BE646129A - - Google Patents

Info

Publication number
BE646129A
BE646129A BE646129DA BE646129A BE 646129 A BE646129 A BE 646129A BE 646129D A BE646129D A BE 646129DA BE 646129 A BE646129 A BE 646129A
Authority
BE
Belgium
Prior art keywords
vehicle
drying chamber
pressure
gaseous
vapor
Prior art date
Application number
Other languages
French (fr)
Publication of BE646129A publication Critical patent/BE646129A/fr

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A23FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23LFOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
    • A23L3/00Preservation of foods or foodstuffs, in general, e.g. pasteurising, sterilising, specially adapted for foods or foodstuffs
    • A23L3/40Preservation of foods or foodstuffs, in general, e.g. pasteurising, sterilising, specially adapted for foods or foodstuffs by drying or kilning; Subsequent reconstitution
    • A23L3/44Freeze-drying
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26DRYING
    • F26BDRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B5/00Drying solid materials or objects by processes not involving the application of heat
    • F26B5/04Drying solid materials or objects by processes not involving the application of heat by evaporation or sublimation of moisture under reduced pressure, e.g. in a vacuum
    • F26B5/06Drying solid materials or objects by processes not involving the application of heat by evaporation or sublimation of moisture under reduced pressure, e.g. in a vacuum the process involving freezing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Nutrition Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Drying Of Solid Materials (AREA)

Description

       

   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Sublimation à   basse   pression dans un   véhicule   gazeux, 
La présente Invention se rapporte à la   lyophilisation '     d'articles   cellulaires ou de matière   poreuse,   par   exemple     des   pro- duits alimentaires ou   analogues.,   La lyophilisation   consiste à,   congeler les   articles,   à placer les articles congelés dans une chambre de séchage à   basât   pression, à appliquer de la   chaleur;

     pour sublimer la glace, à éliminer la vapeur d'eau de la chambre mesure de sa formation, et à poursuivre ce   processus   jusqu'à ce que les produits soient   séchés..Si   on le   désire,   les   articles   peuvent être   congelés   directement dans la chambre de   séchage   avant l'opération de sublimation. 



   Dans ce procédé, coma il ne se dégage pratiquement pas de liquide au cours du séchage des   articles,   les fibres ou les   structures   matricielles des   articles   tels que les   produits   

 <Desc/Clms Page number 2> 

 alimentaires ne sont pas suffisamment mouillées aux température* de séchage qui   entrent   en jeu pour réduire leur attrait commercial sous la forme d'articles   sèches   rapidement reconstituables. 



   D'autre part, les articles ne doivent pas être soumis à des tempé- ratures suffisamment élevées pour provoquer des   changements   ou des détériorations. Lorsque   les     articles     séchés   sont reconsti- tués en y ajoutant de   l'eau,   leurs   caractéristiques   initiales, y compris leur goût, sont rétablies dans une large mesure. Des procédés de   ce   genre auxquels se rapporte la   présente   invention sont   couramment   appelés procédés de lyophilisation, et ce terme est utilisé dans la suite de la description pour désigner le procédé de l'invention, et l'appareil pour la mine en oeuvre de ce procédé.

   Bien que la /orme de l'invention qui va être décrite soit un procédé de lyophilisation au sens le plus large, le pro-   cède   peut être utilisé pour sécher des produite qui ne sont pas congelés mais qui seraient   détériores   par l'application d'une chaleur excessive. D'autre part, le procédé peut être utilisé pour éliminer les liquides autres que de l'eau, de substances autres que des produits alimentaires. 



   Deux obstacles importants ont empêche la diffusion des procédés de lyophilisation à grande capacité pour le séchage de produits alimentaires tels que fruits, légumes, viande, été* 
Le premier obstacle est que la durée de   séchage   est considérable, ce qui provoque une utilisation   inefficace   du personnel et des machines. L'autre obstacle est que les frais de traitement tels que les frais de pompage, les frais de force motrice et les fac- teurs de perte thermique étaient élevés.

   Comme les produits ali-   men@aires     sèches   doivent être vendus sur un marché très   compétitif,   un appareil qui peut convenir pour le laboratoire, par exemple pour la préparation de quantités relativement faibles de produits biologiques d'un prix élevé devient souvent impossible à appliquer du point de vue économique lorsqu'on travaille sur des quantités de l'ordre de la tonne, requises dans l'industrie alimentaire.

   

 <Desc/Clms Page number 3> 

   comme   on le Terra en detail plus loin, l'appareil de la   présente invention    utilise  unvéhicule   gaaeux    qui circule à ,   faible pression dans la chambre de   séchage   au cours du processus de séchage et remplit la double fonction de   fournir   la chaleur de sublimation (ou Bêchage) pour libérer la vapeur d'eau du noyau de glace de la matière soumise au séchage et   d'entraîner   la vapeur d' eau sublimée par balayage à la surface de la matière soumise au séchage dans la chambre. 



   Dans un procédé de lyophilisation, la glace à la   sur-   face du produit se sublime d'abord,   laissant   une couche extérieure poreuse sèche qui entoure un noyau de produit congelé. Dans la présente invention, le   véhicule   gazeux diffuse à travers la 
Coque de matière   séché*   qui entoure le noyau de glace et s'intro- duit dans les porte, les "cellules", ou les   interstices   de la   sa*   trice de la matière. Par conséquent, la chaleur est transmise au noyau de glace à partir du véhicule   gaz@=   par conduction par   l'intermédiaire   du gaz dans les pores et par conduction à travers la coque de matière séchée qui entoure le noyau de glace jusqu'à ce dernier. 



   Dans la présente invention, le véhicule gazeux et la vapeur d'eau entraînée sortent de la   chambre   de séchage pour pas- ser dans un condenseur réfrigère où ces vapeurs sont   condensées.   



  Le véhicule gazeux est condensé en un liquide et la vapeur d'eau est condensée en glace qui est ensuite   fondue* Le   véhicule   gaseux     liquéfié   est séparé par gravité de l'eau, et le véhicule gazeux est réchauffé pour le faire repasser à l'état de vapeur ou phase gazeuse convenant pour la recirculation dans la chambre de séchage 
En fonctionnement de cet appareil, la pression dans la chambre de séchage est maintenue à une   valeur   suffisamment faible pour que le véhicule gueux et la vapeur d'eau ne soient pas refroidis à leurs points de rosée respectifs tandis qu'ils passent dans la chambre de séchage.

   Le véhicule   Pieux   est vapo-   rise   avant   d'être   introduit dans la chambre de séchage et condensé à une température plus basse après être sorti de la chambre, de 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 telle.sorte qu'une différence de pression t'établit entre   l'en-     trio   et la sortie de la chambre de   séchage   et fournit la force d'entraînement nécessaire pour que le véhicule gazeux circule dans cette chambre.

   Le véhicule gazeux fournit donc la chaleur de sublimation et balaie la vapeur d'eau sublimée sans qu'il soit nécessaire   d'utiliser   une soufflerie   pour   faire circuler le véhicule   gazeux   dans la chambre de   séchage    
En d'outrée   mate,   les produits alimentaires dans la', chambre de   séchage   servent de restriction de courant dans le cir- cuit de véhicule gazeux et comme le véhicule gazeux chaud cède sa chaleur aux aliments,

   la température et la tension partielle du véhicule gazeux diminuent et atteignent   finalement   la tension partielle présente dans le condenseur de vapeur' Cette différence de pression entre   l'entrée   et la sortie de la chambre de   séchage   sert au pompage ou à la aise en circulation du véhicule   gazeux   et de la vapeur d'eau entraînée. 



   Comme on l'a mentionné plus haut, le véhicule gazeux sortant de la chambre de séchage sous la pression indiquée entraî- ne la vapeur d'eau sublimée dans le condenseur de   vapeur.   Dans ce condenseur, des serpentins réfrigérés absorbent la chaleur requise pour condenser (liquéfier) le véhicule gazeux et pour con- geler la vapeur d'eau entraînée en cristaux de glace. 



   Un but de l'invention est de procurer un procédé de lyophilisation à véhicule gazeux qui permette d'effectuer le   cycle   de séchage en une période relativement courte et à un prix de revient économiquement acceptable* Des procédés dans lesquels tous les facteurs sont conjugués pour accélérer le   séchage   sont connus, mais les procédés connus de ce type ne sont pas commercial ment   acceptables*   Par exemple, on a proposé que la chaleur de sublimation soit fournie au noyau de glace à une vitesse accélérée en utilisant la chaleur rayonnante pour le premier stade de   séchai   et en complétant le séchage   à   l'aide de micro-ondes.

   Toutefois, les frais d'installation   d'un   tel appareil   à   grande échelle sont excessifs et non   compétitifs* 'Suivant   la présente invention, le 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 
 EMI5.1 
 chauffage par rayonnement et par lI101O-on41. peut ttre utilité plus tai dans le cycle de séchage lorsque 1a sublimation est  Pe.

     de,   et un   véhicule     gazeux   peut être utilisé   ensuite   dans le   cycle     lorsque   la sublimation   devient   plus   difficile   
 EMI5.2 
 Un autre but de l'invention est go procurer ua appareU de lyophilisation du type à "è1cu11 gâteux qui n'exige pas de pompage mécanique pouf obtenir la circulation désirée du véhicule pal\1X dans la chambre de séchage,, Ces bute sont atteinte ta U t41S sont un irhiou3i.< Caseu oon 1en...b1... d<i9 tupératures et prtition pratique , et de préférence 1mmi.oib1, à l'tau. 



  Un autre but est de faire fonctionner l'appareil à véhicule genoux condenuble dwtw une gaont de pressions et d4 . ttmptfraturts qui permet de se rapproche, du taux de séchage de casse maximum susceptible d'être atteint en théorie dans un appareil à véhicule gaz. Le tome "taux de edouge dt tun " peut Stre défini comme le poids de vapeur d'eau dlwnde par heure par   unité   de surface et par unité   d'épaisseur   de la matière 
 EMI5.3 
 néchèe. Le taux de séchage de masse peut ttre également défini comme le poids d'eau élimine par heure   divisé   par le poids ini- tial du produit y compris l'eau dans le produit.

   Dans la présente 
 EMI5.4 
 Invention, le taux de séchage de masse est rendu optimum en choi-   situent   une zone de fonctionnement dans laquelle la   pression   
 EMI5.5 
 du gaz est suffisamment élevée pour assurer une excellente trana** mission de chaleur au noyau de glace par conduction mais pas sutt1Nmment élevée pour inhiber indeeirableaent le transport de, la vapeur   d'eau   libérée du noyau de glace et à travers la coque de   matière séché*.   
 EMI5.6 
 



  Un autre but*ost de procurer un appareil de lropb1:U.-. : nation qui permette d$utiliser un chargement continu par trans- porteur. Cette caractéristique cet rdalloable dans l'Appareil à véhicule gazeux de l'invention parce que le   séchage     t'effectue     assez     rapidement   et pour une capacité ou un débit déterminé, il   n'est   pas   nécessaire   que la chambre de   séchage   contienne   une   quantité Importante de produit à un moment donné   quelconque*     fient   

 <Desc/Clms Page number 6> 

 ce rapport,

   l'appareil à   véhicule   gazeux de   l'invention   est   tupi*   rieur aux appareils   habituels   de séchage par le vide où la vapeur d'eau est simplement extraite ou condensée à mesure qu'elle se forme et ou la pression peut être inférieure à 1 mm de mercure. 



  Dans les formes   classiques   à   pression     ultraréduite,   un volume im- portant de matière à sécher doit se trouver dans la chambre de sé-   chage   pour assurer un débit adéquate 
Un autre but encore de l'invention   *et   de procurer un appareil du type décrit où soit évitée pratiquement toute perte de   véhicule   à l'état   sagou%   ou liquide* 
Un autre but de   l'invention   cet de   lyophiliser   avec un   apport   d'énergie total minimum, soit sous   forme d'énergie   thermique soit sous forme d'énergie mécanique ou électrique.

   Un appareil de réfrigération est requis pour condenser le véhicule en liquide et pour congeler la vapeur   d'eau   en cristaux de glace. Dans   l'appa-   roll suivant l'invention, une partie de l'énergie requise pour faire fonctionner le compresseur de réfrigération est récupérée en faisant passer le gaz de réfrigération chaud dans l'appareil de fusion de la   glace,   ce réfrigérant faisant fondre les cristaux de glace. L'eau ainsi obtenue et le véhicule liquéfie sont séparés par gravite.

   Le réfrigérant préchauffe et évapore le véhicule liquéfié dans un bouilleur pour le réchauffer et le recirculer dans la chambre de séchage, 
La façon dont ces buts de l'invention peuvent être atteints ressortira de la description   détaillée,   donnée   ci-après,   d'un procédé et d'un appareil pour la mise en oeuvre de   l'inven-   tion. 



    Dans les dessins :   
Fige   1   est une représentation schématique d'un appa- reil suivant l'invention;   Fige   2 est un graphique montrant comment la   conductivité   thermique du gaz occlus, celle de la matière solide et la conduc-      tivité thermique totale varient avec la   pression   dans la chambre de   séchage   pour un produit   alimentaire   typique, des   pèches   par 

 <Desc/Clms Page number 7> 

 
Fig. 3 est un graphique montrant   comment   la capacité de la vapeur 4'.au iL circuler à travers la coque de la matière . tachée varie avec la pression dans la chambre de séchage;

     Fil- 4     cet   un graphite composite de la conductivité thermique totale du coefficient de transport de masse de la   vapeur   d'eau et du taux de séchage de masse pour différentes pressions dans la chambre de séchage)   Fige 5   est un graphique montrant les caractéristiques de pression-température'de la vapeur d'eau et des différents véhicules. 



   On décrira d'abord les caractéristiques les plus sail- lantes de l'appareil pour la mise en oeuvre de l'invention. Se référant à la Fig. 1, le produit alimentaire est placé dans une chambre de séchage 10 dans laquelle on fait passer un véhicule gazeux chauffé, non toxique, insoluble dans l'eau (de l'heptane par exemple). Le véhicule gazeux fournit la chaleur de sublima- tion et entraîne la vapeur   d'eau   sublimée dans un condenseur réfrigéré 20. Dans ce condenseur, la vapeur d'eau et le véhicule gazeux sont tous deux condensés. unesuspension de cristaux de glace et de véhicule liquide passe dans un appareil de fusion de glace   30   où l'eau est séparée par gravité.

   Le liquide sortant de l'appareil de fusion de la glace et le véhicule liquide venant directement de la partie inférieure du condenseur 20 sont dirigés vers le bouilleur 36 et   revaporisés   par des réfrigérants chauds. 



  Le véhicule gazeux vaporisé dans le bouilleur est chauffé tandis qu'il passe dans un surchauffeur au-dessus du bouilleur. Le   véhi    cule gazeux sec, chaud pénètre à nouveau dans la chambre de   séohag   et le cycle de lyophilisation continue. Comme le véhicule gazeux est condensé à une pression plus faible que sa pression d'entrée, une pression positive s'établit dans la chambre de séchage,   ce   qui élimine la nécessité d'une soufflerie ou d'un ventilateur de cirou lation. 



   Avant de passer à une description détaillée d'une forme de l'invention, on trouvera ci-dessous un   résumé   de certains des 

 <Desc/Clms Page number 8> 

 problèmes physiques et des considérations qui Interviennent dans la lyophilisation et particulièrement dans l'utilisation d'un . véhicule galeux. Il y a deux problèmes fondamentaux qui concernent l'exécution d'un processus de lyophilisation en une durée relati- vement courte ou cycle. Ces problèmes sont i (I) Le   problème   de la   transmission   de chaleur au noyau   de glace   dans   la Ratière.   



   (II)   Le problème   de l'élimination de la vapeur d'eau qui se sublime à partir du noyau de   lace.   



   Le taux de l'élimination de la vapeur d'eau doit être suffisamment élevé pour maintenir la pression partielle de la vapeur d'eau sur le noyau de glace suffisamment basse pour empê- cher une température excessive du noyau de glace et la fusion qui en recuite. 



   Chacun de ces problèmes fait entrer en jeu plusieurs facteurs qui sont décrits plus   loin*   Dans certains cas, on ne peut rendre un facteur optimum qu'aux dépens d'un Autre et on obtient des paramètres apparemment incompatibles. Comme on le verra, l'appareil de l'invention fonctionne dans une gamme de pressions et de températures qui a été soigneusement choisie pour tenir compte de ces conditions* Suivant la présente invention   l'appa-     roll   est réglé de façon à fonctionner suivant le compromis le plut efficient entre des critères apparemment incompatibles de façon à obtenir le taux de séchage de masse optimum.

   Ces facteurs'1 et II indiqués plus haut seront exposés en détail pour faciliter la compréhension de l'importance des gammes de fonctionnement qui ont été choisies suivant la présente invention. 



     (I)     Transmission   de chaleur au noyau de dace dans la   matière   (a) Effet de latempérature du noyau de   glace   
La transmission de chaleur au noyau de glace est d'au- tant plus grande que la température du noyau est plus basse parce que le taux de transmission de chaleur entre deux corps est une fonction de leur différence de   température    Par conséquente quand 

 <Desc/Clms Page number 9> 

 
 EMI9.1 
 le noyau de glace est plus froide e'est-a-aire que sa température est plus basse par rapport à la temporaire du véhicule axtst , la   transmission   de chaleur du   véhicule     galeux   au noyau de glace est d'autant plus grande.

   Ce critère   suggérerait   de   porter   au   sa*   
 EMI9.2 
 xlmua it température du véhicule gazeux et Au minimum la tmpdra. ture du noyau de glace, nuls dans l'appartil de l'invention la fixation d'autre* conditions de fonctionnement dite raine la tempé- rature du noyau de glace  Par conséquent, comme on le verr,, dans 10&ppartil de l'invention  il n'ext pas n4ue*ouîre de tenter de régler directement la température du noyau de glace. 



  (b) Effet de la tea.pér#1fftreil da la surface dl la geouit de matibri La transmission de chaleur par conduction à travers la matière elle-mtot vers It noyau de glace est d'autant plus grande que la température superficielle dt la coque de matière séché* qui entoure le noyau est   plus   élevée.

   La température de la   surface   ex-   térieure   de la coque de   matière     séchée   qui entoure le noyau   de   glace est principalement une fonction de la température du véhi- 
 EMI9.3 
 cule gâteux passant à travers la chaabre de séchage, Amdo dans l'appareil de l'invention, la température   superficielle   de la 
 EMI9.4 
 matière séché@ est commandée en réglant la température du vdhî- cule   gazeux*     Toutefois    la température de la coque de matière   séché*   doit être maintenue en   dessous   d'une température qui car    boni serait   les parties   séchées   du produit,

   de telle sorte qu'on ne peut porter au delà de limitations   extrinsèques   la température du véhicule gazeux citée plus haut. 
 EMI9.5 
 



  (c) Effet de la oonduotivite themioue la oopue séchée et de 1& vapeur occluse sur la transmis pfron de chaleur ait nexau dt clâcit.- 
Dans l'appareil de l'invention, la chaleur de   sublima-   tion doit être fournie par   transmission   de chaleur du   véhicule   gazeux au noyau de glace. Cette   transmission   du courant de   véhicule        gazeux balayant l'extérieur de la coque jusqu'au, noyau de glace 
 EMI9.6 
  'effectue de deux manières. Une manière est la conduction à travers 

 <Desc/Clms Page number 10> 

 la matière solide de la coque composite de matière   séché@   Jusqu'au 
 EMI10.1 
 noyau.

   L'autre est une transaisaion par conduotion de la ah*lw? à travers le mélange gaseux retenu dans les cellules, les pores, les capillaires ou la matrice de la coque d.... t1r..'ob',. Ce ' mélange de gaa occlus comprend la vapeur d'eau oubliait à partir du noyau de glace et If ,.lhiW1. gazeux Qui a d1tf\&l' dans la coque. Cette transmission de chaleur t'erfeotue du Cas occlus jusqu'à une cellule, un pore ou là pêMla'ua capluairel de cette paroi au gaz oc<Mu< d4ma 1< port fti.tr1J , Xa paroi opposée du pores et ainsi de suite jusqu'à a4, que la chaleur soit transmise au noyau de glace.

   La conductlritf thermique totale est la tome de ces deux effets* 
Dans le cas de matière cellulaire telle que des fruits, des   légumes,   de la viande ou Analogues, ou de matières poreuses telles que des concentrés de café   séchât    la plus grande partie 
 EMI10.2 
 du volume de la coque de matière aîchée qui entoure le noyau de glace est occupée par ce mélange de gaz occlus* L'effet est le même qu'il s'agisse de pores ou de cellules  et les termes plue   généraux   "poreux" et "pores" sont   utilisés   pour le tout. 



  Lorsque l'appareil fonctionne dans la Came de pressions qui con- vient le mieux pour la lyophilisation de produite alimentaires ou analogues en utilis&nt suivant l'invention du n-heptane comme véhicule gazeux, environ 54% de la conductivité thermique nette de cette coque composite de matière et de gaz occlus sont   respon-   sables de la transmission de chaleur à travers le gaz occlus dans les pores de la matière. Le chiffre correspondant pour une matiè- 
 EMI10.3 
 re ¯uoroch1m1que (FC-75) est 'ou, et d'autres fluorooarbures donnent des résultats semblables.

   Comme on l'a mentionné, puisque la coque de matière   séohée   est toujours en contact par une de 
 EMI10.4 
 ses parties avec le noysu de glace, la conductivité thermique totale comprend également   l'effet   de la'transmission directe de chaleur depuis le courant externede   véhicule   gazeux à travers la matière solide elle-même et jusqu'au noyau de glace. 
 EMI10.5 
 



  On se référera à présent à la Flg. 2 qui comprend une courbe représentant la conductivité thermique totale K d'une 

 <Desc/Clms Page number 11> 

 
 EMI11.1 
 la CondUat4Vtt$ thetaiqse 40 occlui (l'heptane) à din4, rente# pressions et aux températures entrant 4a jeu dans le procède. La Fi g. 2 présente également des courbes montrant la '"   contribution     individuelle   du gaz et la   contribution     individuelle   de la matière   solide     à   la courbe de   conductivité     thermique     totale.   
 EMI11.2 
 se référant à 1a courbe de la Pis.

   2 à des presiio1 inférieure! à 0l, ma de mercures la contribution du gaz est fui- ble mais à mesure que 1a pression augmente au delà de ce point, la contribution du gaz augmente rapidement. Ceci peut étre expliqué de la manière suivants* Lorsque la pression des gaz occlut est très faible, le nombre de   molécules   de gaz qui occupent un volume donné (par exemple un pore ou un   capillaire   de la matière   alimentaire)   est également réduit* Dans ces conditions, le   trajet   
 EMI11.3 
 libre moyen des molécules entre les collisions lntemoléculatres est plus important que le diamètre des pores, Suivant la th#orie cinétique des gaz,

   la conductivité thermique est   proportionnelle '   au produit de la   densité   du gaz et du trajet libre moyen* Dans ce cas, où le trajet libre moyen est maintenu constant par la paroi du pore ou de la cellule, la   conductivité   thermique du gaz est proportionnelle à la densité de gas qui, à son tour, est   propor-   
 EMI11.4 
 tionnelle à la pression* Ceci est représenté sur la courbe' "part'* du gaz" de la   Fige 2   et correspond à la partie   essentielle  )* ?   
 EMI11.5 
 droite de la courbe à gauche et en dessous du point "x". [ \ :

   On notera que lorsque la partie droite de la courbe représentant ' la contribution du gaz à gauche du point "tE" est ajoutée 1  on  tributton en valeur constante de la matière solide, le raifort exprimé par la ligne droite cet perdu sur le graphique d*4j4 tivite theratiqu'e fatale obtent!' j-j La théorie cinétique des gai albel que la eondmtë4t' thermique du gaz oit indépendante de 14 'pression si le trajetf z libre moyen des moléculeu est réduit par rapport aux dimuotîbb de 1* espace qui les entoure.

   Pana le présent cas, aux prelt, les plus élevées (supérieures à 30 mm de mercure environ), le nombre de   molécules   qui occupent un pore du produit   alimentai*  *   est fortement accru de telle sorte que   lois   collisions entre loti 

 <Desc/Clms Page number 12> 

   molécule*   dominent par opposition aux collisions entre des molé- cules et les parois du pore. Dans   ces   circonstances, le trajet libre moyen des molécules est réduit par rapport au diamètre du pore et la conductivité thermique reste ou devient constante   à   mesure que la pression augmente davantage.

   Cet état est   repré-   .enté sur la courbe "part du gaz" de la   Fige 2   par la   partie à   valeur essentiellement constance de la courbe à droite du point "y". 



   Entre le point "x" et le point "y" se trouve une zone de transition où le rapport entre la contribution de la   conduoti-   vite thermique du gaz et la pression change d'un rapport de pro-   portionnalité   directe à un rapport de conductivité constante quand la pression change.

   Cette transition graduelle est le résultat de variations des dimensions des pores dans la matière   séché@,   de   telle   sorte   qu'il   n'existe aucune pression unique pour laquelle le trajet libre moyen devienne égal au diamètre des   pores*   En outre, le phénomène appelé "saute de température" qui se manifeste par une différence   définît   de température entre la surface solide ot le gaz immédiatement adjacent à la surface devient notable lors- qu'on passe de pressions élevées à une pression plus basses La "saute de température" provoque une réduction apparente de la oon- ductivité thermique lorsqu'on passe   à   des pressions intérieures dans la zone de transition. 



   La courbe de conductivité thermique totale de la   Pige 2   est la somme algébrique des courbes de la contribution ou part du gaz et de la contribution ou part de la matière solide. La forme de la section sinueuse de la courbe   qui .   une   seconde     dérivée   positive, c'est-à-dire la section d'environ 0,01 à 1,0 mm de mer-   cure,   est bien en dessous de la gamme de fonctionnement.

   La forme de cette section provient simplement de l'addition algébrique d'une ligne horizontale droite et d'une ligne pratiquement droite inclinée sur une ordonnée logarithmique, et dans ce cas,   l'effet   de la conduction directe domine., Toutefois, l'autre section incur- vés de la courbe, à savoir la section entre   2,0   et 30 mm de mer- cure, a une signification physique par rapport aux dimensions des 

 <Desc/Clms Page number 13> 

 cellules ou des pores, et au trajet moléculaire libre Moyen cotant on l'a expliqué, 
 EMI13.1 
 Pour résumer, le* rapports entre la pression et la con- ductilité thermique peuvent être compris en considérant comment le trajet libre moyen et le nombre de collisions des molécules de gaz varient avec la pression du gaz.

   Aux pressions extrêmement 
 EMI13.2 
 faible , il n'y a que peu de collisions tntermo14cu1a1rl', et les   molécules   du   gaz se   heurtent principalement aux parois de la 
 EMI13.3 
 cellule, du pore ou des capillaires de la natlère poreuse, Le trajet libre moyen des molécules est limité à la ditacneion moyenne des interstices ou pores dans   lesquels   elles sont contenues*   toutefois    le nombre de   molécules   est si faible que la   conductivité   thermique due au gaz occlus est négligeable. 



   A mesure que la pression augmente, on atteint un point 
 EMI13.4 
 (point adjacent nxn, fin. 2) oïl le nombre de molécules entrant en collision avec la matrice solide augmente sensiblement en propor- tion directe avec l'augmentation de la pression, Lorsque la   près    
 EMI13.5 
 sion est portée jusqulâ une valeur de plusieurs millimètres de mercure (dans la zone de transition, Fige 2) un nombre important de collisions intermoleculairea commencent à se produire.

   Dans cette région de pression (la Ion. où fonctionne   l'appareil),   le 
 EMI13.6 
 comportement du gaz subit une transition graduelle vers le eoapor-   tement   qu'il présente à des pressions encore plus élevées au- dessus du point "y" où le type dominant de collisions est inter- moléculaire par opposition aux collisions avec la matière solide qui les entoure. A mesure que la pression continue à augmenter 
 EMI13.7 
 (au-dessus de la zone du point nys, Fil. z) les collisions 1nte01éoulairel dominent et, en fait, à des pressions qui ne      sont pas trop éloignées de cette région, la conductivité thermique reste constante et n'augmente plus à mesure que la pression augmente. 



   Comme on peut le voir à la   Pige   2, la conductivité ther- mique totale des produits alimentaires   séchés   présente une valeur 

 <Desc/Clms Page number 14> 

 relativement faible pratiquement constante   (0,009)   à des pres- dons inférieures à   0,01   mm de mercure, et une seconde valeur pratiquement constante   (0,0194)   qui est 2,15 fois plus élevée que la première valeur pratiquement constante. Cette seconde valeur pratiquement constante se présente à des pressions supérieures à 30 mm de mercure environ.

   Suivant la présente invention, il existe une zone de transition importante entre ces deux pressions,   à   savoir la   sono   entre 2 et 30 mm de mercure où la valeur la plus basse de la conductivité thermique totale X (en utilisant de l'heptane   comme   véhicule gazeux) est encore relativement éle- vée (supérieure à 0,15 unité) et où K augmente à partir de cette valeur passe presque Jusqu'au maximum possible de   0,0194   unité. 



  La gamme de fonctionnement plus basse de   22   mm de mercure est choisie parce qu'elle représente l'extrémité inférieure de la zone de transition. En dessous d'une pression d'environ 2 mm de mercure, la conductivité thermique se réduit rapidement dans un rapport exprimé par une ligne pratiquement droite, 
Lorsque tous ces facteurs sont rendus optima, on trouve qu'en considérant la   conductivité   thermique seule dans le cas de produits alimentaires tels que la viande de boeuf, les légu- mes, les fruits etc., il existe une pression de vapeur totale (pouvant descendre jusqu'à 5 à 15 mm de mercure et pouvant aller quelquefois   jusqu'à   30 mm de mercure environ) pour laquelle la conductivité   thermique   est presque à son maximum. Au-dessus de . 



  30 mm de mercure, le taux d'augmentation de la conductivité thermique avec la pression tombe si rapidement qu'on ne retire aucun avantage de ces pressions élevées. 



   D'autre part, suivant la présente invention, on tient compte du fait qu'à mesure que la pression de vapeur d'eau augmente, la température du noyau de glace augmente puisque la température du noyau de glace s'adapte à la pression de vapeur à laquelle il est   soumis.   



   Le liquide dans l'aliment est généralement une solu- tion, et le point de température   euteotique   de ce liquide est 

 <Desc/Clms Page number 15> 

 inférieur à la température correspondant au triple point de l'eau. 



   Il n'est généralement pas réalisable du point de vue   commercial   de travailler en dessous de la température sutectique, de sort,* que la pression partielle de la vapeur d'eau sera maintenue, entre la température du point   euteotique   et celle du triple point, en un point qui réduit dans une mesure acceptable la quantité de solution liquide subsistant dans la matière au cours du séchage, 
Lorsque le séchage est complètement terminé, la matière est   parfai-   tement sèche et la quantité très faible d'eau dans la solution qui était présente est évaporée. 



   Comme il ressort de la. Fig. 2, la conductivité thermique 
K peut être réglée en agissant sur la pression dans la chambre de séchage et, dans la gamme examinée, la conductivité thermique aug- mente à mesure que la pression dans la chambre de séchage augmente. 



   On peut mentionner également que la capacité de trans- mission de chaleur du véhicule gazeux lui-même qui balaie le pro- duit varie directement avec sa densité et par conséquent avec sa pression. Donc, en plus.de sa faible conductivité thermique aux pressions très faibles, le véhicule gazeux lui-même a une faible capacité de transport de chaleur par unité de volume à ces fai- bles pressions. Dans la zone de pression de travail utilisée dans   l'invention,   la conductivité thermique du véhicule gazeux est relativement élevée. 



     II'   Elimination de la   .vapeur   d'eau de la   matière.   



   (a) Effet de la température du noyau de glace. 



   La vitesse de l'élimination de la vapeur d'eau augmente à mesure que la température du noyau de glace augmente. A mesure que la température du noyau de glace augmente, la pression de va- peur de la glace augmente également ce qui   augmente   la force qui écarte la vapeur du noyau de glace et par conséquent, augmente la vitesse d'élimination de la vapeur d'eau. On notera que l'effet de ce phénomène par rapport aux avantages obtenus est incompatible avec le paragraphe 1 (a) ou une augmentation de la température du noyau de glace abaisse la transmission de chaleur à ce noyau 

 <Desc/Clms Page number 16> 

 et, par conséquent, constitue un inconvénient. 



   Toutefois, comme on l'a déjà   mentionné,   dans le fonc- tionnement de l'appareil suivant l'invention, la température du noyau de glace est   déterminée   par le choix d'autres paramè-   tris-   Dans un cas comme dans l'autre, la pression partielle de la vapeur d'eau est maintenue suffisamment basse, c'est-à-dire entre le point eutectique et le triple pointa pour que la tempé-   rature   du noyau de glace ne devienne pas trop élevée et pour que la glace ne fonde pas* (b)   Effet de   la   concentration de vapeur     d'eau   à la   surface   de la   coque   de   matière   séchée 
La concentration de vapaur d'eau à la surface de la coque de matière séchée,

   c'est-à-dire de la matière entre la sur. face du produit et le noyau de lace, ralentit toute nouvelle sublimation de la vapeur d'eau provenant du noyau de   glace.   Les   molécules   d'eau quittent le noyau de glace par sublimation suivant des lois statistiques et, d'après les mêmes   lois,$   les molécules de la vapeur d'eau qui entoure le noyau peuvent également y repénétrer. Cet effet de retour est augmenté à mesure que la concentration de vapeur d'eau à la surface de la matière   augmente.   



   On se rappellera que les lois de la physique   indiquent   que le rapport entre la pression de vapeur intrinsèque sur de la glace à une température déterminée et la pression de vapeur d'eau réelle qui peut être présente est un facteur qui détermine la vitesse de sublimation. Les molécules de vapeur d'eau sortent du noyau de glace et y pénètrent à nouveau et ces changements de phase moléculaire se compensent aux conditions d'équilibre, c'est-   à-dire   lorsque les deuxpressions de vapeur sont   égales*   Cette action de sublimation de la surface du noyau de glace n'est pas affectée par la pression partielle coexistant* des molécules du véhicule galeux.

   Le véhicule gazeux préféré, le n-heptane, n'est pas miscible à l'eau et ne se dissout pas dans la glace, de telle sorte que les deux gaz (ou les vapeurs, si on préfère utiliser ce terme) réagissent indépendamment au point de vue amorçage du   pro-   cossus de sublimation. 

 <Desc/Clms Page number 17> 

 



  La concentration de vapeur   d'eau   à la   surface   de la 
 EMI17.1 
 coque de matière séché* peut être réglée fcet, en fait, fit monde à une valeur   irez   faible dans la présente invention en agissant sur la température et le courant de véhicule   gazeux.   Ce dernier est 
 EMI17.2 
 doutant plus efficace pour abaisser la concentration de vapeur d'eau à la surface de la coque de matière oh qu'il est plus sec$ e'ett-a-dire que son humidité relative est plus faible# La   vitesse   de sublimation à partir du noyau de   glace     est     augmenté*   en proportion. 
 EMI17.3 
 



  (c) Effet du coefficient de transport de tasie de la vapeur d'eau a travers la matière eechee ocapoeite fitjjRdirftfon.aai-P.ççJHis. ,.. ,,,,, , ., , , , ...M1 #.,,. 



   Si tous les autres facteurs sont ignorer la durée de   séchage   est réduite   à   mesure que le coefficient de transfert de   mais*   de la vapeur d'eau est augmente. Le   coefficient   de trans- 
 EMI17.4 
 fert de casse comprend les effets du courant ou <aouveaent de   diffusion     de*     molécules   de vapeur d'eau depuis la surface du noyau de glace et à travers la   coque     Intermédiaire   de   matière   
 EMI17.5 
 eechee et de véhicule gazeux occlus,

   et le courant hydrodynaai- que des molécules sur les abat# trajetµ$ La mesure dans laquelle   chacun   de ces effets Individuels contribue au   coefficient   de transfert de   masse     d'ensemble   ne peut être exprimée de   façon     simple.     L'effet   net est proportionnel à la   différence   entre la pression de vapeur d'eau dans le noyau de glace   et la   pression totale dans la chambre de   séchage,     différence   de   pression   qui établit la force   motrice   qui écarte la vapeur   d'eau   du noyau de glace.

     Toutefois     l'effet     d'une   force motrice   déterminée     est     lui -   même en rapport avec les   propriétés     physiques   de la matière   soumise   au   séchage   et avec les   propriétés   du gaz véhicule   gazeux,   par exemple son poids   moléculaire.   A   mesure   que la   pression   du   véhicule   gazeux ou de la vapeur occluse dans les pores de la matière   soumise   au séchage diminue,

   les   molécules   de vapeur d'eau qui ont été sublimées à partir du noyau de   glace   peuvent se déplacer 
 EMI17.6 
 d'autant plus facilement a travers les pores de la matière séchée et à travers les parois poreuses jusqu'à la surface de la matière où elles peuvent être balayées par le véhicule   gazeux.   

 <Desc/Clms Page number 18> 

 



   On se reportera à présent au graphique de la   Fig. 3   qui se passe en grande parti*   d'explication.   Comme on peut le voir à la   fige   3, il existe deux phases distinctes dans la courbe du coefficient de transport de masse* Aux pressions inférieures à 0,2   tain   de mercure environ, le coefficient de transport de masse D est constant à sa valeur maximum. 



   Aux pressions supérieures à 2 mm de mercure environ, le coefficient de transport de casse se réduit à mesure que la   pros-   sion augmente,, Il existe une zone de transition approximativement entre les pressions de   0,2   et de 2 mm de mercure qui relie les deux zones précitées. 



   Comme dans le cas de la conductivité thermique, le coef-   ficient   de transport de masse peut être réglé en agissant sur la pression dans la chambre de   séchage*   Ce coefficient est d'autant plus   élevé   et la vitesse du courant de vapeur   d'eau   provenant du noyau de glace passant par les pores et se joignant au courant de véhicule gazeux est d'autant plus grande que la pression est plus basse. Comme   l'indique   la Fig. 3, la zone de fonctionnement suivant la présente invention est comprise entre la limite de pression supérieure de la zone de transition du coefficient de transport de masse (environ 2 mm de mercure) et une pression d'environ 30 mm de mercure.

   Comme indiqué à la   Fil-   2, la plus basse de ces pressions (2   met   de mercure) correspond à la pression inférieure de la zone de transition de conductivité thermique. 



  La pression la plus haute est la pression pour laquelle la con- ductivité thermique K   (Fil.   2) est devenue pratiquement constante. 



   La comparaison des Figs. 2 et 3 révèle que dans la zone de travail de la présente invention, à Mesure que la pression de vapeur totale est réduite de la pression de travail plus élevée de 30 mm de mercure à la pression moins élevée de 2 mm de mercure, le coefficient de transport de masse augmente de plusieurs   c entai- j   nes de pour-cent (environ 800%) tandis que la réduction   correspon-   dante de la conductivité thermique n'est que d'un peu plus de   20%.   



  Dans la présente invention, le coefficient de transport de masse 

 <Desc/Clms Page number 19> 

 dans la zone de fonctionnement indiquée à la Fig. 3 suffit pour libérer la vapeur d'eau dégagée par suite de la chaleur fournie .      au noyau de glace suivant les principes   examinés à   propos de la conductivité thermique. 



     '   Il   est à   présent possible d'expliquer comment les   diffé-   l'enta paramètres de fonctionnement sont choisis suivant les indi- cations de   la,   présente invention* En comparant les trois facteurs énumérés tous (I) transmission de chaleur au noyau de glace, et (II) élimination de la vapeur d'eau de la matière, comme on l'a mentionne, le facteur (a) dans chaque cas, à savoir l' effet de la température du noyau de glace,   n'est   pas directement réglable lorsque le procédé est mis en marche et ne peut donc être règle indépendamment pour réduire la durée de séchage.

   Ceci parce que la température du noyau de glace au cours du séchage est unique- ment déterxinde par les équations de chaleur et de transfert de masse correspondant à l'appareil une fois que les facteurs (b) et (c) des rubriques 1 et II ci-dessus ont été fixés. 



   Les postes (b) des deux rubriques principales (I) et (II) sont facilement réglés et ne sont pas incompatibles. Ces postes sont : la température de la coque de matière séchée et la concentration de vapeur d'eau à la   surface   de la coque. Ces postes peuvent être optimalisés en réglant la température du véhicule gazeux, son débit et son degré de   sic@ité,   de telle sorte que dans la présente invention un choix des caractéristiques du véhi- cule gazeux assurant des avantages par rapport à un des facteurs des postes (b) cités plus haut assure également des avantages par rapport à l'autre facteur. 



   Les postes (c) de la rubrique   CI)   transmission de cha- leur au noyeu de glace, et de la rubrique (II) élimination de la vapeur d'eau sont   généralement   incompatibles. Ces postes sont : la conductivité thermique du gaz occlus dans la coque de matière séchée et le coefficient de transport de masse de la vapeur d'eau sublimée   à   travers la coque composite et son volume important de gaz occlus. 

 <Desc/Clms Page number 20> 

 



   Comme on l'a décrit plus haut, si la pression dans la chambre de séchage est augmentée d'une faible valeur (par exemple 
1 ou 2 mm de   mercure) à   une valeur plus élevée (par exemple 30 mm de mercure), la conductivité thermique de la partie séchée compo- site intermédiaire de la matière et du gaz occlue augmente, puis reste pratiquement constante. 



   Inversement, à mesure que la   prose±=   dans la chambre de séchage augmente dans la même gamme, le coefficient de transport de masse de la vapeur d'eau venant du noyau de glace à travers la coque séchée composite intermédiaire de matière de gaz occlus et jusqu'à la surface de la matière pour être entraxe par le . véhicule gazeux diminue mais reste suffisamment élevé.

   Dans le cas du coefficient de transport de masse, l'augmentation de près  sion au lieu d'être favorable comme dans le cas du facteur de conductivité thermique devient un inconvénient* En fait, à la pression atmosphérique, l'effet de transport de masse cité a une valeur si faible que, même si le véhicule gazeux pouvait balayer toute la vapeur d'eau de la surface de la coque et maintenir   ainsi   une pression de vapeur d'eau égale à   zéro à   la surface de la ma- tière séchée, le transport de masse de la vapeur sublimée à par- tir du noyau de glace jusqu'à, la surface de la matière séchée serait si lent que la durée de séchage deviendrait exagérément longue. 



   Il faut encore noter que la capacité de   transmission ,   de chaleur par unité de volume du gaz augmente avec la pression et qu'aux très faibles pressions, de grands volumes de véhicule gazeux doivent circuler pour fournir la chaleur de sublimation. 



   Comme on l'a mentionné et suivant l'invention, ces fac- teurs apparemment incompatibles sont rendus optima en choisissant une pression de travail dans la chambre de séchage dans une sone ' de pression ou la courbe de   conductivité     thermique   se trouve dans une sone de transition, à savoir ure sono de pression où le trajet libre moyen des molécules du véhicule gazeux sont du   mime   ordre général que les dimensions moyennes intérieures des pores,

   

 <Desc/Clms Page number 21> 

 des cellules ou des capillaires de la matrice de la   matière     à   sécher* Toute   augmentation     supplémentaire   de la pression du véhi- cule   gazeux   ne favorise pas la transmission de   chaleur   de la sur- face extérieure de la coque de matière séchée jusqu'au noyau de    glace$    
On se référera à   prient AU     graphique composite   de la Fig. 4.

   Ce   graphique     superpose     les   courbes de conductivité thermi- que et de   transport   de   masse     examinées   plus haut et   ajoute     une   courbe   représentant   le taux de   séchage   de   masse   W qui en   résulte   pour un produit   alimentaire     typique..     tel'que     des   pêches, On noter* que la zone de gamme de travail   d'ensemble     déjà     cité*   comprend la   bosse   de la courbe de la   vitesse   de séchage de   masse*     Toutefois,

     suivant la présente invention une gamme de   pression!   de travail typique est beaucoup plus réduite et de 5,67 à 11 mm de mercure   dans     l'exemple   cité* Cette gamme coïncide   pratiquement     avec   la   sont   de la   vitesse   de   séchage   de   masse   optimum sur la   courbe*   Dans cette gamme de   pressions,

     les effets du transport de    ses   sont encore suffisamment importante bien que   se   réduisant rapide- ment à mesure que la pression augmente pour que la vapeur d'eau sublimée à partir du noyau de glace atteigne la surface de la matière   séché@   pour être entraînée par le véhicule   gazeux   à une vitesse assurant une durée de séchage réduite.

     Comme   on l'a déjà Indiqué, si une quantité suffisante de chaleur pour la oubli- mation a atteint le noyau de glace, dès que la vapeur d'eau atteint la surface de la matière, il n'y a plus de problème parce que   le     véhicule   gazeux peut être facilement   réglé   pour balayer cette vapeur d'eau hors de la chambre de séchage* La pression partielle de la vapeur d'eau ne dépasse jamais 1,3 mm de mercure environ ce qui est bien en dessous de la pression du triple point de telle sorte que la   sublimation   se produit. 



   Dans les   procédés   déjà proposés utilisant un véhicule gazeux,   ce   gaz circule dans l'appareil à une pression totale re- lativement élevée, par exemple à la pression   atmosphérique*   Dans ces conditions, on peut voir aux   Figs.

   3   et 4 que les   caractérisa    

 <Desc/Clms Page number 22> 

 ques de transport de masse de la vapeur d'eau à travers le gaz occlus dans la matière séchée intermédiaire sont   si   faibles que même lorsque la surface de la matière séchée est débarrassée de la vapeur   d'eau   par le véhicule gazeux, la quantité de vapeur d'eau   éliminée   de cette région du noyau de glace n'est pas suffisamment grande et des quantités supplémentaires de vapeur d'eau ne peuvent être sublimées à partir du noyau de glace   à   travers la coque in- termédiaire de matière   séchée   pour rendre le procède pratique. 



  Ces appareille exigent   de*     duré..   de séchage exagérément longues. 



   D'autre part, si l'on utilisait les appareils connus du type à véhicule gazeux non condensable à des pressions totales   suffisamment   basses pour atteindre un transport de masse acceptable de la vapeur d'eau à travers la coque Intermédiaire de matière séchée, les conditions de volume et de vitesse nécessaires   pour le   dispositif de pompage du véhicule gazeux seraient très sévères ce qui à nouveau rendrait   le   prix de revient de   l'appareil   économique- ment sans intérêt. 



   La zone de travail optimum, en termes de vitesse d'éli- mination de la vapeur d'eau, est la région dans laquelle la pression est suffisamment élevée pour obtenir une conductivité thermique relativement élevée et une transmission de chaleur élevée au noyau de glace, mais cette pression ne peut être élevée au point; de réduire le transport de masse suffisamment pour inhiber   exces-     sivement le passage de la vapeur d'eau venant du-noyau de glace à   travers la coque de matière séchée et le procédé est mis en oeuvre sans augmenter la température du noyau de glace suffisamment pour propre une quantité commercialement inacceptable de solution concentrée non congelée de matières solides et d'eau au cours du procédé de séchage.

   Comme on l'a mentionné., la quantité très faible de solution qui se forme est également évaporée au cours du cycle de séchage. 



   Comme on l'a indiqué, la zone de fonctionnement en termes de gamme de pressions peut être définie comme étant la zone de transition de la courbe de conductivité thermique à la   tempe-   

 <Desc/Clms Page number 23> 

 rature   choisit*   Cette   sont   peut   également   être   définie     comme   étant la gamme de pressions dans laquelle le trajet libre moyen des molécules de gaz et les dimensions   aoyennes   des pores, cellules, ou capillaires sont pratiquement   égaux   ou dont du   même   ordre. 



   La zone de pression de travail* peut être encore décrite comme' étant la   sono   dans laquelle la conductivité thermique est aussi élevée que possible mais ou, pourtant, la pression n'est pas élevée au point d'empêcher le passage de la vapeur d'eau hors de la matrice à un degré tel qu'on dépasserait la température maximum admissible pour le noyau de glace* 
Les critères de base et paramètre. découverts comme   déterminant   le fonctionnement suivant la présente invention ayant été expliqués, on se référera à présent à la Fig. 1 qui est une représentation schématique des éléments essentiels d'un appareil de lyophilisation du type discontinu pour la mise en oeuvre de l'invention. 



  DESCRIPTION   GENERALE  DE L'APPAREIL. 



   Se référant à la Fig. 1, le produit   à   sécher est   plaoé   dans la chambre de séchage 10 dont les détails ne font   pas   partie de la présente invention. Dans le cas de légumes, de champignons ou analogues, le produit est coupé en   dit   ou transformé   d'une   autre manière en morceaux   assez   petits. Dans le cas de viandes, le produit est coupé en dés ou en tranches relativement minces de la   façon   habituelle. Dans l'appareil discontinu représenté, la porte étanche habituelle   12   est prévue pour charger et décharger le pro- duit.

   Av&nt d'être placé dans la chambre de séchage, le produit est réparti sur des plateaux en treillis 14 qui sont disposés horizontalement et qui permettent le passage du   gaz à   travers,le produit et les fonds des plateaux. Le produit à sécher, indiqué d'une manière générale en 16, a été préalablement congelé   dans des '   appareils industriels classiques dont les détails ne font pas partie de l'invention. 



   Un passage de sortie 18 relie la chambre de séchage 10 au condenseur   20,   ce condenseur étant prévu pour condenser et li- 

 <Desc/Clms Page number 24> 

   quéfier   le véhicule   galeux   HV et congeler la vapeur   d'eau   entrai  née WV en cristaux de glace X. Comme   on'   l'A déjà   Mentionné,   le véhicule   galeux     HV     utilité   dans la forme de l'invention qui va être décrite est de la vapeur d'heptane à l'état gazeux.   Associé   au condenseur de vapeur principal   20,   un appareil de réfrigération est indiqué par R.

   Cet appareil comprend le compresseur habituel 
22 dans lequel le   gaz   réfrigérant est comprimé et conduit par un tuyau de réfrigérant chaud 24 vers un serpentin   28   dans un appa- reil de fusion de glace 30. L'appareil de fusion de glace 30 sert de premier stade de condenseur du réfrigérant et fournit la chaleur nécessaire pour faire fondre les cristaux de   glace X   formés au cours du processus de séchage. 



   Un tuyau de sortie   34   fait passer le réfrigérant chaud sortant du serpentin de fusion de glace 28 dans un bouilleur 36 où   l'heptane   liquéfié   HL   est évaporé, pour former la phase vapeur ou gazeuse   HV.   Cette évaporation est   effectuée   au moyen d'un serpentin d'évaporation 38 qui est relié au tuyau 34 et qui est plongé dans le véhicule liquide HL dans le bouilleur 36* Une con- duite de sortie du réfrigérant 40 relie le serpentin de l'évapora- teur d'heptane 38 à un détendeur 42 et le   réfrigérant   refroidi et condensé quittant le détendeur 42   se   détend dans les serpentins de réfrigération   44   montés dans la partie supérieure du condenseur de vapeur principal 20,

   Le réfrigérant qui est à présent gazeux, est revoyé au compresseur 22 depuis les serpentins de condenseur 
44 par une conduite d'aspiration 46. 



   Pour débarrasser les serpentins de réfrigération   44   des cristaux de glace accumulés, une pompe   50     d'arrosage   des serpentins est prévue avec une conduite   d'entre.     51   qui reçoit l'heptane li- quide HL de la partie inférieure du condenseur. La sortie de la pompe est reliée à un distributeur 52 qui se trouve au-dessus du serpentin de réfrigération 44.

   Ce distributeur est muni de petits ajutages ou orifices de façon que le véhicule liquéfié   HL   extrait de la partie inférieure de la pompe du condenseur 50 soit pulvérisé sur le serpentin de réfrigération 44 pour détacher et entraîner les cristaux de   glace   X qui y sont   déposés.   A la partie inférieure du condenseur, un agitateur 54 est prévu, entraîné par un moto- 

 <Desc/Clms Page number 25> 

 
 EMI25.1 
 réducteur 55, Cet agitateur 54 non seulement agit* 1$ Mttà de glace et d'heptane liquide mais encore sert de pompe pour   faire   
 EMI25.2 
 passer ce saga* par une conduite 56 dans l'appareil de fusion 4e la glace 30, Si nécessaire, une pompe (non représentée) peut être égaleacnt aontét dans la conduite 56 pour transporter plus POÛ- t,

  rrea0.errt le magma vers l'appareil de fusion de glace. L'eau Il ,formée dans l'appareil de fusion de la glace par la chaleur   tour.*   
 EMI25.3 
 ni* à partir du serpentin de condensation du réfrigérant est ponpée à la pression atmosphérique et déchargé* par une pompe due d'charIf de l'eau 58 dont l'entré est lt1iê. à l'appareil der fusion 30. 
 EMI25.4 
 



  Une conduite primaire pour l'heptanw liquidé 60 est montée à la parti* supérieure du carter du oond'M uy de vapeur principal 20 et aboutit à une conduite secondaire de véhicule- li- quide 62 venant de la partie   supérieure   de   1 'appareil   de   fusion   
 EMI25.5 
 de glace z0, Les conduites 60 et 62 ae rejoignent pour former une conduite commune 64 qui aboutit au bouilleur 36 dans une sont située en dessous du serpentin 38 du bouilleur. 
 EMI25.6 
 La pression "b" entre le niveau du liquide dans le con- donseur de vapeur 20 et le liquide dans le bouilleur b est rendue équivalente à la différence entre la   pression   dans le bouilleur et celle dans le condenseur* Comme on peut le voir, cette pression 
 EMI25.7 
 équivaut à ,8 mm de Hg, ce qui correspond à 116 aat 4 'hep tan* liquide. 



   Dans l'appareil de ùnion de lace 30, l'interface entre l'heptane liquide et l'eau doit être maintenu à un niveau suffisamment bas pour empêcher que l'eau atteigne la conduit* 62 aboutissant au bouilleur 36, et cependant   suffisamment   élevé 
 EMI25.8 
 pour que l'heptane puisse atteindre la pompe µ$ On Utilité un   dispositif   de réglage du niveau et une soupape   électromagnétique   65. dans la conduite   60,   
Le dispositif de réglage du niveau est représente sché-   Statiquement.   Il utilise un capteur 66   avec- un*     sonde   ou électrode 
 EMI25.9 
 à niveau haut et à niveau bas et un appareil de commande 67.

   L'ap 

 <Desc/Clms Page number 26> 

   pareil   de   commande   comprend une partie qui fait fonctionner la sou- pape 65 et une partie qui met en marche ou arrête le moteur de la pompe 58. Lorsque   l'interface   heptane-eau tombe au niveau de l'électrode de   niveau   bas$ la pompe 58   est     arrêtée   et la soupape 65 ouverte pour augmenter le passage de   l'heptane   dans la conduite 62. Ceci permet l'entrée d'une quantité plus Importante de magma dans l'appareil de fusion de glace et l'interface   remonte.   



   Lorsque   l'interface   atteint l'électrode de niveau haut du capteur 66, la soupape 65 est   fermée   et la pompe 58 mise en marche ce qui fait re   descendre   le niveau de   l'interface*   Des appareils de   réglage   de niveau du type décrit sont fabriques par Fielden Electronics, Inc., Huntington, New York et vendus sous l'appellation "Tektor". Les détails du réglage du niveau ne font pas partie de l'invention et ne sont pas décrits. 



   La pression hl entre le niveau de liquide dans le con- denseur de vapeur 20 et la partie supérieure de l'heptane liquide dans l'appareil de fusion de glace 30 doit être uniquement   suffi-   sante pour empêcher la vaporisation de l'heptane dans l'appareil de fusion de glace. A 40 F (4,4 C) cette pression est de 20 mm de Hg environ. Comme la pression de vapeur totale dans le condenseur de vapeur 20 est de 5,67 mm de Hg, la pression   hl   Indiquée doit être de 11,1 pouces (282 mm) pour un véhicule liquide ayant la densité de   l'heptane.   



   Afin d'éliminer   l'air   et les autres gaz non condensa- blés qui pourraient être   entraînes   dans l'appareil ou qui pourraient pénétrer dans l'appareil par des fuites au cours du séchage, un   pur@eur   réfrigéré 70 est prévu dans le condenseur 20. Ce purgeur 70 est formé d'un récipient ferme comportant une conduite d'entrée 72 venant de la paroi supérieure du condenseur 20. Une pompe à vide 74 est reliée au récipient du purgeur pour éliminer les gaa non condensables tels que l'air.

   Afin de récupérer la vapeur du véhicule gazeux éventuellement non condensée qui serait aspirée par la pompe 74, le purgeur est réfrigère par un serpentin 76 qui est relié à un appareil de réfrigération (non   représente)   dont 

 <Desc/Clms Page number 27> 

 les détails ne font pas   partit   de l'invention. Le   véhicule     gazeux   condensé et la vapeur d'eau éventuellement condensée sont   renvoyât   du purgeur au condenseur 20 par un tuyau de retour 78. 



   Revenant au bouilleur 36, directement au-dessus de ce bouilleur se trouve un surchauffeur de véhicule gazeux 80 dans lequel le véhicule gazeux vaporisé   HV   est surchauffé par des tuyaux de vapeur 82 disposés dans la chambre de surchauffe. De la vapeur est fournie à la température nécessaire pour donner la sur- chauffe désirée au gaz vaporisé HV, et est réglée par une soupape à vapeur 83. Le véhicule gazeux sec surchauffé est conduit du sur- chauffeur 80 à l'orifice d'entrée d'une chambre de séchage 10 par un passage 84. Le passage 84 et les autres parties de l'appareil sont isolés, par exemple par le calfeutrage 86 représenté en par- tie sur le passage 84. Ce calfeutrage et toute autre isolation éventuellement nécessaire ont été supprimés du schéma de la Fil. 1 pour plus de clarté. 



   Pour économiser le véhicule gazeux subsistant dans la chambre de séchage et dans les passages 18 et 84 au cours des opé- rations de chargement et de déchargement, on utilise les vannes d'isolation 90 et 92. Un purgeur réfrigéré 94 est relié au passage de retour   84   par une conduite 96 et une vanne 98* Une pompe à vide 100 élimine l'air et les   gaz   non condensables. Un serpentin   réfri-   géré 102 liquéfie les gaz condensables   et.ces   liquides sortent du purgeur 94 par une conduite de retour 104. Une vanne 106 dirige le liquide condensé vers le condenseur 20 par une conduite 108 ou l'évacué par une conduite 110. 



  FONCTIONNEMENT GENERAL DE L'APPAREIL. 



   Le fonctionnement général de l'appareil suivant l'inven- tion sera décrit ci-après. 



   Les critères envisagés pour le choix d'un véhicule gazeux ou liquide pour faire fonctionner   l'appareil   de lyophilisa- : tion lorsqu'on traite des produits alimentaires seront examinés plus loin* Il suffira ici de préciser que le véhicule utilisé dans la forme de l'invention décrite est l'heptane dont les caractéristi- 

 <Desc/Clms Page number 28> 

   que 8   physiques sont Indiquées ci-dessus* Dans la forme décria l'heptane utilisé est le n-heptane (heptane normal). 



    PROCEDE PRELIMINAIRE. PmJM. Ui.Em.   



   Les   vannes   90 et 92 ont été ferais   à   l'issue du cycle de séchage précédent et après que le   produit a   été introduit dans la chambre de séchage et que la porte a été   fermée,   la première opération du procédé est d'éliminer   l'air   de la cambre de sé- chage et des tuyaux qui y aboutissent* Dans ce but, on ouvre la vanne du purgeur 98 et la pompe à vide 100 est aise en marche et fonctionne jusqu'à ce que pratiquement tout l'air bloqué entre les vannes 90 et 92 ait été aspire. Ceci entraîne l'élimination d'une certaine quantité de vapeur d'eau qui   s'est   formée au cours de la mise sous Vide, mais si on le désire, la vapeur d'eau peut être condensée dans le purgeur 94.

   Lorsque l'évacuation est complète, on ferme la vanne   98   du purgeur et on arrête la pompe à vide 100. 



   Les vannes 90 et   92   des passages du véhicule gazeux peuvent être alors ouvertes. Pour commencer un nouveau cycle de séchage, l'appa- reil de réfrigération R est mis en marche et lorsque la vanne 83, commandant l'arrivée de vapeur au surchauffeur, est ouverte pour l'admission de vapeur, l'appareil est prêt à fonctionner. 



   Cycle du véhicule gazeux. 



   Le cycle du véhicule sera décrit   ci-après   en   commençant   au poste H du passage 94 à l'entrée de la chambre de séchage. Les conditions dans cette section du passage 84 sont pratiquement les mêmes que celles du passage tout entier. Les états et les condi- tions du véhicule et de l'eau aux différents postes de l'appareil apparaissent au tableau I qui est basé sur une élimination   d'eau   de 100   livres/heure   45 kg/heure. Le tableau I peut être considéré comme représentant les conditions au début du cycle d'un procédé discontinu ou les conditions moyennes dans un procédé continu. 

 <Desc/Clms Page number 29> 

 
 EMI29.1 
 



  TABLEAU 1 - CONDITIONS DU PHOCEDS ftMï'l al' Js2'W'1'rélt,t1QQ t1'e 41 100 liyp<t/hmiy . 
 EMI29.2 
 
<tb> 



  Postes <SEP> Teap. <SEP> Pression <SEP> Pression <SEP> Débit
<tb> 
 
 EMI29.3 
 #F ma de as totale livres/ liat 922tane la% jHL&J: bourg âgewe JGfiU A 6,0 4e36 1,31 3#67 1980 Vapeur Vapour B 5#0 non .1n1t1- 1780 Liquida 
 EMI29.4 
 
<tb> catif
<tb> 
<tb> C <SEP> 5,0 <SEP> " <SEP> 200 <SEP> Liquide <SEP> Solide
<tb> 
 
 EMI29.5 
 D 32,0 100 # # Liquid. 



  32,0 100 Liquide P 6,8 If 80 . Liquide 0 32,3 11,5 - 1105 1880 vapeur 
 EMI29.6 
 
<tb> H <SEP> 161,3 <SEP> 11,0 <SEP> - <SEP> 11,0 <SEP> 1680 <SEP> vapeur
<tb> 
 
 EMI29.7 
 Au poste H, la vapeur dfhoptant sèche et chaude a une tpérature de :1,' (72"C) et une pression de Il sa de Hg. 



  Après que des condition* stables d'aau).rrant du vihaule gttwux 00 sont êtablieol conditions qui peuvent 4tre atteintes très tôt dans la cycle, la vapeur sortant de la chambre de séchage de la dtat4on à est un mélange de vapeur d'heptane froid UV et de vapeur d'eau Wu. Dans cette station, la température du mélange de vapeur  ' est de 6*F (-14'C) et comme on peut le voir au tableau 1 la pris- olon totale est de 5,p67 mai de Hg.

   Ces conditions établissent une différence de pression entre la chambre de   séchage   et les stations 
 EMI29.8 
 H et A de plus de 5 mm de Hg ce qui crée la force de pompage né-   cessaire   pour faire circuler le gaz et la vapeur d'eau dans la chambre de   séchage.   La pression moyenne dans la   chambre   de   séchage   
 EMI29.9 
 est d'environ 8 am de Hgt En passant dans la chambre de séchage, le véhicule gazeux fournit Xa chaleur de sublimation à la matière souaise au   séchage   et au noyau de glace et le noyau de glace est   sublime   par conduction thermique et diffusion de la vapeur   deau   hors du noyau de glace,

   comme décrit   précédemment*   Le   véhicule   gazeux   en-   traîne et balaie la vapeur d'eau qui a été   sublimée   hors du noyau de glace et qui a   diffusé   jusqu'à   la   surface de la coque de matière   séchée.   

 <Desc/Clms Page number 30> 

 
Le produit alimentaire dans la partie supérieure de la chambre de séchage est le premier   exposé   au véhicule gazeux chaud 
 EMI30.1 
 pénétrant dans la chambre et est le pr8ld.tr t..Iob,r.

   A mesure que le processus do séchage et poursuite il   forme une couche de matière séchée à la partie supérieure da la chambre de séchage qui a été chauffée à la môme température que la véhicule gazeux ,p6huS... trrnt dans la chambres En dessous da la coucha de matière séchée ce trouve la xono de séchage oïl la chaleur est transmise du véhi- cule gazeux au noyau de glace du produit congelé tandis que la 
 EMI30.2 
 vapeur d'eau sublimé  est balayée par la véhicula gueux.

   Vara le fond de la zone de séchage, le véhicula r'est considérablement refroidi et est mélangé à une proportion importante de vapeur d'eaull Dans cette région, le taux de séchaga de masse des particules de produit est plus lent parce que la différence de température entre la surface et le noyau de glace est moindre de telle sorte que la transmission de chaleur au noyau est plus lente. La diffusion de vapeur d'eau du noyau à la surface est également plus lente parce qu'il y a moins de différence dans les pressions de vapeur d'eau 
 EMI30.3 
 entre le noyau de glace et la surface. A la partie inférieurs de la zone de séchage,   le   véhicule et la vapeur d'eau ont été refroidis à la température des produits congelés et la pression partielle de la vapeur d'eau est égale à la pression de vapeur de la glace dans le produit congelé.

   En dessous de la zone de séchage, il ne se pro- duit pas de séchage et le produit reste congelé jusqu'à ce que la 
 EMI30.4 
 zone de séchage descendre jusqu0à lui. Au cours du cycle de séchage, ; la zone de séchage descend progressivement de la partie supérieure à la partie inférieure de la chambre de séchage et finalement le processus de séchage est terminé. Le produit alimentaire ou autre soumis à la dessiccation constitue un obstacle à l'écoulement du véhicule gazeux de telle sorte que la différence de pression de 
 EMI30.5 
 plus de 5 WI1 de ES peut être maintenue au cours du cycle de séchage.. 



   Au moment où le mélange froid et humide de véhicule      gazeux et de vapeur d'eau   pénètre     dans   le   condenseur   20, il coule 

 <Desc/Clms Page number 31> 

 sur le   serpentin   de refroidissement 44 ce qui   coudant@   la vapeur d'heptane à l'état liquide HL et la vapeur d'eau est   congelée     pour   former   des   cristaux de glace X. Le   véhicule   liquide tombe à la partie inférieure du condenseur 20 pour former une   masse   d'heptane liquide HL.

   Les cristaux de   glace   X sont détachés des   serpentins   par pulvérisation   d'heptane   liquida venant du distributeur 52 et comme ils sont plus lourds que l'heptane liquide HL; les cristaux de glace se déposent par   gravité   au fond du   condenseur.     L'agita-   teur 54   entraîné   par le   réducteur 5µ     maintient   les   cristaux   de glace à   l'état   fluide pour que le   magma   de   cristaux   de   glace   et le véhicule liquide puissent   s'écouler   dans   l'appareil   de fusion de glace 30.

   ' 
Comme on l'a mentionné plus haut,, afin d'éliminer   l'air   et les autres gaz non condensables qui pénètrent par des   fuites   dans   l'appareil   ou qui ont été   emprisonner   la pompe à vide 74 et le purgeur   réfrigéré   70 sont   maintenus   en fonctionnement au cours du ' cycle de séchage. Le véhicule gazeux et la vapeur d'eau qui   seraient   éventuellement entraînés dans le purgeur y sont   condensés   par les   serpentins   de réfrigération 76 et   renvoyée   au   condenseur   par la conduite   78.   



     Comme   on l'a   mentionnée   le courant venant du   condenseur :   de vapeur 20 est divisé en deux   courante.   L'heptane liquide s'écoule directement d'une partie supérieure du carter du conden- seur à vapeur 20 par la conduite   60   et joint   l'heptane     sortent   de l'appareil de   fusion   de glace dans la   conduite   62   comme     décrit   plus haut   Les   conduites 60 et 62 se   rejoignent   pour   former   la conduite 64 qui dirige l'heptane liquide vers le bouilleur 36, 
Dans l'appareil de fusion de glace,

   les   serpentins de     réfrigération     28   font fondre les cristaux de glace X dans de l'eau W et   l'eau   est pompée à la   pression   atmosphérique et dé- chargée par la pompe 58. L'appareil de réglage de niveau maintient   l'interface     heptane-eau   dans l'appareil de fusion de glace   entre   les   électrodes   du capteur 66 comme décrit. 



   La masse d'heptane liquide HL dans le bouilleur est 

 <Desc/Clms Page number 32> 

 vaporisée par le réfrigérant chaud   dans   le serpentin 38 poux former de la vapeur d'heptane HV. Les conditions de cette vapeur à   la .   station 0 sont données au tableau 1 et on peut voir que la vapeur   'd'heptane   est à une température de 32,3 F (0,17 C) et a une pression de   11,   mm de Hg. La vapeur d'heptane HV est   surchauffée   par les serpentins de surchauffe 82 comme décrit plus haut pour la ramener à   l'état   du poste H où la vapeur est à une température de 161,3 F (72 C) et à une pression de 11 mm de   Hg.   



   La circulation décrite ci-dessus d'un véhicule gazeux condensable suivie de sa condensation et réévaporation communique de la chaleur au noyau de glace dans le produit et balaie la vapeur d'eau sublimée, le tout sans qu'il soit nécessaire   d'utili..   ser une soufflerie. L'efficience de ce procédé est telle que la durée de séchage est fortement réduite par rapport à celle des opérations de séchage classiques par lyophilisation sous vide poussé. Par exemple, dans une installation suivant l'invention, une couche épaisse de 1 pouce (25 mm) de produit alimentaire tel que des pèches ou des pois, peut être séchée en moins de 1 heure, alors que la lyophilisation classique sous vide poussé des mêmes matières premières prend 6 à 9 heures. 



   Le cycle de réfrigération sera à nouveau résumé briève- ment. Le réfrigérant se détend au détendeur 42 dans le serpentin   44   du condenseur de vapeur 20. Le réfrigérant absorbe la chaleur de vaporisation de lá vapeur d'heptane et la chaleur de sublimation de la vapeur d'eau dans le serpentin 44. Le réfrigérant détendu pénètre dans le compresseur par la conduite 46 et le réfrigérant chaud comprimé passe par la conduite 24 vers l'appareil de fusion de la glace 30. Comme on   l'a   mentionné,- dans le serpentin 28 de l'appareil de fusion de la glace le réfrigérant fournit la chaleur nécessaire pour faire tondre les cristaux de glace   X   dans une masse d'eau W.

   Le réfrigérant pénètre dans le bouilleur 36 par la conduite   34   et au moyen d'un serpentin 38, le réfrigérant fournit la chaleur de vaporisation de l'heptane liquide   HL   qui est reconver- ti en heptane vapeur HV. Ce réfrigérant liquide refroidi sort du 

 <Desc/Clms Page number 33> 

 bouilleur par la conduite   40   et   passe   par la   vanne   de   déteste     42   et le   réfrigérant   se   redétend     dans   le serpentin du condenseur 
44 pour congeler la vapeur   d'eau   et former des cristaux de   glace   et condenser le véhicule   à     l'état   liquida HL comme décrit précé- demment,

   
Lorsque le cycle de   séchage   a été   complet*,     l'appareil   de   réfrigération   est   arrêté,     l'alimentation   de vapeur au surchauf-   tour     est   Interrompue et les vannes 90 et 92 sont   fermées*   En utilisant des   vannes   98 et 106 et le purgeur   réfrigère   94, on peut purger les passages 18, 84 et la chambre de séchage du véhi- cule gazeux résiduel et renvoyer le véhicule condensé au conden-   cour,

     Le produit   niché   peut être alors retiré de la   chambre   de   séchage     après   que le   vide *   été   rompu.   



   Si   l'on     utilise   un procédé continu,   avec     le,*     sas à     air   et les purgeurs habituels à   l'entrée   du produit et à la sortie de l'appareil de séchage.$ les vannes 90 et 92 ne sont pas   nécessaires*     VESICULE     GAZEUX -     Caractéristiques   essentielles pour la séparation de   phase   directe. 



   1. Lorsque les produits alimentaires sont séchés, si un   résidu   quelconque du véhicule est absorbé par le produite ce rési- du doit être non toxique dans les quantités   présentes.   



   2. Le véhicule ne peut réagir (doit être inerte) avec la matière à   sécher,   ni avec   l'eau   pour la séparation de phase   directe.   



   3. Le véhicule doit avoir une pression de vapeur in- trinsèque à la température du noyau de glace dans la   matière   qui soit plus élevée que sa pression de vapeur partielle dans la cham- bre de séchage au cours du fonctionnement à la température du noyau de glace. On évite ainsi la condensation du véhicule gueux dans la chambre de   séchage.   



   Le véhicule qui est utilisé dans   l'Appareil   qui a été décrit est l'heptane normal. Sa pression de vapeur est indiquée -T ; comme suit dans le Handbook of Chemistry and Physics (Chemical Rubber Publishing Co., Cleveland, Ohio) : 

 <Desc/Clms Page number 34> 

 Pression mm de Hg,   1   10 40 100 400 760 Température (approximative)  F -30 28   72   107 172 209 Le poids spécifique du n-heptane liquide est 0,684 à 68 F (20 C)   comparé à   l'eau à 39,2 F (4 C). 



  VEHICULE GAZEUX -   Caractéristiques     désirables.   



   1. Il doit être ininflammable, 
2. Il doit avoir   à   la température du noyau de glace dans la matière une pression de vapeur intrinsèque qui se rapproche autant que possible de sa pression de travail réelle ou pression partielle à la température du noyau de glace. Toutefois comme on l'a mentionné plus haut, ces pressions peuvent être si voisines que le véhicule gazeux tombe à sa pression de vapeur intrinsèque à la température du noyau de glace par suite d'un écart des condi- tions de travail qui pourrait se produire par suite de petites irrégularités de fonctionnement* Si la température du véhicule gazeux tombait trop bas, ce véhicule   se   condenserait dans la chambre de séchage. 



   La Fig. 5 est un graphique comparant les caractéristi- ques pression-température de vapeur de l'heptane aveo celles de l'eau. On voit que la courbe de l'heptane suit   d'assez   près la courbe de l'eau mais se trouve au-dessus de la courbe de l'eau sur l'échelle de température. Ce déplacement représente un facteur de sécurité en cours de fonctionnement, qui évite que le véhicule se condense dans la chambre de séchage.. 



   Cette caractéristique, c'est-à-dire le fait que la courbe pression-température de vapeur du support est déplacée vers le naut par rapport à la courbe   correspondant* -de   l'eau,  la n'en est pas trop écartée, améliore l'efficience du condenseur. Elle permet le fonctionnement du condenseur de vapeur sans exiger de températures extrêmement basses. Ce facteur à son tour réduit la différence de température entre le véhicule   liquéfié   dans le con- denseur et la température à laquelle le véhicule doit être porté dans le bouilleur du véhicule. Le résultat est une réduction de la quantité de travail effectuée par le compresseur de réfrigérateur afin de condenser et de   réévaporer   le véhicule gazeux. 

 <Desc/Clms Page number 35> 

 



   3, Le véhicule doit avoir un rapport relativement élevé entre la chaleur spécifique (phase vapeur) et la chaleur latente de vaporisation. Comme la chaleur spécifique du véhicule galeux en phase vapeur augmente, la vitesse d'écoulement de masse requise pour fournir la chaleur latente de sublimation diminue. 



   Il est   désirable   que le véhicule ait une chaleur   spécifique   aussi élevée que possible   maie   pas aux dépens d'une chaleur de   vaporisa    tion latente exagérément élevée, La Quantité de chaleur aise en circulation par le compresseur de réfrigération entre l'évaporateur de réfrigération (condenseur d'heptane et de vapeur   d'eau)   et le bouilleur d'heptane est d'autant plus grande que la chaleur de vaporisation est plus élevée. Une augmentation de cette quantité de chaleur exige un travail plus important de la part du groupe de réfrigération. 



   L'heptane normal dans son état gazeux a une capacité thermique de 0,38   BTU/livre    F à 30 F (0,38 kcal/ C kg à -1,11 C) et une chaleur latente de vaporisation de 160   BTU/livre     (88,9     kcal/   kg) à une pression de 12 mm de Hg et une température de 32 F (0*C)   ce   qui correspond pratiquement à l'état du gaz dans le bouilleur avant d'être surchauffé. Le rapport entre la chaleur spécifique et la chaleur de vaporisation citée (fois 100) est de 0,237. Le rapport spécifique de l'heptane surchauffé est un peu plus élevé. 



   4. Le poids moléculaire du véhicule doit être aussi bas que possible. En tenant compte d'une certaine vitesse de passage de masse dans la chambre de séchage, une augmentation du poids moléculaire du véhicule réduit la fraction de poids de la vapeur d'eau que le véhicule peut entraîner pour une température déterminée de glace et une pression de vapeur de la glace. 



   Il en résulte que le véhicule le plus désirable rend optima les effets du rapport de chaleur   spécifique   et ceux du poids moléculaire. Par   exemple,   le n-heptane a un poids moléculaire de 100,2. Des essais ont été   effectués   avec un véhicule fluoro-      carboné fourni par Minnesota Mining &nd Manufacturing Co., St. Paul 

 <Desc/Clms Page number 36> 

 
 EMI36.1 
 Minnesota, appelé  #Fluoroeheaieal PC-'15". Le PGrY est pnno1pa. 



  1ement du perfluoro-2-butyitétrahydrofurane de formule  ,'16 .' Cette matière a un rapport (foie 100) entre la chaleur spécifique Cal./g% C 110.C) et la chaleur latente de vaporisation (cals à point d'ébullition) de W- (100)   0,6' comparé au abat rapport (fois 100) de 0±'M (100) - 0,231 pour le n-heptane. Cette matière est un liquide incolore et inodore, toutefois le poids 'moléculaire du fluoreearbur. "pou15" cite'est quatre fois celui du n-heptane et malgré le rapport plus favorable entre les chaleurs spécifique., cette augmentation du poids moléculaire du fluoro- carbure réduit la capacité du véhicule de balayer la vapeur d'eau sublimée d'environ 30% par rapport à la capacité de l'heptane. 



  Toutefois, ce   fluorooarbure     posséda   d'autres caractéristiques essen- tielles et désirables d'un véhicule et par conséquent peut être envisagé pour le procédé aux dépens d'une durée de   séchage   un peu plus longue. Les caractéristiques de température et de pression de vapeur du   FC-75   sont données à la   Fig. 5   avec celles de   l'hexane   et de l'alcool éthylique qui peut être   également   utilisé. 



   Un autre fluorocarbure convenant comme véhicule est 
 EMI36.2 
 fabriqué par 3.1. Du Pont de Nemours de C*, 'W1lm1ncton, Delavare, sous l'appellation "Fréon 2UN* Cet hydrocarbure fluoré est le 1,1,1,3-tétrachlorotétrafluoropropane de la formule CC1,CF2cra en. 



   Sa toxicité est faible et il bout à 114,5 C, se   congèle   
 EMI36.3 
 à 9yd C, a une densité à 25-C de 1,6927 et une chaleur spécifique de z20 oa1/BI-C . 2560, 
5. Le véhicule et   l'eau   (ou glace) sont de préférence mutuellement insolubles de façon que le véhicule gaz=   liquéfié   puisse être séparé directement de l'eau et de la glace sans qu'on doive recourir au fractionnement. 



   6. Pour la séparation par gravité, le véhicule doit avoir un poids spécifique à la température de congélation de l'eau ou à une température inférieure qui   diffère   de celui de l'eau ou de la glace à ces températures. Cette différence doit être suffi- 
 EMI36.4 
 santé pour assurer une séparation gr"Y1JIétnque'd\1 véhicule gazeux 

 <Desc/Clms Page number 37> 

 
 EMI37.1 
 liquide à X* fois de I#e Ü-'tt de lA glac4; lopheptans normal utilité dans ,,"'apP8..IU décrit m ditail est un hydrocarbure parattimique saturé et par conséquent est Inerte# inactif et tr< <ttbl*.

   Ceci Ln41c\&1 490 d'autres hydrocarbure nozxument liquides dans 1  aërte du aéthaat pour- ratent convenir et o#est le cas au point de vu  caractirlot4ques oh1IÙqU... lfouttto1', IPhydrocarbure tu4c11atfaent 1l1t'nw, dans 1   4rit, à savoir loboxanop n'est pas au..1 désirable que 1'btptfAnt au point de vu  de l'.oQnora11 de tonoUo&U1..' de 2.'ap- p.,e11.

   Dans le cas de I#hexme# le trfhicuit en #te aonduemb à 6 ma de Hg# <M6is< une température de condonteur de -300? (4*0) < L''n.ra1. nécessaire pour qu'un apparu de r4trigdrat4on pusse fonotionner à cette basse teapï'*tuï'<t est beaucoup plus grande que pour un appareil fonctionnent à 5*F (**X5*C) toulmento Cool ne .1nl1'1. pas que 1 Vexant ne puisse être utilité nais Il est aoint tffioient que l'h<ptMt  car la dépense 4'8\':&1' eut plus élevé*, Comme on peut 1-t voir à la Pis# 5, l'ûcool dthylique peut être également utilité eoaatt un y4hiCNJ.. *ait il taut alors un* dîstill4ktion pour roodparer 1'.10001. 



  Dans le 0&. de 1$hydrocarbure Immédiatement Wp4ri1U1', à savoir l'octane, 1a température au point d'tbullition  t'Mffi'- sa=ont élevé# pour que la gaz soit à une température plus 4Xtt4t que l'heptane lorsqu$il est introduit dans 1a chambre de siobageo, Par confisquent, si l 'oc Une était utilité comme véhioulop la température du noyau de glace et la faible pression correspondant*' requise dans la chambre de séchage pour assurer la sublimatlon tant tu.1on, représenteraient de* conditions lJ21iU1 t.. telles que le gaz d'octane se séparerait par condensation dans la ohubre de séchage et par conséquent, se pourrait entraîner la Vapeur 4'..u. 



  Bien que la forme de l'invention qui   été décrite en 
 EMI37.2 
 détail corresponde à un procédé discontinu puisque des pressions 
 EMI37.3 
 très faibles ne sont pas requises dans la chambre de séchage comme dans le cas de$ procédés de lyophilisation classiques à vide poussé, l'intention et pratt 1 un fonotionndaent continu. Des bas à air sont nécessaires, Un système de sas oonvenant peur Xa pré- 

 <Desc/Clms Page number 38> 

 sente Invention est décrit dans le brevet américain n* 2.515.098. 



   D'autre part, des liquides   concentrât   tels que des concentrés de café, peuvent être   sèches   dans un appareil continu fonctionnant suivant la présente invention. Un transporteur continu susceptible de recevoir des concentrés est décrit dans le brevet américain n  2.602.573. 



   Bien qu'un   passage     séparé 18   soit représente pour relier la chambre de   séchage   10 avec le condenseur de vapeur principal 20,   il     *$,agit   pratiquement d'une seule chambre et on peut considérer ces deux parties de l'appareil   corne   une seule chambre* 
Dans un procédé discontinu) les serpentins de réfri- gération 44 dans le condenseur principal ne doivent pas être dégivres au cours du séchage et peuvent l'être à la fin du cycle de séchage. 



   Si des plateaux   dhauffés     14   sont utilises, une partie ou   l'ensemble   du   surchauffeur   de véhicule   lieux   80 peut être supprimé et on peut compter sur le véhicule gazeux pour entrainor la chaleur des plateaux et la conduire jusqu'au noyau de glace de la matière. 



   REVENDICATIONS. 

**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.



   <Desc / Clms Page number 1>
 



  Sublimation at low pressure in a gaseous vehicle,
The present invention relates to the freeze-drying of cellular articles or porous material, for example food products or the like. Lyophilization involves, freezing the articles, placing the frozen articles in a base drying chamber. pressure, to apply heat;

     to sublimate the ice, to remove water vapor from the chamber to measure its formation, and to continue this process until the products are dried. If desired, the items can be frozen directly in the chamber drying before the sublimation operation.



   In this process, practically no liquid is released during the drying of the articles, the fibers or the matrix structures of the articles such as the products.

 <Desc / Clms Page number 2>

 Foods are not wet enough at the drying temperatures * involved to reduce their market appeal as dry, quickly reconstituting items.



   On the other hand, the articles should not be subjected to temperatures high enough to cause changes or deterioration. When the dried articles are reconstituted by adding water thereto, their original characteristics, including their taste, are restored to a large extent. Processes of this kind to which the present invention relates are commonly referred to as lyophilization processes, and this term is used in the remainder of the description to denote the process of the invention, and the apparatus for the mine carrying out this process. .

   Although the elm of the invention which will be described is a lyophilization process in the broadest sense, the process can be used to dry products which are not frozen but which would be damaged by the application of. excessive heat. On the other hand, the process can be used to remove liquids other than water, from substances other than food products.



   Two major obstacles have prevented the diffusion of high-capacity freeze-drying processes for drying food products such as fruits, vegetables, meat, summer *
The first obstacle is that the drying time is considerable, which causes inefficient use of personnel and machines. The other obstacle is that the processing costs such as pumping costs, motive power costs and heat loss factors were high.

   As dry food products have to be sold in a very competitive market, an apparatus which may be suitable for the laboratory, for example for the preparation of relatively small quantities of high-priced biological products often becomes impossible to apply. from an economic point of view when working with quantities of the order of a ton, required in the food industry.

   

 <Desc / Clms Page number 3>

   As will be discussed in detail below, the apparatus of the present invention utilizes a gasoline vehicle which circulates at low pressure in the drying chamber during the drying process and performs the dual function of providing the heat of sublimation (or digging). ) to liberate water vapor from the ice core of the drying material and to entrain the sublimated water vapor by sweeping over the surface of the drying material in the chamber.



   In a freeze-drying process, the ice on the surface of the product first sublimates, leaving a dry porous outer layer that surrounds a core of frozen product. In the present invention, the gaseous vehicle diffuses through the
A shell of dried material * which surrounds the ice core and enters the gates, "cells", or interstices of the material's salt. Therefore, heat is transmitted to the ice core from the gas vehicle @ = by conduction through the gas in the pores and by conduction through the shell of dried material that surrounds the ice core to the latter. .



   In the present invention, the gaseous vehicle and the entrained water vapor exit the drying chamber to pass into a refrigerated condenser where these vapors are condensed.



  The gaseous vehicle is condensed into a liquid and the water vapor is condensed into ice which is then melted * The liquefied gas vehicle is separated by gravity from the water, and the gaseous vehicle is reheated to return it to the state vapor or gas phase suitable for recirculation in the drying chamber
In operation of this apparatus, the pressure in the drying chamber is maintained at a value low enough that the ragged vehicle and the water vapor are not cooled to their respective dew points as they pass through the drying chamber. drying.

   The pile vehicle is vaporized before being introduced into the drying chamber and condensed at a lower temperature after exiting the chamber.

 <Desc / Clms Page number 4>

 such. so that a pressure difference establishes you between the inlet and the outlet of the drying chamber and provides the driving force necessary for the gaseous vehicle to circulate in this chamber.

   The gaseous vehicle therefore supplies the heat of sublimation and sweeps the sublimated water vapor without the need to use a blower to circulate the gaseous vehicle in the drying chamber.
In addition, the food products in the drying chamber serve as a current restriction in the gas carrier circuit and as the hot gas carrier transfers its heat to the food.

   the temperature and the partial tension of the gaseous vehicle decrease and finally reach the partial tension present in the vapor condenser 'This pressure difference between the inlet and the outlet of the drying chamber is used for pumping or to ease the circulation of the vehicle gas and entrained water vapor.



   As mentioned above, the gaseous vehicle leaving the drying chamber at the indicated pressure entrains the sublimated water vapor in the vapor condenser. In this condenser, refrigerated coils absorb the heat required to condense (liquefy) the gas carrier and to freeze the water vapor entrained in ice crystals.



   An object of the invention is to provide a gaseous vehicle freeze-drying process which allows the drying cycle to be carried out in a relatively short period and at an economically acceptable cost. Processes in which all the factors are combined to accelerate drying are known, but known methods of this type are not commercially acceptable * For example, it has been proposed that the heat of sublimation be supplied to the ice core at an accelerated rate using radiant heat for the first stage of dried and completing the drying using microwave.

   However, the cost of installing such an apparatus on a large scale is excessive and uncompetitive. According to the present invention, the

 <Desc / Clms Page number 5>

 
 EMI5.1
 radiant heating and by lI101O-on41. may be useful later in the drying cycle when sublimation is Pe.

     de, and a gaseous vehicle can then be used in the cycle when sublimation becomes more difficult
 EMI5.2
 Another object of the invention is to provide a cake-like freeze-drying apparatus which does not require mechanical pumping to achieve the desired circulation of the vehicle through the drying chamber. These stops are reached. U t41S are an irhiou3i. <Caseu oon 1en ... b1 ... d <i9 tuperatures and practical pretition, and preferably 1mmi.oib1, at the vice.



  Another object is to operate the device at the driving knees dwtw a gaont of pressures and d4. ttmptfraturts which makes it possible to approach the maximum breakage drying rate likely to be reached in theory in a gas vehicle appliance. The volume "rate of edouge dt tun" can be defined as the weight of water vapor dlwnde per hour per unit area and per unit thickness of the material.
 EMI5.3
 nechèe. The bulk drying rate can also be defined as the weight of water removed per hour divided by the initial weight of the product including water in the product.

   In the present
 EMI5.4
 Invention, the mass drying rate is made optimum by choosing an operating zone in which the pressure
 EMI5.5
 of the gas is high enough to provide excellent heat transfer to the ice core by conduction but not high enough to indeeirably inhibit the transport of water vapor released from the ice core and through the shell of dried material *.
 EMI5.6
 



  Another goal is to provide a propb1: U.- apparatus. : nation which allows the use of continuous loading by carrier. This characteristic can be applied in the gas vehicle apparatus of the invention because the drying takes place fairly quickly and for a determined capacity or flow rate, it is not necessary for the drying chamber to contain a significant quantity of product. at any given time * trust

 <Desc / Clms Page number 6>

 this report,

   the gaseous vehicle apparatus of the invention is superior to conventional vacuum drying apparatus where water vapor is simply extracted or condensed as it is formed and where the pressure may be less than 1 mm of mercury.



  In conventional ultra-low pressure forms, a large volume of material to be dried must be in the drying chamber to ensure adequate flow.
Yet another object of the invention * and to provide an apparatus of the type described in which virtually any loss of vehicle in the sago% or liquid state * is avoided.
Another object of the invention is to lyophilize with a minimum total energy input, either in the form of thermal energy or in the form of mechanical or electrical energy.

   A refrigeration unit is required to condense the vehicle into liquid and to freeze the water vapor into ice crystals. In the apparatus according to the invention, part of the energy required to operate the refrigeration compressor is recovered by passing the hot refrigeration gas through the ice melting apparatus, this refrigerant melting the ice. ice crystals. The water thus obtained and the liquefied vehicle are separated by gravity.

   The refrigerant preheats and evaporates the liquefied vehicle in a boiler to heat it and recirculate it in the drying chamber,
The manner in which these objects of the invention can be achieved will become apparent from the detailed description given below of a method and apparatus for carrying out the invention.



    In the drawings:
Fig. 1 is a schematic representation of an apparatus according to the invention; Fig 2 is a graph showing how the thermal conductivity of the occluded gas, that of the solid matter and the total thermal conductivity vary with pressure in the drying chamber for a typical food product, peaches by

 <Desc / Clms Page number 7>

 
Fig. 3 is a graph showing how the capacity of the vapor 4'.au iL to flow through the shell of the material. stain varies with pressure in the drying chamber;

     Wire- 4 this a composite graphite of the total thermal conductivity of the mass transport coefficient of water vapor and the mass drying rate for different pressures in the drying chamber) Fig. 5 is a graph showing the pressure characteristics -temperature of water vapor and different vehicles.



   The most salient features of the apparatus for implementing the invention will first be described. Referring to Fig. 1, the food product is placed in a drying chamber 10 through which is passed a heated, non-toxic, water-insoluble gaseous vehicle (eg heptane). The gaseous vehicle provides the heat of sublimation and entrains the sublimated water vapor in a refrigerated condenser 20. In this condenser, both the water vapor and the gaseous vehicle are condensed. A suspension of ice crystals and liquid vehicle passes through an ice melter 30 where the water is separated by gravity.

   The liquid exiting the ice melter and the liquid vehicle coming directly from the lower part of the condenser 20 are directed to the boiler 36 and re-vaporized by hot refrigerants.



  The gaseous vehicle vaporized in the boiler is heated as it passes through a superheater above the boiler. The dry, hot gaseous vehicle re-enters the seohag chamber and the freeze-drying cycle continues. As the gaseous vehicle is condensed at a pressure lower than its inlet pressure, a positive pressure builds up in the drying chamber, eliminating the need for a blower or a circulating fan.



   Before proceeding to a detailed description of one form of the invention, a summary of some of the

 <Desc / Clms Page number 8>

 physical problems and considerations involved in freeze drying and particularly in the use of a. mangy vehicle. There are two basic problems which relate to performing a freeze-drying process in a relatively short time or cycle. These problems are i (I) The problem of heat transfer to the ice core in the Dobby.



   (II) The problem of removing water vapor which sublimates from the lace core.



   The rate of water vapor removal must be high enough to maintain the partial pressure of water vapor on the ice core low enough to prevent excessive temperature of the ice core and the resulting melting. annealed.



   Each of these problems brings into play several factors which are described later * In some cases, one factor can only be made optimum at the expense of another and one obtains apparently incompatible parameters. As will be seen, the apparatus of the invention operates within a range of pressures and temperatures which has been carefully chosen to take account of these conditions. According to the present invention the apparatus is set to operate according to the compromise the most efficient between apparently incompatible criteria so as to obtain the optimum mass drying rate.

   These factors' 1 and II indicated above will be discussed in detail to facilitate an understanding of the importance of the operating ranges which have been chosen in accordance with the present invention.



     (I) Heat transmission to the dacian core in the material (a) Effect of the temperature of the ice core
The heat transmission to the ice core is greater the lower the core temperature because the rate of heat transmission between two bodies is a function of their temperature difference Therefore when

 <Desc / Clms Page number 9>

 
 EMI9.1
 the ice core is cooler e'a-ary the lower its temperature compared to the temporary of the vehicle axtst, the heat transmission from the mangy vehicle to the ice core is all the greater.

   This criterion would suggest bringing to the sa *
 EMI9.2
 xlmua it temperature of the gaseous vehicle and At minimum the tmpdra. ture of the ice core, null in the apparatus of the invention the setting of other * so-called operating conditions slows down the temperature of the ice core Consequently, as will be seen, in 10 & ppartil of the invention it Do not attempt to adjust the temperature of the ice core directly.



  (b) Effect of the tea.pér # 1fftreil on the surface of the geouit of matibri The transmission of heat by conduction through the material itself towards the ice core is all the greater as the surface temperature of the shell of dried material * surrounding the core is higher.

   The temperature of the outer surface of the hull of dried material which surrounds the ice core is primarily a function of the temperature of the vehicle.
 EMI9.3
 pasty cule passing through the drying chamber, Amdo in the apparatus of the invention, the surface temperature of the
 EMI9.4
 dried material @ is controlled by regulating the temperature of the gaseous vessel * However, the temperature of the dried material shell * must be kept below a temperature which, as a bonus would be the dried parts of the product,

   so that the temperature of the gaseous vehicle mentioned above cannot be raised beyond extrinsic limitations.
 EMI9.5
 



  (c) Effect of heat wave activity on dried oopue and occluded vapor on heat transfer to nex at the crack.
In the apparatus of the invention, the heat of sublimation must be provided by transmitting heat from the gas vehicle to the ice core. This transmission of the gaseous vehicle current sweeping the exterior of the hull to the ice core
 EMI9.6
  'performs in two ways. One way is conduction through

 <Desc / Clms Page number 10>

 the solid material of the composite shell of dried material @ Until
 EMI10.1
 core.

   The other is a transaisaion by conduotion of the ah * lw? through the gas mixture retained in the cells, pores, capillaries or matrix of the shell d .... t1r .. 'ob' ,. This occluded gaa mixture comprises the water vapor forgetting from the ice core and If, .lhiW1. gaseous Which d1tf \ & l 'in the hull. This heat transmission erfeotue you from the occluded case to a cell, a pore or there pMla'ua capluairel of this wall to the gas oc <Mu <d4ma 1 <port fti.tr1J, Xa opposite wall of the pores and so on. until a4, that the heat is transmitted to the ice core.

   The total thermal conductivity is the volume of these two effects *
In the case of cellular material such as fruits, vegetables, meat or the like, or porous materials such as coffee concentrates, most of the time has dried.
 EMI10.2
 of the volume of the shell of elder material which surrounds the ice core is occupied by this occluded gas mixture * The effect is the same whether it is pores or cells and the more general terms "porous" and " pores "are used for the whole thing.



  When the apparatus is operated in the range of pressures most suitable for the lyophilization of food products or the like using n-heptane as a gaseous vehicle according to the invention, about 54% of the net thermal conductivity of this composite shell. of material and occluded gas are responsible for the transmission of heat through the gas occluded in the pores of the material. The corresponding number for a subject
 EMI10.3
 re ¯uoroch1que (FC-75) is' or, and other fluorooarbons give similar results.

   As mentioned, since the shell of seo-material is always in contact by one of
 EMI10.4
 its parts with the ice core, total thermal conductivity also includes the effect of the direct transmission of heat from the external vehicle gas stream through the solid matter itself and to the ice core.
 EMI10.5
 



  We will now refer to Flg. 2 which includes a curve representing the total thermal conductivity K of a

 <Desc / Clms Page number 11>

 
 EMI11.1
 the CondUat4Vtt $ thetaiqse 40 occlui (heptane) at din4, rente # pressures and at the temperatures entering 4a game in the process. The Fi g. 2 also presents curves showing the individual contribution of gas and the individual contribution of solid matter to the total thermal conductivity curve.
 EMI11.2
 referring to the Udder curve.

   2 at lower presiio1! At 0.1 m of mercury the gas contribution is leaked but as the pressure increases beyond this point the gas contribution increases rapidly. This can be explained as follows * When the pressure of the occluded gases is very low, the number of gas molecules which occupy a given volume (e.g. a pore or capillary of the food material) is also reduced * Under these conditions , the path
 EMI11.3
 free mean of molecules between collisions intemoleculators is greater than the diameter of the pores, According to the kinetic theory of gases,

   the thermal conductivity is proportional to the product of the density of the gas and the mean free path * In this case, where the mean free path is kept constant by the wall of the pore or cell, the thermal conductivity of the gas is proportional to the density of gas which, in turn, is
 EMI11.4
 tional to the pressure * This is represented on the '"part' * of the gas" curve in Fig. 2 and corresponds to the essential part) *?
 EMI11.5
 right of the curve to the left and below point "x". [\:

   It will be noted that when the right part of the curve representing 'the contribution of the gas to the left of the point "tE" is added 1 tributton in constant value of the solid matter, the horseradish expressed by the straight line this lost on the graph d * 4j4 fatal thermal activity get! ' The kinetic theory of the gases shows that the thermal conduction of the gas is independent of pressure if the average free path of the molecules is reduced relative to the dimensions of the space surrounding them.

   In the present case, at the highest prelts (greater than approximately 30 mm of mercury), the number of molecules which occupy a pore of the food product * * is greatly increased so that the laws of collisions between loti

 <Desc / Clms Page number 12>

   molecule * dominate as opposed to collisions between molecules and the pore walls. Under these circumstances, the average free path of the molecules is reduced relative to the pore diameter, and the thermal conductivity remains or becomes constant as the pressure increases further.

   This state is represented on the "part of gas" curve of Fig. 2 by the essentially constant value part of the curve to the right of the "y" point.



   Between point "x" and point "y" is a transition zone where the ratio of the contribution of the thermal conduction of the gas to the pressure changes from a direct proportionality ratio to a conductivity ratio. constant when the pressure changes.

   This gradual transition is the result of variations in the size of the pores in the dried material @, such that there is no single pressure at which the mean free path becomes equal to the pore diameter * Further, the phenomenon called " temperature jump "which manifests itself as a definite difference in temperature between the solid surface and the gas immediately adjacent to the surface becomes noticeable when changing from high pressures to lower pressure. The" temperature jump "causes a reduction apparent thermal conductivity when moving to internal pressures in the transition zone.



   The total thermal conductivity curve of Rod 2 is the algebraic sum of the curves of the contribution or share of gas and of the contribution or share of solid matter. The shape of the sinuous section of the curve which. a second positive derivative, ie the section of about 0.01 to 1.0 mm of mercury, is well below the operating range.

   The shape of this section comes simply from the algebraic addition of a straight horizontal line and a nearly straight line inclined on a logarithmic ordinate, and in this case the effect of direct conduction dominates., However, the another curved section of the curve, namely the section between 2.0 and 30 mm in mercury, has a physical significance in relation to the dimensions of the

 <Desc / Clms Page number 13>

 cells or pores, and the free molecular path Costing medium has been explained,
 EMI13.1
 To sum up, the relationship between pressure and thermal conductivity can be understood by considering how the mean free path and the number of collisions of gas molecules vary with the pressure of the gas.

   At extremely high pressures
 EMI13.2
 weak, there are few collisions tntermo14cu1a1rl ', and the molecules of the gas mainly collide with the walls of the
 EMI13.3
 cell, pore or capillaries of the porous natlère, The average free path of the molecules is limited to the average ditacneion of the interstices or pores in which they are contained * however the number of molecules is so low that the thermal conductivity due to the occluded gas is negligible.



   As the pressure increases, a point is reached
 EMI13.4
 (adjacent point nxn, end. 2) where the number of molecules colliding with the solid matrix increases appreciably in direct propor- tion with the increase in pressure, when the near
 EMI13.5
 The pressure is raised to a value of several millimeters of mercury (in the transition zone, Fig. 2), a significant number of intermolecular collisions begin to occur.

   In this pressure region (the Ion where the device operates), the
 EMI13.6
 The behavior of the gas undergoes a gradual transition to the vaporization it exhibits at even higher pressures above the "y" point where the dominant type of collisions is inter-molecular as opposed to collisions with the solid matter which causes them. surrounded. As the pressure continues to rise
 EMI13.7
 (above the area of point nys, Fil. z) 1nte01éoulairel collisions dominate and, in fact, at pressures which are not too far from this region, the thermal conductivity remains constant and no longer increases as the pressure increases.



   As can be seen in Fig. 2, the total thermal conductivity of the dried food products has a value

 <Desc / Clms Page number 14>

 relatively low substantially constant (0.009) at pressures less than 0.01 mm Hg, and a second substantially constant value (0.0194) which is 2.15 times greater than the first substantially constant value. This second practically constant value occurs at pressures greater than about 30 mm of mercury.

   According to the present invention, there is an important transition zone between these two pressures, namely the sound between 2 and 30 mm of mercury where the lower value of the total thermal conductivity X (using heptane as gaseous vehicle ) is still relatively high (greater than 0.15 units) and where K increases from this value almost goes up to the possible maximum of 0.0194 units.



  The lower operating range of 22 mm Hg is chosen because it represents the lower end of the transition zone. Below a pressure of about 2 mm of mercury, thermal conductivity decreases rapidly in a ratio expressed by a practically straight line,
When all these factors are made optimum, it is found that when considering thermal conductivity alone in the case of food products such as beef, vegetables, fruits etc., there is a total vapor pressure (which can be going down to 5 to 15 mm of mercury and sometimes going up to about 30 mm of mercury) for which the thermal conductivity is almost at its maximum. Above .



  At 30 mm of mercury, the rate of increase in thermal conductivity with pressure drops so quickly that no benefit is derived from these high pressures.



   On the other hand, according to the present invention, it is taken into account that as the water vapor pressure increases, the temperature of the ice core increases since the temperature of the ice core adapts to the pressure of. vapor to which it is subjected.



   The liquid in the food is usually a solution, and the euteotic temperature point of this liquid is

 <Desc / Clms Page number 15>

 lower than the temperature corresponding to the triple point of water.



   It is generally not feasible from a commercial point of view to work below the sutectic temperature, of sort, * that the partial pressure of the water vapor will be maintained, between the temperature of the euteotic point and that of the triple point, at a point which reduces to an acceptable extent the amount of liquid solution remaining in the material during drying,
When the drying is completely complete, the material is completely dry and the very small amount of water in the solution which was present is evaporated.



   As emerges from the. Fig. 2, thermal conductivity
K can be regulated by acting on the pressure in the drying chamber and, in the range examined, the thermal conductivity increases as the pressure in the drying chamber increases.



   It may also be mentioned that the heat transfer capacity of the gaseous vehicle itself which sweeps the product varies directly with its density and therefore with its pressure. Thus, in addition to its low thermal conductivity at very low pressures, the gaseous vehicle itself has a low heat transport capacity per unit volume at these low pressures. In the working pressure zone used in the invention, the thermal conductivity of the gas vehicle is relatively high.



     II 'Elimination of water vapor from the material.



   (a) Effect of ice core temperature.



   The rate of water vapor removal increases as the temperature of the ice core increases. As the temperature of the ice core increases, the vapor pressure of the ice also increases which increases the force which pushes the vapor away from the ice core and therefore increases the rate of vapor removal from the ice core. water. Note that the effect of this phenomenon with respect to the advantages obtained is incompatible with paragraph 1 (a) or an increase in the temperature of the ice core lowers the heat transmission to this core.

 <Desc / Clms Page number 16>

 and, therefore, is a disadvantage.



   However, as already mentioned, in the operation of the apparatus according to the invention, the temperature of the ice core is determined by the choice of other parameters. , the partial pressure of the water vapor is kept sufficiently low, that is to say between the eutectic point and the triple pointa so that the temperature of the ice core does not become too high and so that the ice does not melt * (b) Effect of the concentration of water vapor on the surface of the shell of dried material
The concentration of water vapor on the surface of the dried material shell,

   that is, material between the sur. face of the product and the lace core, slows down any further sublimation of water vapor from the ice core. The water molecules leave the ice core by sublimation according to statistical laws and, according to the same laws, the molecules of the water vapor which surrounds the nucleus can also re-enter it. This feedback effect is increased as the concentration of water vapor on the surface of the material increases.



   It will be remembered that the laws of physics indicate that the ratio between the intrinsic vapor pressure on ice at a given temperature and the actual water vapor pressure that may be present is a factor which determines the rate of sublimation. The water vapor molecules come out of the ice core and reenter it again and these molecular phase changes offset each other at equilibrium conditions, that is, when the two vapor pressures are equal * This sublimation action of the surface of the ice core is not affected by the coexisting partial pressure * of the molecules of the mange carrier.

   The preferred gaseous vehicle, n-heptane, is immiscible with water and does not dissolve in ice, so that the two gases (or vapors, if we prefer to use that term) react independently to the water. point of view of initiation of the sublimation process.

 <Desc / Clms Page number 17>

 



  The concentration of water vapor at the surface of the
 EMI17.1
 shell of dried material * can be adjusted and, in fact, made to a low value in the present invention by acting on the temperature and the gas current. This last one is
 EMI17.2
 doubting more effective in lowering the concentration of water vapor on the surface of the material shell oh that it is drier $ e'et that is to say that its relative humidity is lower # The rate of sublimation from the ice core is increased * in proportion.
 EMI17.3
 



  (c) Effect of the transport coefficient of tasie of water vapor through dry matter ocapoeite fitjjRdirftfon.aai-P.ççJHis. , .. ,,,,,,.,,, ... M1 #. ,,.



   If all other factors are ignored the drying time is reduced as the corn transfer coefficient of water vapor is increased. The coefficient of trans-
 EMI17.4
 breakage rate includes the effects of the current or diffusion of water vapor molecules from the surface of the ice core and through the shell Intermediate of matter
 EMI17.5
 eechee and occluded gas vehicle,

   and the hydrodynamic current of molecules on the slaughterhouse # pathµ $ The extent to which each of these Individual effects contributes to the overall mass transfer coefficient cannot be expressed in a simple way. The net effect is proportional to the difference between the water vapor pressure in the ice core and the total pressure in the drying chamber, a pressure difference which establishes the motive force which pushes the water vapor away from the ice core. ice.

     However, the effect of a given driving force is itself related to the physical properties of the material subjected to drying and to the properties of the gaseous carrier gas, for example its molecular weight. As the pressure of the gas vehicle or vapor occluded in the pores of the material subjected to drying decreases,

   water vapor molecules that have been sublimated from the ice core can move around
 EMI17.6
 all the more easily through the pores of the dried material and through the porous walls to the surface of the material where they can be swept by the gas vehicle.

 <Desc / Clms Page number 18>

 



   We will now refer to the graph of FIG. 3 which largely goes without saying. As can be seen in fig 3, there are two distinct phases in the curve of the mass transport coefficient * At pressures below about 0.2 tin of mercury, the mass transport coefficient D is constant at its maximum value .



   At pressures above about 2 mm Hg, the breakage transport coefficient decreases as the pros- sion increases ,, There is a transition zone between approximately the pressures of 0.2 and 2 mm Hg which connects the two aforementioned areas.



   As in the case of thermal conductivity, the mass transport coefficient can be adjusted by acting on the pressure in the drying chamber * This coefficient is all the higher and the speed of the stream of water vapor coming from of the ice core passing through the pores and joining the gaseous vehicle stream is greater the lower the pressure. As shown in Fig. 3, the operating zone according to the present invention is between the upper pressure limit of the transition zone of the mass transport coefficient (about 2 mm of mercury) and a pressure of about 30 mm of mercury.

   As shown in Fil-2, the lower of these pressures (2 m of mercury) corresponds to the lower pressure of the thermal conductivity transition zone.



  The highest pressure is the pressure at which the thermal conductivity K (Fil. 2) has become practically constant.



   The comparison of Figs. 2 and 3 reveal that in the working area of the present invention, as the total vapor pressure is reduced from the higher working pressure of 30 mm of mercury to the lower pressure of 2 mm of mercury, the coefficient mass transport increases by several hundred percent (about 800%), while the corresponding reduction in thermal conductivity is only a little over 20%.



  In the present invention, the mass transport coefficient

 <Desc / Clms Page number 19>

 in the operating zone shown in Fig. 3 is sufficient to release the water vapor released as a result of the heat supplied. to the ice core following the principles discussed in connection with thermal conductivity.



     It is now possible to explain how the various operating parameters are chosen according to the indications of the present invention. By comparing the three factors listed all (I) heat transfer to the ice core, and (II) removing water vapor from the material, as mentioned, the factor (a) in each case, namely the effect of the temperature of the ice core, is not directly adjustable. when the process is started and therefore cannot be independently adjusted to reduce the drying time.

   This is because the temperature of the ice core during drying is only determined by the heat and mass transfer equations corresponding to the apparatus after factors (b) and (c) of items 1 and II above have been fixed.



   Items (b) of the two main headings (I) and (II) are easily adjusted and are not incompatible. These items are: the temperature of the dried material shell and the concentration of water vapor at the surface of the shell. These stations can be optimized by adjusting the temperature of the gas vehicle, its flow rate and its degree of dryness, so that in the present invention a choice of the characteristics of the gas vehicle ensuring advantages over one of the factors of positions (b) mentioned above also provides advantages over the other factor.



   Items (c) of item CI) transmission of heat to the ice core, and item (II) elimination of water vapor are generally incompatible. These items are: the thermal conductivity of the gas occluded in the shell of dried material and the mass transport coefficient of the water vapor sublimated through the composite shell and its large volume of gas occluded.

 <Desc / Clms Page number 20>

 



   As described above, if the pressure in the drying chamber is increased by a small amount (for example
1 or 2 mm of mercury) at a higher value (eg 30 mm of mercury), the thermal conductivity of the dried intermediate composite part of the material and the occluded gas increases and then remains practically constant.



   Conversely, as the prose ± = in the drying chamber increases in the same range, the mass transport coefficient of water vapor from the ice core through the intermediate composite dried shell of occluded gas material and up to the surface of the material to be centered by the. gaseous vehicle decreases but remains sufficiently high.

   In the case of the mass transport coefficient, the increase in nearness instead of being favorable as in the case of the thermal conductivity factor becomes a disadvantage * In fact, at atmospheric pressure, the mass transport effect quoted has such a low value that, although the gaseous vehicle could sweep all the water vapor from the surface of the hull and thus maintain zero water vapor pressure at the surface of the dried material, the mass transport of the sublimated vapor from the ice core to the surface of the dried material would be so slow that the drying time would become unreasonably long.



   It should also be noted that the transmission capacity of heat per unit volume of gas increases with pressure and that at very low pressures, large volumes of gaseous vehicle must circulate to provide the heat of sublimation.



   As mentioned and according to the invention, these apparently incompatible factors are made optimum by choosing a working pressure in the drying chamber in a pressure area where the thermal conductivity curve lies in a range of. transition, namely a pressure sound where the average free path of the molecules of the gaseous vehicle are of the same general order as the average interior dimensions of the pores,

   

 <Desc / Clms Page number 21>

 cells or capillaries of the matrix of the material to be dried * Any further increase in the pressure of the gas vehicle does not promote the transmission of heat from the outer surface of the shell of the dried material to the ice core $
Reference is made to the composite graph of FIG. 4.

   This graph superimposes the thermal conductivity and mass transport curves discussed above and adds a curve representing the resulting mass drying rate W for a typical food product .. such as peaches. Note * that the already quoted overall working range area * includes the bump of the mass drying speed curve * However,

     according to the present invention a pressure range! typical working speed is much smaller and 5.67 to 11 mm Hg in the example cited * This range practically coincides with the are of the optimum mass drying rate on the curve * In this pressure range,

     the effects of the transport of ses are still sufficiently great although rapidly reducing as the pressure increases that the water vapor sublimated from the ice core reaches the surface of the dried material to be entrained by the gaseous vehicle at a speed ensuring reduced drying time.

     As already indicated, if a sufficient quantity of heat for forgetting has reached the ice core, as soon as the water vapor reaches the surface of the matter, there is no longer a problem because the gaseous vehicle can be easily adjusted to sweep this water vapor out of the drying chamber * The partial pressure of the water vapor never exceeds approximately 1.3 mm of mercury which is well below the pressure of the triple point so that sublimation occurs.



   In the processes already proposed using a gaseous vehicle, this gas circulates in the apparatus at a relatively high total pressure, for example at atmospheric pressure. Under these conditions, it can be seen in Figs.

   3 and 4 that characterized them

 <Desc / Clms Page number 22>

 The mass transport rates of water vapor through the gas occluded in the intermediate dried material are so low that even when the surface of the dried material is freed of water vapor by the gaseous vehicle, the amount of vapor of water removed from this region of the ice core is not large enough and additional amounts of water vapor cannot be sublimated from the ice core through the intermediate shell of dried material to make the process. convenient.



  These devices require unreasonably long drying times.



   On the other hand, if the known devices of the non-condensable gaseous vehicle type were used at total pressures low enough to achieve an acceptable mass transport of water vapor through the intermediate shell of dried material, the conditions the volume and speed required for the pumping device of the gaseous vehicle would be very severe, which again would make the cost of the device economically uninteresting.



   The optimum working area, in terms of water vapor removal rate, is the region in which the pressure is high enough to achieve relatively high thermal conductivity and high heat transfer to the ice core, but this pressure cannot be raised to the point; to reduce the mass transport sufficiently to inhibit excessively the passage of water vapor from the ice core through the shell of dried material and the process is carried out without increasing the temperature of the ice core sufficiently to clean a commercially unacceptable amount of unfrozen concentrated solution of solids and water during the drying process.

   As mentioned, the very small amount of solution which forms is also evaporated during the drying cycle.



   As indicated, the operating zone in terms of pressure range can be defined as the transition zone from the thermal conductivity curve to temperature.

 <Desc / Clms Page number 23>

 rature chooses * This can also be defined as the range of pressures in which the average free path of gas molecules and the average dimensions of pores, cells, or capillaries are practically equal or of the same order.



   The working pressure zone * can be further described as' being the sound system in which the thermal conductivity is as high as possible but where, yet, the pressure is not so high as to prevent the passage of vapor from it. water out of the matrix to such a degree that the maximum allowable temperature for the ice core would be exceeded *
The basic criteria and parameter. discovered as determining the operation according to the present invention having been explained, reference will now be made to FIG. 1 which is a diagrammatic representation of the essential elements of a freeze-drying apparatus of the discontinuous type for the implementation of the invention.



  GENERAL DESCRIPTION OF THE APPLIANCE.



   Referring to Fig. 1, the product to be dried is placed in the drying chamber 10, the details of which do not form part of the present invention. In the case of vegetables, mushrooms or the like, the product is cut to size or otherwise processed into fairly small pieces. In the case of meats, the product is diced or relatively thinly sliced in the usual way. In the discontinuous apparatus shown, the usual sealed door 12 is provided for loading and unloading the product.

   Before being placed in the drying chamber, the product is distributed over mesh trays 14 which are arranged horizontally and which allow the passage of gas through, the product and the bottoms of the trays. The product to be dried, generally indicated at 16, has been previously frozen in conventional industrial apparatus, the details of which do not form part of the invention.



   An outlet passage 18 connects the drying chamber 10 to the condenser 20, this condenser being provided for condensing and releasing.

 <Desc / Clms Page number 24>

   to defy the mangy vehicle HV and freeze the input water vapor WV to ice crystals X. As already mentioned, the mangy vehicle HV useful in the form of the invention which will be described is steam. of heptane in the gaseous state. Associated with the main steam condenser 20, a refrigeration apparatus is indicated by R.

   This device includes the usual compressor
22 wherein the refrigerant gas is compressed and conducted through a hot refrigerant pipe 24 to a coil 28 in an ice melter 30. The ice melter 30 serves as a first stage condenser of the refrigerant and provides the heat required to melt the ice crystals X formed during the drying process.



   An outlet pipe 34 passes the hot refrigerant exiting the ice melting coil 28 into a boiler 36 where the liquefied heptane HL is evaporated, to form the vapor or gas phase HV. This evaporation is carried out by means of an evaporation coil 38 which is connected to the pipe 34 and which is immersed in the liquid vehicle HL in the boiler 36 * A refrigerant outlet pipe 40 connects the evaporator coil. - heptane controller 38 to an expansion valve 42 and the cooled and condensed refrigerant leaving the expansion valve 42 expands in the refrigeration coils 44 mounted in the upper part of the main steam condenser 20,

   The refrigerant, which is now gaseous, is returned to compressor 22 from the condenser coils
44 by a suction line 46.



   To rid the refrigeration coils 44 of accumulated ice crystals, a coil sprinkler pump 50 is provided with an inlet line. 51 which receives the liquid heptane HL from the lower part of the condenser. The output of the pump is connected to a distributor 52 which is located above the refrigeration coil 44.

   This distributor is provided with small nozzles or orifices so that the liquefied vehicle HL extracted from the lower part of the condenser pump 50 is sprayed on the refrigeration coil 44 to loosen and entrain the ice crystals X which are deposited there. At the lower part of the condenser, an agitator 54 is provided, driven by a motor.

 <Desc / Clms Page number 25>

 
 EMI25.1
 reducer 55, This agitator 54 not only acts * $ 1 Mttà of ice and liquid heptane but also serves as a pump to make
 EMI25.2
 pass this saga * through a line 56 into the melting apparatus 4th the ice 30, If necessary, a pump (not shown) can also be installed in the line 56 to transport more POU- t,

  rrea0.errt the magma to the ice melting device. Water II, formed in the apparatus for melting ice by heat tower. *
 EMI25.3
 ni * from the condensing coil the refrigerant is pumped to atmospheric pressure and discharged * by a water charIf pump 58 whose inlet is lt1iê. to the fusion apparatus 30.
 EMI25.4
 



  A primary line for liquid heptanw 60 is fitted to the upper part of the main steam tank casing 20 and terminates in a liquid vehicle secondary line 62 coming from the top of the steam generator. fusion
 EMI25.5
 ice z0, The pipes 60 and 62 ae join to form a common pipe 64 which leads to the boiler 36 in a are located below the coil 38 of the boiler.
 EMI25.6
 The pressure "b" between the level of the liquid in the vapor condenser 20 and the liquid in the boiler b is made equivalent to the difference between the pressure in the boiler and that in the condenser. As can be seen, this pressure
 EMI25.7
 equivalent to .8 mm Hg, which corresponds to 116 aat 4 'hep tan * liquid.



   In the lace termination apparatus 30, the interface between liquid heptane and water must be maintained at a level sufficiently low to prevent water from reaching the conduit 62 leading to the boiler 36, and yet sufficiently high.
 EMI25.8
 so that the heptane can reach the pump µ $ On Useful a level control device and an electromagnetic valve 65. in line 60,
The level adjuster is shown schematically. It uses a 66 sensor with a * probe or electrode
 EMI25.9
 high and low level and a control device 67.

   The ap

 <Desc / Clms Page number 26>

   such a control comprises a part which operates the valve 65 and a part which starts or stops the motor of the pump 58. When the heptane-water interface falls to the level of the low level electrode the pump 58 is stopped and the valve 65 opened to increase the passage of heptane in the line 62. This allows the entry of a greater quantity of magma into the ice melter and the interface rises.



   When the interface reaches the high level electrode of the sensor 66, the valve 65 is closed and the pump 58 is started, which lowers the level of the interface * Level regulators of the type described are manufactured by Fielden Electronics, Inc., Huntington, New York and sold as "Tektor". The details of the level adjustment do not form part of the invention and are not described.



   The pressure h1 between the liquid level in the vapor condenser 20 and the top of the liquid heptane in the ice melter 30 should only be sufficient to prevent vaporization of the heptane in the liquid. ice melting apparatus. At 40 F (4.4 C) this pressure is approximately 20 mm Hg. Since the total vapor pressure in the vapor condenser 20 is 5.67 mm Hg, the indicated pressure hl should be 11.1 inches (282 mm) for a liquid vehicle having the density of heptane.



   In order to remove air and other non-condensing gases which might be entrained in the apparatus or which might enter the apparatus through leaks during drying, a refrigerated trap 70 is provided in the condenser. 20. This trap 70 is formed by a closed vessel comprising an inlet pipe 72 coming from the upper wall of the condenser 20. A vacuum pump 74 is connected to the vessel of the trap to remove non-condensable gaa such as air. .

   In order to recover the vapor from the gaseous vehicle, possibly not condensed, which would be sucked by the pump 74, the trap is cooled by a coil 76 which is connected to a refrigeration device (not shown), of which

 <Desc / Clms Page number 27>

 the details are not part of the invention. The condensed gaseous vehicle and any condensed water vapor are returned from the trap to the condenser 20 through a return pipe 78.



   Returning to the boiler 36, directly above this boiler is a gas vehicle superheater 80 in which the vaporized gas vehicle HV is superheated by steam pipes 82 disposed in the superheat chamber. Steam is supplied at the temperature necessary to give the desired superheat to the vaporized gas HV, and is controlled by a steam valve 83. The superheated dry gaseous vehicle is conducted from the superheater 80 to the inlet port. from a drying chamber 10 by a passage 84. The passage 84 and the other parts of the apparatus are isolated, for example by the caulking 86 shown in part on the passage 84. This caulk and any other insulation that may be necessary have been removed from the Wire diagram. 1 for clarity.



   In order to save the gaseous vehicle remaining in the drying chamber and in passages 18 and 84 during the loading and unloading operations, isolation valves 90 and 92 are used. A refrigerated trap 94 is connected to the drain passage. return 84 via a pipe 96 and a valve 98 * A vacuum pump 100 removes air and non-condensable gases. A refrigerated coil 102 liquefies the condensable gases and these liquids exit from the trap 94 through a return line 104. A valve 106 directs the condensed liquid to the condenser 20 through a line 108 or discharged through a line 110.



  GENERAL OPERATION OF THE APPLIANCE.



   The general operation of the apparatus according to the invention will be described below.



   The criteria envisaged for the choice of a gaseous or liquid vehicle for operating the freeze-drying apparatus when processing food products will be examined below. It will suffice here to specify that the vehicle used in the form of the the invention described is heptane, the characteristics of which

 <Desc / Clms Page number 28>

   as 8 physical are shown above * In the form described the heptane used is n-heptane (normal heptane).



    PRELIMINARY PROCESS. PmJM. Ui.Em.



   The valves 90 and 92 have been made at the end of the previous drying cycle and after the product has been introduced into the drying chamber and the door has been closed, the first operation of the process is to remove the air of the drying camber and the pipes leading to it * For this purpose, the bleeder valve 98 is opened and the vacuum pump 100 is easily started and operated until virtually all the air trapped between the valves 90 and 92 has been sucked. This results in the removal of a certain amount of water vapor which has formed during the evacuation, but if desired, the water vapor can be condensed in trap 94.

   When the evacuation is complete, the valve 98 of the trap is closed and the vacuum pump 100 is stopped.



   The valves 90 and 92 of the gaseous vehicle passages can then be opened. To start a new drying cycle, the refrigeration appliance R is switched on and when the valve 83, controlling the supply of steam to the superheater, is opened for the admission of steam, the appliance is ready to use. function.



   Gaseous vehicle cycle.



   The vehicle cycle will be described below starting at station H of passage 94 at the entrance to the drying chamber. The conditions in this section of passage 84 are substantially the same as those of the entire passage. The states and conditions of the vehicle and the water at the various stations of the apparatus are shown in Table I which is based on a water removal of 100 lbs / hour 45 kg / hour. Table I can be taken to represent the conditions at the start of the cycle of a batch process or the average conditions in a continuous process.

 <Desc / Clms Page number 29>

 
 EMI29.1
 



  TABLE 1 - PHOCEDS CONDITIONS ftMï'l al 'Js2'W'1'rélt, t1QQ t1'e 41 100 liyp <t / hmiy.
 EMI29.2
 
<tb>



  Posts <SEP> Teap. <SEP> Pressure <SEP> Pressure <SEP> Flow
<tb>
 
 EMI29.3
 #F ma de as total pounds / liat 922tane the% jHL & J: bourg agewe JGfiU A 6.0 4e36 1.31 3 # 67 1980 Vapeur Vapor B 5 # 0 no .1n1t1- 1780 Liquida
 EMI29.4
 
<tb> cative
<tb>
<tb> C <SEP> 5.0 <SEP> "<SEP> 200 <SEP> Liquid <SEP> Solid
<tb>
 
 EMI29.5
 D 32.0 100 # # Liquid.



  32.0 100 Liquid P 6.8 If 80. Liquid 0 32.3 11.5 - 1105 1880 vapor
 EMI29.6
 
<tb> H <SEP> 161.3 <SEP> 11.0 <SEP> - <SEP> 11.0 <SEP> 1680 <SEP> steam
<tb>
 
 EMI29.7
 At the H station, the hot, dry optic steam has a temperature of: 1. '(72 "C) and a pressure of 11% of Hg.



  After stable water conditions * leaving the gttwux 00 vihaule are established, the conditions which can be reached very early in the cycle, the steam leaving the drying chamber of the state at is a mixture of cold heptane vapor. UV and Wu water vapor. In this station the temperature of the vapor mixture is 6 * F (-14 ° C) and as can be seen in Table 1 the total prison is 5, p67 May of Hg.

   These conditions establish a pressure difference between the drying chamber and the stations.
 EMI29.8
 H and A of more than 5 mm of Hg which creates the pumping force necessary to circulate gas and water vapor in the drying chamber. The average pressure in the drying chamber
 EMI29.9
 is about 8 am Hgt Passing through the drying chamber, the gaseous vehicle supplies the heat of sublimation to the dry matter and the ice core and the ice core is sublime by thermal conduction and vapor diffusion water out of the ice core,

   as described previously * The gaseous vehicle entrains and sweeps the water vapor which has been sublimated out of the ice core and which has diffused up to the surface of the dried material shell.

 <Desc / Clms Page number 30>

 
The food product in the upper part of the drying chamber is the first exposed to the hot gaseous vehicle
 EMI30.1
 entering the room and is the pr8ld.tr t..Iob, r.

   As the drying and continuing process it forms a layer of dried material at the top of the drying chamber which has been heated to the same temperature as the gaseous vehicle, p6huS ... in the chamber below the drying chamber. layer of dried material is the drying xono where the heat is transmitted from the gas vehicle to the ice core of the frozen product while the
 EMI30.2
 sublimated water vapor is swept away by the beggar vehicle.

   Vara the bottom of the drying zone, the vehicle is cooled considerably and is mixed with a large proportion of water vapor In this region, the rate of mass drying of the product particles is slower because the difference in temperature between the surface and the ice core is lower so that the heat transfer to the core is slower. The diffusion of water vapor from the core to the surface is also slower because there is less difference in the water vapor pressures.
 EMI30.3
 between the ice core and the surface. At the lower part of the drying zone, the vehicle and the water vapor have been cooled to the temperature of the frozen products and the partial pressure of the water vapor is equal to the vapor pressure of the ice in the product. frozen.

   Below the drying zone, no drying takes place and the product remains frozen until the
 EMI30.4
 drying area go down to it. During the drying cycle,; the drying zone gradually descends from the upper part to the lower part of the drying chamber and finally the drying process is completed. The food or other product subjected to desiccation constitutes an obstacle to the flow of the gas vehicle so that the pressure difference of
 EMI30.5
 more than 5 WI1 of ES can be maintained during the drying cycle.



   As the cold and wet mixture of gaseous vehicle and water vapor enters the condenser 20, it flows

 <Desc / Clms Page number 31>

 on the cooling coil 44 which bends @ the liquid heptane vapor HL and the water vapor is frozen to form ice crystals X. The liquid vehicle falls to the bottom of the condenser 20 to form a mass of liquid heptane HL.

   The ice crystals X are detached from the coils by spraying liquid heptane from distributor 52 and since they are heavier than liquid heptane HL; the ice crystals are deposited by gravity at the bottom of the condenser. Stirrer 54 driven by 5µ reducer maintains ice crystals in a fluid state so that ice crystal magma and liquid carrier can flow into ice melter 30.

   '
As mentioned above, in order to remove air and other non-condensable gases which leak into the apparatus or which have been trapped the vacuum pump 74 and the refrigerated trap 70 are maintained in operation during the drying cycle. The gaseous vehicle and the water vapor which would possibly be entrained in the trap are condensed there by the refrigeration coils 76 and returned to the condenser via the line 78.



     As mentioned, the stream coming from the steam condenser 20 is divided into two streams. Liquid heptane flows directly from an upper portion of the vapor condenser housing 20 through line 60 and joins the heptane exiting the ice melter in line 62 as described above. 60 and 62 meet to form the pipe 64 which directs the liquid heptane to the boiler 36,
In the ice melting apparatus,

   the refrigeration coils 28 melt the ice crystals X in water W and the water is pumped at atmospheric pressure and discharged by the pump 58. The level regulator maintains the heptane- interface. water in the ice melter between the electrodes of sensor 66 as described.



   The mass of liquid heptane HL in the boiler is

 <Desc / Clms Page number 32>

 vaporized by the hot refrigerant in coil 38 lice to form heptane vapor HV. The conditions of this steam at the. station 0 are given in Table 1 and it can be seen that the heptane vapor is at a temperature of 32.3 F (0.17 C) and has a pressure of 11.0 mm Hg. The heptane vapor HV is superheated by the superheat coils 82 as described above to return it to the H-station state where the steam is at a temperature of 161.3 F (72 C) and a pressure of 11 mm Hg.



   The above-described circulation of a condensable gaseous vehicle followed by its condensation and re-evaporation communicates heat to the ice core in the product and sweeps away the sublimated water vapor, all without the need for use. . to be a wind tunnel. The efficiency of this process is such that the drying time is greatly reduced compared to that of conventional drying operations by high vacuum freeze drying. For example, in a plant according to the invention, a 1 inch (25 mm) thick layer of food product such as peaches or peas can be dried in less than 1 hour, whereas conventional high vacuum freeze drying of same raw material takes 6 to 9 hours.



   The refrigeration cycle will be briefly summarized again. The refrigerant expands at the expansion valve 42 in the coil 44 of the vapor condenser 20. The refrigerant absorbs the heat of vaporization of the heptane vapor and the heat of sublimation of the water vapor in the coil 44. The expanded refrigerant enters. into the compressor through line 46 and hot compressed refrigerant passes through line 24 to the ice melter 30. As mentioned, in the coil 28 of the ice melter the refrigerant provides the heat necessary to shear ice crystals X in a body of water W.

   The refrigerant enters the boiler 36 through line 34 and by means of a coil 38 the refrigerant supplies the heat of vaporization of the liquid heptane HL which is reconverted to vapor heptane HV. This cooled liquid refrigerant comes out of the

 <Desc / Clms Page number 33>

 boiler through line 40 and passes through the detest valve 42 and the refrigerant expands back into the condenser coil
44 to freeze the water vapor and form ice crystals and condense the vehicle in the liquid state HL as described above,

   
When the drying cycle has been completed * the refrigeration appliance is stopped, the supply of steam to the superheater is Interrupted and valves 90 and 92 are closed * Using valves 98 and 106 and the refrigeration trap 94 it is possible to purge the passages 18, 84 and the drying chamber of the residual gas vehicle and return the condensed vehicle to the condensate,

     The nested product can then be removed from the drying chamber after the vacuum * has been broken.



   If a continuous process is used, with the usual air lock and bleeders at the product inlet and at the outlet of the dryer. $ Valves 90 and 92 are not required * GAS VESICLE - Essential characteristics for direct phase separation.



   1. When food products are dried, if any residue of the vehicle is taken up by the product that residue should be non-toxic in the amounts present.



   2. The vehicle cannot react (must be inert) with the material to be dried, nor with water for direct phase separation.



   3. The vehicle must have an intrinsic vapor pressure at the temperature of the ice core in the material that is higher than its partial vapor pressure in the drying chamber during operation at the temperature of the ice core. ice. This prevents condensation of the piggy vehicle in the drying chamber.



   The vehicle which is used in the apparatus which has been described is normal heptane. Its vapor pressure is indicated -T; as follows in the Handbook of Chemistry and Physics (Chemical Rubber Publishing Co., Cleveland, Ohio):

 <Desc / Clms Page number 34>

 Pressure mm of Hg, 1 10 40 100 400 760 Temperature (approximate) F -30 28 72 107 172 209 The specific gravity of liquid n-heptane is 0.684 at 68 F (20 C) compared to water at 39.2 F (4 C).



  GAS VEHICLE - Desirable features.



   1. It must be non-flammable,
2. It must have at the temperature of the ice core in the material an intrinsic vapor pressure which approaches as closely as possible its actual working pressure or partial pressure at the temperature of the ice core. However, as mentioned above, these pressures can be so close that the gaseous vehicle drops to its intrinsic vapor pressure at the temperature of the ice core due to a deviation in working conditions which could occur. due to small irregularities in operation * If the temperature of the gas vehicle drops too low, this vehicle will condense in the drying chamber.



   Fig. 5 is a graph comparing the pressure-temperature vapor characteristics of heptane with those of water. We see that the heptane curve follows quite closely the water curve but is above the water curve on the temperature scale. This displacement represents a safety factor during operation, which prevents the vehicle from condensing in the drying chamber.



   This characteristic, that is to say the fact that the pressure-temperature curve of vapor of the support is shifted towards the naut relative to the corresponding curve * -of water, the is not too far removed, improves the efficiency of the condenser. It allows the operation of the steam condenser without requiring extremely low temperatures. This in turn reduces the temperature difference between the vehicle liquefied in the condenser and the temperature to which the vehicle is to be heated in the vehicle boiler. The result is a reduction in the amount of work done by the refrigerator compressor in order to condense and re-evaporate the gaseous vehicle.

 <Desc / Clms Page number 35>

 



   3, The vehicle must have a relatively high ratio between specific heat (vapor phase) and latent heat of vaporization. As the specific heat of the mangy vehicle in the vapor phase increases, the mass flow rate required to provide the latent heat of sublimation decreases.



   It is desirable that the vehicle have as high a specific heat as possible but not at the expense of an excessively high latent heat of vaporization. The amount of heat easily circulated by the refrigeration compressor between the refrigeration evaporator (condenser). heptane and water vapor) and the heptane boiler is larger the higher the heat of vaporization. An increase in this amount of heat requires more work on the part of the refrigeration unit.



   Normal heptane in its gaseous state has a heat capacity of 0.38 BTU / pound F at 30 F (0.38 kcal / C kg at -1.11 C) and a latent heat of vaporization of 160 BTU / pound ( 88.9 kcal / kg) at a pressure of 12 mm Hg and a temperature of 32 F (0 * C) which practically corresponds to the state of the gas in the boiler before being superheated. The ratio between the specific heat and the heat of vaporization cited (times 100) is 0.237. The specific ratio of superheated heptane is somewhat higher.



   4. The molecular weight of the vehicle should be as low as possible. By taking into account a certain speed of mass passage through the drying chamber, an increase in the molecular weight of the vehicle reduces the weight fraction of the water vapor that the vehicle can entrain for a given ice temperature and pressure. steaming ice.



   As a result, the most desirable vehicle optimizes the effects of specific heat ratio and those of molecular weight. For example, n-heptane has a molecular weight of 100.2. Tests were carried out with a fluorocarbon vehicle supplied by Minnesota Mining & nd Manufacturing Co., St. Paul

 <Desc / Clms Page number 36>

 
 EMI36.1
 Minnesota, called #Fluoroeheaieal PC-'15 ". The PGrY is pnno1pa.



  Preparation of perfluoro-2-butyitetrahydrofuran of formula, '16. ' This material has a ratio (liver 100) between the specific heat Cal./g% C 110.C) and the latent heat of vaporization (boiling point calluses) of W- (100) 0.6 'compared to suppressant ratio (times 100) of 0 ± 'M (100) - 0.231 for n-heptane. This material is a colorless and odorless liquid, however the molecular weight of fluorearbur. "pou15" is four times that of n-heptane and despite the more favorable specific heat ratio, this increase in the molecular weight of the fluorocarbon reduces the vehicle's ability to sweep sublimated water vapor by approximately 30% relative to the capacity of heptane.



  However, this fluorooarbon possessed other essential and desirable characteristics of a vehicle and therefore may be considered for the process at the expense of a somewhat longer drying time. The temperature and vapor pressure characteristics of FC-75 are given in Fig. 5 with those of hexane and ethyl alcohol which can also be used.



   Another fluorocarbon suitable as a vehicle is
 EMI36.2
 manufactured by 3.1. Du Pont de Nemours de C *, 'W1lm1ncton, Delavare, under the name "Freon 2UN * This fluorinated hydrocarbon is 1,1,1,3-tetrachlorotetrafluoropropane of the formula CC1, CF2cra en.



   Its toxicity is low and it boils at 114.5 C, freezes
 EMI36.3
 at 9yd C, has a specific gravity at 25-C of 1.6927 and a specific heat of z20 oa1 / BI-C. 2560,
5. The vehicle and water (or ice) are preferably mutually insoluble so that the gas = liquefied vehicle can be separated directly from the water and ice without resorting to fractionation.



   6. For gravity separation, the vehicle must have a specific gravity at or below freezing water temperature that differs from that of water or ice at these temperatures. This difference must be sufficient
 EMI36.4
 health to ensure separation gr "Y1JIétnque'd \ 1 gaseous vehicle

 <Desc / Clms Page number 37>

 
 EMI37.1
 liquid at X * times the glac4; Normal lopheptans useful in ,, "'apP8..IU described m ditail is a saturated parattimic hydrocarbon and therefore is Inert # inactive and tr <<ttbl *.

   This Ln41c \ & 1490 other hydrocarbon nozxument liquids in the aethaat arte may be suitable and o # is the case in characteristically oh1IÙqU ... lfouttto1 ', IPhydrocarbon tu4c11atfaent 1l1t'nw, in 14rit, namely loboxanop is not as desirable as 1'btptfAnt from the point of view of tonoUo's oQnora11 & U1 .. 'of 2.'app- p., e11.

   In the case of I # hexme # the trfhicuit in #te aonduemb at 6 ma Hg # <M6is <a condonteur temperature of -300? (4 * 0) <L''n.ra1. necessary so that an apparition of r4trigdrat4on could function at this low teapï '* tuï' <t is much greater than for a device working at 5 * F (** X5 * C) toulmento Cool ne .1nl1'1. not that 1 Vexant can not be useful but It is also important that the h <ptMt because the expenditure 4'8 \ ': & 1' was higher *, As we can 1-t see at Pis # 5, the Ethyl alcohol can also be useful when a y4hiCNJ .. * it is then necessary a * dîstill4ktion to repair 1'.10001.



  In the 0 &. of 1 $ hydrocarbon Immediately Wp4ri1U1 ', namely octane, the temperature at the boiling point t'Mffi'- sa = have raised # so that the gas is at a temperature more 4Xtt4t than heptane when it is introduced In the siobageo chamber, by confiscating, if the ice was used as a vehicle, the temperature of the ice core and the corresponding low pressure required in the drying chamber to ensure the sublimation so much, would represent such conditions. lJ21iU1 t .. such that the octane gas would condense in the drying oil and therefore, could entrain the Steam 4 '.. u.



  Although the form of the invention which has been described in
 EMI37.2
 detail corresponds to a batch process since the pressures
 EMI37.3
 Very low levels are not required in the drying chamber as with conventional high vacuum lyophilization processes, the intention and the continuous function. Air stockings are necessary, An airlock system suitable for Xa pre-

 <Desc / Clms Page number 38>

 The invention is described in U.S. Patent No. 2,515,098.



   On the other hand, concentrated liquids, such as coffee concentrates, can be dry in a continuous apparatus operating in accordance with the present invention. A continuous conveyor capable of receiving concentrates is described in US Pat. No. 2,602,573.



   Although a separate passage 18 is shown to connect the drying chamber 10 with the main steam condenser 20, it essentially acts as a single chamber and these two parts of the apparatus can be considered as a single chamber. *
In a batch process) the refrigeration coils 44 in the main condenser need not be defrosted during drying and can be defrosted at the end of the drying cycle.



   If heated trays 14 are used, some or all of the premise vehicle superheater 80 can be omitted and the gaseous vehicle can be relied upon to entrain the heat from the trays and conduct it to the ice core of the material.



   CLAIMS.

** ATTENTION ** end of DESC field can contain start of CLMS **.


    

Claims (1)

1.- Procédé de séchage d'un agent mouillant contenu dans une matière placée dans une chambre de séchage, caractérisé en ce qu'on introduit un véhicule gazeux sec dans la chambre de séchage à une pression intérieure à la pression atmosphérique, on . fournit de la chaleur de vaporisation au véhicule gazeux et on établit une différence de pression de pompe d'un côté à l'autre de la chambre de séchage pour que le véhicule galeux balaie la chambre, fournissant de la chaleur de vaporisation à l'agent mouil- lant et entraîne l'agent mouillant vaporisé par condensation du mélange du véhicule galeux et de vapeur d'agent mouillant entraînée , 1.- A method of drying a wetting agent contained in a material placed in a drying chamber, characterized in that a dry gaseous vehicle is introduced into the drying chamber at a pressure inside atmospheric pressure, on. supplies heat of vaporization to the gaseous vehicle and a pump pressure differential is established across the drying chamber to cause the mangy vehicle to sweep the chamber, providing heat of vaporization to the agent wetting and entraining the wetting agent vaporized by condensation of the mixture of the mangy vehicle and entrained wetting agent vapor, ce qui laisse la matière dans la chambre de séchage à une pression de vapeur totale inférieure à la pression du véhicule gazeux péné- trant dans la chambre de séchages <Desc/Clms Page number 39> 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on isole, en outre, le véhicule de l'Agent mouillant condensée on revaporise le véhicule gazeux condensa isolé et on réintroduit le véhicule revaporisé dans la chambre de séchage. which leaves the material in the drying chamber at a total vapor pressure lower than the pressure of the gaseous vehicle entering the drying chamber <Desc / Clms Page number 39> 2. A method according to claim 1, characterized in that one further isolates the vehicle from the condensed wetting agent, the isolated condensed gaseous vehicle is re-vaporized and the re-vaporized vehicle is reintroduced into the drying chamber. 3.- Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la chaleur pour la vaporisation de l'agent mouillant est fournie au véhicule gazeux revaporisé avant qu'il pénètre dans la chambre de séchage. 3. A method according to claim 2, characterized in that the heat for vaporization of the wetting agent is supplied to the vaporized gaseous vehicle before it enters the drying chamber. 4.- Procédé en cycle fermé de séchage de matière poreuse congelée placée dans une chambre de séchage, caractérisé en ce qu' on Introduit un véhicule gazeux sec chauffé dans la chambre de séchage à une pression inférieure à la pression atmosphérique on fournit la chaleur de sublimation au véhicule gazeux pour établir une différence de pression de pompage d'un côté à l'autre de la. 4.- Closed-cycle process for drying frozen porous material placed in a drying chamber, characterized in that a dry gaseous vehicle is introduced heated into the drying chamber at a pressure below atmospheric pressure, the heat of which is supplied. sublimation to the gas vehicle to establish a pumping pressure difference from one side of the. chambre de séchage en condensant le mélange de véhicule gazeux et de vapeur d'eau sublimée sortant de la matière dans la chambre de séchage pour établir une pression de vapeur totale inférieure à la sortie de la chambre de séchage, on isole le véhicule condensé et on revaporise le véhicule pour le réintroduire dans la chambre de séchage le véhicule gazeux étant Inerte.,. stable et ayant une courbe de pression aux températures de vapeur qui suit à peu près celle de l'eau mais se trouve plus haut que celle-ci sur l'échelle de températures dans une mesure suffisante pour éviter la conden- sation du véhicule gazeux dans la chambre de séchage par suite de petits écarts des conditions de fonctionnement* 5.- Procédé suivant la revendication 4, drying chamber by condensing the mixture of gaseous vehicle and sublimated water vapor exiting the material in the drying chamber to establish a total vapor pressure below the exit of the drying chamber, the condensed vehicle is isolated and re-vaporizes the vehicle to reintroduce it into the drying chamber, the gaseous vehicle being inert.,. stable and having a pressure curve at vapor temperatures which roughly follows that of water but lies higher than water on the temperature scale to a sufficient extent to prevent condensation of the gaseous vehicle in the drying chamber due to small variations in operating conditions * 5.- A method according to claim 4, caractérisé en ce que la chaleur de sublimation est appliquée au véhicule gazeux avant que le gaz soit réintroduit dans la chambre de séchage. characterized in that the heat of sublimation is applied to the gas vehicle before the gas is reintroduced into the drying chamber. 6,,- Procédé en cycle fermé de séchage de matière cellu- laire congelée placée dans une chambre de séchage, caractérisé en ce qu'on Introduit un véhicule gazeux sec chauffé dans la chambre de séchage a une pression inférieure à la pression atmosphérique, on établit une différence de pression de pompage d'un côté à l'autre de la chambre de séchage en condensant le mélange de véhicule gazeux et de vapeur d'eau sortant de la chambre de séchage <Desc/Clms Page number 40> pour établir une pression de vapeur totale inférieure à la sortie de la chambre de séchage, on isole le véhicule condensé et on le réchauffe à son état premier pour le réintroduire dans la chambre de séchage, 6 ,, - Closed cycle method of drying frozen cellular material placed in a drying chamber, characterized in that Introducing a dry gaseous vehicle heated into the drying chamber at a pressure below atmospheric pressure, it is establishes a pumping pressure difference from one side of the drying chamber to the other by condensing the mixture of carrier gas and water vapor exiting the drying chamber <Desc / Clms Page number 40> to establish a lower total vapor pressure at the outlet of the drying chamber, the condensed vehicle is isolated and reheated to its initial state to reintroduce it into the drying chamber, la gamme entre les pressions étant maintenue dans la zone de transition de la courbe conductivité thermique-pression du véhicule gazeux dans la couche poreuse séchée. the range between the pressures being maintained in the transition zone of the thermal conductivity-pressure curve of the gas vehicle in the dried porous layer. 7.- Procédé de séchage de matière poreuse congelée pla- cée dans une chambre de séchage, caractérisé en ce qu'on introduit un véhicule gazeux sec chauffé dans la chambre de séchage à une pression intérieure à la pression atmosphérique et on établit une différence de pression de pompage d'un coté à l'autre de la cham- bre de séchage pour que le véhicule gazeux balaie la chambre, on fournit de la chaleur de sublimation à la glace dans la matière congelée et on balaie la vapeur d'eau libérée en condensant le mélange de véhicule gazeux et de vapeur d'eau sortant de la chambre de séchage pour établir une pression de vapeur totale inférieure à la sortie de la chambre. 7.- A method of drying frozen porous material placed in a drying chamber, characterized in that a dry gaseous vehicle heated into the drying chamber at a pressure inside the atmospheric pressure is introduced and a difference of pumping pressure from one side of the drying chamber to the other so that the gaseous vehicle sweeps the chamber, heat of sublimation is supplied to the ice in the frozen material and the liberated water vapor is swept away by condensing the mixture of gaseous vehicle and water vapor exiting the drying chamber to establish a lower total vapor pressure at the exit of the chamber. 8.- Procédé suivant la revendication 7, caractérisé en ce qu'on isole en outre le véhicule condensé de la vapeur d'eau condensée, on revaporise le véhicule condensé et on réintro- duit le véhicule revaporisé dans la chambre de séchage. 8. A method according to claim 7, characterized in that further isolates the condensed vehicle from the condensed water vapor, the condensed vehicle is re-vaporized and the re-vaporized vehicle is reintroduced into the drying chamber. 9.- Procédé suivant la revendication 8, caractérisé en ce qu'on surchauffe en outre le véhicule revaporisé pour lui fournir la chaleur de sublimation de la glace avant de réintroduire le véhicule revaporisé dans la chambre de séchage. 9. A method according to claim 8, characterized in that the further superheats the revaporized vehicle to provide it with the heat of sublimation of the ice before reintroducing the revaporized vehicle in the drying chamber. 10.- Procédé en cycle fermé de séchage de matière poreuse congelée, caractérisé en ce qu'on introduit un véhicule gazeux sec et chaud à une pression inférieure à la pression atmos- phérique dans une chambre de séchage contenant la matière congelée, on fait balayer la matière par ce véhicule gazeux en traversant la chambre de séchage pour fournir de la chaleur de sublimation et entraîner la vapeur d'eau de la surface de la matière, vapeur qui provient de la sublimation du noyau de glace de la matière, on maintient un débit de véhicule gazeux suffisant pour maintenir <Desc/Clms Page number 41> en dessous du triple point, la Pression de Vapeur de l'eau sur le noyau glace dans la matière, 10.- Closed-cycle process for drying frozen porous material, characterized in that a hot, dry gaseous vehicle is introduced at a pressure below atmospheric pressure into a drying chamber containing the frozen material, and swept. matter by this gaseous vehicle by passing through the drying chamber to provide the heat of sublimation and entrain the water vapor from the surface of the matter, vapor which comes from the sublimation of the ice core of the matter, we maintain a sufficient vehicle gas flow rate to maintain <Desc / Clms Page number 41> below the triple point, the Vapor Pressure of the water on the ice core in the material, on condense le mélange de véhi- cule gazeux de vapeur d'eau qui sort de la chambre de séchage, on,- réduit ainsi la pression de vapeur totale du véhicule gâteux et de la vapeur d'eau sortant de la chambre de séchage à une valeur inférieure à celle à laquelle le véhicule gazeux est Introduit dans la chambre de léchage, on sépare l'eau du véhicule gâteux liquéfié, the gaseous vehicle mixture of water vapor which exits the drying chamber is condensed, thus reducing the total vapor pressure of the spoiled vehicle and of the water vapor exiting the drying chamber to a value lower than that at which the gaseous vehicle is Introduced into the licking chamber, the water is separated from the liquefied pasty vehicle, on revaporise le véhicule gazeux liquéfia, on ajoute la chaleur de sublimation de la glace au véhiculé gazeux et on fait recirculer le véhicule gazeux chaud et @@c dans la chambre de sé- chage. the liquefied gas vehicle is re-vaporized, the heat of ice sublimation is added to the gas vehicle, and the hot and hot vehicle gas is recirculated into the drying chamber. il*- Procédé en cycle formé de séchage de matière poreu- congelée, caractérisé en co qu'on introduit un véhicule gâteux sec et chaud à une pression inférieure à la pression atmosphéri- que dans une chambre de séchage contenant la matière congelée, on fait balayer la matière par ce vdhicule gazeux passant dans la chambre de séchage, It * - Cycle process formed of drying poreu- frozen material, characterized in co that a dry and hot pasty vehicle is introduced at a pressure below atmospheric pressure in a drying chamber containing the frozen material, it is made sweep the material through this gaseous vehicle passing through the drying chamber, pour fournir la chaleur de sublimation et en- traîner la vapeur d'eau dégagée de la surface de la matière qui a sublimé à partir du noyau de glace de la matière, on maintient un débit de véhicule gazeux suffisant pour maintenir en dessous du triple point la pression de vapeur d'eau sur le noyau de glace dans, la matière, to provide the heat of sublimation and to entrain the water vapor given off from the surface of the material which has sublimated from the ice core of the material, a sufficient flow of gaseous vehicle is maintained to maintain below the triple point the water vapor pressure on the ice core in, the material, on soustrait la chaleur latente de vaporisation du véhicule gazeux et la chaleur latente de sublimation de la vapeur d'eau sortant de la chambre de séchage pour former un mé- lange de véhicule gazeux liquéfié et de cristaux de glace tout en réduisant simultanément la pression de vapeur totale du véhicule gazeux et la pression de vapeur d'eau sortant de la chambre de séchage à une valeur inférieure à celle a laquelle le véhicule gazeux a été introduit dans la chambre de séchage, the latent heat of vaporization of the gas vehicle and the latent heat of sublimation of the water vapor exiting the drying chamber are subtracted to form a mixture of liquefied gas vehicle and ice crystals while simultaneously reducing the pressure of total vapor of the gaseous vehicle and the vapor pressure of water leaving the drying chamber to a value lower than that at which the gaseous vehicle was introduced into the drying chamber, on sépare les cristaux de glace du véhicule gazeux liquéfiée on revaporise le véhicule gazeux liquéfie, on ajoute la chaleur de sublimation de la glace au véhicule gazeux et on fait recirculer le véhicule gazeux chaud et sec dans la chambre de séchage, ' 12. the ice crystals are separated from the liquefied gas vehicle, the liquefied gas vehicle is re-vaporized, the heat of sublimation of the ice is added to the gas vehicle and the hot and dry vehicle gas is recirculated into the drying chamber, '12. - Procédé en cycle fermé de séchage de matière poreu- . <Desc/Clms Page number 42> se congelée, caractérisé en et qu'on introduit un véhicule Sage= sec et chaud à une pression inférieure à la pression atmosphérique dans une chambre de séchage contenant la matière congelée, on fait balayer par ce véhicule gazeux la matière et on le fait passer par la chambre de séchage pour fournir la chaleur de sublimation et pour entraîner de la surface de la matière la vapeur d'eau qui a été sublimée à partir du noyau de glace de la matière, - Closed cycle process for drying porous material. <Desc / Clms Page number 42> is frozen, characterized in and that a Sage = dry and hot vehicle is introduced at a pressure below atmospheric pressure into a drying chamber containing the frozen material, the material is swept through this gaseous vehicle and it is passed through the drying chamber to provide the heat of sublimation and to entrain from the surface of the material the water vapor which has been sublimated from the ice core of the material, on main- tient un débit de véhicule gazeux suffisant pour maintenir la pression de vapeur d'eau sur le noyau de glace dans la matière en dessous du triple pointa on condense le mélange de véhicule gazeux et de vapeur d'eau qui sort de la chambre de séchage tout en réduisant simultanément la pression de vapeur totale du véhicule gazeux et de la vapeur d'eau sortant de la chambre de séchage, à une seconde pression inférieure à celle à laquelle le véhicule gazeux a été introduit dans la chambre de séchage, on maintient la différence entre la première et la seconde pression dans la zone de transition de la courbe conductivité thermique-pression du véhicule gazeux, on sépare l'eau du véhicule gazeux liquéfié, on revalorise le véhicule gazeux liquéfié, a sufficient flow of gaseous vehicle is maintained to maintain the water vapor pressure on the ice core in the material below the triple pointa one condenses the mixture of gaseous vehicle and water vapor which leaves the chamber while simultaneously reducing the total vapor pressure of the gaseous vehicle and of the water vapor leaving the drying chamber, to a second pressure lower than that at which the gaseous vehicle was introduced into the drying chamber, it is maintains the difference between the first and the second pressure in the transition zone of the thermal conductivity-pressure curve of the gas vehicle, the water is separated from the liquefied gaseous vehicle, the liquefied gaseous vehicle is upgraded, on ajoute la chaleur de sublimation de la glace au véhicule gazeux et on recircule le véhicule gazeux sec et chaud dans la chambre de séchage.. the heat of sublimation of the ice is added to the gas vehicle and the dry and hot gas vehicle is recirculated into the drying chamber. 13.- Procédé en cycle fermé de séchage de matière poreu- se congelée, caractérisé en ce qu'on introduit de la vapeur d'hep- tane sèche et chaude, à une pression inférieure à la pression atmosphérique, dans une chambre de séchage contenant la matière congelée, on fait balayer par cette vapeur d'heptane la matière pour fournir la chaleur de sublimation et entraîner de la surface de la matière la vapeur d'eau qui a été sublimée à partir du 'noyau de glace de la matière, on maintient un courant d'heptane vapeur d'eau suffisant pour maintenir en dessous du triple point la pression de vapeur d'eau sur le noyau de glace de la matière, 13.- A closed-cycle process for drying frozen porous material, characterized in that hot, dry heptane vapor is introduced at a pressure below atmospheric pressure, into a drying chamber containing frozen matter, this heptane vapor is swept over the matter to provide the heat of sublimation and entrain from the surface of the matter the water vapor which has been sublimated from the ice core of the matter, we maintains a flow of heptane vapor of water sufficient to maintain below the triple point the pressure of water vapor on the ice core of the material, on condense le mélange de vapeur d'eau et de vapeur d'heptane qui sort de la chambre de séchage réduisant ainsi la pression de va- peur totale de l'heptane et de la vapeur d'eau sortant de la chan- <Desc/Clms Page number 43> bre de séchage à une valeur inférieure à celle à laquelle la vapeur d'heptane a été introduite dans la chambre de séchage, on sépare l'eau de l'heptane liquéfié, on revaporise l'heptane liquéfié, on ajoute la chaleur de sublimation de la glace à l'hep- tane vaporisé, et on fait recirculer l'heptane chaud et sec dans la chambre de séchage. the mixture of water vapor and heptane vapor which leaves the drying chamber is condensed, thus reducing the total vapor pressure of the heptane and of the water vapor leaving the chan- <Desc / Clms Page number 43> After drying to a value lower than that at which the heptane vapor was introduced into the drying chamber, the water is separated from the liquefied heptane, the liquefied heptane is re-vaporized, the heat of sublimation of vaporized heptane ice, and the hot, dry heptane was recirculated to the drying chamber. 14.- Procédé en cycle férue de séchage de matibre poreuse, congelée, caractérisé en ce qu'on introduit de l'heptane gageât sec et chaud à une pression inférieure à la pression atmos- phérique dans une chambre de séchage contenant la matière consoler on fait balayer la matière par l'heptane gazeux qui passe dans la chambre de séchage pour fournir la chaleur de sublimation et entraîner de la surface de là matière la vapeur d'eau qui a été sublimée à partir du noyau de glace de la matiè- ra, on maintient un débit d'heptane galeux suffisant pour maintenir en dessous du triple point la pression de vapeur d'eau sur le noyau de gaz dans la matière, 14.- Dry cycle method of drying porous, frozen material, characterized in that dry and hot heptane gageate is introduced at a pressure below atmospheric pressure in a drying chamber containing the material to be consoled. sweeps the material by the heptane gas which passes through the drying chamber to provide the heat of sublimation and carry away from the surface of the material water vapor which has been sublimated from the ice core of the material , one maintains a flow of mangy heptane sufficient to maintain below the triple point the water vapor pressure on the gas core in the material, on condense le mélange d'heptane gazeux et de vapeur d'eau qui sort de la chambre de séchage tout en réduisant simultanément la pression totale de vapeur de l'hep- tane gazeux et de la vapeur d'eau sortant de la chambre de séchage à une seconde pression inférieure à celle à laquelle l'heptane gazeux a été introduit dans la chambre de séchage, on maintient la différence entre la première et la seconde pression dans la zone de transition de la courbe de conductivité thermique-pression de l'heptane gâteux, on sépare l'eau de l'heptane gazeux liquéfié, on revaporise l'heptane liquéfié et on fait recirculer l'heptane gazeux chaud et sec dans la chambre de séchage.. the mixture of gaseous heptane and water vapor which leaves the drying chamber is condensed while simultaneously reducing the total vapor pressure of the gaseous heptane and of the water vapor exiting the drying chamber at a second pressure lower than that at which gaseous heptane was introduced into the drying chamber, the difference between the first and the second pressure is maintained in the transition zone of the thermal conductivity-pressure curve of heptane gaseous, the water is separated from the liquefied heptane gas, the liquefied heptane is re-vaporized and the hot, dry heptane gas is recirculated in the drying chamber. 15.- Procédé suivant la revendication 14, caractérisé en ce que l'heptane vaporisé est surchauffé avant de le faire recirculer. 15.- The method of claim 14, characterized in that the vaporized heptane is superheated before recirculating it. 16.- Procédé en cycle fermé de séchage de matière poreuse congelée, caractérisé en ce qu'on introduit un véhicule gazeux constitué par un fluorocarbure sec et chaud à une pression inférieure à la pression atmosphérique dans une chambre de séchage contenant la matière congelée, on fait balayer par ce véhicule <Desc/Clms Page number 44> gazeux la matière en le faisant passer dans la chambre dit léchage pour fournir la chaleur de sublimation et en traîner de la @@ face de la matière, la vapeur qui a été sublimée à partir du noya de glace de la matière, 16.- A closed-cycle process for drying frozen porous material, characterized in that a gaseous vehicle consisting of a dry and hot fluorocarbon is introduced at a pressure below atmospheric pressure into a drying chamber containing the frozen material, it is swept by this vehicle <Desc / Clms Page number 44> gas the matter by passing it through the so-called licking chamber to provide the heat of sublimation and drag it from the face of the matter, the vapor which has been sublimated from the ice core of the matter, on maintient un courant de véhicula gâteux suffisamment pour maintenir en dessous du triple point la pression de vapeur d'eau sur le noyau de glace dans la matière, on condense , le mélange d'heptane gazeux et de vapeur d'eau qui sort de la chambre de séchage,, tout en réduisant simultanément la pression de vapeur totale du véhicule gazeux et de la vapeur d'eau sortant de la chambre de séchage à une seconde pression inférieure à celle à laquelle le véhicule gazeux a été introduit dans la chambrede séchage, on maintient la différence entre la première et la second! pression dans la zone de transition de la courbe conductivité thermique-pression du véhicule gazeux, on sépare l'eau du véhicule gazeux liqué, one maintains a current of pasty vehicle sufficiently to maintain below the triple point the pressure of water vapor on the core of ice in the matter, one condenses, the mixture of gaseous heptane and water vapor which leaves the drying chamber, while simultaneously reducing the total vapor pressure of the gaseous vehicle and the water vapor leaving the drying chamber to a second pressure lower than that at which the gaseous vehicle was introduced into the drying chamber, we maintain the difference between the first and the second! pressure in the transition zone of the thermal conductivity-pressure curve of the gas vehicle, the water is separated from the liquefied gas vehicle, on revaporise le véhicule gazeux et on fait recirou- 1er le véhicule galeux chaud et sec dans la chambre de séchage. the gaseous vehicle is re-vaporized and the hot, dry mangy vehicle is recirculated in the drying chamber. 17. - Procédé en cycle fermé de séchage de matière poreuse congelée, caractérisé en ce qu'on introduit un véhicule galeux sec et chaud, à une pression inférieure à la pression atmos- phérique, dans une chambre de séchage contenant la matière congelée on fait balayer par ce véhicule gazeux la matière en le faisant passer dans la chambre de séchage pour fournir la chaleur de sublimation et entraîner de la surface de la matière la vapeur d'eau qui a été sublimée à partir du noyau de glace de la matière, on maintient un débit de véhicule gazeux suffisant pour maintenir en dessous du triple point la pression de vapeur d'eau sur le noyau de glace dans la matière, 17. - Closed-cycle process for drying frozen porous material, characterized in that a dry and hot mangy vehicle is introduced, at a pressure below atmospheric pressure, in a drying chamber containing the frozen material is made sweeping through this gaseous vehicle the material by passing it into the drying chamber to provide the heat of sublimation and entrain from the surface of the material the water vapor which has been sublimated from the ice core of the material, we maintains a sufficient flow of gaseous vehicle to maintain below the triple point the water vapor pressure on the ice core in the material, on condense le mélange de véhicule gazeux et de vapeur d'eau qui sort de la chambre de séchage tout en réduisant simultanément la pression de vapeur totale du véhi- cule gazeux et de la vapeur d'eau sortant de la chambre de séchage à une seconde pression inférieure à celle à laquelle le véhicule gazeux a été introduit dans la chambre de séchage, on maintient la gamme entre la première et la seconde pression dans la zone d@ transition de la courbe conductivité thermique-pression du véhi- cule gazeux, on sépare l'eau du véhicule gazeux liquéfié, on <Desc/Clms Page number 45> EMI45.1 rswraporise le véhicule gazeux liquéfie, the mixture of gaseous vehicle and water vapor which leaves the drying chamber is condensed while simultaneously reducing the total vapor pressure of the gaseous vehicle and of the water vapor exiting the drying chamber to one second pressure lower than that at which the gaseous vehicle was introduced into the drying chamber, the range between the first and the second pressure is maintained in the transition zone of the thermal conductivity-pressure curve of the gas vehicle, one separates the water of the liquefied gaseous vehicle, <Desc / Clms Page number 45> EMI45.1 rswraporizes the liquefied gaseous vehicle, on ajoute la chaleur de sublimation de la glace tu véhicule gaxsux et on fait recircuier le véhicule galeux sec et chaud dans la chambre de séchage, ce véhicule gazeux étant Inerte et stable et ayant un rapport relatif vement élevé entre la chaleur de mais* spécifique en phase vapeur et la chaleur latent de vaporisation et une courbe pression- EMI45.2 teapMture de vapeur qui suit d'une manière générale celle de l'eau mais se trouve plus haut que celle-ci sur l'échelle de tempé- ratures dans une mesure suffisante pour éviter la condensation du véhicule we add the heat of sublimation of the ice you convey gaxsux and we recirculate the dry and hot mangy vehicle in the drying chamber, this gaseous vehicle being inert and stable and having a relatively high ratio between the heat of corn * specific in vapor phase and latent heat of vaporization and a pressure- curve EMI45.2 vapor teapMture which generally follows that of water but is higher than water on the temperature scale to a sufficient extent to prevent condensation of the vehicle gazeux dans la chambre de séchage par mite de faibles écarts de conditions de fonctionnement. gaseous in the drying chamber by moth of small deviations of operating conditions. 18.- Procédé de séchage d'articles poreux congelés dans une chambre de séchage, caractérisé en ce qu'en transmet la choeur de sublimation de la glace d'un véhicule gazeux à une pression inférieure à la pression atmosphérique au noyau de glace dans les article , 18.- A method of drying frozen porous articles in a drying chamber, characterized in that it transmits the chorus of sublimation of the ice from a gaseous vehicle at a pressure below atmospheric pressure to the ice core in the article, transmettant ainsi la chaleur de vaporisation du véhicule gazeux et la chaleur de sublimation de la vapeur à une EMI45.3 pression Inférieure à la pression atnosphérique plus basse que celle à la sortie de la chambre de séchage à un réfrigérant froid pour liquéfier le véhicule gazeux et congeler la vapeur d'eau, on sépare la glace du véhicule gazeux, thus transmitting the heat of vaporization of the gaseous vehicle and the heat of sublimation of the vapor to a EMI45.3 pressure Lower than the atmospheric pressure lower than that at the outlet of the drying chamber to a cold refrigerant to liquefy the gaseous vehicle and freeze the water vapor, the ice is separated from the gaseous vehicle, on comprime le réfrigérant en ajoutant ainsi l'énergie qui fournira plus tard la chaleur de vaporisation du véhicule transmettant la chaleur de vaporisation du véhicule liquéfie du réfrigérant au véhicule liquéfie pour revaporiser le véhicule liquide, on ajoute la chaleur de sublima* EMI45.4 tion de la glace au véhicule revaportid et on dirige à nouveau le véhicule chaud, sec, revaporisi vers la chambre de séchage pour une nouvelle sublimation et un nouveau balayage de la vapeur d'eau. EMI45.5 the refrigerant is compressed thus adding the energy which will later provide the heat of vaporization of the vehicle transmitting the heat of vaporization of the vehicle liquefies the refrigerant to the liquefied vehicle to re-vaporize the liquid vehicle, we add the heat of sublima * EMI45.4 The ice is removed from the revaportid vehicle and the hot, dry, revaporized vehicle is directed again to the drying chamber for a further sublimation and a new flushing of the water vapor. EMI45.5 19." Procédé suivant la revendication 18, caractérise en' ce que le véhicule est l'heptane* 20.- Procédé suivant la revendication 18, caractérisé en , EMI45.6 ce que le véhicule est un fluorooarbure. 19. "A method according to claim 18, characterized in that the vehicle is heptane * 20.- A method according to claim 18, characterized in, EMI45.6 what the vehicle is a fluorooarbide. 21.- Procédé suivant la revendication M, caractérise en ! ce que le véhicule est principalement composé de perfluoro-S-buiyl-' tétrahydrofurane (Ca?0). <Desc/Clms Page number 46> 21. A method according to claim M, characterized in! that the vehicle is mainly composed of perfluoro-S-buiyl- 'tetrahydrofuran (Ca 2 0). <Desc / Clms Page number 46> 22.- Procède suivant la revendication 18, caractérisa en de que le véhicule est essentiellement constipe de 1,1,1,3-tétra- chlorotétrafluoroporpane (CCl3CF2Cl). 22. Method according to claim 18, characterized in that the vehicle is essentially made up of 1,1,1,3-tetrachlorotetrafluoroporpane (CCl3CF2Cl). 23.- Appareil pour séparer un constituant vaporisable par sublimation à partir d'une matière contenant un constituant vaporisable à l'état Bolide, caractérisé en ce qu'il comprend une chambre de séchage avec un passage d'entrée d'un véhicule gaze=; 23.- Apparatus for separating a vaporizable constituent by sublimation from a material containing a vaporizable constituent in the Bolide state, characterized in that it comprises a drying chamber with an inlet passage of a gauze vehicle = ; , et un passage de sortie pour le véhicule galeux et la vapeur sublimée combinés, un dispositif pour supporter la matière à sécher dans la chambre de séchage, une chambre de condensation de vapeur reliée au passage de sortie de la chambre de séchage, un appareil de refusera tien avec un dispositif de condensation de la vapeur à l'intérieur de la chambre de condensation, un dispositif pour évacuer l'air ou autre gaz inerte de la chambre de condensation, un bouilleur pour le véhicule liquéfié monté de façon à recevoir le véhicule du carter de la chambre de condensation et un véhicula fluide dans l'appareil, ce véhicule fluide étant en phase vapeur dans les passages, , and an outlet passage for the mangy vehicle and the combined sublimated steam, a device for supporting the material to be dried in the drying chamber, a steam condensing chamber connected to the outlet passage of the drying chamber, an apparatus for refuse yours with a device for condensing the vapor inside the condensation chamber, a device for removing air or other inert gas from the condensation chamber, a boiler for the liquefied vehicle mounted to receive the vehicle the housing of the condensation chamber and a fluid vehicle in the device, this fluid vehicle being in the vapor phase in the passages, la chambre de séchage etla partie supérieure de la chambre de condensation de la vapeur et en phase liquide dans le carter du condenseur dans le bouilleur. the drying chamber and the upper part of the condensing chamber of the vapor and liquid phase in the housing of the condenser in the boiler. 24.- Appareil suivant la revendication 23, caractérisé en ce qu'un surchauffeur pour le véhicule vaporisé est monté entre le bouilleur et la chambre de séchage. 24.- Apparatus according to claim 23, characterized in that a superheater for the vaporized vehicle is mounted between the boiler and the drying chamber. 25.- Appareil suivant la revendication 23, caractérisa en ce que le véhicule est un hydrocarbure paraffinique saturé du groupe du méthane, constitué d'hexane et d'heptane. 25. Apparatus according to claim 23, characterized in that the vehicle is a saturated paraffinic hydrocarbon from the methane group, consisting of hexane and heptane. 26.- Appareil suivant la revendication 23, caractérisé en ce que le véhicule est l'heptane. 26.- Apparatus according to claim 23, characterized in that the vehicle is heptane. 27.- Appareil suivant la revendication 23, caractérisé en ce que le véhicule est un fluorocarbure. 27.- Apparatus according to claim 23, characterized in that the vehicle is a fluorocarbon. 28.- Appareil suivant la revendication 23, caractérisé en ce que le véhicule est principalement composé de perfluoro-2- butyltétrahydrofurane (C8F16O). 28.- Apparatus according to claim 23, characterized in that the vehicle is mainly composed of perfluoro-2-butyltetrahydrofuran (C8F16O). 29.- Appareil suivant la revendication 23, caractérisa <Desc/Clms Page number 47> EMI47.1 et que le véhicule est principalement eoopoié de ,'7,,13tdtra chlorotétratluoropropane (Col 30?201) ' 30.- Appareil suivant la revendication 23, caractérisé en ce que l'appareil de réfrigération comprend un serpentin de vaporisation du véhicule liquide et do condensation du réfrigérant dans le bouilleur. EMI47.2 29.- Apparatus according to claim 23, characterized <Desc / Clms Page number 47> EMI47.1 and that the vehicle is mainly eoopoié of, '7,, 13tdtra chlorotetratluoropropane (Col 30? 201)' 30.- Apparatus according to claim 23, characterized in that the refrigeration apparatus comprises a coil for vaporizing the liquid vehicle and condensing the refrigerant in the boiler. EMI47.2 31. Appareil suivant la revendication 23.. caractérisé en ce que le dispositif de condensation de la vapeur de l'appareil de réfrigération congèle la vapeur d'eau condensée, une pompe conduit le véhicule liquide du carter du condenseur de vapeur à des ajutages dirigés vers le dispositif de condensation de vapeur pour en détacher les cristaux de glace et un appareil de fusion et séparateur du véhicule liquide et de l'eau combinés est intercalé entre le carter du condenseur de vapeur et le bouilleur. 31. Apparatus according to claim 23 .. characterized in that the vapor condenser of the refrigeration apparatus freezes the condensed water vapor, a pump drives the liquid vehicle from the housing of the vapor condenser to directed nozzles. to the vapor condenser to detach the ice crystals therefrom and a combined liquid vehicle and water melting and separator apparatus is interposed between the vapor condenser housing and the boiler. 32.- Appareil suivant la revendication 31, caractérisé en ce que la glace dans l'appareil de fusion de la glace est fondue par un serpentin de condensation du réfrigérant de l'appa- reil de réfrigération. 32. Apparatus according to claim 31, characterized in that the ice in the ice melting apparatus is melted by a condensing coil of the refrigerant of the refrigeration apparatus. 33.- Appareil de lyophilisation caractérisé en ce qu'il comprend une chambre de séchage avec un passage d'entrée du véhi- cule gazeux et un passage de sortie du véhicule gazeux de la vapeur d'eau combinés, un dispositif pour supporter la matière à sécher dans la chambre à vide, une chambre de condensation reliée au passage de sortie de la chambre de séchage pour condenser le véhicule et congeler la vapeur, un appareil de fusion de la glace relié au carter du condenseur pour recevoir un magna de véhicule liquide et de cristaux de glace, un bouilleur relié au carter de la chambre de condensation et à la partie inférieure du carter du condenseur, un dispositif reliant une partie supérieure de l'appa- reil de fusion de la glace au bouilleur, 33.- Freeze-drying apparatus characterized in that it comprises a drying chamber with an inlet passage for the gas vehicle and an outlet passage for the gas vehicle of the combined water vapor, a device for supporting the material to be dried in the vacuum chamber, a condensing chamber connected to the outlet passage of the drying chamber for condensing the vehicle and freezing the vapor, an ice melting apparatus connected to the condenser housing to receive a liquid vehicle magna and ice crystals, a boiler connected to the casing of the condensation chamber and to the lower part of the condenser casing, a device connecting an upper part of the ice-melting apparatus to the boiler, un appareil de réfrigéra- * tion comprenant un serpentin d'évaporation du réfrigérant dans le condenseur et des serpentins de refroidissement du réfrigérant chaud dans l'appareil de fusion de la glace et le bouilleur, un surchauffeur pour le véhicule vaporisé dans le bouilleur, le sur- chauffeur étant relié au passage d'entrée de la chambre de séchage <Desc/Clms Page number 48> EMI48.1 et un vibicue fluide dans l'appar.11, et #foicult fluide <at en phase vapeur dans le* passages$ la chambre de odchage de la partît ,up'r1wJ. du oon4tn.eur et lot mrchautteur et en phase liquida dans le carter du oondtn.8Ur.. l'appareil de fusion de la glace et le bouilleur. a refrigeration apparatus comprising a coil for evaporating the refrigerant in the condenser and cooling coils for the hot refrigerant in the ice melting apparatus and the boiler, a superheater for the vehicle vaporized in the boiler, the overheater being connected to the inlet passage of the drying chamber <Desc / Clms Page number 48> EMI48.1 and a fluid vibicue in the apparatus 11, and #foicult fluid <at vapor phase in the * passages $ the discharge chamber of the partit, up'r1wJ. of the oon4tn.eur and batch mrchautteur and in phase liquidated in the housing of the oondtn.8Ur .. the ice melting apparatus and the boiler.
BE646129D BE646129A (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
BE646129A true BE646129A (en)

Family

ID=205426

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BE646129D BE646129A (en)

Country Status (1)

Country Link
BE (1) BE646129A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FR2461213A1 (en) VACUUM APPARATUS, IN PARTICULAR FOR THE PRESERVATION OF FOOD PRODUCTS
US8012313B2 (en) Drying process and apparatus
CH631350A5 (en) PROCESS FOR THE EXTRACTION OF AN ORGANIC SUBSTANCE FROM A PLANT MATERIAL USING LIQUID CARBON DIOXIDE.
JP2007517183A (en) Method and apparatus for regenerating waste liquid from lyophilization process and use of waste liquid
FR2480088A1 (en) PROCESS FOR THE PREPARATION OF A SOLUBLE COFFEE PRODUCT WITH A MICROPOROUS STRUCTURE
US3218728A (en) Low pressure carrier gas sublimation
FI78381C (en) FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV ETT MED CITRUSAROM- OCH -SMAKKONDENSAT.
FR2723970A1 (en) PROCESS FOR CLEANING IN A LIQUID MEDIUM OF PARTS OF CLOTHES OR CLOTHES AND THE APPLICATION OF ITS IMPLEMENTATION
BE646129A (en)
FR2530323A1 (en) Method for cooling products and apparatus implementing this method
FR3095574A1 (en) Method and set of treatment of a storage of plant products at low temperature and high relative humidity
US3768272A (en) Direct contact food freezer
JPH082246B2 (en) Liquid coffee fragrance preparation method
WO2022013514A1 (en) Method for separating an initial gaseous mixture
EP2917322B1 (en) Optimized thermodynamic system for thermovinification
CH396313A (en) Process for preserving biological substances and apparatus for carrying out this process
FR2554826A1 (en) Continuous very low-pressure generator with low energy consumption
WO2012175898A1 (en) Method and device for vacuum cooling
Siddiqui Freeze-drying Technique for Food Preservation
FR2970659B1 (en) METHOD AND DEVICE FOR EXTRACTING MOLECULES
EP0022027B1 (en) Process for extracting a fabric-impregnating solvent and apparatus for carrying it out
WO1998058553A2 (en) Method and installation for transferring truffle aromas to a liquid base using supercritical carbon dioxide
FR2473274A1 (en) PROCESS AND DEVICE FOR THE PRESERVATION OF FOOD PRODUCTS, SUCH AS COOKED FOODS, PREPARED MEALS, ETC
BE630812A (en)
Heldman et al. Dehydration