DE1604786C2 - Vorrichtung zum Gefriertrocknen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Gefriertrocknen mit einem Druckbehälter, in dem ein Vakuumtrockenraum und zu- und abschaltbare Kondensationsräume mit Kühlflächen zur Kondensation von Dampf untergebracht sind, und mit einer Vorrichtung zum Abtauen des Eises von den Kühlflächen.

Eine bekannte Vorrichtung zum Gefriertrocknen (französische Patentschrift 1390 838) besitzt in einem Druckbehälter gegenüber einem Trockenraum absperrbare Kühlflächen, die abwechselnd zur Kondensation von Dampf und zum Abtauen des zu Eis kondensierten Dampfes geschaltet werden können. Während des Trocknens sind die die Kühlflächen enthaltenden Kondensationsräume im Druckbehälter mit dem Vakuumtrockenraum verbunden. Während des Abtauens des Eises von den Kühlflächen sind die Kondensationsräume mittels Schiebern vom Trockenraum abgesperrt. Beim Ablassen des Tauwassers aus den Kondensationsräumen nehmen dieseden Zustand der Atmosphäre an, so daß der Druck im Trockenraum deutlich ansteigt, nachdem die Verbindung zwischen Trockenraum und Kondensationsraum für den darauffolgenden Trocknungsprozeß wieder hergestellt wurde.

Andere bekannte Vorrichtungen (US-PS 2 751 687, GB-PS 757 728) mit mehreren an einen in einem gesonderten Gehäuse untergebrachten Trokkenraum angeschlossenen Kondensationsräumen die zum Trocknen und zum Abtauen alternativ betrieben werden, benötigen stark dimensionierte und aufwendig abgedichtete Trennwände zwischen Trockenraum und den Kondensationsräumen, da das Abtauen unter Atmosphärendruck erfolgt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Abtauen der Kühlflächen im Kondensationsraum während des Trocknungsprozesses zu ermöglichen, ohne daß die Gefahr eines Abbaus des Vakuums im Trockenraum besteht und ohne daß aufwendige Einrichtungen zum Trennen des Trockenraums vom Kondensationsraum während des Abtauens erforderlich sind.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zum Zu- und Abschalten der Kondensationsräume ein Absperrorgan angeordnet ist und jeder der während der Trocknung von Kühlmittel durchflossene Kühlschlangen enthaltenden Kondensationsräume über je ein Absperrventil mit einem Wasser enthaltenden Behälter verbindbar ist, in dem eine Rohrschlange für eine Temperierungsmittel angebracht ist.

Nach dem erfindungsgemäßen Vorschlag erfolgt das Abtauen der Kühlflächen durch Verdunsten von Wasser aus dem genannten Behälter in den abgeschlossenen Kondensationsraum. Das Eis auf der Kühlfläche schmilzt infolge der Kondensationswärme

ίο des sich auf dem Eis niederschlagenden Wasserdampfs. Das Abtauen des Eises auf den Kühlflächen erfolgt dabei bei einem extrem niedrigen Druck im Kondensationsraum, z. B. bei 10 bis 20 Torr. Da im Vakuumtrockenraum ein noch niedrigerer Druck herrscht, z. B. 1 Torr, ist die Beanspruchung des Absperrorgans äußerst gering; infolge des geringen Druckunterschieds der beidseitig am Absperrorgan angrenzenden Räume kann auf eine aufwendige Abdichtung desselben verzichtet werden. Das beim Abtauen des Eises von den Kühlflächen entstehende Schmelzwasser kann zum Füllen des Behälters mit der Rohrschlange für ein Temperierungsmittel ver-. wendet werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich auf Grund der genannten Vorteile besonders für die Anwendung mehrerer Kondensationsräume, in Verbindung mit einem Trockenraum, wobei diese Räume problemlos in einem einzigen druckfesten Gehäuse untergebracht werden können.

Dadurch, daß an die Festigkeit und an die Dichtigkeit des jeweiligen Absperrorgans keine hohen Anforderungen zu stellen sind, wird der alternierende Betrieb der verschiedenen Kondensationsräume wesentlich erleichtert.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem vertikalen Schnitt dargestellt.

Das zylindrische Gehäuse 1, in dessen Innerem der Vakuum-Trockenraum und die Kondensationsräume untergebracht sind, besteht aus einer Stahlwand mit Verstärkungsrippen 2. Das Gehäuse ist auf den Beinen 3 abgestützt. Im Oberteil des Gehäuseinneren ist eine Fahrschiene 4 angeordnet, die ein Rahmengestell 5 mit Platten 6 zur Aufnahme des Materials, das gefriergetrocknet werden soll, gehängt ist. Die Platten 6 sind zwischen Wärmeplatten 7 angeordnet, welche an ein nicht gezeichnetes Heizsystem angeschlossen sind.

Im Inneren des Gehäuses 1 sind am Boden in je einem Kondensationsraum Kühlflächen 11 und 12 in Form von Rohrschlangen, in welchen ein Kühlmedium zirkuliert, angeordnet. Die Kondensationsräume sind vom übrigen Teil des Gehäuses, nämlich vom Trockenraum und voneinander durch Trennwände 8 und 9 sowie durch ein Absperrorgan in Form der Klappe 10 getrennt. Die Klappe 10 gibt entweder eine Öffnung zu dem Kondensationsraum mit der Kühlfläche 11 oder zu dem mit der Kühlfläche 12 frei bzw. sperrt diese öffnung ab. Die Kondensationsräume sind mit einer nicht gezeichneten Vakuumanlage über die Rohre 13 und 14 mit den Absperrventilen 15 und 16 verbunden.

Im Bodenbereich der Kondensationsräume sind Rohre 17 und 18, mit Absperrventilen 19 und 20, angeschlossen, weiche mit einem Behälter 21 eines Wasserdampferzeugers, der bis zum Niveau 22 mit Wasser gefüllt ist, verbunden sind. Dem Wasser in diesem Behälter kann Wärme mittels einer Rohr-

schlange 23 zugeführt werden, welche über die Anschlußrohre 24 und 25 mit einem Wärmemedium zur entsprechenden Temperierung zuzuführen ist. Der Behälter 21 hat ein Überlaufrohr 26 mit einem Ventil 27. Während des Einbringens einer neuen Füllung im Trockenraum, also bei Atmosphärendruck im Gehäuseinneren, kann der Wasserstand in Behälter 21 über das Überlaufrohr 26 wieder auf das Niveau 22 eingestellt werden.

Das Gefriertrocknungsverfahren läuft folgendermaßen ab: Nach dem Einfüllen des- zu trocknenden Materials wird das Gehäuse dicht geschlossen und z. B. über das Rohr 13 bei offenem Ventil 15 evakuiert, bis der Druck auf ungefähr 1 Torr abgesunken ist. Bei diesem Zustand wird das Gefriertrocknen durchgeführt. Den Wärmeplatten 7 wird ein Wärmemedium, der Kühlfläche 12 ein Kühlmedium zugeführt. Die Klappe 10 ist so geschwenkt, daß sie den die Kühlfläche 11 enthaltenden Kondensationsraum abschließt. Das Ventil 19 ist geschlossen. Während des Evakuierungsvorgangs muß dafür gesorgt werden, daß der Kondensationsraum mit der Kühlfläche 11 ebenfalls evakuiert wird. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß die Klappe 10 nicht ganz dicht geschlossen wird, oder dadurch, daß das Ventil 16 während des Anlaufens der Evakuierung offen bleibt.

Der von dem zu trocknenden Material abgegebene Wasserdampf schlägt sich in Form von Eis an der Kühlfläche 12 nieder. Wenn die Eisstärke an der Kühlfläche 12 so stark angewachsen ist, daß deren Kühlwirkung spürbar abgenommen hat, wird die Klappe 10 so geschwenkt, daß sie nunmehr den die Kühlfläche 12 enthaltenden Kondensationsraum abschließt. Jetzt wird das Ventil 19 geöffnet, während das Ventil 15 geschlossen wird. Die Evakuierung erfolgt jetzt durch das Rohr 14. Sodann wird der Kühlfläche 11 Kühlmedium zugeführt, während die Kühlfläche 12 nicht weiter mit Kühlmedium versorgt wird. Das Ventil 20 wird abgesperrt; das Ventil 19 wird geöffnet. Der Wasserdampf aus dem zu trocknenden Gut schlägt sich jetzt auf der Kühlfläche 11 nieder. Die vom übrigen Gehäuse abgesperrte Kühlfläche 12 steht nach Öffnen des Ventils 19 mit dem Behälter 21 in Verbindung. Das im Behälter 21 verdunstete Wasser strömt in Form von Dampf durch das Rohr 17 in den Kondensationsraum mit der Kühlfläche 12, wo es auf dem dort festgesetzten Eis kondensiert. Durch die dabei an das Eis abgegebene Wärme schmilzt das Eis, während der Druck im Kondensationsraum geringfügig ansteigt. Das Schmelzwasser läuft durch das Rohr 17 in den Behälter 21 ab.

Auf diese Weise wird bis zur Beendigung des Gefriertrocknungsvorgangs abwechselnd die Kühlfläche 11 und die Kühlfläche 12 enteist bzw. zur Kühlung und damit zur Kondensation des Wasserdampfs aus dem Trockenraum herangezogen. Der Behälter 21 muß groß genug sein, daß er alles dem zu trocknenden Material entzogene Wasser aufnehmen kann. Nach Beendigung der Trocknung wird der Druck im Gehäuse und im Behälter 21 auf Atmosphärendruck angehoben. Das getrocknete Material wird mit den Platten 6 dem Trockenraum entnommen; aus dem Behälter 21 wird das überschüssige Wasser abgelassen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Vorrichtung zum Gefriertrocknen mit einem Druckbehälter, in dem ein Vakuum-Troekenraum und zu- und abschaltbare Kondensationsräume mit Kühlflächen zur Kondensation von Dampf untergebracht sind, und mit einer Vorrichtung zum Abtauen des Eises von den Kühlflächen, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zu- und Abschalten der Kondensationsräume ein Absperrorgan (10) angeordnet ist und jeder der während der Trocknung von Kühlmittel durchflossene Kühlschlangen (11, 12) enthaltenden Kondensationsräume über je ein Absperrventil (19, 20) mit einem Wasser enthaltenden Behälter (21) verbindbar ist, in dem eine Rohrschlange (23) für ein Temperierungsmittel angebracht ist.