CN214223567U - 一种连续式真空冷冻干燥设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种连续式真空冷冻干燥设备，包括壳体，所述壳体内层叠式设有一体化的冷冻干燥输送装置，用于输送物料时对物料进行冷冻和干燥，所述冷冻干燥输送装置包括两组输送件和热交换件，一组热交换件中通入冷媒介质，与输送件形成冷冻输送组件，至少设置一层，用于输送并冷冻物料；另一组热交换件中通入热媒介质，与输送件形成干燥输送组件，至少设置一层，用于输送并干燥物料；所述冷冻输送组件设于干燥输送组件的上游。本实用新型可以连续式或间歇式进料、出料，实现真空条件下冷冻与干燥的一体化，能够适应多种生产需要，有效提高生产效率，具有干燥效率高、干燥均匀性好、物料造碎低、不易结块，优化物料干燥品质的特点。

Description

一种连续式真空冷冻干燥设备

技术领域

本实用新型属于真空冷冻干燥设备技术领域，具体地说，涉及一种连续式真空冷冻干燥设备。

背景技术

市场上食品、药品药剂或其他粉剂类等物料真空烘干设备，真空烘干设备在负压的真空状态下给物料进行真空干燥，解决了热风温度高，物料烘干后品质差、物料活性成分降低、批次化不明显、物料容易形成结块的问题。

真空冷冻干燥技术是将含水物料冷冻成固体，在低温低压条件下利用水的升华性能，使物料低温脱水而达到干燥目的的一种干燥方法。

近些年来，真空冷冻干燥技术在我国有了长足的发展。由于冻干过程中速冻的物料无需经过冰的融化而直接从固态升华为水蒸气散发使之脱水，因而在最大程度上防止干燥物料的理化和生物学方面的变性，保持物料原有的形态，且物料复水性极好，所以，真空冷冻干燥设备的发展前景日益被人们所看好。

但目前国内外的真空冷冻干燥设备普遍存在如下问题：

1、无论是国产还是进口设备普遍存在价格太贵，令很多厂家望而却步，如丹麦的ATLAS的RAY50型冻干设备(冻干面积45m²)报价高达105万美元。

2、生产过程的能耗非常高，造成生产成本高。因为真空冷冻干燥过程中，一方面需要对物料进行冷冻，另一方面需要将冷冻后的物料在真空状态下，进行加热干燥，特别是加热干燥时的能量消耗非常大。目前国内外的大型(冻干面积大于35m²)真空冷冻干燥设备大部分采用冷冻、干燥分离，即冷冻采用速冻库进行，然后将速冻后的物料移至干燥仓中进行真空升华干燥，这样就须单独配套建造速冻库，使冻干造价提高。另对物料进行升华干燥时，目前加热大多采用电加热，需要在冻干仓中加入大量的电加热元件，这样就会使设备的造价和能耗提高，同时由于冻干仓中的湿度非常大，造成电加热元件的使用寿命较低，使设备的维护成本上升。

而且，现有的冷冻干燥***制冷和加热是采用不同的方式，分为两个***，结构繁琐，能耗损失大，比较缺乏有针对性冷热一体的综合***。并且生产时物料在静态下完成冷冻干燥，物料结团多、干燥处理后造碎高，物料的利用率降低；或者动态下批次生产，物料被装入搁板中，设备工业化生产效率低，不能实现自动化生产。

中国专利CN2492815Y公开了一种连续式真空冷冻干燥装置，包括进料外门、出料外门、干燥仓及捕水器，在干燥仓的两端分别设有进料外门、出料外门及进料内门、出料内门，其外门与内门间为闭封室，闭封室与干燥仓相通，干燥仓设有至少四个捕水器分别与干燥仓相连通，在干燥仓内设有至少三个温度带，且每个温度带由一个加热板组构成。该专利采用整车的物料先冷冻，通过闭封室进入干燥仓，干燥后再由干燥仓进入出料闭封室送出。冷冻和干燥分离，提高成本，且整车进料的方式容易出现干燥不均匀的现象，物料结团多，利用率降低。

有鉴于此特提出本实用新型。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种连续式真空冷冻干燥设备，实现真空条件下冷冻与干燥的一体化，连续式进料与真空冷冻干燥结合，提高生产效率。

为解决上述技术问题，本实用新型采用技术方案的基本构思是：一种连续式真空冷冻干燥设备，包括壳体，所述壳体内层叠式设有一体化的冷冻干燥输送装置，用于输送物料时对物料进行冷冻和干燥。

将冷冻与干燥一体化设置，防止传统的冷冻与干燥分开设置时，冷冻后的物料需要取出再放进干燥设备中，这个物料转移的过程中，物料容易出现解冻现象，当在干燥设备中抽真空干燥时，容易出现物料的喷溅等现象，影响物料的造碎、干燥均匀性和利用率。

层叠式设置冷冻干燥输送装置，节省空间。

进一步的，所述冷冻干燥输送装置包括两组输送件和热交换件。

一组热交换件中通入冷媒介质，与输送件形成冷冻输送组件，至少设置一层，用于输送并冷冻物料。

另一组热交换件中通入热媒介质，与输送件形成干燥输送组件，至少设置一层，用于输送并干燥物料。

所述冷冻输送组件设于干燥输送组件的上游，物料先经过冷冻输送组件冷冻后再经过干燥输送组件干燥。

热媒介质可选用蒸汽或带压力热水等，以提高加热能力，提升干燥效率。同理，冷媒介质可选用R404A等，热媒介质与冷媒介质的温度可调可控。

进一步的，所述热交换件沿物料输送方向固定安装在壳体内，所述输送件可转动地安装在壳体内，形成包裹热交换件的环形结构，在输送物料时对物料辐射传热。

或者，所述输送件与热交换件集成设置，在输送物料时对物料接触传热。

进一步的，所述冷冻输送组件和干燥输送组件具有接料端和落料端。

所述接料端为沿物料输送方向的始端，落料端为沿物料输送方向的末端，上下相邻两层的落料端与接料端对应设置。

进一步的，所述上下相邻两层的物料输送方向相反。

所述上下相邻两层的间距相同或者不同，可选择多种落料高度差，通过落料过程的摔打，进一步提高分散率，降低结团率。

进一步的，所述壳体上设有进料口和出料口。

所述进料口处设有第一进料阀和第二进料阀，所述第一进料阀和第二进料阀通过进料隔离室连通，所述第二进料阀与进料口连通。

所述出料口处设有第一出料阀和第二出料阀，所述第一出料阀和第二出料阀通过出料隔离室连通，所述第一出料阀与出料口连通。

所述冷冻输送组件的第一层的接料端位于进料口的下方，干燥输送组件最后一层的落料端位于出料口的上方。

进料阀、出料阀、进料隔离室、出料隔离室与壳体结合具有较好密封性，保持设备内真空度。

进料阀、出料阀可选用闸阀或其他方式，进一步确保密封效果。

进料隔离室、出料隔离室可根据物料进料量以及抽真空工序时间等设定容积。

进一步的，还包括控制***。

所述冷冻输送组件上设有温度检测装置，用于实时检测物料的温度。

所述控制***通过检测物料温度控制输送件的输送速度，使物料被输送至最后一层冷冻输送组件的落料端时达到预设温度。

还可以根据物料冷冻需要的温度，设置不同层数以及不同长度的冷冻输送组件。

进一步的，所述干燥输送组件上设有重量检测装置，用于实时检测物料的含水率。

所述控制***通过检测物料含水率控制输送件的输送速度，使物料被输送至最后一层干燥输送组件的落料端时达到预设含水率。

还可以根据物料干燥需要的含水率，设置不同层数以及不同长度的干燥输送组件。

进一步的，还包括抽真空装置，所述抽真空装置分别与壳体、进料隔离室和出料隔离室连接，用于分别独立控制抽真空或者共同控制抽真空，实现设备的准连续式进料或连续式进料，提高生产效率，还可以间歇式进料。

抽真空装置可选用真空组合装置，例如选用罗茨泵和水环泵组合的方式，提高抽真空效率。

进一步的，还包括水汽凝结装置，安装于抽真空装置与壳体之间，用于捕捉对壳体抽真空时产生的水汽，防止抽真空时将水汽抽入抽真空装置内，容易对其造成损坏。

采用上述技术方案后，本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：

本实用新型提供了一种连续式真空冷冻干燥设备，实现真空条件下冷冻与干燥的一体化；热交换温度可调可控；可以辐射传热或接触传热，传热效率高。

通过设置温度检测装置和重量检测装置，能够对物料温度或者含水率进行检测，从而控制输送件输送速度，实现自动化生产，精确对物料进行冷冻或干燥。

可以设置不同的落料高度差，通过落料过程的摔打，进一步提高分散率，降低结团率。

进料阀、出料阀、进料隔离室、出料隔离室与壳体结合具有较好密封性，保持设备内真空度。

抽真空装置分别与壳体、进料隔离室和出料隔离室连接，可以分别独立控制抽真空或者共同控制抽真空，实现设备的准连续式进料或连续式进料，提高生产效率，还可以间歇式进料。

本实用新型提供的一种连续式真空冷冻干燥设备，能够适应多种生产需要，有效提高生产效率，具有热能利用率高、干燥效率高、干燥均匀性好、物料造碎低、不易结块，优化物料干燥品质、结构简单、节省空间、操作方便、降低成本的特点。

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的描述。

附图说明

附图作为本申请的一部分，用来提供对本实用新型的进一步的理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但不构成对本实用新型的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。在附图中：

图1是本实用新型连续式真空冷冻干燥设备的整体结构示意图；

图2是本实用新型中输送件和热交换件的侧面结构示意图。

图中：1、壳体；2、第一进料阀；3、第二进料阀；4、进料隔离室；5、第一出料阀；6、第二出料阀；7、出料隔离室；8、冷冻输送组件；9、第一干燥输送组件；10、第二干燥输送组件；11、抽真空装置；12、水汽凝结装置；13、输送件；14、热交换件；15、介质出口。

需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本实用新型的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本实用新型的概念。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”等应做广义理解，例如，可以是可拆卸连接，也可以是机械连接，或者也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1至图2所示，本实用新型提供一种连续式真空冷冻干燥设备，包括壳体1，壳体1上设有进料口和出料口，在进料口处安装有第二进料阀3、进料隔离室4和第一进料阀2，在出料口处安装有第一出料阀5、出料隔离室7和第二出料阀6；壳体1内安装有冷冻干燥输送装置，包括两组输送件13和热交换件14，分别形成冷冻输送组件8和干燥输送组件，冷冻输送组件8上设有温度检测装置，干燥输送组件上设有重量检测装置；壳体1外设有介质进口，介质出口15与热交换件14连通；还包括抽真空装置11、水汽凝结装置12和控制***。

作为一种实施方案，本实用新型提供一种连续式真空冷冻干燥设备，如图1所示，包括壳体1，壳体1可设计成圆筒形或方形等。

壳体1的上端设有进料口，下端设有出料口。

在进料口处，自上而下依次安装有第一进料阀2、进料隔离室4和第二进料阀3，第二进料阀3与进料口连通，第一进料阀2、进料隔离室4和第二进料阀3连通，进而通过进料口与壳体1内连通，且密封设置。

在出料口处，自上而下依次安装有第一出料阀5、出料隔离室7和第二出料阀6，第一出料阀5与出料口连通，第一出料阀5、出料隔离室7和第二出料阀6连通，进而通过出料口与壳体1内连通，且密封设置。

设置第一进料阀2、进料隔离室4、第二进料阀3和第一出料阀5、出料隔离室7和第二出料阀6，进一步增加设备的密封性，提高真空度。

第一进料阀2、第二进料阀3、第一出料阀5、第二出料阀6可选用闸阀或其他方式，进一步确保密封效果。

进料隔离室4、出料隔离室7可根据物料进料量以及抽真空工序时间等设定容积。

壳体1内层叠式安装有一体化的冷冻干燥输送装置，用于输送物料时对物料进行冷冻和干燥。

如图2所示，冷冻干燥输送装置包括输送件13和热交换件14，沿物料输送方向水平设置。

沿物料输送方向，输送件13的两端设有滚轴，滚轴的安装方向与物料输送方向垂直，滚轴的两端与壳体1内壁可转动连接，壳体1外设有驱动滚轴转动的驱动装置，输送件13在滚轴的带动下做周圈运动，用于输送物料。

热交换件14固定安装在壳体1内，位于输送件13形成的周圈环形结构内，通过在热交换件14内通入冷媒介质/热媒介质，对输送件13进行辐射传热。

在壳体1上穿设有流通冷媒介质/热媒介质的管道，管道一端为介质进口，设于壳体1外侧，用于冷媒介质/热媒介质进入管道；管道另一端为介质出口15，与热交换件14相连，用于将冷媒介质/热媒介质通入热交换件14内。

在壳体1上还可以安装供冷媒介质/热媒介质流出热交换件14和壳体1的管道，使冷媒介质/热媒介质可以循环使用，降低成本。

热媒介质可选用蒸汽或带压力热水等，以提高加热能力，提升干燥效率。同理，冷媒介质可选用R404A等，热媒介质与冷媒介质的温度可调可控。

当热交换件14中通入冷媒介质时，输送件13与热交换件14形成冷冻输送组件8。

当热交换件14中通入热媒介质时，输送件13与热交换件14形成干燥输送组件。

冷冻输送组件8，至少设置两层，用于输送并冷冻物料。

干燥输送组件，至少设置一层，用于输送并干燥物料。

冷冻输送组件8设于干燥输送组件的上方，物料先经过冷冻输送组件8冷冻后再经过干燥输送组件干燥。

冷冻输送组件8和干燥输送组件具有接料端和落料端，接料端为沿物料输送方向的始端，落料端为沿物料输送方向的末端，上下相邻两层的落料端与接料端对应设置。

冷冻输送组件8的第一层的接料端位于进料口的下方，干燥输送组件最后一层的落料端位于出料口的上方。

上下相邻两层的物料输送方向相反。

上下相邻两层的间距相同或者不同，可选择多种落料高度差，通过落料过程的摔打，进一步提高分散率，降低结团率。

具体的，如图1所示，冷冻输送组件8设置一层。

干燥输送组件设置两层，自上而下分别为第一干燥输送组件9和第二干燥输送组件10。

冷冻输送组件8的接料端位于进料口的下方，落料端位于第一干燥输送组件9接料端的上方，第一干燥输送组件9的落料端位于第二干燥输送组件10接料端的上方，第二干燥输送组件10的落料端位于出料口的上方。

冷冻输送组件8与第一干燥输送组件9的物料输送方向相反；第一干燥输送组件9与第二干燥输送组件10的物料输送方向相反。

冷冻输送组件8与第一干燥输送组件9、第一干燥输送组件9与第二干燥输送组件10的层间距相同或者不同。

冷冻输送组件8上设有温度检测装置，用于实时检测物料的温度，通过控制***控制输送件13的输送速度，当物料达到预设温度时被输送至落料端，落入第一干燥输送组件9上。

第一干燥输送组件9和第二干燥输送组件10上设有重量检测装置，用于实时检测物料的含水率，通过控制***控制输送件13的输送速度，当物料达到预设含水率时被输送至第二干燥输送组件10的落料端，进而落入出料口。

连续式真空冷冻干燥设备还包括抽真空装置11，抽真空装置11分别与壳体1、进料隔离室4和出料隔离室7连接，用于共同控制抽真空，实现设备的连续式进料、出料，提高生产效率。

抽真空装置11可选用真空组合装置，例如选用罗茨泵和水环泵组合的方式，提高抽真空效率。

还包括水汽凝结装置12，安装于抽真空装置11与壳体1之间，用于去除壳体1内抽真空时产生的水汽，使其凝结成冰后排出设备，防止抽真空时将水汽抽入抽真空装置11内，容易对其造成损坏。

在本方案中，当连续式真空冷冻干燥设备工作时：

首先，打开第一进料阀2，物料进入进料隔离室4中，关闭第一进料阀2，对进料隔离室4、壳体1和出料隔离室7同时进行抽真空，打开第二进料阀3，物料落至冷冻输送组件8的接料端处，冷冻输送组件8的热交换件14中通入冷媒介质，通过辐射传热对输送件13上的物料进行冷冻，同时物料随输送件13运转向冷冻输送组件8的落料端推进，当物料达到预设温度时被输送至落料端，落入第一干燥输送组件9上，位于第一干燥输送组件9的接料端。

第一干燥输送组件9的热交换件14中通入热媒介质，通过辐射传热对输送件13上的物料进行加热干燥，同时物料随输送件13运转第一干燥输送组件9的落料端，落入第二干燥输送组件10上，位于第二干燥输送组件10的接料端。

第二干燥输送组件10的热交换件14中通入热媒介质，通过辐射传热对输送件13上的物料进行加热干燥，同时物料随输送件13运转向第二干燥输送组件10的落料端推进，物料在真空状态下被逐渐干燥，当物料达到预设含水率时被输送至第二干燥输送组件10的落料端。此时第一出料阀5打开，物料落至出料隔离室7，第一出料阀5关闭，第二出料阀6打开，物料完成冷冻干燥。此过程中利用水汽凝结装置12除去壳体1内的水汽。

工作中，冷冻输送组件8上的温度检测装置和第一干燥输送组件9、第二干燥输送组件10上的重量检测装置可以分别检测物料的温度和含水率，通过控制***控制输送件13的输送速度。

此设备可以连续地进料、出料，提高生产效率。

作为一种实施方案，本实用新型提供一种连续式真空冷冻干燥设备，抽真空装置11可以分别对进料隔离室4、壳体1和出料隔离室7独立控制抽真空。

在本方案中，当连续式真空冷冻干燥设备工作时：

首先，打开第一进料阀2，物料进入进料隔离室4中，关闭第一进料阀2，对进料隔离室4进行抽真空，打开第二进料阀3，物料落至冷冻输送组件8的接料端处，物料经过冷冻输送组件8的冷冻后，对壳体1进行抽真空，此时，关闭第二进料阀3，停止对进料隔离室4进行抽真空。物料继续经过第一干燥输送组件9和第二干燥输送组件10的加热干燥后，被输送至第二干燥输送组件10的落料端。此时，对出料隔离室7进行抽真空，打开第一出料阀5，物料落至出料隔离室7，第一出料阀5关闭，停止对壳体1进行抽真空，第二出料阀6打开，物料完成冷冻干燥。此过程中利用水汽凝结装置12除去壳体1内的水汽。

此设备可以不间断的批次式进料、出料，即准连续式出料、进料，也可以间歇式的出料、进料，可以根据实际需要选择工作模式。

作为一种实施方案，本实用新型提供一种连续式真空冷冻干燥设备，输送件13与热交换件14集成设置，在输送物料时对物料接触传热。

作为一种实施方案，本实用新型提供一种连续式真空冷冻干燥设备，还可以根据物料冷冻需要的温度，设置不同层数以及不同长度的冷冻输送组件8。

还可以根据物料干燥需要的含水率，设置不同层数以及不同长度的干燥输送组件。

作为一种实施方案，本实用新型提供一种连续式真空冷冻干燥设备，还可以将层叠式的冷冻干燥输送装置设置在架体上，然后将架体安装在壳体1内。

以上所述仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型方案的范围内。

Claims (10)

1.一种连续式真空冷冻干燥设备，包括壳体(1)，其特征在于：所述壳体(1)内层叠式设有一体化的冷冻干燥输送装置，用于输送物料时对物料进行冷冻和干燥。

2.根据权利要求1所述的一种连续式真空冷冻干燥设备，其特征在于：所述冷冻干燥输送装置包括两组输送件(13)和热交换件(14)；

一组热交换件(14)中通入冷媒介质，与输送件(13)形成冷冻输送组件(8)，至少设置一层，用于输送并冷冻物料；

另一组热交换件(14)中通入热媒介质，与输送件(13)形成干燥输送组件，至少设置一层，用于输送并干燥物料；

所述冷冻输送组件(8)设于干燥输送组件的上游。

3.根据权利要求2所述的一种连续式真空冷冻干燥设备，其特征在于：所述热交换件(14)沿物料输送方向固定安装在壳体(1)内，所述输送件(13)可转动地安装在壳体(1)内，形成包裹热交换件(14)的环形结构，在输送物料时对物料辐射传热；

或者，所述输送件(13)与热交换件(14)集成设置，在输送物料时对物料接触传热。

4.根据权利要求2所述的一种连续式真空冷冻干燥设备，其特征在于：所述冷冻输送组件(8)和干燥输送组件具有接料端和落料端；

所述接料端为沿物料输送方向的始端，落料端为沿物料输送方向的末端，上下相邻两层的落料端与接料端对应设置。

5.根据权利要求4所述的一种连续式真空冷冻干燥设备，其特征在于：所述上下相邻两层的物料输送方向相反；

所述上下相邻两层的间距相同或者不同。

6.根据权利要求4所述的一种连续式真空冷冻干燥设备，其特征在于：所述壳体(1)上设有进料口和出料口；

所述进料口处设有第一进料阀(2)和第二进料阀(3)，所述第一进料阀(2)和第二进料阀(3)通过进料隔离室(4)连通，所述第二进料阀(3)与进料口连通；

所述出料口处设有第一出料阀(5)和第二出料阀(6)，所述第一出料阀(5)和第二出料阀(6)通过出料隔离室(7)连通，所述第一出料阀(5)与出料口连通；

所述冷冻输送组件(8)的第一层的接料端位于进料口的下方，干燥输送组件最后一层的落料端位于出料口的上方。

7.根据权利要求4所述的一种连续式真空冷冻干燥设备，其特征在于：还包括控制***；

所述冷冻输送组件(8)上设有温度检测装置，用于实时检测物料的温度；

所述控制***通过检测物料温度控制输送件(13)的输送速度，使物料被输送至最后一层冷冻输送组件(8)的落料端时达到预设温度。

8.根据权利要求7所述的一种连续式真空冷冻干燥设备，其特征在于：所述干燥输送组件上设有重量检测装置，用于实时检测物料的含水率；

所述控制***通过检测物料含水率控制输送件(13)的输送速度，使物料被输送至最后一层干燥输送组件的落料端时达到预设含水率。

9.根据权利要求6所述的一种连续式真空冷冻干燥设备，其特征在于：还包括抽真空装置(11)，所述抽真空装置(11)分别与壳体(1)、进料隔离室(4)和出料隔离室(7)连接，用于分别独立控制抽真空或者共同控制抽真空。

10.根据权利要求9所述的一种连续式真空冷冻干燥设备，其特征在于：还包括水汽凝结装置(12)，安装于抽真空装置(11)与壳体(1)之间，用于捕捉对壳体(1)抽真空时产生的水汽。

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