CN105300063B - 一种喷雾冻干设备用加热干燥装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种喷雾冻干设备用加热干燥装置，包括：用于形成密闭空间的外筒容器；用于容纳并动态加热物料的回转干燥器部分设于外筒容器内；用于控制回转干燥器加热温度的控温循环***与回转干燥器连接。外筒容器包括外筒，外筒上设有进料管、抽气口及出料口。回转干燥器包括转筒、电机、转轴。加热循环***包括组成闭合回路的旋转接头、热交换器、电加热器及流体泵。本发明还提供了喷雾冻干设备用加热干燥方法，通过进料管将物料加入转筒中，转筒在干燥过程中持续转动，使颗粒状物料不断翻滚，充分均匀地与筒壁接触受热。本发明能使冻干物料在转筒内动态翻滚，充分、均匀受热，提高了干燥效率，缩短了物料干燥时间，同时使干燥过程得以连续。
Description
技术领域
本发明涉及一种加热干燥装置，尤其涉及一种喷雾冻干设备用的加热干燥装置。
背景技术
传统的冷冻干燥工艺中，如图1所示，需要将待冻干的液体A预先灌装入玻璃瓶或托盘等容器B中，再将该容器B盛放在平面放置的板层C上冻结成冰，真空环境下板层升温对冰块加热，水蒸气升华并留下干燥物质。此干燥过程中，待干燥物料始终是静置的，只有底部小范围区域与板层接触，传热有限，特别是当物料预先装入玻璃瓶等热不良导体的容器中进行冻干时，传热效果差，干燥时间长；静置的物料上表面最先干燥，干燥层逐渐向冻结层下降，在这一阶段，干燥层成为冻结层升华水蒸气向外扩散的阻碍，传质效果差，进一步延长了干燥时间；此外，静态干燥对板层温度均匀性也提出了很高的要求。
后来出现了一种动态冷冻干燥装置，其将预先冻成冰颗粒的物料置于锥形干燥器中，使用旋转驱动的搅拌器翻动物料，该锥形干燥器通过锥壁加热干燥物料。搅拌器翻动对物料施加机械力，其摩擦、碰撞作用容易破坏物料原有的形体状态；而且物料在锥体内必须堆积到一定高度方能被搅拌器翻动，这种堆积也阻碍底部升华水蒸气向外扩散；此外，锥形干燥器只能分次进行干燥。
综上所述，如何提高冷冻干燥中物料的干燥速率，改进这一过程中的传热传质效果，并且在干燥过程中如何避免破坏物料原有的形体状态，如何使冷冻干燥连续进行，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是如何使得在冷冻干燥工艺中的干燥阶段物料加热充分、受热均匀，使升华气体快速向外扩散，提高干燥效率，进一步使干燥过程得以连续；并在干燥阶段不破坏物料原有的形体状态。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种喷雾冻干设备用加热干燥装置，其特征在于，包括：用于形成密闭空间的外筒容器；用于容纳并动态加热物料的回转干燥器部分设于外筒容器内；用于控制回转干燥器加热温度的控温循环***与回转干燥器连接。
优选地，所述外筒容器为密闭容器，包括外筒，外筒上设有
用于连接其他装置将待干燥物料加入所述回转干燥器的进料管；
用于对外筒容器抽真空并将干燥过程中升华气体排出容器的抽气口；
及用于排出干燥物料的出料口，出料口上有出料阀门。
进一步地，进料管连接的其他装置可以为喷雾冷冻造粒装置；
进一步地，进料管上设有进料阀门；
优选地，所述回转干燥器包括
用于容纳物料的转筒；
用于将转筒与电机连接的转轴；
用于给转轴旋转提供动力的电机。
优选地，所述转筒的全部、转轴的一部分设于所述外筒容器内，所述转轴的另一部分在所述外筒容器外部与所述电机连接。
进一步地，所述转轴与外筒之间通过轴座连接。
优选地，所述转筒外侧设有至少一段中空夹套，中空夹套内通流体使筒壁升温或降温。
进一步地，所述中空夹套截面形状为矩形，以环绕所述转筒外部一周的形式设置；中空夹套为一段或多段，沿其旋转中心线方向直线排列；每段中空夹套均设有流体进、出管道，内部通流体循环使筒壁升温或降温。
优选地，所述转筒内壁设有至少一段与转筒旋转中心线呈一定角度的导向槽，当转筒正向旋转，物料被导向槽带动向出料口方向迁移；当转筒反向旋转，物料被带回。
优选地，所述控温循环***包括依次连接组成一个闭合回路的旋转接头、热交换器、电加热器及流体泵，闭合回路内通循环流体。
更优选地，所述旋转接头是一侧用于固定连接，一侧用于连接回转体并在回转体任意旋向连续或不连续旋转运动中不间断地输送流体，不间断地输送电流的装置。
进一步地，所述转轴内部设有用于流体循环的通道，该通道一侧在所述外筒容器内与所述转筒上的一段或多段中空夹套连接；该通道另一侧在所述外筒容器外与所述旋转接头连接。旋转接头在转轴任意旋向连续或不连续旋转运动中，使所述闭合回路内的流体在所述中空夹套内不间断地输送。
进一步地，所述流体为水或硅油。
进一步地，所述转筒内设有用于检测物料信息的探测器，所述信息可以是温度；探测器与所述旋转接头连接；所述旋转接头在转轴任意旋向连续或不连续旋转运动中不间断地输送电流。
本发明还提供了一种喷雾冻干设备用加热干燥方法，其特征在于，首先，将外筒容器内抽成真空，通过进料管将预冻成冰颗粒的物料加入转筒中；转筒温度通过控温循环***控制；转筒在干燥过程中持续转动，当其正向旋转时，物料在转筒底部翻滚，充分均匀地与筒壁接触受热；导向槽随转筒旋转将物料从转筒底部带起，物料在导向槽上向出料口方向滑动，当导向槽随转筒继续旋转，物料由于重力作用跌落回转筒底部；通过控制加料量与转筒转速使物料以适当的速率向出料口迁移并均匀散布在转筒底部，不形成堆积，使升华气体快速从物料表面及颗粒间隙中排出；物料通过转筒转动持续翻滚和逐步向前迁移的复合运动，在转筒内逐渐干燥，直至在出料前完全干燥。
所述适当的速率以物料能均匀散布在转筒底部、不形成堆积且当物料迁移至出料口时正好完全干燥为宜，以实现连续出料。
该方法可以使物料连续的被干燥，也可以通过转筒正反向旋转切换进行批次式干燥。并且物料在干燥装置中主要依靠自身重力进行翻滚或迁移，其原有的形体状态得以保护。
本发明提供的装置及方法克服了现有技术的不足，使冻干物料在转筒内动态翻滚，充分、均匀受热，并快速排出升华气体，提高了干燥效率，缩短了物料的干燥时间，同时使干燥过程得以连续。
附图说明
图1为传统的冷冻干燥装置的结构示意图；
图2为实施例1提供的喷雾冻干设备用加热干燥装置连续干燥物料时示意图；
图3为实施例2提供的喷雾冻干设备用加热干燥装置分批次干燥物料时示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
图2为本实施例提供的喷雾冻干设备用加热干燥装置的结构示意图，所述的喷雾冻干设备用加热干燥装置包括：由外筒1、进料管2、抽气口3、出料口4组成的密闭容器，用于形成密闭空间并保护空间内物料不受环境污染或污染环境；由转筒11、转轴12、电机13，以及至少一个轴座组成的回转干燥器，转筒11用于容纳并干燥物料，转轴12用于将电机13旋转动力传递给转筒11；由旋转接头21、热交换器22、电加热器23、流体泵24组成的控温循环***。
转筒11外侧设有至少一段中空夹套15，每段中空夹套15均设有流体进、出管道，至少一段中空夹套15的流体进、出管道与转轴12内部的通道连接，并且转筒11的全部、转轴12的一部分安装在密闭容器内；转轴12与外筒1通过轴座连接；转轴12的另一部分在密闭容器外与电机13连接，并且该部分的内部通道与旋转接头21连接；旋转接头21是一侧用于固定连接，一侧用于连接转轴12并在转轴12任意旋向连续或不连续旋转运动中不间断地输送流体，不间断地输送电流的装置。控温循环***内通入流体为硅油，硅油通过电加热器23加热并通过热交换器22调节温度并通过流体泵24进行循环流动使夹套15筒壁升温或降温。
所述外筒1在装置进行干燥前通过抽气口3将容器内抽成真空，进料管2通过阀门与其他装置连接将预冻好的冰颗粒加入转筒11内。转筒11在干燥过程中持续旋转，物料在转筒底部翻滚，充分均匀地与筒壁接触受热；导向槽14随转筒旋转将物料从转筒底部带起，物料由重力作用在导向槽上向出料口4方向滑动，当导向槽随转筒继续旋转，物料由重力作用跌落回转筒底部；通过控制进料管2加料量与电机13转速使物料以适当的速率向出料口4迁移并均匀散布在转筒底部，不形成堆积，升华气体快速从物料表面及颗粒间隙中排出，并通过抽气口3抽走；物料通过转筒转动持续翻滚和逐步向出料口迁移的复合运动，在转筒内逐渐干燥，直至完全干燥落入出料口4通过出料阀转移到收料罐或其他装置。所述加热干燥装置连续干燥物料。
实施例2
图3为本实施例提供的喷雾冻干设备用加热干燥装置的结构示意图，所述的喷雾冻干设备用加热干燥装置类似于实施例1，区别在于：所述进料管2通过阀门与其他装置连接将一定量预冻好的冰颗粒加入转筒11内。加料过程中转筒11旋转，物料在转筒底部翻滚，此时控温循环***不加热；加料完毕，控温循环***开始加热，转筒11通过电机13驱动正转一段时间后反转，经过若干次旋转方向切换，物料在转筒内逐渐干燥；直至该次加入的物料完全干燥转筒连续正转将其排出。所述加热干燥装置分批次干燥物料。
Claims (8)
1.一种喷雾冻干设备用加热干燥装置，其特征在于：包括：用于形成密闭空间的外筒容器；用于容纳并动态加热物料的回转干燥器部分设于外筒容器内；用于控制回转干燥器加热温度的控温循环***与回转干燥器连接；
所述回转干燥器包括：
用于容纳物料的转筒(11)；
用于将转筒(11)与电机(13)连接的转轴(12)；
用于给所述转轴(12)旋转提供动力的所述电机(13)；
所述转筒(11)内壁设有至少一段与转筒旋转中心线呈一定角度的导向槽(14)，当转筒(11)正向旋转，物料被导向槽(14)带动向出料口方向迁移；当转筒(11)反向旋转，物料被带回。
2.如权利要求1所述的一种喷雾冻干设备用加热干燥装置，其特征在于：所述外筒容器为密闭容器，包括外筒(1)，外筒(1)上设有
用于将待干燥物料加入所述回转干燥器的进料管(2)；
用于对外筒(1)内部抽真空及将干燥过程中升华气体排出外筒(1)的抽气口(3)；
及用于排出干燥物料的出料口(4)。
3.如权利要求2所述的一种喷雾冻干设备用加热干燥装置，其特征在于：所述转筒(11)的全部、转轴(12)的一部分设于所述外筒容器内，所述转轴(12)的另一部分在所述外筒容器外与所述电机(13)连接，所述转轴(12)与外筒(1)之间通过轴座连接。
4.如权利要求1或2所述的一种喷雾冻干设备用加热干燥装置，其特征在于：所述转筒(11)外侧设有至少一段中空夹套(15)，中空夹套(15)内通流体使筒壁升温或降温。
5.如权利要求2所述的一种喷雾冻干设备用加热干燥装置，其特征在于：所述控温循环***包括依次连接组成一个闭合回路的旋转接头(21)、热交换器(22)、电加热器(23)及流体泵(24)，闭合回路内通循环流体。
6.如权利要求5所述的一种喷雾冻干设备用加热干燥装置，其特征在于：所述转轴(12)内部设有用于流体循环的通道，该通道一侧在所述外筒容器内与所述转筒(11)上的一段或多段中空夹套(15)连接；该通道另一侧在所述外筒容器外与所述旋转接头(21)连接；所述旋转接头(21)在转轴(12)任意旋向连续或不连续旋转运动中，使所述闭合回路内的流体在所述中空夹套(15)内不间断地输送。
7.如权利要求6所述的一种喷雾冻干设备用加热干燥装置，其特征在于：所述转筒(11)内设有用于检测物料信息的探测器，所述探测器与所述旋转接头(21)连接，所述旋转接头(21)在转轴(12)任意旋向连续或不连续旋转运动中不间断地输送电流。
8.一种喷雾冻干设备用加热干燥方法，采用如权利要求5～7任一项所述的喷雾冻干设备用加热干燥装置，其特征在于：首先，将外筒容器内抽成真空，通过进料管(2)将预冻成冰颗粒的物料加入转筒(11)中；转筒(11)温度通过控温循环***控制；转筒(11)在干燥过程中持续转动，物料在转筒(11)底部翻滚，充分均匀地与筒壁接触受热；导向槽(14)随转筒(11)旋转将物料从转筒(11)底部带起，物料由于重力作用在导向槽(14)上向出料口(4)方向滑动，当导向槽(14)随转筒继续旋转，物料由于重力作用跌落回转筒(11)底部；通过控制进料管加料量与电机(13)转速使物料以适当的速率向出料口(4)迁移并均匀散布在转筒(11)底部，不形成堆积，升华气体快速从物料表面及颗粒间隙中排出，并通过抽气口(3)抽走；物料通过转筒(11)转动持续翻滚和逐步向前迁移的复合运动，在转筒(11)内逐渐干燥，直至完全干燥并通过出料口(4)排出。
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