本发明涉及中药干燥及整形的方法和所用的微波烘干加热设备。 阿胶属于中药，是用驴皮熬制而成。它是一种滋补养血成药，也叫驴皮胶。本发明所述的阿胶为固体块状并含有一定的水份。
传统的阿胶干燥是把它整齐地放在胶床上，进行阴干，为了加速干燥，生产厂家可对晾胶车间装备空调。阿胶的整形是指块状的阿胶阴干一定时间后，由于阿胶上下表面含水差异造成凹形的变形，把这种阿胶整齐叠放在木箱内。阿胶内部的水份向表面扩散，使表面变软，利用阿胶自身压力，使凹形的表面压平，达到整形目的，这工序本行为称为挖胶。
阿胶干燥时水份挥发，自身温度降低，需由外界的环境热量向阿胶内部传递，由于水份的蒸发要有一个热交换的过程，当阿胶表面干燥后，干燥地物体热导率低，阿胶内部的传热受到表面低热导率的影响亦相应下降，这样阿胶内部的水份向表面的迁移率也就降低，于是干燥过程变慢。阿胶干燥还受环境湿度的影响，在阴干过程中，如果湿度小则阿胶水份蒸发得快，但阿胶表面易产生龟裂，湿度大虽然不会产生龟裂，但水份蒸发的速率变慢，可见湿度相应大一些是保证阿胶外观质量的外界条件，而与现有阴干的工艺方式相比是矛盾的，为此可采用微波干燥方法。微波有选择性加温特点，阿胶块心部位含水高则微波烘干时温度高，从而增加了水份扩散的速率，而环境湿度又可比自然阴干的方法大，来保证阿胶表面不龟裂又可维持水份蒸发出去的最佳动平衡状态。同样，传统的阿胶整形方法也受外界的环境温度制约，内部水份向表面扩散的速率不能提高，采用微波辐射可把内部的水份迅速地向阿胶的表面扩散。
阿胶干燥过程是把阿胶整齐地放在胶床上，刚刚切出的含水25%的鲜阿胶要放在胶床上阴干，水份就要扩散到床面上，当给阿胶翻身，一些阿胶就会粘附在床上，则需要拍打胶床的背面把阿胶震动下来，增加了工人的劳动强度，同时降低了胶床的使用寿命，这是自然阴干的缺点。如果采用微波干燥的方法，不仅对阿胶同时也对胶床进行烘干，使得胶着床面上的含水量比自然阴干方式时低，这样当把阿胶翻到另一张床上时阿胶就容易脱离原床面。
综上所述，采用自然阴干传统工艺阿胶干燥和整形生产周期长，目前国内销售16块规格（0.5公斤）阿胶干燥和整形生产周期为29天，直接影响生产资金的周转，占用了工厂大量的流动资金。
微波烘干作为一种工业上的加热技术是公知的，参考以下文献是恰当的，虽然这些文献完全避免与阿胶干燥和整形方法的联系，但仍是有价值的。
CN 87 101733A发明专利申请公开说明书中描述了一种稳定性加热的方法。该方法的特征是：“对于传播到强的加热效果的区域中的产品上的微波能源功率要选得可使产品的快速加热部分达到比所需温度高的某一预定温度，而使较低加热效果的区域中的微波能源功率选得可使所述产品部分维持在预定温度或略低于该温度上，其特征还在于在较低加热效果的区域中的加热过程至少要延续到可使产品的所述慢加热部分达到所述温度的时候。”该对比文献中没有提出产品的含水率与产品吸收微波能后的温度关系，以及产品整形问题。
美国第3，263，052号专利文献中的构思是在第一阶段加入最大微波能量，而后再随着产品水份减少而降低微波能量供应。这种方法用于阿胶干燥可使阿胶严重地变形，因此是不适宜的。
用于处理阿胶的微波设备，参考以下文献对于我们了解现有技术是十分有益的。
CN 87 100016A发明专利申请公开说明书中描述了加热食品的方法和装置，该装置包括带有微波源的一个加热外壳和一个倾斜的园形的旋转盘上沿其四周均匀排列至少两个食品夹具。由说明书的附图可以看出微波天线为喇叭形状。由于食品在微波场中运动，则可均匀地受微波辐射。
美国第4，370，535号专利文献中涉及一种家用微波炉，它根据食品要求的温度高低来控制微波功率，而温度是由热敏电阻传感器输出的电讯号经比较器输出对应不同的温度讯号，由控制单元去控制双向可控硅的导通角，来限定微波功率的大小。这里有关热敏电阻的结构并没给出，温度的控制仅给出三个温度控制点，对于连续温度分布的控制不适宜。
CN 86 203965U实用新型专利申请公开说明书中叙述了一种在微波场中测量温度的传感器，它是由十二对穿绕在聚四氟乙烯圆管上的热电偶串联组成的微型热电偶堆。由于无屏蔽措施，用于一般的微波场中对物体的测温是不适宜的。
本发明的基本目的是提供一种阿胶干燥及整形的加工方法和设备，该方法可使阿胶中的水分子加速运动向表面扩散蒸发到空间，这样可缩短阿胶干燥和整形的生产周期;该设备可使阿胶受到的微波能量均匀，并由抗微波干扰的温度传感器所测到的阿胶温度信息，来调节微波源的功率，保证阿胶干燥和整形的质量。
本发明涉及到一种阿胶干燥和整形的方法，干燥时把块状阿胶分散在搁板架上，相互之间不重叠;整形时把已初步进行过干燥的块状阿胶整齐摆放在能透射微波的封闭容器中，其特征是把阿胶置于微波场中，施加到阿胶上的微波能产生的热要选得使阿胶的温度低于阿胶的软化温度。
阿胶软化温度是指：阿胶干燥时阿胶不能粘搁板架;阿胶整形时相互之间不能粘连。
上述的搁板架本行业称为胶床，这种床面有两种形式，一种为平面床，例如用木制板制作的，它用于放置刚切出的鲜胶;另一种也是平面床但床面有间隙，例如用竹条制成，它用于晾置挖过的阿胶。
阿胶在微波场中的温度控制在15～40℃范围内，其温度的取值还要与阿胶的含水率成反比。图1为本发明的一种实施例，微波加热时阿胶的温度与阿胶含水率对应的关系。例如：阿胶含水率为25%，其温度应控制在23℃以下，一般为20℃;当阿胶含水率17%，其温度应控制在29～31℃范围。如果阿胶含水率25%，其温度控制在29～31℃，阿胶就会粘在搁板架上，该行业的术语叫粘床，甚至此时的阿胶被软化成一堆。如果阿胶含水率25%，其温度调在15℃，虽然不会产生粘床，但干燥的周期相对就长了。
阿胶置于微波场中进行干燥，水份要蒸发到环境中去，因此环境温度应控制在10～25℃;湿度控制在50～75%。应当注意的是：阿胶的含水率与环境的温度关系一般为反比关系，阿胶含水率与环境湿度的关系一般在含水率17%～25%成反比，17%以下成正比。为便于生产控制阿胶的含水率与环境温度、湿度可控制在一定的数值，则温度为（21±1）℃;湿度为（62±5）%即可。图2、图3为一种实施例，给出了阿胶含水率与环境温度、湿度的关系。例如，阿胶的含水率为25%，其环境温度小于23℃，一般为20℃，如果25℃则阿胶会软化;而环境湿度要小于60%，如果湿度为75%则阿胶的水份不易蒸发，也容易粘床。
阿胶整形时，把它们整齐叠在能透射微波的封闭容器中，然后用微波照射，使阿胶内部水份迅速地扩散到阿胶的表层，由于阿胶置于封闭容器内，扩散出的水份保持在容器内促使阿胶表面与内部的含水率迅速地趋于一致，于是阿胶表层相对软了，这时利用阿胶间的自身压力就自动地把阿胶压平实现了整形。为了使阿胶受压均匀，可把容器交替倒置。应当注意的是：阿胶整形时受到的微波辐射其温度一定要选择不会使阿胶之间相互粘连，即相应的阿胶含水率所对应一定的温度，如图1。这种整形工序在本行业中称为挖胶，其目的是保证阿胶的外观质量.同时也使胶块内部位的含水向表皮反出，加快干燥进程，因此阿胶的微波整形工序在干燥的全过程中可进行多次。
阿胶的温度与环境温度和它接收的微波能量有关，环境温度一定时阿胶的温度主要受微波辐射能量的影响，这时阿胶的温度可按图1阿胶含水率与温度的关系进行控制，当测到的温度值临界到阿胶软化温度时，应降低施加的微波能量直至切断磁控管阳极高压，待温度低于临界温度后再施加微波能量。
测量阿胶的温度要用一个或多个温度传感器，并且要与阿胶有良好地接触，直接插入阿胶胶块内部，这样可较好地反映阿胶的温度情况，通过测温和控温电路按照上述阿胶干燥和整形的方法对阿胶的温度进行调节。
我们可根据图1阿胶含水率与温度的关系及图2、图3阿胶含水率与环境温度湿度的关系，当烘干仓（该仓具有屏蔽电磁场性质）内放置了一定数量的阿胶，来确定施加微波功率与阿胶温度以及所施加微波的时间关系，利用电子计算机控制可实现自动化生产过程。
为了实现上述阿胶干燥及整形的方法就必须具备一种微波烘干加热专用设备，而这种设备使得所有的阿胶温度基本一致;并且能有效地控制微波辐射到阿胶而产生的热。
本发明所涉及的一种微波烘干加热设备由微波源、馈线、辐射器、烘干仓、测温传感器和测温及控温电路组成，该辐射器为喇叭天线[1]，其特征是至少用一副可摆动的金属挡板[2]对称安装在喇叭天线的端口[3]处来改变微波的传播方向。
本发明所涉及的另一种微波烘干加热设备由微波源、馈线、烘干仓、测温传感器和测温及控温电路组成，其特征是至少有两个辐射器置于烘干仓内不同的方位上，通过对馈线中环行器的控制，由辐射器交替地馈送微波能向烘干仓内辐射。
微波的传播具有方向性，在喇叭天线的端口处[3]安装可摆动的金属挡板[2]，如图4所示，通过连杆[4]的传动使金属挡板摆动可改变微波的传播方向。
在喇叭天线端口[3]左右两边，以及上下两边可各安 ，摆动时其中的一付金属挡板应处于喇叭天线壁的沿伸方向 属挡板的方位为0°，金属挡板摆动的角度可为±30° 施例，挡板的形状可以是矩形或梯形，其长度或梯形的高度 叭天线端口最大边长的一半。同一副金属挡板摆动的方向相同，频率为每分钟≤1次。
如果在烘干仓内不同的方位上安装至少两个辐射器，由微波环行器交替地馈送微波能，一种实施例：由喇叭天线向烘干仓内辐射，也可实现仓内微波分布均匀，如图5所示，微波由波导管[5]经环行器[6]使微波传输到波导管[7]，再经环行器[8]使微波传输到波导管[9]经喇叭天线[15]向烘干仓内辐射;经过一定时间后，通过对环行器[8]的控制使微波传输到波导管[10]，经喇叭天线[16]向另一个方向辐射;经过一定时间后，通过对环行器[6]的控制使微波传输到波导管[11]，经环行器[12]使微波传输到波导管[13]，通过喇叭天线[17]向外辐射;再经过一定时间后，通过对环行器[12]的控制使微波传输到波导管[14]，经喇叭天线[18]向外辐射;再经过一定时间后，通过对环行器[6]的控制使微波传输到波导管[7]，就这样由环行器分配微波能通过屏蔽仓内不同方位上的喇叭天线向外辐射，于是在屏蔽仓内阿胶可均匀地受到微波的辐射。
如果在喇叭天线端口处安装上金属挡板[2]，实现扫描辐射，这样根据烘干仓内实测的微波能量的分布来调节金属挡板[2]的扫描频率和方向，可使仓内微波分布的均匀性更好。
本发明所涉及的测温传感器其特征是用白白金丝螺旋或并排螺旋绕制在绝缘棒上构成热敏电阻，阻值为40～200Ω，把该热敏电阻装入长为20～40mm、外径为2～3.5mm的抗微波干扰的护套内，通过屏蔽电缆线[21]引出与测温和控制温电路连接。这里所述的并排螺旋绕制是为防止产生电感效应，其绕制方法是把一根白金丝首尾对折成平行线，再以螺旋方式绕制在绝缘棒上。绕制后的热敏电阻其表面施加一绝缘层。这种采用白金丝的热敏电阻线性较好。上述的抗微波干扰的护套一般是金属制成的屏蔽筒[20]，也可在覆盖热敏电阻表面的绝缘层[28]上覆盖一层导电薄膜[27]。屏蔽筒[20]或导电薄膜[27]均与屏蔽电缆线的屏蔽层连接。这种温度传感器的结构如图6、图7所示。
测温控温电路是由图8实现的，经温度传感器得到阿胶的温度信息，传输给数字电桥，由于热敏电阻值的变化使电桥失去平衡，经检零比较器打开与门使计数脉冲发生器的脉冲送进计数器，将计数器得到的脉冲数经数模转换变成电阻量调整电桥平衡，若未平衡检零比较器继续打开与门，使计数脉冲通过，数模变换的电阻量进一步调整电桥直至关闭与门，温度显示器根据脉冲计数显示出阿胶温度，若温度达到了阿胶预置温度数值，比较器给出信号经控温电路输出开关量来控制微波源的功率，同时也给出告警音响。
根据本发明把阿胶置于微波场中进行辐射，阿胶的温度控制在低于它的软化温度可保证阿胶的外观质量，同时达到阿胶干燥的目的。现有技术是把阿胶置于一定温度、湿度环境条件下自然干燥。本发明提出的微波烘干法使得阿胶内部含水多的地方温度高，加速了内部水份向表面扩散，选择性加温促进了干燥均匀。相对于自然干燥而言是主动积极地进行干燥。现有的整形技术也是使阿胶内部水份自然地返到表层，而本发明的方法由于施加微波后使阿胶内部水份加热且急剧地扩散到阿胶的表层，整形时阿胶被封闭在容器内水份不向外扩散，在这种条件下施加微波照射又可加速阿胶表层与内部水份含量的一致，通过阿胶的自身压力把胶压平，这种方法可为原整形方法生产周期的20%，例如，阿胶含水率为17%时整形工序的原生产周期为7天，利用该方法时可为1～2天。现有技术中阿胶的干燥过程其环境湿度为50%，若达75%要增加干燥的时间，而使用微波干燥是允许的，其理由是施加微波后在环境湿度≥60%时可维持阿胶内部水份以较快的速率由阿胶的表面扩散出去而阿胶的表面又不会产生龟裂。环境湿度较高可维持阿胶表面具有较高的导热率，当用微波照射方法进行干燥就解决了现有技术中环境湿度不能太大的不足之处。因此本发明所提出的阿胶干燥及整形方法是现有技术生产周期的55%～60%。
本发明所涉及的设备是根据阿胶使用微波辐射进行干燥及整形时对温度要求严格而提出的，因此要求烘干仓内的微波分布要均匀即阿胶的温度基本一致。采用本发明天线的结构和布局就可以实现仓内阿胶温度的一致性。现有技术中一般采用被加热物体进行运动来实现加热的一致性，对于生产规模大而加热周期长，要阿胶运动来实现加热的一致性是不可取的方法，这样会增加很多设备，增加能量消耗，导致产品成本上升。而本发明的设备使微波在仓内辐射宏观均匀，实现了阿胶微波烘干加热得均匀。这是一种积极可行的方案，设备也简单易行。温度的测量关系到阿胶的质量，因此本设备中的温度传感器所采用的热敏电阻线性好并能抗强微波干扰，所用的测量电路可测得阿胶0.1℃的变化，因此本发明提出的设备能实现阿胶温度的一致性和控制。
附图说明：
图1 阿胶的温度与阿胶含水率对应关系曲线图。
其中：℃ 阿胶的温度
% 阿胶含水率
[31] 阿胶含水率为15%阿胶的温度控制在35℃
[32] 阿胶含水率为20%阿胶的温度控制在27℃
[33] 阿胶含水率为25%阿胶的温度控制在21℃
图2 阿胶含水率与环境温度对应关系曲线图。
其中：℃ 环境温度
% 阿胶含水率
[34] 阿胶含水率为15%对应的环境温度为25℃
[32] 阿胶含水率为25%对应的环境温度为20℃
图3 阿胶含水率与环境湿度对应关系曲线图。
其中：RH 环境湿度
% 阿胶含水率
[36] 阿胶含水率为15%对应的环境湿度为67%
[37] 阿胶含水率为25%对应的环境湿度为50%
图4 具有导向性能的喇叭天线示意图。
其中：[1] 喇叭天线
[2] 金属挡板
[3] 喇叭天线端口
[4] 转动轴
图5 四个喇叭天线交替循环辐射结构示意图。
其中：[5]、[7]、[9]、[10]为波导管
[11]、[13]、[14]为波导管
[6]、[8]、[12]为环行器，用于控制微波传输方向
[15]、[16]、[17]、[18]喇叭天线
图6 温度传感器示意图。
其中：[19] 用白金丝并排螺旋绕制的热敏电阻
[20] 金属制成的屏蔽筒
[21] 屏蔽电缆线
[22] 绝缘棒
[23] 耐高温胶，用于把屏蔽电缆线与屏蔽筒固定在一起
[24] 绝缘层，防止白金丝与屏蔽筒短路
图7 温度传感器示意图。
其中：[25] 屏蔽电缆线
[26] 绝缘层，用于保护导电薄膜，材料为有机玻璃或其它绝缘材料
[27] 导电薄膜
[28] 绝缘隔离层，材料为有机玻璃或其它绝缘材料
[29] 用白金丝并排螺旋绕制的热敏电阻
[30] 绝缘棒，材料为有机玻璃或其它绝缘材料
图8 测温和控温电路方框图。
图9 在烘干仓内设置四个喇叭天线的结构示意图。
其中：[38]、[39]、[40]、[41]为喇叭天线
[42] 烘干仓壁
[43] 波导管
[44]、[45]、[46]为环行器，用于控制微波传输方向
一种阿胶干燥和整形的实施例：环境温度按图2进行控制，例如，阿胶含水率为25%时环境温度为20℃，如图2中[35];阿胶含水率为15%时温度为25℃，如图2中[34]。也可在阿胶干燥和整形全过程中环境温度控制在21℃±1℃。环境湿度按图3进行控制，例如，阿胶含水率为25%时环境湿度为50%，如图3中[37];阿胶含水率为15%时环境湿度为67%，如图3中[36]。也可在阿胶干燥和整形全过程中环境湿度控制在62%±5%。当阿胶置于微波场中，施加到阿胶上的微波能量所产生的热应按图1所示的阿胶含水率与阿胶温度关系进行控制，例如，阿胶含水率为25%时阿胶的温度控制在21℃，如图1中[33];阿胶含水率为20%时阿胶的温度控制在27℃，如图1中[32];阿胶含水率为15%时阿胶的温度控制在35℃，如图1中[31]。从图1中的曲线可以看出阿胶的含水率与阿胶的温度成反比关系，这正是本发明权利要求1所述方法的必然结果，普通技术人员可以按照全利要求1所述的方法，根据全利要求2所述的阿胶的温度控制范围得出一系列的阿胶含水率与阿胶的温度关系曲线族，图1所述的曲线仅是其中的一条，显然这些曲线族落在所附权利要求书的范围之内，因此本发明不限于所描述的施实方案。
刚刚切出的鲜胶一般含水率为25%，把它们整齐放在木制平面的胶床上置于烘干仓内施加微波进行干燥。当含水率为22%，把阿胶整齐放入木箱内进行整形，施加微波挖胶时，阿胶的温度可控制在25℃±1℃，整形后的胶块应放在床面为竹条的胶床上，置于烘干仓内用微波烘干。当阿胶的含水率为17%时，应进行第二次微波挖胶，阿胶的温度可控制在30℃±1℃，阿胶在木箱内进行整形一般约为24～36小时，中途可把木箱倒置一次，经过第二次整形后的阿胶再放置到竹帘胶床上，用微波照射烘干，当阿胶含水率降至15%时即为合格。阿胶在干燥过程中可进行多次整形，这有利于加速烘干进程。
本发明的微波天线系在喇叭天线的端口[3]处安装活动的金属挡板[2]。一种实施例为：口径尺寸为600mm×800mm的喇叭天线，在600mm处的端口[3]上安装一付金属挡板，其形状为矩形，尺寸为600mm×400mm两块，分别安装在端口[3]处。金属挡板[2]与端口[3]以合页方式连接，用一根轴[4]代替合页中的交连轴，轴[4]与金属挡板[2]一侧的合页固定在一起，而端口[3]一侧的合页为轴[4]的轴套，当轴[4]转动就带动金属挡板[2]，见图4。同理，在800mm处端口亦可安装一付挡板，其尺寸为800mm×300mm。喇叭天线可以是多样的，例如，一种由波导宽边扩展两壁平行向前延伸而成;波导窄边高度不变两壁成喇叭形扩展向前延伸的喇叭天线也可在端口安装金属挡板[2]。当安装的金属挡板为梯形，并且是两付时，这时其中一付不摆动应给另一付金属挡板留有足够的活动空间，即不摆动的那一付金属挡板敞开的夹角大一些。
本发明提出了在烘干仓内至少放置两个辐射器。一种实施例：在烘干仓内设置四个喇叭天线，如图9所示，其中：喇叭天线[38]、[40]主辐射方向与烘干仓壁[42]垂直;喇叭天线[38]与喇叭天线[39]相互间主辐射方向的夹角为30°～60°度;喇叭天线[40]与喇叭天线[41]相互间主辐射方向的夹角为30°～60°度;喇叭天线[39]与喇叭天线[41]相互间主辐射方向相交。微波通过波导管[43]中环行器[44]、[45]、[46]的控制，由四个喇叭天线[38]、[39]、[40]、[41]交替地馈送微波能向烘干仓内辐射。这样可使烘干仓内微波分布均匀。由本发明所附的权利要求书可知至少有两个辐射器置于烘干仓内不同的方位上，通过对馈线中环行器的控制，由辐射器交替地馈送微波能向烘干仓内辐射，这样可根据烘干仓内微波的分布来调试辐射器的方位和个数，因此本发明不限于上述描述的实施例。
本发明所述的温度传感器能够在微波干扰下测量阿胶温度，当然满足上述要求可采用声、光、电、电磁波等物理方法直接或间接地进行测量阿胶的温度。现提供一种实施例：用白金丝螺旋或并排螺旋绕制在绝缘棒上构成热敏电阻，阻值为40～200Ω，把该热敏电阻装入长为20～40mm、外径为2～3.5mm的抗微波干扰的护套内，通过屏蔽电缆线[21]引出与测温和控温电路连接。这里所述的抗微波干扰的护套一种是金属制做的屏蔽筒[20];另一种是在白金丝绕制的热敏电阻上施加一绝缘层[28]，在绝缘层[28]的表面上覆盖一层金属薄膜[27]，这层薄膜可以用化学或物理的方法加工已是公知的技术。图6、图7为这两种温度传感器结构示意图。