CA1189319A - Installation de lyophilisation a double serie d'etageres - Google Patents

Installation de lyophilisation a double serie d'etageres

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CA1189319A
CA1189319A CA000405696A CA405696A CA1189319A CA 1189319 A CA1189319 A CA 1189319A CA 000405696 A CA000405696 A CA 000405696A CA 405696 A CA405696 A CA 405696A CA 1189319 A CA1189319 A CA 1189319A
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CA000405696A
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Michel Baron
Philippe Larrat
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Usifroid SA
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    • 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
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Abstract

L'installation comporte une enceinte à l'intérieur de laquelle sont montées des étagères munies de moyens de refroidissement et de chauffage. Les étagères sont formées d'une première série maintenue à une température inférieure à 0.degree.C et d'une seconde série maintenue à une température supérieure à 0.degree.C et un dispositif de transfert est prévu pour faire passer les bacs des étagères de la première série à celles de la seconde série, l'enceinte étant sous vide. L'invention s'applique à la lyophilisation de produits alimentaires, de substances biologiques etc...

Description

93~

La présente invention concerne une installation de lyophilisation de produits du ~ype comportant une enceinte à l'intérieur de laquelle sont montées des étagères super-posées munies de moyens de refroidissement et de chauffage et supportant des bacs contenant les dits produits.
On sait que la lyophilisation est un procédé pour éliminer l'eau de la structure de substances organiques ou minérales, en particulier de produits alimentaires, pharma-ceutiques etc... et qui consiste essentiellement en une opération de congélation puis une opération de sublimation sous vide.
Les installations de lyophilisation actuellement connues comportent soit deux enceintes séparées: l'une consa-crée à la congélation, l'autre à la sublimation, cette dernière pouvant etre mise sous vidè, soit une enceinte unique dans laquelle on effectue successivement les deux opérations de congélation et de sublimation et pouvant, pour cette seconde opération, etre mise sous vide~
Le second type d'installation, s'il constitue une ~O simplification évidente par rapport au premier en réduisant l'encombrement et les manipulations, n'en présente pas moins de sérieux inconvénients: les étageres doivent être alternativement refroidies et réchauffées pour obtenir la congélation et la sublirnation. Il en résulte une perte d'énergie importante ainsi qu'une perte de temps nonnégligeablepuisqu'il faut attendre que l'inversion de température se soit opérée dans les étagères.
La présente invention apour but de pallier les inconvénients sus-mentionnés et propose à cet effet une installation de l~op~ilisation dans laquelle les étageres sont "`'~

- 1 - i~

3~

formées de deux séries distinctes: une premiere série maintenue à une température inférieure à 0C et une seconde série maintenue à une température supérieure à 0C, et qui comporte un dispositif de transfert pour faire passer les bacs des étagères de la première série à celles de la seconde série, l'enceinte étant sous vide.
Chaque serie d'étagères reste ainsi a une température constante ou sensiblement constante, par exemple - 40C
pour la première série et ~ 40C pour la seconde série, ce qui elimine les pertes d'énergie et de temps, le dispositif de transfert, en assurant le déplacement des bacs, permettant de réaliser successivement la congélation et la sublimation.
Selon une autre caractéristique de l'invention, les étagères d'une série sont coplanaires aux étageres de l'autre série et le dispositif de transfert précité est prévu pour entralner les bacs en les faisant glisser dtune étagère ~
l'autre. On obtient ainsi une configuration très simple et un fonctionnement très fiable de l'installation.
Selon une autre caractéristique de llinvention, l'enceinte précitée est munie, entre les deux séries d'étar3ères, d'un ensemble de volets escamotables formant une barrière thermique entre les dites séries.
Cet ensemble de volets escamotables arrete le rayonnement et la convection entre les deux séries d'étagères et assure ainsi un meilleur rendement thermique de l'installation, tout en permettant le libre coulissement -des bacs.~
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaltront au cours de la description qui va suivre.
~ans les dessins annexés donnés uniquement ~ titre d'exemple non limitatif:
- la ~igure 1 représente, de fa~con schématique et en vue de dessus, une installation selon 1 t invention, la paroi supérieure de l'enceinte étant supposée enIevée, ~ la figure 2 est une coupe selon la ligne II/II de la figure l;
- la figure 3 est une coupe selon la ligne III/III
de la figure 2, avec arrachement partiel de la paroi de l'enceinte, - la figure 4 est une vue identique à la figure 2 mais m~ntrant le dispositif de transfert en cours d'entralne-ment des bacs, - la figure 5 montre, à plus grande échelle, des détails de guidage et d'entra~nement du dispositif de transfert.
Selon le mode de réalisation représenté sur les dessins, l'installation comporte essentiellement une enceinte ou cuve 10 de forme générale parallélépipédique, susceptible d'etre mise sous vide et fermée, a ses deux extrémités opposées, par des ~ortes 11 et 12 munies chacune d'un hublot lla, 12a permettant le controle visuel des produits en cours de traitement. A l'intérieur de l'enceinte 10 sont montées deux séries d'étagères ou plaques superposées 20 et 30 destinées à
recevoir des bacs B contenant les prodults à lyophiliser, ainsi qu'un dispositif de transfert 40 pour faire passer les bacs B des étagères de la série 20 à celles de la série 30 Les étagères superposées 20a, 20b, 20c ... et 30a, 30~, 30c ... des séries 20 et 30 sont munies de mo~ens de refroidissement et de chau~fage connus, constitués par exemple par des serpentins (non représentés), dans 3~

lesquels circule un fluide réfrigérank et un fluide réchauf ~ant respectivement. On a indiqué en 21,2~ et 31,32 les ca-nalisations entre ces serpentins et les sources nécessaires de fluides réfrigérant et réchauffant (non représentées). Les étagères 20a, 20b, 20c.... et 30a, 30b, 30c sont munies, en outre, de rebords latéraux 23a, 23b, 23c et 33a, 33b, 33c...
permettant le guidage des bacs B pendant leur translation.
Les températures des fluides réfrigerant et réchauf-~ant doivent 8tre respectivement inférieure et supérieure à
0C de façon à permettre la congélation des substances aqueuses contenues dan~ les produits à lyophiliser, puis la sublimation, sous vide, de ces substances aqueuses. Ces températures peu-vent être par exemple de - 40C et + 40C.
De plus, chaque étagère 20a, 20b, 20c... de la série d'étagères froides 20 est coplanaire à une étagère 30a, 30b, 30c... de la série d'étagères chaudes 30.
Le dispositif de transfert, désigné d'une fa~on générale par 40, comporte un cadre 41 mobile en translation dans un sens et dans l'autre dans l'enceinte 10 et sur lequel est articulé un organe de poussée des bacs 42 et un mécanisme 43 pour entra~ner ledit cadre en translation.
Le cadre 41 est formé de deux joues latérales iden-tiques 410 munies de galets de supportage 411 qui roulent sur des rails horizontaux 15 fixés sur les parois internes de l'enceinte 10 et de galets presseurs 413 en appui sur les parois latérales de ladite enceinte. Les joues 410 sont mun;~
également de crémaillères 415 pour l'entra~nement en transla-tion du cadre 41.
L'organe de poussée des bacs 42 comportent un en-semblede barrettes horizontales 420 fixées sur deux montants 421 articulés, par l'intermédiaire de biellettes 4~2, sur lecadre 41. Chaque montant 4~1 est muni, à sa partie inférieure, d'un galet 423 coopérant avec une rampe ou came fixe 13 montée sur l'enceinte. Le profil de la rampe 13 est prévu pour com-mander le positionnement de l'organe 42 par rapport au cadre 41 de facon que les barxettes 420 occupent soit une position basse permettant la mise en place des bacs B sur les étagères 20a, 20b, etc.~ (figure 2 et traits pleins de la figure 5), soit une position haute de façon à engager lesdits bacs B et 10 les entrainer en translation, des étagères de la série 20 vers celles de la série 30 (figure 4 et tirets de la figure 5). La rampe 13 est munie, à cet effet, au voisinage de son e~trémi-té de gauche (en re~ardant la figure 2) d'une portion forte-ment inclinée 13a.
Le mécanisme 43 d'entrainement en translation du ca-dre 41 comporte deux arbres 430 montés verticalement et rota-tivement dans l'enceinte 10, chaque arbre 430 étant muni de deux séries d~ cannelures 431 prévues pour engrener avec les crémaillères 415 montrées sur les deux joues latérales 410 20 dudit cadre 41 (voir la figure 5). L'entrainement en rotation de chaque arbre 430 es~ assuré par un même moteur électrique 432 situé à l'extérieur de l'enceinte, par l'intermédiaire d'un renvoi à angle droit 433, d'une transmission de tout type connu, indiquée en 434 prévue pour que les deux arbres 430 tournent en synchronisme et en sens contraire et d'un pignon 435 claveté à la partie supérieure dudit arbre 430, lequel traverse la paroi de l'enceinte 10. Un joint 436 assurant l'étanchéité sous vide est prévu a cet effet.
Dans l'enceinte 10, et solidaires de cette dernière, 30 sont montés des galets de guidage superieurs et inférieurs 16 ....

3~

et 17 respectivement qui assurent un déplacement rectiligne du cadre 41 en s'opposant à la poussée latérale exercée sur ]edit cadre au niveau des crémalllères~ Les galets 16 sont en appui sur les faces internes de la partie supérieure des joues 410 tandis que les galets 17 sont en appui sur les cor-nières 414 fixées à la partie inférieure des joues 410.
Entre les deu~ séries d'étagères 20 et 30 est prévu un ensemble de volets escamotables 50 montés rotativement sur des axes 51. Ces volets S0 occupent normalement, grâce a un contrepoids ou à un ressort ( non représenté), une position verticale mais prennent une position horizontale sous l'effet d'une poussée exercée soit par les bacs lorsque ceux-ci pas-sent des étagères 20 vers les étagères 30, soit par les bar-rettes lors du mouvement en sens inverse du cadre 41.
L'installation fonctionne de la façon suivante-après avoir amené les étagères 20 à la température négative prédéterminée, on met les bacs B en position, manuellement ou automatiquement, sur lesdites étagères a~in d'obtenir la congélation des produits. Puis, dès que ladite température de congélation est obtenue, on met l'enceinte sous vide et on procede à la sublimation en faisant passer les bacs B des plaques froides 20 vers les plaques chaudes 30. Pour cela, on met en marche le moteur 432 qui, par l'intermédiaire des arbres 430, entraine en translation, de gauche à droite en regardant les figures 2 et 4, le cadre 41. L'organe de poussée des bacs 42 passe alors en position haute, de sorte que chacu-ne des barrettes420 vient au contact d'un bac et entraine ce dernier en translation ainsi qu'éventuellement ceux qui le précèdent. Chaque volet 50 s'efface dès qu'il est heurté par un ~ac pour ne reprendre sa position première verticale qu'a-... ..

3~

près le passage du ou desdits bacs. Les bacs étant alors enpositlon sur les étagères 30 on fait circuler le fluide ré-chauffant jusqu'à l'achèvement de la phase de sublimation. Les bacs et les produits qu'ils contiennent peuvent être évacués ensuite par la porte de déchargement 12, En faisant tourner le moteur 432 en sens inverse, on ramène le cadre 41, de gauche à droite, à sa position première, les barrettes 420 effaçant au passage les volets 50.
On pourrait apporter au mode de réalisation decrit et représenté de nombreuses variantes sans pour autant sortir du cadre de l'invention.

Claims (8)

Les réalisations de l'invention, au sujet desquelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendiqué, sont définies comme il suit:
1. Installation de lyophilisation de produits contenus dans des bacs, caractérisée en ce qu'elle comprend:
une enceinte formant un compartiment unique à l'intérieur duquel sont montées deux séries d'étagères superposées, adaptées pour supporter lesdits sacs contenant lesdits produits, les étagères de l'une de ces séries étant munies de moyens de refroidissement destinés à les maintenir à une tem-pérature inférieure à 0°C, les étagères de la seconde série étant munies de moyens de chauffage destinés à les maintenir à une température supérieure à 0°C; un dispositif de transfert adapté pour faire passer les bacs des étagères de la première série à celles de la deuxième série; et des moyens pour mettre sélectivement sous vide ladite enceinte.
2. Installation selon la revendication 1, caracté-risée en ce que les étagères d'une série sont coplanaires aux étagères de l'autre série, et en ce que ledit dispositif de transfert est adapté pour faire glisser les bacs d'une étagère de la première série à l'étagère homologue de la seconde série.
3. Installation selon la revendication 2, caracté-risée en ce que l'enceinte est munie, entre les deux séries d'étagères, d'un ensemble de volets escamotables formant une barrière thermique entre ces deux séries.
4. Installation selon la revendication 2, caracté-risée en ce que ledit dispositif de transfert comporte un cadre mobile en translation dans ladite enceinte et muni d'un organe de poussée des bacs, et un mécanisme d'entraînement en translation de ce cadre.
5. Installation selon la revendication 4, caracté-risée en ce que le cadre comporte deux joues latérales munies de galets de roulement se déplaçant sur des rails solidaires de l'enceinte et de galets presseurs coopérant avec des parois de l'enceinte.
6. Installation selon la revendication 5, caracté-risée en ce que l'organe de poussée des bacs comprend un ensemble de barrettes horizontales articulées sur ledit cadre et mobiles verticalement par rapport à ce dernier, cet ensemble étant muni de galets qui coopèrent avec des cames solidaires de l'enceinte pour commander son positionnement par rapport audit cadre.
7. Installation selon la revendication 6, caracté-risée en ce que ledit mécanisme d'entraînement comporte des arbres montés rotativement et verticalement dans l'enceinte et munis de moyens d'engrenage coopérant avec des crémaillères solidaires des joues dudit cadre, ces arbres étant entraînés en rotation par un moteur unique situé à l'extérieur de l'enceinte.
8. Installation selon la revendication 2, caracté-risée en ce que l'enceinte est munie de deux portes situées à ses deux extrémités opposées selon le sens de translation des bacs.
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