一种冷冻低温干燥处理方法

一种冷冻低温干燥处理方法，其特征是：该方法的步骤包括有：
(1)自然对流管排的降温：循环所需的空气或干燥室所送出的高湿空 气，由风管上的入风口流经冷源装置位于风管内自然对流管排的吸 热端，利用管排的对流作用，使空气温度由干燥室的出口温度渐次 降温；
(2)低温除湿管排的降温、除湿：空气由风管上的C区经由低温除湿 管排，空气中的水份被冷源装置的热交换循环所带走，同时空气温 度也降温，而成为一低温低湿的干燥空气；
(3)自然对流管排的升温：干燥低温的空气流经低温除湿管排进入风 管内的自然对流管排的放热端，空气在管排的对流作用下，温度渐 次升高；
(4)加热管排的升温：空气经由加热管排的加热，其温度升至干燥室 的工作温度；
(5)低温干燥处理，加热管排加热后的干燥空气，藉助风扇马达的送 风作用，由干燥室的一侧入风口进入，并将工作物所含水份带走， 再由出风口送出，利用空气不断的吹送循环使干燥空气不断吸取工 作物的水份而成为高湿空气，再回流到风管的入风口，如此不断循 环。

本发明是有关一种冷冻低温干燥处理方法，此尤指一种将空气经由冷 冻低温系统装置所产生的低温干燥空气不断循环输入干燥室内，并对干燥 室内的加工物进行低温除湿，以达到低温干燥又不发生变质的方法。\n干燥处理在一般的产业内占有极重要的角色，近年来科技日新月异， 生活水准不断的要求提高，许多高经济价值的产物因应而生，其中如现代 人所谓的健康食品、粉剂制造、粉末充填、果汁粉、咖啡粉、茶叶、药材、 谷物、特殊电子零件及皮革......等物，而干燥处理的操作包含了热的传导 输送，也涵盖了物质水份的输送，因此在一般的场合皆是以高温的方式来 进行干燥处理，但有些物质在高温下其重要的成份会遭受热破坏，而丧失 了其应有的价值及功效；以高温干燥方法为例，其优点为速度快，热源有 电、锅炉、瓦斯、太阳能...等，请参阅图1所示，其方式是将工作物强制 烤干，而造成工作物表面A干燥硬化封闭，但内部B却存有相当湿度(尚 留有水份)，所以高温干燥不适于高经济价值的食品或药物等物品的干燥。\n由上可知，高温干燥法易破坏被干燥物的品质，因此有人积极研究以 低温方式来干燥处理农产品或药品，以台湾申请案号80104100乙案，即为 一典型例子，惟此案的除湿干燥方式，主要是利用风扇强迫循环空气经由 固体除湿轮时，吸取其空气内的水份，以取得干燥空气，再经温湿调节装 置的调温调湿后，将温度控制在30-80℃，相对湿度控制在1％RH-30％RH， 利用此干燥空气对工作物进行干燥处理，另外利用一加热器对由风扇送入 的空气加热，并藉以吹走固体除湿轮上所吸附的水气，以保持除湿轮有继 续吸湿功能，然而由于此种低温干燥方式主要乃利用该除湿轮来吸取空气 中的水份，另一方面，并利用加热器加热后的高温空气吹走除湿轮上的水 份，以求得除湿轮能通过再生而具吸湿功能，但在实际使用上却有以下的 缺点：\n1.除湿轮藉由加热器加热后的高温空气来吹走吸附其上的水份，而达 再生吸湿功能，但在使用一段时间后，却易生老化现象，而影响到 干燥的效果。\n2.除湿轮造价贵，替换率又高，相对设备成本高，十分不经济。\n有鉴于上述干燥方式的缺点，本发明的目的乃在于提供一种冷冻低湿 的干燥处理方法，以使加工物在不变质的前提下，能够最经济地达到干燥 处理。\n为此本发明乃利用一冷冻低温系统装置先将干燥室排出的高湿空气或 循环所需的空气，经由降温、除湿、升温等制程处理后，而产生一低温干 燥的空气，再输入干燥室内，利用系统的循环作用，而将干燥室内的加工 物所含水份带走，确实进行除湿处理，而达到干燥加工又不破坏加工物的 品质，此乃为本发明的主要技术手段。\n本发明的具体技术方案是：一种冷冻低温干燥处理方法，其特征是： 该方法的步骤包括有：\n(1)自然对流管排的降温：循环所需的空气或干燥室所送出的高 湿空气，由风管上的入风口流经冷源装置位于风管内自然对流管 排的吸热端，利用管排的对流作用，使空气温度由干燥室的出口 温度渐次降温；\n(2)低温除湿管排的降温、除湿：空气由风管上的C区经由低温 除湿管排，空气中的水份被冷源装置的热交换循环所带走，同时 空气温度也降温，而成为一低温低湿的干燥空气；\n(3)自然对流管排的升温：干燥低温的空气流经低温除湿管排进 入风管内的自然对流管排的放热端，空气在管排的对流作用下， 温度渐次升高；\n(4)加热管排的升温：空气经由加热管排的加热，其温度升至干 燥室的工作温度；\n(5)低温干燥处理，加热管排加热后的干燥空气，藉助风扇马达 的送风作用，由干燥室的一侧入风口进入，并将工作物所含水份 带走，再由出风口送出，利用空气不断的吹送循环使干燥空气不 断吸取工作物的水份后，成为高湿空气，再回流到风管的入风口， 如此不断循环，以达干燥目的，而又不破坏其品质；\n藉由以上方法，特能提供较佳干燥效果，确保被干燥物不变质及有效 降低干燥成本。\n以下兹配合附图说明，详细介绍本发明的具体实施方法如下。\n附图的简单说明：\n图1是一般高温干燥法对工作物烤干时，工作物所呈现的断面示意图；\n图2是本发明的冷冻低温系统的装置示意图(一)；\n图3是本发明的冷冻低温系统的装置示意图(二)；\n图4是本发明的制程示意图；\n图5是本发明的冷冻低温系统的装置示意图(三)；\n请参阅图2所示，是为本发明的硬体实施例(一)，该硬体是为一水 平式的冷冻温系统，包括有：一冷源装置1、一热源装置2、一风管3及一 干燥室4等所构成的一循环系统，其中：\n一冷源装置1，为一冷冻空调机或冷冻机的装置，以其低温除湿管排11 及一排或一排以上的自然对流管排12(排数是依干燥工作温度的需要而定) 装设连结于风管3其管路上的一段，并对流经风管3内的空气进行降温与 除湿的热交换循环；\n一热源装置2，此热源装置可为一加热器，亦可利用冷源装置所排放 的废热做为其热源，并以其加热管排21装设连结于风管3其管路上的一段， 对流经风管3内的空气进行加热升温；\n一风管3，为一循环管路，一端延接于干燥室4的出风口42，另端延 接在干燥室的入风口43，在两端循环管路间，则分别装设连结一冷源装置 1及一热源装置2；\n一干燥室4，是提供加工物置放的密闭容室，一侧设有一出风口42， 另侧设有一入风口43，在入风口43前缘装设有一风扇马达41；\n藉由上述系统装置的组合，本发明的干燥处理方法(请参阅图2、4所 示)其步骤如下：\n(1)自然对流管排的降温：将干燥室4所送出的高湿空气，由风管3上 的入风口(A区)流经冷源装置1位于风管3上其自然对流管排12 的吸热端(B、C区)，利用管排12的热交换对流作用，去除大部 份显热及少部份潜热，使空气温度由干燥室的出口温度渐次降温 (自然对流管排的排数可依所需干燥工作温度而设定其排数)。\n(2)低温除湿管排的降温、除湿：空气由风管3上的自然对流管排12 的吸热端(B、C区)流经低温除湿管排11，去除大部分潜热及少 部份显热，空气中的水份被冷源装置1的热交换循环所带走，同时 空气温度也降温，而为一低温低湿的干燥空气。\n(3)自然对流管排的升温：干燥低温的空气流经低温除湿管排11进入 风管3内自然对流管排12的放热端(D、E区)吸收显热，空气在 管排12的对流作用下，温度渐次升高。\n(4)加热管排的升温：空气经由加热管排21的加热，提供干燥所需热 量，使其温度升至干燥室所需的工作温度。\n(5)低温干燥处理：加热管排21加热后的干燥空气，藉助风扇马达41 的送风作用，由干燥室4的一侧入风口43进入，并将工作物所含 水份带走，再由出风口42送出，利用空气不断的吹送循环使干燥 空气不断吸取工作物的水份后，成为高湿空气，再回流到风管3的 入风口(A区)，如此不断循环，以达干燥目的，而又不破坏其品 质。\n本发明乃在利用冷冻低温系统，以其低温除湿管排11除去空气中的水 份，而自然对流管排12亦发挥预冷降温、预热升温作用，因为该管排12是 包含至少一排或一排以上环形封闭管路，并围绕于低温除湿管排11的周围， 而每一环形管路内则装有一种易于蒸发及凝结的冷媒，当空气由风管3上的 入风口(A区)经过自然对流管排12的吸热端(B、C区)时，管路内的冷 媒开始吸热蒸发，使得空气温度下降，且由于管内前段蒸发作用，而使管排 12内部产生一种对流热交换循环，使得在自然对流管排12的放热端(D、E 区)的管排12发生排热作用，空气因而在该区渐次升温。\n另本发明的装置是亦可为一封闭循环的容室，且适用于各种农产品、 药材、工业原料的干燥加工，如茶叶、干燥花、灵芝等，其中有些被干燥 物因含有易挥发性的物质，经由循环作用这些物质易气化凝集于低温除湿 管排11，并由集料口13收集后，可精炼做为其他高附加价值的产品，如 茶精、灵芝精、花精等，此等物质在过去的干燥加工时，往往任其挥发于 空气中，而利用本方法则无此浪费的遗憾，亦为本发明为别人所无的独 特效益。\n请参阅图3所示，是为本发明的硬体实施例(二)，该硬体是为一垂直 式的冷冻低温系统，包括有：一冷源装置5、一热源装置6、一风管7及一 干燥室8等所构成的一循环系统，其中：\n一冷源装置5，为一冷冻空调机或冷冻机的装置，以其低温除湿管排51 及一排或一排以上的自然对流管排52(排数是依干燥工作温度的需要而定) 装设连结于风管7其管路上的一段，并对流经风管7内的空气进行降温与除 湿的热交换循环；\n一热源装置6，此热源装置可为一加热器，亦可利用冷源装置所排放的 废热做为其热源，并以其加热管排61装设连结于风管7其管路上的一段， 对流经风管7内的空气进行加热升温；\n一风管7，为一循环管路，一端延接于干燥室8的出风口81，另端延接 在干燥室的入风口82，在两端循环管路间，则分别装设连结一冷源装置5 及一热源装置6；\n一干燥室8，是提供加工物置放的密闭容室，一侧设有一出风口81，另 侧设有一入风口82，在出风口81前缘装设有一风扇马达71；\n藉由上述系统装置的组合，本发明的干燥处理方法(请参阅图3、4所 示)其步骤如下：\n(1)自然对流管排的降温：将干燥室8所送出的高湿空气，由风管7上 的入风口(A区)流经冷源装置5位于风管7上其自然对流管排52 的吸热端(B、C区)，利用管排52的热交换对流作用，去除大部 份显热及少部分潜热，使空气温度由干燥室的出口温度渐次降温 (自然对流管排的排数可依所需干燥工作温度而设定其排数)。\n(2)低温除湿管排的降温、除湿：空气由风管7上的自然对流管排52 的吸热端(B、C区)流经低温除湿管排51，去除大部份潜热及少 部份显热，空气中的水份被冷源装置5的热交换循环所带走，同时 空气温度也降温，而为一低温的干燥空气。\n(3)自然对流管排的升温：干燥低温的空气流经低温除湿管排51进入 风管7内自然对流管排52的放热端(D、E区)吸收显热，空气在 管排52的对流作用下，温度渐次升高。\n(4)加热管排的升温：空气经由加热管排61的加热，提供干燥所需热 量，使其温度升至干燥室所需的工作温度。\n(5)低温干燥处理：加热管排61加热后的干燥空气，藉助风扇马达71 的送风作用，由干燥室8的一侧入风口82进入，并将工作物所含 水份带走，再由出风口81送出，利用空气不断的吹送循环使干燥 空气不断吸取工作物的水份后，成为高湿空气，再回流到风管7的 入风口(A区)，如此不断循环，以达干燥目的，而又不破坏其品 质。\n请参阅图5所示，是为本发明的硬体实施例(三)，该硬体是为一水 平输送带式的冷冻低温系统，包括有：一冷源装置1、一热源装置2、一风 管31及一干燥室9等所构成的一循环系统，其中：\n一冷源装置1，为一冷冻空调机或冷冻机的装置，以其低温除湿管排11 及一排或一排以上的自然对流管排12(排数是依干燥工作温度的需要而定) 装设连结于风管31其管路上的一段，并对流经风管31内的空气进行降温 与除湿的热交换循环；\n一热源装置2，此热源装置可为一加热器，亦可利用冷源装置所排放 的废热做为其热源，并以其加热管排21装设连结于风管31其管路上的一 段，对流经风管31内的空气进行加热升温；\n一风管31，为一循环管路，一端延接于干燥室9的出风口95，另端延 接在干燥室的入风口94，在两端循环管路间，则分别装设连结一风扇311、 一冷源装置1及一热源装置2；\n一干燥室9，是提供加工物置放的容室，一侧设有一出风口95，另侧 设有一入风口94，在干燥室9内设有一输送带91以供被干燥物输送，而 输送带一端设有一给料槽92，另端设有一集料槽93；\n藉由上述系统装置的组合，可利用输送带91传送加工物，以达自动化 加工，而此实施例的干燥处理方法步骤，则与上述两实施例相同，故不再 赘述。\n综上所述，本发明的实施，除可有效降低干燥成本外，且能保护干燥 物的品质不受到破坏，尤其对于一些讲求色、香、味的食品的干燥，如茶 叶、蔬菜，以及药材方面，更有其显著效益。