DE2601941A1

DE2601941A1 - Geraet zur gefriertrocknung

Info

Publication number: DE2601941A1
Application number: DE19762601941
Authority: DE
Inventors: Jacques Brilloit
Original assignee: Air Liquide SA
Current assignee: Air Liquide SA
Priority date: 1975-01-22
Filing date: 1976-01-20
Publication date: 1976-07-29
Also published as: US4037331A; DK22076A; FR2298777A2; FR2298777B2; GB1519735A; ES444426A2; CH584392A5; JPS51126557A

Description

Dr. Hans-Heinrich Willrath

Dr. Dieter Weber Dipl.-Phys. Klaus Seiffert

PATENTANWÄLTE

D-62 WIESBADEN l 19. Jan. 1976 Postfach 6145

Gustav-Freytag-Straße £5 I/Wh

S (06121) 372720
Telegrammadresse: WILLPATENT Telex: 4-186247

Serie 2175

L'Air Liquide, Societe Anonyme pour I¹Etude et 1"Exploitation des Procedes Georges Claude, 75, Quai d'Orsäy, F-75321 Paris 07

Gerät zur Gefriertrocknung

Zusatz zu Patent (Patentanmeldung P 21 61 903.4)

Priorität; Patentanmeldung Nr. 75 01880 vom 22. Januar 1975 in Frankreich

Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Gefriertrocknung von gefrorenen Produktteilchen mit einer drehbaren Sublimationskammer, die mit einem normalerweise um eine waagerechte Achse umlaufenden Rührschaufelwerk ausgerüstet ist. Gegenstand der Hauptanmel-

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ORIGiMAL INSPECTED

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dung ist ein solches Gerät zur Gefriertrocknung, dessen Sublimationskammer mit Schaufeln in Form eines kegelstumpfförmigen Bündels ausgerüstet ist, von denen jeder in der Lage ist, eine · Entnahmeeinrichtung während eines Durchganges durch eine untere Zone der Kammer und eine Auslaufrutsche zu einer axialen Austragzone während ihres Aufstieges zu bilden. Wenn man also am Schluß der Sublimierung wünscht, eine automatische Austragung der Teilchen vorzunehmen, genügt es, eine Austragleitung freizulegen, die ihren Ursprung in dieser axialen Zone hat und nach unten geneigt ist, wobei man vorzugsweise eine Austragablenkplatte in die Bahn der zur axialen Zone von den Schaufeln fließenden Teilchen einschaltet. Diese Geräteart bietet infolge ihrer Möglichkeiten zur automatischen Austragung der Teilchen am Schluß der Gefriertrocknung einen unstreitigen Vorteil, der es gegebenenfalls gestattet, die Teilchen unter Vakuum oder unter einer geregelten Atmosphäre zu halten. Eine rein zylindrische Gefriertrockenkammer gestattet nicht diese Art der Entleerung. Indessen besitzt die Umwälzung von Teilchen im Verlauf der Sublimierung mittels eines kegelstumpfförmigen Schaufelbündels der genannten Art den Nachteil, daß eine zu starke Umwälzung hervorgerufen wird, die viel energischer ist als diejenige eines Bündels aus zylindrischen Schaufeln, so daß Feingut gebildet wird, das bei gewissen Anwendungen besonders unerwünscht ist.

Die Erfindung sieht ein Gerät zur Gefriertrocknung vor, bei dem sich die Vorteile der automatischen Austragung eines kegelstumpf förmigen Schaufelbündels und der sanften und homogenen Umwälzung eines zylindrischen Schaufelbündels vereinigen. Gemäß der Erfindung nimmt man die Sublimierung der gefrorenen Teilchen mit-

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tels eines zylindrischen Schaufelbündels vor, während die Austragung der Teilchen mittels mindestens einer Schaufel erfolgt, die"ein Ablauf und Entnahmeblatt und eine Rutsche bildet, worauf die Teilchen von dem zylindrischen Schaufelbündel zu der Austrag- und Ausflußschaufel lediglich am Schluß der Sublimierung gelangen.

Die Erfindung hat ein Gefriertrocknungsgerät zur Durchführung dieser Arbeitsweise zum Gegenstande, das dadurch gekennzeichnet ist, daß es außer mindestens einer vorstehend erwähnten Abzugsund Ablaufschaufel ein zylindrisches Schaufelbündel besitzt, das sich an diese Abzugs- und Ablaufschaufel anschließt, sowie Überführungseinrichtungen für die Teilchen von dem zylindrischen Schaufelbündel zu der Abzugs- und Ablaufschaufel. Diese Überführungseinrichtungen bestehen vorteilhafterweise aus Ablenkern, die zwischen den Schaufeln des zylindrischen Bündels zwecks schneckenförmiger überführung angebracht sind.

Die Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich im einzelnen aus der folgenden Beschreibung eines vorteilhaften Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung.

Fig. 1 ist ein Axialschnitt durch ein Gefriertrocknungsgerät nach der Erfindung.

Fig. 2 ist eine schematische Ansicht des Gefriertrocknungszylinders des Gerätes im- Querschnitt nach Linie II-II der Fig. 1.

Fig. 3 ist eine der Fig. 1 ähnliche Axialschnittansicht und zeigt besonders die Mitnahmeeinrichtung des Gefiertrocknungs Zylinders.

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Fig. 4 zeigt perspektivisch teilweise aufgerissen den Gefriertrocknungszylinder.

Fig. 5 und

Fig. 6 sind Abwicklungen in der Ebene bzw. perspektivisch der Innenwand des GefriertrocknungsZylinders.

Fig. 7 zeigt in einem schematisehen Axialschnitt eine abgeänderte Ausfuhrungsform der Erfindung.

Das Gefriertrocknungsgerät nach Fig. 1 bis 6 besitzt eine Kammer oder einen Gefriertrocknungszylinder 1, der in den Lagern 2 und 3 drehbar um eine waagerechte Achse unter Antrieb mit einem Motor 4 mittels einer Kette 5 in Eingriff in eine Axialmuffe 6 von großem Durchmesser montiert ist, die an der .^entsprechenden Mündung 7 des Zylinders 1 angebracht ist. Diese axiale Muffe 6 (siehe Fig. 1) ist über eine kegelstumpfförmige Leitung 8 an einen Zyklonabscheider 9 angeschlossen, der mit einem Kondensator 10 mit bei 11 eingeführtem und bei 12 abgezogenem flüssigem Stickstoff ausgerüstet ist. Ein großes Filter 13 ist im Inneren des Gefriertrocknungszylinders auf die Mündung 7 dieses Zylinders aufgesetzt. Die nachstehend zu beschreibende Anordnung gestattet eine sichere Sublimierung der Wasserdämpfe oder sonstiger Lösungsmitteldämpfe, die in den Teilchen eingeschlossen sind, im Verlauf der Gefriertrocknung im Zylinders 1 und ihre Auffangung in Kondensator 10, während das gegebenenfalls mitgerissene Feingut in einem Schacht 14 gesammelt wird.

Der Gefriertrocknungszylinder ist in einem festen koaxialen zylindrischen Kasten 15 untergebracht, dessen Seitenwände 16 und 17 Träger für die Lager 2 und 3 bilden und dessen unterer Teil einen Trog 18 für eine Heizflüssigkeit darstellt. Die Temperatur

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dieser Flüssigkeit wird andererseits mittels zwei Speisebehältern 20 und 21 genau überwacht, von denen der eine einen Kältemittelvorrat, beispielsweise aus dem Kreis 22 des Behälters 20 eingespritzten flüssigen Stickstoff vorsieht, während der andere eine Wärmezufuhr mit einem in den Kreis 23 des Behälters 21 eingeblasenen Dampf und einen Ergänzungsheizwiderstand aufweist. Ein Kältemittelvorratsbehälter 25 ist außerdem vorgesehen. Die vorstehend beschriebene Vorrichtung gestattet also, vermittels der leitenden Wand des Gefriertrocknungszylinders 1 die für die Sublimierung der Teilchen im Verlauf der Gefriertrocknung erforderliche Wärmeenergie zu übertragen. Der Gefriertrocknungszylinder 1 besteht im wesentlichen aus einem zylindrischen Teil 28, an dessen Enden sich zwei Kegelstumpfböden 29 und 30 anschließen, die für die Zuführung und Abführung der Teilchen einerseits und für die Absaugung der Sublimationsdämpfe andererseits dienen.

Während die Kugelstumpfform des am Ansaugende der Sublimationsdämpfe gelegenen Teiles 30 keinen technischen Effekt hat und daher auch ein gewölbter oder flacher Boden vorgesehen werden kann, gewährleistet der kegelstumpfförmige Teil 29 an der Seite der Einführungs- und Austragstelle der Teilchen den in der Hauptanmeldung beschriebenen Effekt, worauf noch einzugehen sein wird. Dieser Kegelstumpfteil 29 besitzt an seinem längeren Ende eine Öffnung 31, die durch ein dichtes Lager 32 einerseits mit einer Zufuhrleitung 33 für die Teilchen, die in Richtung der öffnung 31 nach unten geneigt ist, und andererseits mit einer Teilchenabzugsleitung 34 verbunden ist, die in Verlängerung der Öffnung 31 nach unten geneigt ist. Die Zufuhrleitung 33 ist mit

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Ventilen 35, 36 und 37 versehen, mittels deren man eine Schleusenkammer 38 für in einem Vorratsgefriergefäß 39 gespeicherte Teilchen bilden kann. Ebenso mündet die mit einem Ventil 40 ausgerüstete Abzugsleitung in einen Behälter 41 für getrocknete Teilchen.

Wie im Hauptpatent beschrieben wurde, ist der Kegelstumpfteil 29 mit einem Schaufelbündel 44 ausgerüstet, und die Schaufeln bilden Entnahmeblätter für die Teilchen während eines Durchganges in der niedrigen Stellung und eine Abflußschurre zur öffnung 31 während eines Wiederanstieges. Die Entnahme der Teilchen erfolgt also durch einfache Drehung der Schaufeln 44, die Teilchen nach Maßgabe eines Austragablenkers 45 umwälzen, der sich nor-

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malerweise außer Betriebssteil- befindet (ausgezogene Linien in Fig. 1) und durch Drehung um 180 um die Zylinderachse in eine gestrichelt dargestellte Stellung 45' gebracht wird, wo dieser Ablenker 45· die Teilchen aufnimmt, die von den Schaufeln 44 abgehen, und sie dann zur Austragleitung 34 leitet.

Der zylindrische Teil 28 des Gefriertrocknungszylinders 1 ist mit einem Bündel von achsparallelen Schaufeln 48 versehen, die dreieckigen Querschnitt haben. Zwischen den Schaufeln 48 sind Austragablenker 49 angebracht, die aus einer Ablenkwand 50 und einer koaxialen Abschlußwand 51 und einer radialen Wand 52 stehen. Dieser Ablenker 49 befinden sich gemäß Fig. 4 auf einer Schneckenlinie 53. Es ist ersichtlich, daß bei Drehung des Gefriertrocknungszylinders im Drehsinn "f1" die Teilchen, die umgewälzt werden, sich axial im Sinne F verlagern, während bei Drehung des Gefriertrocknungszylinders 1 im entgegengesetzten Sinne "f2" die Ablenker durch ihre radialen Wände 52 ohne Wir-

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kung auf die Teilchen sind. In der beschriebenen Stellung befindet sich di-e Kegelstumpf wand 29 mit den Schaufeln 44 in Richtung F bezogen auf den zylindrischen Teil 28 des Gefriertrockners 1.

Die Arbeitsweise des Gefriertrocknungsgerätes ist also folgende: Die Teilchen dringen in die Zufuhrleitung 33 ein und werden durch einfachen Schwerkraftfluß dank der Wirkung des Ablenkers 45 in oberer Lage von den Schaufeln 48 des Zylinderteiles 28 des Gefriertrockners 1 aufgenommen, der sich im Sinne "f2" dreht. Im Verlauf der Gefriertrocknungsperiode dreht sich der Zylinder weiter im Sinne "f2", und die Teilchen werden lediglich durch die Schaufeln 48 des Zylinderteiles 28 umgewälzt. Am Ende der Gefriertrocknung wird die Drehrichtung des Zylinders 1 von "f2" auf "f1" umgeschaltet,und gleichzeitig wird der Ablenker 45 in die untere Stellung 45' gebracht. Die Teilchen werden so allmählich von den Schaufeln 48 des Zylinderteiles 28 zu den Schaufeln 44 des Kegelstumpfteiles 29 und von dort, wie oben erwähnt, zur Abführungsleitung verlagert.

Um den günstigsten Effekt zu erzielen, sind die Schaufeln 44 und 48 an den kegeistumpfförmigen oder zylindrischen Teilen 29 bzw. 28 angeschweißt. Was den Zylinderteil 28 betrifft, so kann man vorteilhafterweise eine Zylinderplatte falten, um gleichzeitig den Zylinderteil 28 und die Schaufeln 48 zu formen (siehe Fig. 2). Auf diese Weise wird in allen Fällen der Wärmefluß zweckmäßig auf die Teilchen übertragen.

Als Abwandlung kann man gemäß Fig. 7 ein Gefriertrocknungsgerät mit zwei Kammern mit zylindrisch konischen Teilen 70 und 71 entsprechend den vorstehenden Angaben derart vorsehen, daß man

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die Teilchen verschiedenen Behandlungen unterziehen kann. Die erste Sublimationskammer 70 ist mit einer Beschickungseinrichtung 73 und einer Entladeeinrichtung 74 ausgerüstet, während die beiden Zylinder axial durch ein Ventil 75 verbunden sind. Der zweite Zylinder 71 besitzt eine Leitung 76, die als Absaugleitung für Dämpfe aus den beiden Kammern dient, und eine Austragleitung 77. Die beiden Zylinder 70 und 71 besitzen jeder einen Teil mit einem Bündel von zylindrischen Schaufeln 78, 78' und einen Teil mit einem Bündel von kegelstumpfförmigen Schaufeln 79 bzw. 79' an der AufStromseite oder Abstromseite, während nur die Kammer 70 auf der Abstromseite ein zweites Bündel von Kegelstumpfschaufeln 80 besitzt. Das kegelstumpfförmige Schaufelbünr del 80' der Kammer 71 kann wahlweise verwendet werden.

Die Erfindung ist insbesondere zur Gefriertrocknung von biologischen und pharmazeutischen Produkten sowie Nahrungsmitteln einsetzbar.

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Claims

Patentansprüche

/ 1.)Gerät zur Gefriertrocknung von gefrorenen Produktteilchen mit einer drehbaren Sublimationskammer, die mit mindestens einer normalerweise um eine horizontale Achse umlaufenden Umwälzschaufel ausgerüstet ist nach Patent (Patentanmeldung

P 21 61 903.4), dadurch gekennzeichnet, daß außer der einem Abzug während des Durchganges in eine untere Zone der Kammer 1 dienenden Entnahmeschaufel 44, die während ihres Wiederanstieges als Ablaufschurre zu einer axialen Austragszone dient, ein Bündel zylindrischer Längsschaufeln 48 anschließend an die Schaufel 44 und Überführungseinrichtungen für die Teilchen von dem zylindrischen Schaufelbündel zu der die Austragplatte und Auslaufschurre bildenden Schaufel 44 vorgesehen sind.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bündel zylindrischer Schaufeln 48 einer Reihe von auf einer Schraubenlinie ausgerichteten Ablenkern 49 zugeordnet ist, welche die Entnahmeplatte und die Auslaufschurre bilden.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln 48 des zylindrischen Bündels und die die Abzugsplatte und Auslaufschurre bildende Schaufel 44 an einem zylindrischen bzw. kegelstumpfförmigen Träger 28, 29, 30 angeschweißt sind.
4. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln 48 des Zylinderbündels durch Faltung zugleich mit dem zylindrischen Schaufelträger 1 gebildet sind (Fig. 2).

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5. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überführungseinrichtungen für die Teilchen vom zylindrischen Schaufelbündel (48) zu der die Austragplatte und Auslaufschurre bildenden Schaufel (44) Ablenker (49, 50) sind, die zwischen den
Schaufeln (48) des Zylinderbündels auf einer Schneckenlinie angebracht sind.
6. Gerät zur Gefriertrocknung, dadurch gekennzeichnet, daß es mehrere Subliiaationskammern nach einem der Ansprüche 1 bis 5 aufweist, die formschlüssig ausgerichtet sind.
7. Verfahren zur Gefriertrocknung von Teilchen mittels einer Drehkammer, dadurch gekennzeichnet, daß man die Sublimierung mittels eines Bündels von über einen Zylinder verteilten Schaufeln vornimmt, während die Austragung der Teilchen am Ende der Sublimierung längs mindestens einer Schaufel erfolgt, die eine Abzugsplatte und Auslaufschurre bildet, welche die Teilchen in eine
axiale Austragzone unter Zwischenschaltung eines Austragablenkers abgibt.

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