DE1102653B - Vakuumgefrierkammertrockner - Google Patents

Description

Die Anwendung des Gefriertrocknungsverfahrens bietet in den verschiedensten Zweigen der medizinischen Forschung, der pharmazeutischen Industrie und der Nahrungsmittelindustrie wesentliche Vorteile, da man im Gegensatz zu allen anderen bekannten Trocknungsverfahren ein weitgehend wasserfreies Trockengut erreicht, dessen biologische und geschmackliche Eigenschaften denen des Ausgangsgutes weitgehend entsprechen. Der breiteren Anwendung auch im Bereich der Nahrungsmittelindustrie stehen vor allem die hohen Anlagekosten entgegen, so daß jede Verbesserung im Hinblick auf die Vergrößerung der Chargengröße bei einer gegebenen Gefriertrocknungsanlage einen wesentlichen Fortschritt bedeutet.

Im Gegensatz zu den gebräuchlichen Trocknungsverfahren erfolgt bei der Gefriertrocknung die Verdampfung der Wassermoleküle nicht an der Oberfläche des zu trocknenden Gutes. Vielmehr bleibt die schon getrocknete Substanz als ein verhältnismäßig festes, äußerst feinporiges schwammartiges Gerüstwerk beetehen, während sich die Zone, von der die Sublimation der Wassermoleküle ihren Ausgang nimmt, immer tiefer in das Innere hineinverlagert. Die schon trockene Schicht wirkt dabei als Hindernis für das Absublimieren weiterer Wassermoleküle aus tieferen Schichten und bringt durch ihr Zunehmen mit fortschreitender Trocknung eine beträchtliche Verzögerung des Trocknungsablaufs mit sich. Man muß daher beim Trocknen von flüssigen Substanzen mit einem höheren, d. h. gewöhnlich über 10 °/o liegenden Feststoffgehalt das Trocknungsgut in relativ dünnen Schichten in der Trocknungskammer ausbreiten. Im allgemeinen stellt eine Schichtdicke von 15 bis 20 mm ein Optimum dar. Es gibt jedoch einzelne Substanzen, z. B. Kaffee-Extrakt, bei denen die Schicht nicht dicker als etwa 12 mm gewählt werden darf, wenn der Trocknungsprozeß innerhalb von etwa 24 Stunden zum Abschluß kommen soll.

Die Erfindung betrifft einen beheizten Vakuumgefrierkammertrockner, in den das in Einsatzgefäßen zu trocknende Gut so eingebracht wird, daß die Gut- oberfläche mit dem Trocknungsraum in freier Verbindung steht.

Bei den vorbekannten Gefriertrocknungsanlagen dieser Art sind in der Trocknungskammer als Stellflächen Heizplatten angeordnet, auf denen -das Trocknungsgut in Einsatzgefäßen abgestellt wird. Zur Er- zielung eines günstigen TrocknungsVerlaufs sind umfangreiche Hilfsanlagen erforderlich, welche -die Temperatur der Heizplatten auf einem festgelegten Wert halten, und man ist somit gezwungen, die Oberfläche der Heizplatten möglichst gut auszunutzen. Die bekannten Gefriertrocknungsanlagen werden zur Vergrößerung der Chargengröße in der Weise ausgebil-

Vakuumgefrierkammertrockner

Anmelder:

Dr. med. Karlheinz Neumann,
Köln, Oberländer Ufer 118

Dr. med. Karlheinz Neumann, Köln,
ist als Erfinder genannt worden

det, daß mehrere Heizplatten übereinander angeordnet

so sind, auf denen jeweils Einsatzbehälter abgestellt werden können. Dabei bleibt die mitbeheizte Unterseite der Platten unbenutzt, so daß trotz relativ hohen Aufwandes nur eine beschränkte Heizplattenfläche ausigenutzt wenden kann.

Es sind auch andere Verfahren angegeben worden, um eine dickere Schicht der zu trocknenden Substanz ohne Verlängerung der Trocknungsdauer zu ermöglichen. Ein derartiges Verfahren besteht beispielsweise darin, beim Einfrieren Löcher oder schmale Kanäle in der gefrorenen Substanz freizuhalten, durch die der Wasserdampf während der Trocknung besser entweichen kann als durch die dicke Schicht des bereits getrockneten Gutes. Dieses Verfahren kann in der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Vorrichtung ebenfalls benutzt werden und erzielt eine weitere Verkürzung der Trocknungsdauer.

Die Erfindung bezweckt die Erhöhung der Aufnahmefähigkeit von Vakuumgefrierkammertrocknern, bei welchen das in Einsatzgefäßen eingefrorene, zu trocknende Gut so eingebracht wird, daß die Gutoberfläche mit dem Trocknungsraum in freier Verbindung steht. Sie besteht darin, daß sie freien Oberflächen einiger oder aller Einsatzgefäße nach unten oder seitlich gerichtet sind.

Dieser allgemeine Erfindungsgedanke kann in der verschiedensten Weise realisiert werden. In einer Ausführungsform sind einige längliche schalenförmige Einsatzgefäße auf den Heizplatten abgestellt und andere um 90° verschwenkt so auf die ersten Gefäße aufgelegt, daß die freien Oberflächen des Trocknungsgutes einander zugekehrt sind und gleichzeitig mit dem umgebenden Trocknungsraum in Verbindung stehen. Eine derartige paarweise Anordnung kann in der Weise erreicht werden, daß an die Unterflächen

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der Heizplatten Einsatzgefäße mit nach unten gerichteten freien Oberflächen angelegt werden. Hierdurch ergibt sich bei gegebener Heizplattengröße eine erhebliche Erhöhung der Chargengröße der Anlage. Bei mehreren übereinanderliegenden Heizplatten können Abstandhalter verwendet werden, welche jeweils zwei Einsatzgefäße in einem — gegebenenfalls zwischen einer Abdichtlage, in der eine Abdichtung durch Aneinanderlage der freien Kanten der Einsatzgefäße jedes Paares erfolgt, und einer Arbeitslage einstellbaren — Abstand der einander zugekehrten freien Oberflächen festhalten. Diese Abstandhalter können in der Weise ausgeführt sein, daß der vorbestimmte Abstand der beiden Einsatzgefäße eines Paares und damit die Verbindung der freien Oberflächen mit der Trocknungskammer erst nach dem Einbringen in diese hergestellt wird und vor dem Herausnehmen wieder aufgehoben wird. Hierdurch kann man eine Verschlechterung des bereits eingefrorenen Trocknungsgutes vor dem Einsatz in die Trocknungskammer vermeiden, welche beispielsweise durch Staub- oder Bakterienablagerung an den Oberflächen eintreten kann und man schützt andererseits das nach Beendigung des Trocknungsprozesses sehr hygroskopische Trockengut beim Ausbringen aus der Gefriertrocknungsanlage vor direkter, großflächiger Berührung mit der umgebenden wasserdampfhaltigen Atmosphäre. Unter Verwendung bekannter Mittel kann man diese Abstandseinstellung auch über elektrische, pneumatische oder mechanische Vorrichtungen von einem außerhalb der Kammer gelegenen Bedienungsplatz aus durchführen.

Bei Ausführungsformen mit mehreren übereinanderliegenden Heizplatten können an deren Unterseite Haltevorrichtungen vorgesehen sein, mit deren Hilfe je ein erstes Einsatzgefäß über dem auf der unteren Heizplatte abgestellten zweiten Einsatzgefäß l>efestigt werden kann. Diese Haltevorrichtungen sind beispielsweise Klemmschienen einfachster Art, in die die schalenförmigen Einsatzgefäße eingeschoben werden können. Bei einer Ausführungsform ist zur Beheizung des Bodens des oberen Einsatzgefäßes des obersten Paares die Decke des Trocknungsraumes und/oder zur Beheizung des Bodens des unteren Einsatzgefäßes des untersten Gefäßpaares der Boden des Trocknungsraumes mit einer Heizvorrichtung versehen.

Bei übereinander angeordneten Heizplatten bringt das neue Verfahren den weiteren Vorteil, daß die bereits getrocknete Oberflächenschicht des auf einer unteren Heizplatte stehenden Einsatzgefäßes gegen die direkte Wärmeeinstrahlung von der Unterseite der darüberliegenden Heizplatte durch die Fläche des zweiten Einsatzgefäßes mindestens teilweise abgeschirmt ist.

Bei entsprechender Ausführung der beheizten Trocknungskammer können die Einsatzgefäße auch vertikal nebeneinander angeordnet werden, was beim Be- und Entladen Vorteile bietet. Dabei sind die Einsatzgefäße ebenfalls paarweise mit einander zugekehrten Schichtoberflächen abgestellt.

Selbstverständlich können für die erfindungsgemäße Maßnahme Einsatzgefäße unterschiedlicher Formen angewendet werden.

Die Zeichnung zeigt Ausführungsformen des Gegenstandes der Erfindung:

Fig. 1 einen Vakuumgefrierkammertrockner mit abgestellten Einsatzgefäßen,

Fig. 2 einen Schnitt durch den Trockner nach Fig. 1 längs der Linie A-B,

Fig. 3 zwei mit Abstandhaltern aufeinandergestellte schalenförmige Einsatzgefäße,

Fig. 4 vertikal abgestellte Einsatzgefäße in einem nur von der Decke und vom Boden aus beheizten Kammertrockner,

Fig. 5 zwei Einsatzgefäße mit Scherenspreizung. Der Kammertrockner 1 hat einen durch eine Heizwicklung 20 heizbaren Boden 2 und eine durch eine weitere Heizwicklung 31 heizbare Deckplatte 3. Der

ίο Trocknungsraum steht über zwei Öffnungen 22 im Boden 2 mit einer Diffusionspumpe 4 und einem Eiskondensatorraum 5 in Verbindung. Die Zuleitung zum Eiskondensatorraum 5 ist durch ein Ventil 6 absperrbar. Als Vorpumpe zur Diffusionspumpe 4 wird eine

1-5 rotierende Drehkolbenpumpe 7 angewendet, welche von einem Elektromotor 8 angetrieben wird. Eine im Eiskondensatorraum 5 liegende Kondensatorschlange 51 ist über Zuleitungen 52, 53 mit einem Kompressionskälteaggregat 54 verbunden.

Im Trocknungsraum sind auf Stützen 170 zwei Heizplatten 9,10 befestigt, die durch Heizwicklungen 91,101 beheizt werden. Das Kompressionskälteaggregat 54, die Diffusionspumpe 4, der elektrische Antriebsmotor 8, die Heizwicklungen 91,101, 20, 31 sind

as über Zuleitungen 541, 542, 41, 42, 81, 82, 92, 93 an ein Stromversorgungsnetz 11, 12 angeschlossen.

Auf der Oberfläche der Heizplatten 9, 10 sind Einsatzigefäße 13,15 abgestellt. Über jedem dieser Einsatzgefäße 13, 15 ist je ein weiteres Einsatzgefäß 14, 16 derart angebracht, daß die freien Oberflächen der schalenförmigen Einsatzgefäße 13,14 und 15,16 einander zugekehrt sind und mit dem Trocknungsraum in Verbindung stehen. Weitere Einsatzgefäße 27 sind an die Unterseite der Heizplatte 9 angelegt. Zur Halterung der Einsatzgefäße 14, 27 an den Unterseiten der Heizplatten 9,10 sind an diesen Klemmschienen 102,271 vorgesehen, welche die Einsatzgefäße 14, 27 in der gewünschten Lage in Kontakt mit den Abstellplatten 9, 10 festhalten. Über den auf der Heizplatte 10 stehenden Einsatzgefäßen 15 sind die Einsatzgefäße 16 (vgl. auch Fig. 2) auf den Rändern querliegend abgestellt. Die Einsatzgefäße 16 werden von der Rolle direkt durch Strahlung beheizt.

Fig. 3 zeigt die Verwendung von Abstandhaltern in Form von Klammern 17, welche über Klemmansätze 171 die Seitenwände der schalenförmigen Einsatzgefäße 18, 19 halten und diese zu einer transportablen Einheit verbinden.

In Fig. 4 ist in einem Ausschnitt aus einem anderen Kammertrockner eine Anordnung mit vertikal stehenden Einsatzgefäßen 201, 202 dargestellt, wobei als Abstandhalter Scherenstangen 311, 312 (Fig. 5) verwendet werden können. Diese Scherenstangen 311, 312 sind an den Seitenwänden der Einsatzgefäße 301,302 jeweils bei 313 über Nietstifte schwenkbar gelagert und ermöglichen eine Veränderung des gegenseitigen Abstandes der Einsatzgefäße. Durch eine Rastvorrichtung 314 können die Transportlage, d. h. mit beiderseitig aufliegenden Kanten, und die Arbeitslage mit vorgegebenem, gegenseitigem Abstand festgelegt und gegen willkürliche Veränderung gesichert werden.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Beheizter Vakuumgefrierkammertrockner, in den das in gegebenenfalls auf Heizplatten abzustellenden Einsatzgefäßen zu trocknende Gut so eingebracht wird, daß die Gutoberfläche mit dem Trocknungsraum in freier Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Oberflächen

einiger oder aller Einsatzgefäße nach unten oder seitlich gerichtet sind.

2. Trockner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die oder einige Einsatzgefäße paarweise mit einander zugekehrten Gutoberflächen eingesetzt sind.

3. Trockner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Einsatzgefäß jedes Paares auf der Oberfläche einer Heizplatte abgestellt wird, während der Boden des anderen Gefäßes mit der Unterfläche einer darüberliegenden Heizplatte in Verbindung gebracht ist.

4. Trockner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch Abstandsmittel zur Halterung der beiden Einsatzgefäße eines Paares in einem gegebenenfalls zwischen einer Abdichtlage, in der eine Abdichtung durch Aneinanderlage der

IO

freien Kanten der Einsatzgefäße jedes Paares erfolgt, und einer Arbeitslage einstellbaren Abstand voneinander.

5. Trockner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch Haltevorrichtungen an der Unterseite mindestens einer Heizplatte als Abstandsmittel.

6. Trockner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beheizung des Bodens des oberen Einsatzgefäßes des obersten Paares die Decke des Trocknungsraumes und/oder zur Beheizung des Bodens des unteren Einsatzgefäßes des untersten Gefäßpaares der Boden des Trocknungsraumes als Heizplatte dient.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 292 447.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen