用于单一处方中药浓缩液的微波干燥装置及方法

摘要

本发明公开了一种微波干燥装置，其适于干燥单一处方中药浓缩液并包括具有干燥箱（4）的干燥箱组件（40）、物料传输装置（50）以及机械手组件（60）。干燥箱（4）具有主体（41），该主体内部形成干燥腔（42）并在一侧敞开；干燥箱还具有箱门、托架、真空装置和用于打开和关闭箱门的门致动组件。物料传输装置包括第一仓储托架、第二仓储托架、用于将盛有待干燥的中药浓缩液的托盘从第一仓储托架传输到干燥箱的开口附近的输入传输装置和用于将托盘从干燥箱的开口附近传输至第二仓储托架的输出传输装置；机械手组件适于在输入、输出传输装置与干燥腔之间转移托盘。该微波干燥装置具有可自动上下料、干燥过程均匀、可有效排出水汽的优点。

说明书

技术领域

本发明涉及微波干燥技术领域，特别是涉及一种用于干燥单一处方中药浓缩液的微波干燥装置及方法。

背景技术

中华医药发展历史源远流长，中药理论博大精深，是中华民族传统文化的重要部分，为中华民族的繁衍和生息起到了不可磨灭的作用。自古以来，中药服用主要采用煎剂口服的方式。但是这种方式不仅每次服药前需要花费可观时间和精力对中药药材进行煎煮，而且获得的中药汤液不仅不易携带，与难以保存，因而已不能满足现代人的生活方式和习惯。

尽管部分医院或药房向患者提供中药煎煮服务，但是这对于中药汤液的便携性和保存性仍没有改善。

另一方面，干燥是去除原料中水分或者溶剂的工艺，目的是方便产品的携带、贮藏。早期，人们大多采用晒干和阴干的方式来对某些原料进行干燥，而这两种干燥方法存在产量小、效率低、易污染、人力成本高等缺陷，并且无法标准化生产。随着社会工业的发展和科学技术的进步，逐渐出现了一些新兴的、具有发展潜力的干燥技术与装备。

微波干燥装置是基于微波能应用技术及功能辅助技术的干燥设备。微波干燥装置可以通过微波所含能量，基于介质损耗理论，以微波作为高效热源对物料进行加热。

根据现有技术的微波干燥装置存在以下问题：

（1）干燥过程中产生的大量水蒸气没有被及时排出，导致干燥内腔温度提高过程缓慢并进而降低干燥效率；

（2）干燥过程内腔局部过热，存在一定的温度梯度，导致加热过程不均匀；

（3）对于大规模量化工业生产，通常采用隧道式微波干燥设备，而在小规模量化工业生产中，通常依赖于人工来进行上下料，前者体积大，成本高，后者耗费人力且效率低。

因此，期待提供一种能改善中药汤液的便携性和保存性的、且能安装在医院、药房或诊所内的用于处理单一处方中药汤液的设备。

发明内容

为了达到这一目的，本发明提出在将单一处方中药浓缩液提供给患者前对中药浓缩液进行干燥处理，以获得几乎不含水分、体积上显著减小、易于携带和保存的中药产品。进一步地，本发明还提出一种能简便、高效地干燥单一处方中药浓缩液的装置，该装置占地面积小，易于操作，可以用在医院、药房、诊所、卫生站、社区等医疗场所，普通人通过简单的培训便能够操控该装置。

根据一方面，本发明提供了一种微波干燥装置，其适于干燥单一处方中药浓缩液并包括具有干燥箱的干燥箱组件、物料传输装置以及将待干燥的中药浓缩液从物料传输装置转移至干燥箱内和将干燥箱内的干燥产品转移至物料传输装置的机械手组件；干燥箱具有主体，该主体内部形成干燥腔并在一侧敞开，以形成用于进出干燥腔的开口；干燥箱还具有附接至主体以至少部分地打开或关闭干燥腔的箱门；干燥腔内设有托架，托架配置成能承载盛有待干燥的中药浓缩液的至少一个托盘并相对于主体可旋转地布置；干燥箱组件还包括用于从干燥箱抽取水汽的真空装置和用于打开和关闭箱门的门致动组件；物料传输装置包括位于干燥箱的开口前方的一侧的用于接收托盘的第一仓储托架、位于干燥箱的开口前方的另一侧的用于接收托盘的第二仓储托架、用于将盛有待干燥的中药浓缩液的托盘从第一仓储托架传输到干燥箱的开口附近的输入传输装置和用于将盛有干燥产品的托盘从干燥箱的开口附近传输至第二仓储托架的输出传输装置；机械手组件包括机械手和用于移动机械手的移位装置，机械手配置成适于在输入、输出传输装置与干燥腔之间转移托盘。

在本文中，术语“单一处方中药浓缩液”是指以医师开具的、药量为3天至30天的单一药剂方子为原材料经过煎煮并进而经过浓缩所获得的料液，其可以为具有流动性的液态或几乎不可流动的膏态。

根据一可选实施例，输入、输出传输装置构造成传送带，传送带在第一仓储托架与第二仓储托架之间延伸经过干燥箱的开口正前方，传送带在正对着干燥箱的开口的位置处设有可伸缩的阻挡件。

根据一可选实施例，托架在其侧壁上设有托盘搁置部，托盘被搁置在托盘搁置部上；托盘搁置部配置成能在托盘进行抽拉和推入运动时引导托盘；多个托盘搁置部在托架的侧壁上布置在不同的高度处。

根据一可选实施例，托架被步进电机驱动，步进电机能使托架在每个干燥周期结束时转回到初始位置。

根据一可选实施例，门致动组件包括连接至箱门的连杆机构和用于驱动连杆机构的气缸；门致动组件配置成以下述方式打开箱门：使箱门先远离主体移动，再向上平移；以及以下述方式关闭箱门：使箱门先向下平移，再朝向主体移动直至被压紧在主体上。

根据一可选实施例，真空装置包括真空泵和将真空泵与干燥腔连通的抽气管，抽气管通过位于干燥腔顶部的抽气孔与干燥腔连通。

根据一可选实施例，真空泵配置成水环真空泵，水环真空泵的输出端连通水箱。

根据一可选实施例，机械手由两根平面叉刀组成，所述托盘底部设置有适于接收机械手的凹部。

根据一可选实施例，移位装置包括两条桁架导轨，这两条桁架导轨能在水平方向和竖直方向上移动机械手。

在另一方面，本发明提出一种用于干燥单一处方中药浓缩液的方法，该方法借助于根据本发明的微波干燥装置来实现并包括以下步骤：

a）使盛有待干燥的中药浓缩液的托盘从第一仓储托架转移至输入传输装置，并随着输入传输装置运动至干燥箱前方正对干燥箱的开口的位置处；

b）机械手组件将托盘从输入传输装置送入干燥腔内的托架上，随后，机械手（8）退出干燥腔，门致动组件关闭箱门；

c）干燥箱开始加热，且真空泵启动以从干燥腔抽出从中药浓缩液蒸发出的水汽，在加热过程中，托架保持旋转；

d）当中药浓缩液中的水分被充分蒸发时，停止加热并停止真空泵，门致动组件打开箱门，机械手组件将盛有干燥的中药产品的托盘从干燥腔取出并放置在输出传输装置上，以被输出传输装置运送至第二仓储托架。

相比现有技术，本发明的有益效果为：

1)可以把难喝的汤药在30分钟之内变成普遍可接受的丸散膏丹及口服液，解决了消费者的汤药厌恶问题；

2)可以把药厂生产的中成药变成一证一方随证加减的丸散膏丹，把药厂生产的单煎混合配方颗粒变成一人一方共煎化合的配方颗粒，提高了中医疗效，并把中医药丸散膏丹文化发扬光大；

3)能使医疗场所向患者提供由单一药剂方子为原材料经过煎煮、浓缩和干燥所获得的处方中药产品，而不是传统的药材或煎煮的中药汤液，从而提高了处方中药产品的便携性和可保存性，方便百姓携带与服用；

4)干燥中产生的水蒸气被及时抽出，避免微波能量的浪费，同时降低干燥腔内压强，降低物料沸点，从而提高干燥效率；

5)托架在干燥过程中旋转，防止微波能量局部集中，使干燥过程更均匀；

6)实现了自动上下料，减少人力成本；

7)在干燥过程中借助于微波对中药浓缩液进行灭菌。

从说明书、附图和权利要求书中，本发明主题的其他优点和有利实施例是显而易见的。

附图说明

本发明的更多特征及优点可以通过下述参考附图的具体实施例的详细说明来进一步阐述。所述附图为：

图1示出根据本发明的一示例性实施例的微波干燥装置的从第一方向观察到的结构示意图；

图2示出图1的微波干燥装置从另一个方向观察到的结构示意图；

图3示出根据本发明的一示例性实施例的干燥箱的结构示意图，其中，箱门被移除；

图4示出根据本发明的一示例性实施例的干燥箱的局部结构示意图；以及

图5示出根据本发明的一示例性实施例的用于干燥中药浓缩液的方法的流程示意图。

附图中：1-桁架导轨；2-气缸；3-气缸固定支架；4-干燥箱；5-电控柜；6-真空计；7-导轨支架；8-机械手；9,9a,9b-仓储托架；10-传送带电机；11-连杆机构；12-抽气管；13-水箱；14-桁架导轨固定滑块；15-桁架导轨电机；16-可视窗口；17-传送带；18-阻挡件；19-真空泵；20-凹槽；21-防微波泄露金属网；22-微波发生器；23-波导管；24-托架；25-托盘；26-托盘搁置部；27-凹部；28-轴承；29-步进电机；30-角编码器；31-基底；40-干燥箱组件；41-主体；42-干燥腔；50-物料传输装置；60-机械手组件。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案以及有益的技术效果更加清楚明白，以下将结合附图以及多个示例性实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，而不是用于限定本发明的保护范围。在附图中，相同或类似的附图标记指代相同或等价的部件。

图1示出根据本发明的一示例性实施例的微波干燥装置100的结构示意图。该微波干燥装置100适于干燥单一处方中药浓缩液并包括具有干燥箱4的干燥箱组件40、物料传输装置50和将待干燥的中药浓缩液从物料传输装置50转移至干燥箱4内和将干燥箱4内的干燥产品转移至物料传输装置50的机械手组件60。

现在参考图1-4来解释干燥箱组件40的结构和特点。

干燥箱4具有主体41，该主体41内部形成干燥腔42（参见图3和4）并在一侧向外敞开，以形成用于进出干燥腔42的开口。干燥箱4还具有附接至主体41以至少部分地打开或关闭干燥腔42的箱门（图中未示出）。

在一示例中，箱门设置有可视窗口16（参见图2），以能可视化地观察微波加热过程中中药浓缩液的状态变化。

如图4所示，干燥腔42内设有托架24，尤其是多层托架，托架24配置成能承载至少一个托盘25。在一示例中，托架24在其侧壁上设有托盘搁置部26，托盘搁置部配置成用于搁置托盘25并能在托盘25进行抽拉和推入运动时引导托盘25。多个托盘搁置部26在托架24的侧壁上布置在不同的高度处。

在一示例中，托盘搁置部26呈角架的形式。托盘搁置部26也可以具有其它形式，本发明对此不作限定。

在一优选实施例中，托架24相对于主体41旋转地布置，以实现对托架24中的物料的均匀加热。为此，托架24通过转轴（图中不可见）与步进电机29传动连接。

示例性地，转轴与托架24的底侧旋转耦合地连接，步进电机29固定至干燥箱4的基底31。

示例性地，转轴借助于轴承28被可旋转地支撑。

示例性地，干燥箱4配置成能在每个干燥周期结束时使得托架24转回到初始位置。为此，角编码器30被设置。角编码器30和步进电机29与电控柜5连接，电控柜5能控制步进电机29的转速和启停。

示例性地，托盘搁置部26的有效支撑宽度不少于5cm。附加地或替代地，托架24为三层托架。可根据实际情况设置托盘的大小、托盘搁置部26的尺寸、托架层数和每层之间的距离。本发明对此不作限定。

干燥箱4还包括微波发生装置，微波发生装置包括设于干燥腔42外的至少一个、图示中为4个微波发生器22和配属于各微波发生器22的波导管23。波导管23作为谐振腔将微波发生器22产生的微波以散射的形式传导至干燥腔42中。在一示例中，波导管23位于微波发生器22的底侧并延伸穿过干燥腔42的壁。

附加地，微波发生装置还包括电源电路和用于产生散热气流的散热风机。散热气流能增强微波发生装置的散热效率。

示例性地，每个微波发生器22的功率为1kW。可根据实际功率需求设置微波发生器的数量和功率，本发明对此不作限定。

在一示例中，本体41与箱门之间设置有凹槽20（参见图3），用来防止真空泄露。附加地或替代地，凹槽20内例如以黏贴的方式设置有金属网21（参见图3），其通过微波走缝不走孔的特性实现微波能量的截断，从而防微波泄露，保证环境安全。

返回至图1，干燥箱组件40还包括用于打开和关闭箱门的门致动组件。门致动组件包括连接至箱门前端的连杆机构11和用于驱动连杆机构11的气缸2。在一示例中，气缸2通过气缸固定支架3固定至干燥箱4的顶部。门致动组件配置成以下述方式打开箱门：使箱门先远离主体41向外移动，再向上平移；以及以下述方式关闭箱门：使箱门先向下平移，再朝向主体41向内移动直至箱门被压紧在主体41上。

干燥箱组件40还包括用于从干燥箱4抽取干燥产生的水汽的真空装置。真空装置包括真空泵19（参见图2）和将真空泵19与干燥腔42连通的抽气管12。

在一示例中，真空泵19配置成水环真空泵。在这种情况下，还设有与真空泵19的输出端连通的水箱13。采用这种方式，既可以将干燥过程中产生的水汽及时抽走，提高加热效率，也实现了真空度的良好保持。

在一示例中，干燥腔42的顶部和/或底部设置有抽气孔，抽气管12与抽气孔连接。抽气孔的直径例如为1寸。

在一示例中，抽气管12为不锈钢管。

附加地或替代地，真空计6被设置，用于监测真空泵19的工作状态，并实时反馈给电控柜5，电控柜5能够基于反馈结果控制真空泵19的运行。

现在参考图1-2来解释物料传输装置50的结构和特点。

物料传输装置50包括用于接收托盘25的第一仓储托架9a和第二仓储托架9b，第一仓储托架9a位于干燥箱4的开口前方的一侧，第二仓储托架9b位于干燥箱4的开口前方的另一侧的。物料传输装置50还包括用于将盛有待干燥的中药浓缩液的托盘25从第一仓储托架9a传输到干燥箱4的开口附近的输入传输装置和用于将盛有干燥产品的托盘25从干燥箱4的开口附近传输至第二仓储托架9b的输出传输装置。

在一示例中，输入、输出传输装置构造成传送带17，传送带17在第一仓储托架9a与第二仓储托架9b之间延伸经过干燥箱4的开口前方。传送带17在正对着干燥箱4的开口的位置处设有可伸缩的阻挡件18。阻挡件18可以在气缸的致动下伸出或收回，以阻止或允许传送带17上的中药物料的运动，从而使得传送带17可进行连续工作无需暂停。该气缸例如由电控柜5控制。

第一仓储托架9a位于传送带17的一端处，第二仓储托架9b位于传送带17的另一端处。并且，第一仓储托架9a和/或第二仓储托架9b设有短程输送带，该短程输送带与传送带17的端部对接。示例性地，第一仓储托架9a的短程输送带的带面比传送带17的带面略高例如1cm，传送带17的带面比第二仓储托架9b的带面略高例如1cm。附加地或替代地，短程输送带设于仓储托架9的最下面托盘25的位置处。

传送带17的直线运动由传送带电机10驱动。传送带电机10例如受电控柜5的控制。

现在参考图1-2来解释机械手组件60的结构和特点。机械手组件60包括机械手8和用于移动机械手8的移位装置。

机械手8配置成能托举托盘25。在一示例中，机械手8由两根平面叉刀组成。所述托盘25底部设置有凹部27（参见图4），凹部27通向托盘25的一侧，以使得机械手8能移入凹部27内并能稳定地托举托盘25。示例性地，机械手8的长度为托盘长度的2.5倍。

移位装置包括两条桁架导轨1，以在水平方向X和竖直方向Y上移动机械手8。两条桁架导轨1之间由桁架导轨电机15驱动并由桁架导轨滑块14固定和支撑。示例性地，桁架导轨1的有效运动长度为1米。

在一示例中，桁架导轨1借助于导轨支架7被支撑在底部上。

图5示出根据本发明的一示例性实施例的用于干燥中药浓缩液的方法的示意图，该方法借助于根据本发明的微波干燥装置100来实现。

首先，已盛有待干燥的中药浓缩液的托盘25从仓储托架9被转移至传送带17，并随着传送带17的运动向前移动，直至在干燥箱4前正对干燥箱4的开口的位置处停止，因为在此处被伸出的阻挡件18止挡。

接下来，桁架导轨1沿X和Y方向移动相应的距离，以使得机械手8伸入托盘25底部的凹部27中，并紧接着托举着托盘25将托盘25送入干燥腔42内；当机械手8依次将多个托盘25分别送入托架24的各层托盘搁置部26后，机械手8退出干燥腔42，气缸2带动连杆机构11将箱门关闭。

然后，微波发生器22和真空泵19启动，以对干燥腔42内的中药浓缩液进行微波加热，在该过程中，托架24在步进电机29的带动下缓慢旋转，从中药浓缩液蒸发出的水汽通过上下两个抽气管12被真空泵19从干燥腔42抽出，然后冷凝收集在水箱13中；当中药浓缩液中的水分被充分蒸发时，使微波发生器22和真空泵19停止工作；然后，气缸2带动连杆机构11将箱门拉出并使之向上滑行。

随后，桁架导轨1带动机械手8将盛有干燥的中药产品的托盘25从干燥箱4取出并放置在传送带17上，此时，阻挡件18处于收回状态，盛有干燥的中药产品的托盘25被传送带17运送至另外的仓储托架9。

在本发明中，可针对不同处方的中药浓缩液适应性地设置微波加热参数，例如微波发生器22和真空泵19的开启或关断的时间点以及工作时长。

尽管一些实施例已经被说明，但是这些实施例仅仅是以示例的方式予以呈现，而没有旨在限定本发明的范围。所附的权利要求和它们的等价形式旨在覆盖落在本发明范围和精神内的所有改型、替代和改变。