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CN107062813A - 真空等离子体冷冻干燥机 - Google Patents

真空等离子体冷冻干燥机 Download PDF

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CN107062813A
CN107062813A CN201710363068.XA CN201710363068A CN107062813A CN 107062813 A CN107062813 A CN 107062813A CN 201710363068 A CN201710363068 A CN 201710363068A CN 107062813 A CN107062813 A CN 107062813A
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李维杰
夏全刚
袁俊
郭明伟
刘宝林
周新丽
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Abstract

本发明涉及一种真空等离子体冷冻干燥机，包括制冷系统A、真空干燥系统B、真空等离子体系统C、加热系统D和控制系统E，压缩机通过冷凝器连接节流阀；节流阀连接蒸发器，冷冻干燥箱体内装有上极板、下极板以及电加热器；真空泵入口与冷冻干燥箱体相连，通过真空泵的负压对冷冻干燥箱体内部空间抽真空处理；冷冻干燥箱体的物料夹层处放置真空等离子体发射装置，通过真空等离子体发射装置的等离子体的辉光放电对物料进行消菌杀毒与变性处理；通过电加热器的对流与辐射换热，在低温、真空的环境中将物料中的水分进行升华。本发明不仅保持了物料原有的特性，而且可以对于物料进行消菌杀毒和物质的特有变性，对于物料的研究，开辟一个新的方向。

Description

真空等离子体冷冻干燥机
技术领域
本发明涉及一种冷冻干燥机，尤其涉及一种真空等离子体冷冻干燥机，属于冷冻干燥设备技术领域。
背景技术
冷冻干燥机是一种用于保持物料原有特性不变化，去除水分的机械工具，在真空条件下，当水蒸汽直接升华出来后，物料剩留在冻结时的冰架中，形成类似海绵状疏松多孔架构，因此它干燥后体积大小几乎不变。再次使用前，只要加入注射用水，又会立即溶解。而一般的干燥种类比较多，如晒干、煮干、烘干、喷雾干燥等，所得的产品一般都存在体积缩小、质地变硬的问题，易挥发的成分大部分会损失掉，一些热敏性的物质发生变性、失活，有些物质甚至发生了氧化。
冷冻干燥设备应用的领域比较广泛，如生物工程、医药工业、食品工业、材料科学和农副产品深加工等领域。如今的技术已经比较成熟，对于物料的深入研究已经无法深入，如何保持物料前的感染可能，如何保持物料在保持原有特性的情况下的变性可能等等诸多的问题，暂时无法得到解决。
真空等离子体冷冻干燥机是一种新的技术，它不仅具有冷冻干燥设备所有的功能，而且可以保持物料不变形的情况下的物料变性、可能存在物料细菌感染的灭菌、杀毒，为原有的技术领域应用与研究提供了更多的可能。有鉴于此，如今迫切需要设计一种新的冷冻干燥机，以便克服现有冷冻干燥机存在的上述缺陷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种真空等离子体冷冻干燥机，可对物料消菌杀毒，并可以改变部分物料的特性，同时保持物料其余成分的不变。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种真空等离子体冷冻干燥机，包括制冷系统A、真空干燥系统B、真空等离子体系统C、加热系统D和控制系统E，所述制冷系统A包括压缩机、冷凝器、节流阀，所述压缩机通过冷凝器连接节流阀；所述节流阀连接真空干燥系统B中的蒸发器，通过压缩机的压缩、节流，通过蒸发器对冷冻干燥箱体进行降温；所述真空干燥系统B包括真空泵、蒸发器、冷冻干燥箱体，所述冷冻干燥箱体内装有真空等离子体系统C的真空等离子体发射装置上极板、真空等离子体发射装置下极板以及加热系统D中的电加热器；真空泵的入口与冷冻干燥箱体相连，通过真空泵的负压对冷冻干燥箱体内部空间抽真空处理；冷冻干燥箱体的物料夹层处放置真空等离子体发射装置，通过真空等离子体发射装置的等离子体的辉光放电对物料进行消菌杀毒与变性处理；所述电加热器设置在冷冻干燥箱体的物料下部，通过电加热器的对流与辐射换热，在低温、真空的环境中将物料中的水分进行升华。
所述控制系统E连接制冷系统A、加热系统D、真空干燥系统B、真空等离子体系统C，将220V交流电源的电量供给制冷系统A、真空干燥系统B、真空等离子体系统C、加热系统D、所述真空等离子体系统C通过电压分配器、DCDC升压将瞬间高压释放在等离子体发射装置中，并通过显示屏时时显示冷冻干燥机的运行工作状态。
所述真空干燥箱体设有可视窗口，用于观察辉光放电。
所述真空干燥箱体内部装有高速摄像机，用于捕捉物料瞬间的变化过程。
所述真空干燥箱体内部装有无线摄像头，无线摄像头无线连接手机或电脑客户端，通过手机或电脑客户端时时观察物料变化情况。
所述真空干燥箱体内部装有热电偶温度传感器，用于时时检测冷冻干燥箱体内物料的温度变化。
一种真空等离子体冷冻干燥机的控制方法，其步骤为：
1）对物料消菌杀毒或变性处理
通过控制系统E启动真空干燥系统B，在真空泵的作用下，使冷冻干燥箱体内部的压力保持在Pa左右，然后真空等离子体通过电压分配器、经过DCDC的升压将瞬间高压释放在冷冻干燥箱体的真空等离子体发射装置上极板与真空等离子体发射装置下极板之间，进行辉光放电，对物料进行消菌杀毒或物料的变性处理；
2）对物料加热处理
将冷冻干燥箱体内的压力降低，通过控制系统E启动制冷系统A，使冷冻干燥箱体内部的温度降到物料的三相点以下，再次启动真空泵，将系统内部的压力降到低于Pa，对物料进行冷冻干燥处理，为加快物料的处理时间，通过控制系统E启动加热系统D，对冷冻干燥箱体内部的物料进行加热处理，通过热电偶温度传感器的采集，时时进行反馈。
3）物料处理完后，关闭加热系统D、制冷系统A、真空泵，取出物料，然后反复进行。
上述步骤1）、2）过程中，控制系统E通过高速摄像机进行拍照处理，同时利用手机或电脑客户端通过无线摄像头时时观察物料的进展情况。
本发明的有益效果在于：提供真空等离子体冷冻干燥机，可对物料消菌杀毒，并可以改变部分物料的特性，同时保持物料其余成分的不变。真空等离子体冷冻干燥机是一种新的技术，它不仅具有了冷冻干燥设备所有的功能，而且可以保持物料不变形的情况下的物料变性、可能存在物料细菌感染的灭菌、杀毒，为原有的技术领域应用与研究提供了更多的可能。
附图说明
图1为本发明专利真空等离子体冷冻干燥机的结构示意图。
附图标注：1、压缩机，2、冷凝器，3、节流阀，4、蒸发器，5、冷冻干燥箱体，6、真空泵的入口，7、真空泵，8、真空泵的出口，9、真空等离子体发射装置上极板，10、真空等离子体发射装置下极板，11、电加热器，12、物料，13、控制面板，14、DCDC，15、电压分配器，16、220V电源，17、可视窗，18、高速摄像机，19、无线摄像头，20、热电偶温度传感器，A、制冷系统， B、真空干燥系统， C、真空等离子体系统，D、加热系统，E、控制系统。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的实施例。
实施例一
请参阅图1，本发明揭示了一种真空等离子体冷冻干燥机，包括制冷系统A、真空干燥系统B、真空等离子体系统C、加热系统D和控制系统E。
压缩机1、冷凝器2、节流阀3、置于制冷系统A内；压缩机1连接冷凝器2，冷凝器2连接节流阀3；节流阀3连接置于真空干燥系统B中的蒸发器4，通过压缩机1的压缩、节流，在蒸发器4内对冷冻干燥箱体5进行降温；
真空泵7、蒸发器4、真空等离子体发射装置上极板9、真空等离子体发射装置下极板10、电加热器11置于真空干燥系统B内；真空泵入口6与冷冻干燥箱体5相连，通过真空泵7的负压对冷冻干燥箱体5内部空间抽真空处理；真空等离子体发射装置放置在冷冻干燥箱体5的物料12夹层处，通过等离子体的辉光放电对物料12进行消菌杀毒与变性处理；电加热器11放置在冷冻干燥箱体5的物料12下部，通过电加热器11的对流与辐射换热，在低温、真空的环境中将物料12中的水分进行升华；
控制系统E中220V交流电将电量供给制冷系统A、加热系统D、真空干燥系统B、真空等离子体系统C，所述真空等离子体系统C通过电压分配器（内含交直流逆变器）15、等离子体系统C经过一定的DCDC14升压将瞬间高压释放在等离子体发射装置中；显示屏上时时显示整个系统的运行工作状态。
本发明的真空等离子体冷冻干燥机的控制方法，具体操作包括几个方面：
（1）通过控制系统E启动真空系统，在真空泵7的作用下，使冷冻干燥箱体5内部的压力保持在500Pa左右，然后真空等离子体通过电压分配器（内含交直流逆变器）15、经过DCDC14一定的升压将瞬间高压释放在冷冻干燥箱体5的双极板之间，进行辉光放电，对于物料12进行消菌杀毒或物料12的变性处理。
（2）将冷冻干燥箱体5内的压力适当降低，通过控制系统E启动制冷系统A，使冷冻干燥箱体5内部的温度降到物料12的三相点以下，再次启动真空泵7，将系统内部的压力降到低于500Pa，对物料12进行冷冻干燥处理，为加快物料12的处理时间，通过控制系统E启动加热系统D，对冷冻干燥箱体5内部的物料12进行加热处理，通过热电偶温度传感器20的采集，时时进行反馈。
（3）通过控制系统E对步骤（1）、（2）部分过程的变化，通过高速摄像机18进行拍照处理，同时利用手机或电脑客户端通过无线摄像头19时时观察物料12的进展。
（4）物料处理完后，关闭加热系统D、制冷系统A、真空泵7，取出物料12，然后反复进行。
实施例二
以豆腐为例，用刀将豆腐切成块状，为解决豆腐与刀接触所带来的细菌感染，通过控制系统E启动真空系统，在真空泵7的作用下，使箱体内部的压力保持在500Pa左右，然后真空等离子体通过电压分配器（内含交直流逆变器）15、经过DCDC14一定的升压将瞬间高压释放在冷冻干燥箱体5的双极板之间，进行辉光放电，对于豆腐12进行消菌杀毒。将真空箱体内的压力适当降低，通过控制系统E启动制冷系统A，使箱体内部的温度降到豆腐12的三相点以下，再次启动真空泵7，将系统内部的压力降到低于500Pa，对豆腐12进行冷冻干燥处理，为加快豆腐12的处理时间，通过控制系统E启动加热系统D，对箱体内部的豆腐12进行加热处理，通过热电偶20的采集，时时进行反馈。通过高速摄像机18进行拍照处理，同时利用手机或电脑客户端通过无线摄像头19时时观察豆腐12的变化情况。豆腐处理完后，关闭加热系统D、制冷系统A、真空泵7，取出豆腐。
上述对本发明的描述和应用是说明性的，并非想将发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。

Claims (8)

1.一种真空等离子体冷冻干燥机，包括制冷系统A、真空干燥系统B、真空等离子体系统C、加热系统D和控制系统E，其特征在于；所述制冷系统A包括压缩机(1)、冷凝器(2)、节流阀(3)，所述压缩机(1)通过冷凝器(2)连接节流阀(3)；所述节流阀(3)连接真空干燥系统B中的蒸发器(4)，通过压缩机(1)的压缩、节流，通过蒸发器(4)对冷冻干燥箱体(5)进行降温；所述真空干燥系统B包括真空泵(7)、蒸发器(4)、冷冻干燥箱体(5)，所述冷冻干燥箱体(5)内装有真空等离子体系统C的真空等离子体发射装置上极板(9)、真空等离子体发射装置下极板(10)以及加热系统D中的电加热器(11)；真空泵(7)的入口(6)与冷冻干燥箱体(5)相连，通过真空泵(7)的负压对冷冻干燥箱体(5)内部空间抽真空处理；冷冻干燥箱体(5)的物料(12)夹层处放置真空等离子体发射装置，通过真空等离子体发射装置的等离子体的辉光放电对物料(12)进行消菌杀毒与变性处理；所述电加热器(11)设置在冷冻干燥箱体(5)的物料(12)下部，通过电加热器(11)的对流与辐射换热，在低温、真空的环境中将物料(12)中的水分进行升华。
2.根据权利要求1所述的真空等离子体冷冻干燥机，其特征在于：所述控制系统E连接制冷系统A、加热系统D、真空干燥系统B、真空等离子体系统C，将220V交流电源(16)的电量供给制冷系统A、真空干燥系统B、真空等离子体系统C、加热系统D、所述真空等离子体系统C通过电压分配器(15)、DCDC(14)升压将瞬间高压释放在等离子体发射装置中，并通过显示屏时时显示冷冻干燥机的运行工作状态。
3.根据权利要求1所述的真空等离子体冷冻干燥机，其特征在于：所述真空干燥箱体(5)设有可视窗口，用于观察辉光放电。
4.根据权利要求1所述的真空等离子体冷冻干燥机，其特征在于：所述真空干燥箱体(5)内部装有高速摄像机(18)，用于捕捉物料瞬间的变化过程。
5.根据权利要求1所述的真空等离子体冷冻干燥机，其特征在于：所述真空干燥箱体(5)内部装有无线摄像头(19)，无线摄像头(19)无线连接手机或电脑客户端，通过手机或电脑客户端时时观察物料变化情况。
6.根据权利要求1所述的真空等离子体冷冻干燥机，其特征在于：所述真空干燥箱体(5)内部装有热电偶温度传感器(20)，用于时时检测冷冻干燥箱体5内物料(12)的温度变化。
7.一种权利要求1-6任一所述的真空等离子体冷冻干燥机的控制方法，其特征在于，其步骤为：
1）对物料(12)消菌杀毒或变性处理
通过控制系统E启动真空干燥系统B，在真空泵(7)的作用下，使冷冻干燥箱体(5)内部的压力保持在500Pa左右，然后真空等离子体通过电压分配器(15)、经过DCDC(14)的升压将瞬间高压释放在冷冻干燥箱体(5)的真空等离子体发射装置上极板(9)与真空等离子体发射装置下极板(10)之间，进行辉光放电，对物料(12)进行消菌杀毒或物料(12)的变性处理；
2）对物料(12)加热处理
将冷冻干燥箱体(5)内的压力降低，通过控制系统E启动制冷系统A，使冷冻干燥箱体(5)内部的温度降到物料(12)的三相点以下，再次启动真空泵7，将系统内部的压力降到低于500Pa，对物料(12)进行冷冻干燥处理，为加快物料(12)的处理时间，通过控制系统E启动加热系统D，对冷冻干燥箱体(5)内部的物料(12)进行加热处理，通过热电偶温度传感器(20)的采集，时时进行反馈；
3）物料(12)处理完后，关闭加热系统D、制冷系统A、真空泵(7)，取出物料(12)，然后反复进行。
8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于：上述步骤1）、2）过程中，控制系统E通过高速摄像机(18)进行拍照处理，同时利用手机或电脑客户端通过无线摄像头(19)时时观察物料(12)的进展情况。
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