基于碳纤维热源的真空脉动式冷冻干燥设备

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成果单位：中国农业大学

合作方式：面议

所处阶段：其他

关键词：医药食品化工生物制剂碳纤维热源真空脉动升华脱水提高装料量

成果评价

总得分（满分100）

资本强度（满分0）

该成果得分：0

团队介绍

中国农业大学绿色智能干燥技术装备青年科学家团队绿色智能干燥技术装备创新团队，由中组部“万人计划”青年拔尖人才肖红伟教授牵头，依托现代农业装备与设施教育部工程研究中心和国家粮食产业（减损干燥）技术创新中心等省部级平台，团队由来自农业工程、食品工程、机械工程等不同领域的3位教授、7位副教授等组成，团队以破解农特产品绿色智能干燥所急需解决的“绿色保质、高效低碳、智能精准”的干燥技术难题为主攻方向，多学科交叉协同攻关，系统构建农特产品绿色智能干燥的理论体系、核心技术、关键装备和典型应用案例，服务国家粮食安全、国民健康和双碳计划国家战略。团队目前主持了包括国家重点研发计划课题、国家自然基金项目、国家农业科技重大项目等各类国家级项目10多项，累计发表SCI论文超过400篇，总被引次数超过2.3万次，获得国家授权发明专利36项，所研发的真空脉动干燥设备和基于温湿度监控的精准干燥设备在宁夏、新疆、河南、江苏、山东、安徽、山西等多省市的龙头企业推广应用；获得国家科技进步二等奖1项、省部级一等奖2项，二等奖3项；肖红伟和李栋教授连续多年入选爱思唯尔中国高被引学者。团队领衔教授肖红伟教授，中国农业大学领军教授，入选了中组部万人计划青年拔尖人才计划，2025年亚太国际干燥和全国干燥会议联合主席，干燥领域权威期刊Drying Technology副主编，国际干燥科学与技术学会秘书长；长期从事农产品和食品的“绿色、保质、高效、精准”干燥加工技术与装备研究，主持国家重点研发计划课题、国家自然科学基金项目等国家级项目5项；在Trends in Food Science and Technology、Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety、Annual Review of Food Science and Technology、 Journal of Hazardous Materials、Food Chemistry等领域权威期刊发表SCI/EI论文300多篇，被引用13000多次，H-index 64;获授权发明专利45项，主编外文著作3部，所研发的高温高湿气体射流冲击干燥预处理装备、真空脉动干燥和基于温湿度监控的干燥装备在新疆、江苏、山东、河南、陕西等多地加工企业推广应用，获得省部级特等奖、一等奖、二等奖和三等奖6项；是Drying Technology评选的全球对干燥技术贡献最大的20位学者之一；连续3年入选爱思唯尔中国高被引科学家；连续4年入选由斯坦福大学和爱思唯尔发布的全球前2%顶尖科学家榜单(2024年最新排名35462)。

小果解读

核心问题

真空冷冻干燥技术在保持物料原有品质方面具有显著优势，但传统技术面临干燥时间长、能耗高及单位体积装料量低等痛点，严重制约了其在多领域的广泛应用与推广。

解决方案

研发了基于碳纤维热源的真空脉动式冷冻干燥设备。该技术以碳纤维作为新型热源，替代传统导热硅油，显著提升了装料量与能效。同时，通过采用真空-微常压脉动交替的工作模式，有效缩短了真空系统运行时间，大幅度提高了干燥效率。

竞争优势

该设备在相同干燥条件下，与传统技术相比，干燥效率提升30-100%，能耗降低30-50%，且单位体积装料量增加20%以上。这些显著的技术进步，不仅降低了生产成本，还极大提升了生产效率，为医药、食品、化工等领域的干燥技术革新提供了强有力的支持，展现出极高的应用价值与市场潜力。

成果描述

成果公开日期

20250327

所属产业领域

其他;食品科技-食品锁鲜干燥领域

产品设计方案

基于碳纤维热源的真空脉动式冷冻干燥设备与传统冷冻干燥设备在相同干燥温度下，干燥效率提高30-100%，干燥能耗降低30-50%，单位体积装料量提升20%以上。设备远销日本、印度、印尼、菲律宾等十几个国家。

市场分析

市场前景：广泛应用于医药、食品、化工和生物制剂领域。-在行业领域的水平：全球首创

当前进展

主要功能：该设备以碳纤维为热源代替传统的导热硅油加热，不仅大幅提高了单位体积内干燥设备的装料量，而且极大的提高了能效；干燥过程中采用真空-微常压脉动交替的状态代替恒真空不仅降低了真空系统的运行时间，而且能够大幅提高干燥效率；采用碳纤维红外加热具有杀菌的功效。-核心技术：

肖红伟，哈布尔，李所彬，张敬守，张安安，王栋，牛潇潇. 一种基于碳纤维加热的冷冻和真空脉动干燥设备，ZL202310150611.7. 2. 肖红伟，哈布尔，王栋，李所彬，林海，方小明，张卫鹏.一种碳纤维加热板.专利号：ZL202320971837.5, 证书号第19632115号，授权公告日：2023年9月8日；3，证书号第7094440号，授权日期：2024年6月14日；4. 肖红伟，许铭强，李所彬，哈布尔，方小明，王栋，王军，刘嫣红，郑志安. 一种真空脉动装置. 专利号：ZL202321210262.1,证书号第19714078号，授权公告日：2023年9月22日5. 肖红伟，杨海彬，李所彬，哈布尔，许铭强，倪加宝，王栋. 一种气动球阀. 专利号：ZL202321214904.5，证书号第19659680号，授权公告日：2023年9月12日6. 肖红伟，哈布尔，李所彬，张安安，许铭强，张敬守，方小明，吕为乔.一种气体加热装置. 专利号：ZL202320980901.6，证书号第19631242号，授权公告日：2023年9月8日.7. 肖红伟，张敬守，陈宇航，李所彬，王晓拓，吕为乔，刘嫣红.一种冷阱舱体.专利号：ZL 202320949502.3，证书号第19610689号，授权公告日：2023年9月1日8. 肖红伟，哈布尔，李所彬，张敬守，许铭强，方小明，王栋，吕为乔.一种蒸发器.专利号：ZL202321072655.0, 证书号第19746592号，授权公告日：2023年9月26日

转化合作需求

其他服务需求：股权融资

摘要

真空冷冻干燥物料在低温冻结状态下通过升华脱水，物料自身结构、形状、色泽以及生物活性成分在干燥过程中基本保持不变，锁鲜效果好，被广泛的应用于医药、食品、化工、生物活性制剂等领域。但是真空冷冻干燥却存在干燥时间长、能耗高、单位体积装料量低等突出问题，极大的限制了该技术在产业上的推广应用。针对该问题，中国农业大学绿色智能干燥技术装备创新团队联合江苏博莱客冷冻科技发展有限公司，在国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目的支持下，研发了基于碳纤维热源的真空脉动式冷冻干燥设备。该设备以碳纤维为热源代替传统的导热硅油加热，不仅大幅提高了单位体积内干燥设备的装料量，而且极大的提高了能效；干燥过程中采用真空-微常压脉动交替的状态代替恒真空不仅降低了真空系统的运行时间，而且能够大幅提高干燥效率。研究实验表明，基于碳纤维热源的真空脉动式冷冻干燥设备与传统冷冻干燥设备在相同干燥温度下，干燥效率提高30-100%，干燥能耗降低30-50%，单位体积装料量提升20%以上。