DE1274508B

DE1274508B - Freeze dryer for liquids

Info

Publication number: DE1274508B
Application number: DES90176A
Authority: DE
Inventors: Geert Seffinga
Original assignee: Sec N V Seffinga Engineering C
Current assignee: Sec N V Seffinga Engineering C
Priority date: 1963-03-29
Filing date: 1964-03-24
Publication date: 1968-08-01

Description

Gefriertrockner für flüssiges Gut Bei einem bekannten Gefriertrockner für flüssiges Gut ist ein stehender rohrförmiger Behälter vorgesehen, in dem das flüssige Gut durch Kühlung der Behälterwand behandelt wird. Die Behandlung erschöpft sich hier im Ausfrieren von Eiskristallen, die nach Ablassen des überschüssigen Gutes mit einem Schaber von der Behälterwand abgekratzt werden. Das erfordert eine umfangreiche Kratzvorrichtung mit Antrieb sowie einen großen Zeitaufwand, da bei einem großen Inhalt des Behälters in einem Arbeitsgang immer nur ein Bruchteil des Inhaltes von der Wand erfaßt werden kann und der Arbeitsgang oft wiederholt werden muß.Freeze dryer for liquid goods In a known freeze dryer For liquid goods, an upright tubular container is provided in which the liquid material is treated by cooling the container wall. Treatment exhausted Here in the freezing out of ice crystals, which after draining the excess Good things can be scraped off the container wall with a scraper. That requires a extensive scratching device with drive and a large amount of time, since at a large content of the container in one operation only a fraction of the Contents can be detected from the wall and the operation can be repeated many times got to.

In einer anderen bekannten Anlage zum Gefriertrocknen von flüssigem Gut ist ein Bündel von Rohren vorgesehen, in dem die Vorgänge des Gefrierens und Sublimierens allein durch die Einwirkung einer entsprechend bemessenen Vakuumpumpanlage erfolgen, die mit einem durch eine Kältemischung betriebenen Kondensator und mit zwei Pumpen versehen, also sehr aufwendig ist. Die Rohre sind dabei liegend angeordnet, so daß das Ein- und Ausbringen des Gutes Schwierigkeiten bereitet.In another known plant for freeze-drying liquid Well a bundle of pipes is provided in which the processes of freezing and Sublimation solely through the action of an appropriately sized vacuum pump system done with a condenser operated by a cold mixture and with two pumps provided, so is very expensive. The pipes are arranged horizontally, so that the introduction and removal of the goods causes difficulties.

Demgegenüber lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der Nachteile der bekannten Ausführungen einen Gefriertrockner zu schaffen, der sich bei einfachem Aufbau und ohne die Verwendung besonderer mechanischer Hilfsmittel z. B. für den Antrieb rotierender Teile für einen durchlaufenden Betrieb bei großer Leistung eignet.In contrast, the object of the invention was to avoid it of the disadvantages of the known designs to provide a freeze dryer that with a simple structure and without the use of special mechanical aids z. B. for driving rotating parts for continuous operation at large Performance is suitable.

Die Erfindung geht zur Lösung der Aufgabe von einem Gefriertrockner aus, der mit mehreren ein Bündel bildenden rohrförmigen Gutbehältern versehen ist, die wahlweise von Kühl- und Heizmitteln umströmt sowie an ein Kondensations- und Evakuiersystem angeschlossen sind. Sie besteht darin, daß als Gutbehälter lotrechte, in einem zylindrischen und von einem Kühl- bzw. Heizmittel durchströmten Behälter eingesetzte Rohre vorgesehen sind, die oben und unten offen in je eine Kammer münden, deren mindestens eine zum Wasserdampfabzug und mindestens eine zum Guteinfüllen dient, wobei die untere Kammer abklappbar ausgebildet ist und einen Anschluß mit Ventil für das Füllgut aufweist.The invention aims to achieve the object of a freeze dryer which is provided with several tubular material containers forming a bundle, which optionally flows around cooling and heating media as well as to a condensation and Evacuation system are connected. It consists in the fact that vertical, in a cylindrical container through which a cooling or heating medium flows inserted pipes are provided that open out into a chamber at the top and bottom, at least one for steam extraction and at least one for filling in the goods serves, the lower chamber being designed to be foldable and having a connection Has valve for the filling material.

Diese Ausführung ermöglicht bei der Anordnung der das Gut aufnehmenden Rohre in vorteilhafter Weise nicht nur das leichte Zu- und Abführen des Gutes insbesondere von unten her, sondern durch die Verteilung des Gutes in den Rohren gleichzeitig auch eine Steigerung der Leistung, ohne daß dabei die Güte des Erzeugnisses beeinträchtigt wird. Sie entspricht damit den Bedingungen, die insbesondere von einer unbeschränkt verwendbaren industriellen Anlage zu erfüllen sind.This design enables the arrangement of the goods receiving Pipes in an advantageous manner not only the easy supply and removal of the goods in particular from below, but through the distribution of the material in the pipes at the same time also an increase in performance without impairing the quality of the product will. It thus corresponds to the conditions, in particular of an unlimited usable industrial plant.

Wenn zum Kühlen und Heizen der Rohre ein Mittel verwendet wird, das beim Kühlen verdampft und beim Heizen kondensiert, sind für die Führung dieses Mittels besondere Einrichtungen nicht erforderlich. Anders verhält es sich bei der Verwendung eines Mittels, dessen Phase sich bei den Kühl- und Heizvorgängen nicht ändert. Hier werden zweckmäßig Leitvorrichtungen vorgesehen, die erfindungsgemäß in Form von Mantelrohren die Gutrohre im Abstand umgeben und in Zwischenwände eingesetzt sind, die mit den Endwänden des Behälters Verteil- und Sammelkammern für das Kühl- und Heizmittel bilden. Die Mantelrohre gewährleisten eine gleichmäßige Behandlung des Gutes in allen Rohren und auf der ganzen Länge der Rohre.If a means is used to cool and heat the pipes that evaporated during cooling and condensed during heating, are responsible for the management of this agent no special facilities required. The situation is different when it comes to use an agent whose phase does not change during the cooling and heating processes. here guide devices are expediently provided, according to the invention in the form of Casing pipes that surround the good pipes at a distance and are inserted into partition walls, with the end walls of the container distribution and collection chambers for the cooling and Form heating means. The jacket pipes ensure an even treatment of the Good things in all tubes and along the entire length of the tubes.

Statt der Mantelrohre können in Weiterbildung der Erfindung auch Leitkörper verwendet werden, die hohl und etwa stabförmig ausgebildet sowie an beiden Enden geschlossen sind. Die Leitkörper, die bei gegenseitiger Berührung an abgeflachten Kanten zur Bildung von Ringkanälen für das Kühl- bzw. Heizmittel durch Vorsprünge im Abstand von den Rohren gehalten sind, werden zwischen benachbarten Rohren eingesetzt.Instead of the casing pipes, guide bodies can also be used in a further development of the invention are used that are hollow and roughly rod-shaped and at both ends are closed. The guide bodies, which flattened when they touch each other Edges for the formation of ring channels for the cooling or heating means through projections spaced from the pipes are inserted between adjacent pipes.

Schließlich kann der Gefriertrockner gemäß der Erfindung noch dadurch ergänzt werden, daß der Behälter mit den Gutrohren im Abstand von einem Mantel umgeben ist, bis zu dem sich die obere und untere Kammer erstrecken, wobei der Ringraum zwischen der Behälterwand und dem Mantel mit den beiden Kammern in freier Verbindung steht. Der Ringraum enthält Kühlflächen zum Kondensieren des Wasserdampfes und ist mit einem Anschluß für das Absaugen nicht kondensierbarer Gase versehen.Finally, the freeze dryer according to the invention can also thereby be supplemented that the container with the Gutrohren surrounded by a jacket at a distance is up to which the upper and lower chamber extend, wherein the annular space between the container wall and the jacket with the two chambers in free connection. The annulus contains cooling surfaces for condensing the water vapor and is provided with a connection for the suction of non-condensable gases.

Diese Ausführung ist raumsparend und vermeidet bei dem geringen Durchflußwiderstand zwischen Gutrohren, Kammern und Ringraum eine besondere Vorrichtung zum Absaugen des Wasserdampfes und zum Kondensieren an einer Stelle außerhalb des Gefriertrockners. Auch kann der Ringraum eine Isolierung des Behälters ersetzen.This design is space-saving and avoids with the low flow resistance A special suction device between the pipes, the chambers and the annular space of the water vapor and to condense in a place outside the freeze dryer. The annular space can also replace insulation for the container.

In der Zeichnung sind Ausführungsfoimen von Gefriertrocknern nach der Erfindung dargestellt.In the drawing, embodiments of freeze dryers are shown of the invention shown.

F i g. 1 zeigt einen senkrechten Schnitt eines Gefriertrockners; F i g. 2 ist ein Schnitt nach der Linie 11-II der Fig.1; F i g. 3 gibt im lotrechten Schnitt einen anderen Gefriertrockner wieder; F i g. 4 ist ein Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig.3; F i g. 5 gibt den Querschnitt einer Rohrgruppe mit Leitkörpern wieder; F i g. 6 ist im lotrechten Schnitt ein Gefriertrockner gemäß einer weiteren anderen Ausführungsform; F i g. 7 ist ein Querschnitt nach der Linie VII-VII der F i g. 6.F i g. Fig. 1 shows a vertical section of a freeze dryer; F. i g. Figure 2 is a section on line 11-II of Figure 1; F i g. 3 there in the perpendicular Cut another freeze dryer again; F i g. 4 is a section after Line IV-IV of Figure 3; F i g. 5 gives the cross section of a tube group with guide bodies again; F i g. 6 is a freeze dryer according to another in vertical section another embodiment; F i g. 7 is a cross-section along the line VII-VII in FIG F i g. 6th

Der Gefriertrockner nach den F i g. 1 und 2 weist in einem Behälter 1 ein Bündel von Rohren 2 auf, die oben und unten in Kammern 3 bzw. 4 enden, wobei die Kammern durch einen oberen Deckel 5 bzw. einen unteren Deckel 6 gebildet werden. Die obere Kammer 3 steht mit einem Austragrohr 7 für den sich bildenden Wasserdampf in Verbindung. Am unteren Deckel 6, der mit Hilfe eines Scharniers 8 am Behälter 1 befestigt ist, ist eine Leitung 9 mit einem Absperrventil 10 angeordnet. Der Raum 11 innerhalb des Behälters 1, der nicht von den Rohren 2 eingenommen wird, ist oben und unten durch Rohrböden gegenüber den Kammern 3 bzw. 4 abgeschlossen. Ringförmige Kanäle 12, 13 umgeben diesen Raum 11 oben und unten und stehen mit diesem in Verbindung. Die Kanäle 12 und 13 sind mit Anschlüssen 14 bzw.15 versehen.The freeze dryer according to FIGS. 1 and 2 has a bundle of tubes 2 in a container 1 which end at the top and bottom in chambers 3 and 4, respectively, the chambers being formed by an upper cover 5 and a lower cover 6, respectively. The upper chamber 3 is connected to a discharge pipe 7 for the water vapor that forms. A line 9 with a shut-off valve 10 is arranged on the lower cover 6, which is fastened to the container 1 with the aid of a hinge 8. The space 11 within the container 1, which is not occupied by the tubes 2, is closed at the top and bottom by tube sheets from the chambers 3 and 4, respectively. Annular channels 12, 13 surround this space 11 above and below and are in communication with it. The channels 12 and 13 are provided with connections 14 and 15, respectively.

Das flüssige Behandlungsgut wird von unten in den Trockner eingeführt, bis die Rohre 2 vollständig gefüllt sind. Danach wird über den Anschluß 14 und den Kanal 12 ein Kühlmittel in den Raum 11 eingeleitet und nach Umströmen der Rohre 2 über den Kanal 13 und den Anschluß 15 abgeführt. Nachdem eine genügend dicke Schicht des Gutes im Innern der Rohre 2 gefroren ist, wird die Beschickung mit Kühlmitteln unterbrochen. Etwa noch vorhandene Flüssigkeit wird durch die Leitung 9 und das Ab- sperrventil 10 ausgetragen. Danach wird durch den Anschluß 15 und den Kanal 13 ein Heizmittel in den Raum 11 eingebracht und nach Umströmen der Rohre 2 über den Kanal 12 und den Anschluß 14 abgeführt. Gleichzeitig wird das Austragrohr 7 mit einer Austragvorrichtung für den sich bildenden Wasserdampf verbunden. Wenn das Eis in der gefrorenen Schicht des Gutes durch Sublimieren vollständig entfernt worden ist, wird die Speisung mit dem Heizmittel eingestellt und die Verbindung mit der Austragvorrichtung für den Wasserdampf unterbrochen. Danach wird der Deckel 6 um das Scharnier 8 verschwenkt, so daß das getrocknete Gut, das sich von den Rohrwänden löst, nach unten entnommen werden kann.The liquid material to be treated is introduced into the dryer from below until the tubes 2 are completely filled. Thereafter, a coolant is introduced into the space 11 via the connection 14 and the channel 12 and, after flowing around the tubes 2, is discharged via the channel 13 and the connection 15. After a sufficiently thick layer of the goods has frozen inside the tubes 2, the charging with coolants is interrupted. Any liquid still present is discharged through the line 9 and the shut-off valve 10. Thereafter, a heating medium is introduced into the space 11 through the connection 15 and the channel 13 and, after flowing around the tubes 2, is discharged via the channel 12 and the connection 14. At the same time, the discharge pipe 7 is connected to a discharge device for the water vapor that is formed. When the ice in the frozen layer of the goods has been completely removed by sublimation, the feed with the heating means is stopped and the connection with the discharge device for the water vapor is interrupted. Thereafter, the cover 6 is pivoted about the hinge 8 so that the dried material that is detached from the pipe walls can be removed downwards.

Die F i g. 3 und 4 zeigen einen Gefriertrockner, der insbesondere für Kühl- und/oder Heizmittel gedacht ist, deren Phase sich während des Kühl- bzw. Trockenvorganges nicht verändert, obwohl eine solche Vorrichtung gleichfalls auch für andere Mittel geeignet ist. Zu diesem Zweck sind die das Gut enthaltenden Rohre 16 im Abstand von Mantelrohren 17 umgeben. Wie bei der Ausführungsform nach F i g. 1 und 2 werden die Rohre 16, die aus den Mantelrohren 17 oben und unten vorstehen, oben und unten in die Rohrböden eingesetzt, die die Kammern 3 und 4 abschließen.The F i g. FIGS. 3 and 4 show a freeze dryer, in particular is intended for cooling and / or heating media whose phase changes during the cooling or Drying process is not changed, although such a device also is suitable for other means. For this purpose, the pipes containing the material are used 16 surrounded by casing pipes 17 at a distance. As in the embodiment according to F i G. 1 and 2 are the pipes 16, which protrude from the casing pipes 17 above and below, Inserted into the tube sheets at the top and bottom, which close off chambers 3 and 4.

Dies gilt daher ebenfalls für die ringförmigen Räume zwischen den Rohren 16 und 17. An den oberen und unteren Enden der Rohre 17 wird der ganze Querschnitt innerhalb des Mantels 18 um diese Rohre 17 herum durch Rohrböden als Zwischenwände 19 bzw. 20 abgeschlossen, so daß das Kühlmittel bzw. das Heizmittel durch flache Verteil- und Sammelkammern mit Anschluß an die Ringkanäle zwischen den Rohren 16 und 17 eingetragen und ausgeführt wird.This therefore also applies to the annular spaces between the Tubes 16 and 17. At the upper and lower ends of the tubes 17, the entire cross-section inside the jacket 18 around these tubes 17 by tube sheets as partition walls 19 and 20 completed, so that the coolant or the heating medium by flat Distribution and collection chambers with connection to the annular channels between the tubes 16 and 17 is entered and executed.

F i g. 5 zeigt eine andere Lösung für die Kühlung und Trocknung mit einem Mittel, dessen Phase sich nicht verändert. In diesem Fall sind um die Gutrohre 21 Ringkanäle für den Durchlaß des Kühl-oder Heizmittels durch die Anordnung von hohlen Leitkörpern 22 geschaffen. Die Leitkörper sind an beiden Enden geschlossen und etwa stabförmig ausgeführt sowie zwischen benachbarten Rohren, bei der dargestellten Anordnung der Rohre im Dreieckschema zwischen jeweils drei Rohren, unter gegenseitiger Berührung an abgeflachten Kanten eingesetzt. Sie sind mit Vorsprüngen 23 versehen, die wiederum mit den Rohren 21 in Berührung stehen. Diese Trennstücke werden an den Enden beispielsweise durch Stifte in ihrer Lage gehalten, sind jedoch nicht mit den Rohren 21 verbunden.F i g. 5 shows another solution for cooling and drying with a remedy whose phase does not change. In this case, around the good pipes 21 ring channels for the passage of the cooling or heating medium through the arrangement of hollow guide bodies 22 created. The guide bodies are closed at both ends and approximately rod-shaped and between adjacent tubes, in the case of the one shown Arrangement of the pipes in a triangular pattern between three pipes, under each other Touch used on flattened edges. They are provided with projections 23, which in turn are in contact with the tubes 21. These separators are on the ends, for example, held in place by pins, but are not connected to the tubes 21.

Der Gefriertrockner nach den F i g. 6 und 7 hat ebenfalls einen Behälter 1 und Rohre 2, die oben bzw. unten in Kammern 3 bzw. 4 enden. Um den Behälter 1 herum ist ein Mantel 24 angeordnet, der mit dem Behälter 1 verbunden ist. Die Kammern 3 bzw. 4 werden durch einen oberen Deckel s bzw. einen unteren Deckel 6 gebildet, die an dem Mantel 24 befestigt sind. Der untere Deckel ist bei 8 mit Hilfe eines Gelenkes an dem Mantel 24 angelenkt. Eine Leitung 9 mit einem Absperrventil 10 ist an ihn angeschlossen. An dem unteren Deckel 6 ist weiterhin ein Drahtnetz 29 befestigt, das verhindert, daß das rohrförmige Gefriergut infolge der Schrumpfung desselben nach unten sinkt, bevor das Eis aus dem Gut entfernt worden ist. Der Raum 11 innerhalb des Behälters 1, der nicht von den Rohren 2 eingenommen wird, ist oben und unten gegen die Kammern 3 bzw. 4 abgeschlossen. Den Raum 11 umgeben oben und unten ringförmige Kanäle 12 bzw. 13, die mit dem Raum 11 über mehrere radiale Rohre in Verbindung stehen. Die Kanäle 12 und 13 sind mit Anschlüssen 14 bzw. 15 für das Heiz- bzw. Kühlmittel versehen.The freeze dryer according to FIGS. 6 and 7 also has a container 1 and tubes 2, which end at the top and bottom in chambers 3 and 4, respectively. A jacket 24, which is connected to the container 1, is arranged around the container 1. The chambers 3 and 4 are formed by an upper cover s and a lower cover 6, which are fastened to the jacket 24. The lower cover is hinged at 8 to the jacket 24 with the aid of a hinge. A line 9 with a shut-off valve 10 is connected to it. A wire mesh 29 is also attached to the lower cover 6, which prevents the tubular frozen food from sinking downward as a result of its shrinkage before the ice has been removed from the goods. The space 11 within the container 1, which is not occupied by the tubes 2, is closed at the top and bottom from the chambers 3 and 4, respectively. The space 11 surrounds top and bottom annular channels 12 and 13, which are in communication with the space 11 via a plurality of radial tubes. The channels 12 and 13 are provided with connections 14 and 15 for the heating or cooling medium.

Der Ringraum zwischen dem Behälter 1 und dem Mantel 24 steht mit den Kammern 3 und 4 in freier Verbindung, so daß der Wasserdampf aus dem in den Rohren 2 befindlichen Gut in den Ringraum gelangen kann. Im Ringraum wird der Dampf an Rohrkühlflächen 26 mit Zu- und Ableitungen 26 bzw. 27 für ein Kühlmittel kondensiert, während nicht kondensierbare Gase durch einen Anschluß 25 abgezogen werden.The annular space between the container 1 and the jacket 24 is with the Chambers 3 and 4 in free communication, so that the water vapor from the in the pipes 2 located good in the annulus can get. In the annulus is the steam on pipe cooling surfaces 26 with inlet and outlet lines 26 and 27 for a coolant condensed, while non-condensable gases are withdrawn through a port 25 will.

Bei allen Ausführungsformen bestehen die Rohre vorzugsweise aus rostfreiem Stahl und verlaufen geradlinig, um das Behandlungsgut leicht abstreifen zu können.In all embodiments, the tubes are preferably made of stainless steel Steel and run in a straight line so that the material to be treated can be easily wiped off.

Claims

Claims: 1. Freeze dryer for liquid goods with several optionally with coolant and heating medium flowing around it, to a condensation and evacuation system connected tubular material containers forming a tube bundle, d a d u r c h g e - indicates that the material container is vertical, open at the top and bottom, in one cylindrical coolant or heating medium-flowed containers are pipes used, each opening into a chamber at the top and bottom, at least one of which is used for steam extraction and at least one is used for filling the product, the lower chamber being designed to be foldable is and has a connection with a valve for the filling material.

2. Freeze dryer after Claim 1, characterized in that the pipes (16) are spaced apart from casing pipes (17) are surrounded for the cooling and heating means, which are inserted into partition walls (19, 20) are, which with the end walls of the container (18), the distribution and collection chamber for form the coolant or heating medium (Fig. 3, 4).

3. Freeze dryer according to claim 1, characterized by hollow, approximately rod-shaped guide bodies that are closed at both ends (22) between adjacent tubes (21) which flattened when they touch each other Edges by projections (23) at a distance from the tubes to form annular channels are held for the coolant or heating medium (Fig. 5).

4. Freeze dryer according to one of claims 1 to 3, characterized in that the container (1) is surrounded at a distance by a jacket (24) up to which the upper and lower chambers (3, 4) extend, the annular space between Container (1) and jacket (24) are in free communication with the two chambers (3, 4) and contain cooling surfaces (26) for condensing the water vapor from the material and has a connection (25) for sucking off non-condensable gases. Contemplated publications: USA. Patent Nos 1,102,654, 2,402,401, 2,896,418th.