要包括吸收过程、传递过程和释放过程等。

微波真空低温干燥设备的优缺点微波真空低温干燥设备在干燥食品、药品、化工品、生物和材料等方面具有许多优缺点：优点1.干燥速度快：由于微波能够快速将物料内部加热，从而使得干燥速度大大提高。

2.产品干燥质量好：微波加热作用于物料中心部位，由内向外逐渐干燥，使得物料的质量得到了保证。

3.实现无残留物质：由于设备在真空下工作，可以有效地将物料中的挥发性物质蒸发掉，从而达到无残留物质的目的。

实验报告Array课程名称：食品装备与工厂设计实验指导老师：丁甜成绩：__________________实验名称：真空冷冻干燥机的使用实验类型：定性实验同组学生姓名：一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、实验材料与试剂（必填）四、实验器材与仪器（必填）五、操作方法和实验步骤（必填）六、实验数据记录和处理七、实验结果与分析（必填）八、讨论、心得一、实验目的和要求了解掌握真空冷冻干燥机的干燥原理及物料冻干过程中经历的不同阶段及其特点。

二、实验内容和原理干燥是保持物质不致腐败变质的方法之一。

干燥的方法有许多，如晒干、煮干、烘干、喷雾干燥和真空干燥等。

但这些干燥方法都是在0℃以上或更高的温度下进行。

干燥所得的产品，一般体积缩小、质地变硬，有些物质发生了氧化，一些易挥发的成分大部分会损失掉，有些热敏性的物质，如蛋白质、维生素会发生变性。

微生物会失去生物活力，干燥后的物质不易在水中溶解等。

因此干燥后的产品与干燥前相比在性状上有很大的差别。

冷冻干燥法不同于以上的干燥方法，冷冻干燥就是把含有大量水分物质，预先进行降温冻结成固体，然后在真空的条件下使水蒸汽直接升华出来，而物质本身留在冻结时的冰架中。

由于其具有一系列普通干燥不具备的优点，目前在医药工业，食品工业，科研和其他部门得到广泛的应用。

三、实验材料与试剂新鲜果蔬：黄瓜、苹果、梨，一次性纸杯，保鲜膜，刀，砧板。

四、实验器材与仪器CHRIST ALPHA 1-4冷冻干燥仪五、操作方法和实验步骤1.将三种水果洗净后切成薄片；2.将切片后的水果放入一次性纸杯，上方包裹保鲜膜，用剪刀在保鲜膜上戳洞，便于水的蒸发；3.将纸杯放入-80℃的冰箱，1h后取出；4.将纸杯放在冷冻干燥机的托盘上，打开仪器，进行干燥2~3天后取出；仪器具体操作步骤：1.系统准备:检查系统是否清洁和干燥，真空泵与冷冻机是否连接，接通电源，检查排气口、冷冻管的密封性。

2.加样:样品需要预冷到至少－40℃，可以在深低温冰箱（－70℃）或者液氮（－196℃）中进行。