DE1629067B1 - Verfahren zum satzweisen Gefriertrocknen von feinteiligen Feststoffe enthaltenden Flüssigkeiten mit im gefrorenen Gut eingelagerten,elektrisch beheizten Metallk¦rpern - Google Patents

Verfahren zum satzweisen Gefriertrocknen von feinteiligen Feststoffe enthaltenden Flüssigkeiten mit im gefrorenen Gut eingelagerten,elektrisch beheizten Metallk¦rpern

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DE1629067B1
DE1629067B1 DE19661629067 DE1629067A DE1629067B1 DE 1629067 B1 DE1629067 B1 DE 1629067B1 DE 19661629067 DE19661629067 DE 19661629067 DE 1629067 A DE1629067 A DE 1629067A DE 1629067 B1 DE1629067 B1 DE 1629067B1
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drying
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DE19661629067
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Arthur Van Gelder
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Sun Freeze Inc
Original Assignee
Sun Freeze Inc
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    • 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

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  • Freezing, Cooling And Drying Of Foods (AREA)

Description

  • Das Gefriertrocknen von feinteilige Feststoffe enthaltenden Flüssigkeiten ist bekannt. Die schweizerische Patentschrift 329 840 betrifft ein Gefriertrocknungsverfahren, bei dem ein Heizmittel führende Rohre als Erzeuger für die auf das Gut zu übertragende Wärme in dieses eingebettet sind. Nach der französischen Patentschrift 1 378 495 ist dieser Wärmeerzeuger ein elektrisch beheizter Metallkörper.
  • Zum Trocknen wärmeempfindlicher Stoffe wurde auch schon in der deutschen Patentschrift 825 671 ein Gefriertrocknungsverfahren beschrieben, bei dem das gefrorene Gut mittels Hochfrequenzstrahlung behandelt wird, um das im Gut enthaltene Eis zu verdampfen.
  • Schließlich ist aus der britischen Patentschrift 696 983 ein Trocknungsverfahren bekannt, bei dem man das zu trocknende Gut mit pulverförmigen Stoffen vermischt, die eine geringere spezifische Wärme aufweisen als das zu trocknende Gut, wodurch ein Niederschlagen der Feuchtigkeit auf den pulverförmigen Stoffen im Laufe des-Gefriertrocknungsverfahrens erzielt wird.
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum satzweisen Gefriertrocknen von feinteilige Feststoffe enthaltenden Flüssigkeiten, bei dem im gefrorenen Gut eingelagerte, elektrisch beheizte Metallkörper diesem Wärme zuführen.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Gefriertrocknungsverfahren für feinteilige Feststoffe enthaltende Flüssigkeiten zur Verfügung zu stellen, bei dem eine besonders große Kontaktfläche der Wärmeerzeuger mit dem Gut vorhanden ist und die Wärmeerzeuger im Gut besonders gleichmäßig verteilt sind.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe werden bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren mit Polytetrafluoräthylen beschichtete Metallkugeln oder ähnliche Körper mit etwa gleicher Temperatur mit dem gefrorenen Gut mit diesem vermischt der Trocknungskammer zugeführt, darin induktiv aufgeheizt und nach Trocknung des Gutes im Vakuum mit diesem aus der Trocknungskammer abgeführt.
  • In einem der Trocknungskammer vorgeschalteten Mischer können gleichzeitig das Gut gefroren und die Metallkugeln gekühlt werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders geeignet, um Fruchtsäfte und andere Flüssigkeiten in trockene, pulverähnliche Substanzen zu überführen, die später leicht mit Wasser wieder in den ursprünglichen flüssigen Zustand übergeführt werden können.
  • Das zu trocknende Gut kann in Form von Lösungen, Suspensionen, kolloidalen Aufschlämmungen oder breiigen Massen vorliegen.
  • Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist das Vermischen des gefrorenen Gutes mit mit Polytetrafluoräthylen beschichteten Metallkugeln. Der Ausdruck »Metallkugel« steht hierbei stellvertretend für solche Metallstücke, die eine kugelförmige oder annähernd kugelförmige Form aufweisen. Diese Metallkugeln sind mit Polytetrafluoräthylen beschichtet, um ein Anhaften des Gefriergutes zu vermeiden. Die Mischkammer und die Metallkugeln werden vorzugsweise auf eine Temperatur unterhalb des Gefrierpunktes der zu trocknenden Teilchen gekühlt, bevor die Teilchen eingeführt werden, um zu verhindern, daß die Teilchen bei der Berührung mit den Kugeln schmelzen. Die Kugeln und die gefrorenen Teilchen können gründlich bewegt werden, um zu verhindern, daß die gefrorenen Teilchen mit den Kugeln während des Zusammenseins verkleben. Man kann die Kugeln mit den zu trocknenden Teilchen im gleichen Mischer kühlen. Die gefrorenen Teilchen werden zusammen mit den Kugeln in die Trocknungskammer eingeführt, in welcher ein hohes Vakuum herrscht.
  • Ein weiteres, wichtiges Merkmal der Erfindung ist darin zu sehen, daß die Kugeln, während sie zusammen mit den gefrorenen Teilchen in der Trocknungskammer sind, dem Einfluß elektromagnetischer Kräfte ausgesetzt werden, wodurch in den Kugeln Induktionswärme erzeugt wird. Diese Induktionswärme geht auf die gefrorenen Teilchen durch Leitung und Strahlung über und ersetzt in diesen die zum Verdampfen des Eises erforderliche Sublimationswärme.
  • Durch den unterschiedlichen Dampfdruck zwischen der Teilchenoberfläche und der Vakuumquelle erfolgt die Trocknung der Teilchen. Auf den innigen Kontakt zwischen den Kugeln und den gefrorenen Teilchen ist eine niedrige, erreichbare Trocknungszeit zurückzuführen.
  • Nach der Trocknung werden die Teilchen und die Kugeln aus der Vakuumkammer entfernt und die trockenen Teilchen von den Kugeln abgesiebt. Das Gut kann dann verpackt oder gegebenenfalls einer weiteren Behandlung unterworfen werden. Die Kugeln können gereinigt und wieder verwendet werden.
  • Es wird nun die einzige Zeichnung erläutert. Sie zeigt als Beispiel in schematischer Form eine Anlage -zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens. Das Produktiv, beispielsweise Orangensaft mit seinen natürlichen Feststoffen, gibt man in eine Hauptmühle 11, wo die Feststoffe fein zerteilt werden. Den Saft und die fein zerteilten Feststoffe gibt man dann in einen Homogenisierer oder eine Kolloidmühle 12, wo beides in eine Suspension umgewandelt wird, die dann in einen Vorratstank 14 fließt, von wo aus sie mittels einer geeigneten Dosierpumpe 15 zu dem Zerstäuber 16 gepumpt wird. Der Zerstäuber 16 ist vorzugsweise hochtourig, der das fließfähige Gut in kleine Teilchen zerteilt. Er befindet sich innerhalb einer zylindrischen Kammer 17, in welche kalte Luft oder kaltes Gas tangential wie bei 18 eingeführt wird, um ein spiralförmig niedergehendes Gut-Luftstromgemisch in der Kammer zu erzeugen. Luft ist das am häufigsten eingesetzte Gas, obgleich man flüssigen Stickstoff oder Lachgas in einem geschlossenen System einsetzen kann. Die Luft, die eingeführt wird, ist auf eine Temperatur von beträchtlich unterhalb 17,80 C mittels eines nachfolgend hier beschriebenen Apparates vorgekühlt, so daß die kleinen Teilchen des Produktes in dem Maße, wie sie mit der kalten Luft in Berührung kommen, im wesentlichen augenblicklich gefrieren. Die gefrorenen Teilchen fallen spiralartig in den konisch geformten Bodenteil 20 der Kammer 17 und werden von dort durch eine Schleuse 21 ausgeführt. Die kalte Luft oder das Gas führt man aus der Kammer 17 über eine Leitung 22 durch eine Trennvorrichtung 23, wo die restlichen Teilchen des gefrorenen Gutes, die von dem Luftstrom getragen werden, von der kalten Luft abgetrennt und aus der Trennvorrichtung 23 über eine Schleuse 24 am Boden der Trennvorrichtung 23 entfernt werden. Die aus der Trennvorrichtung 23 austretende kalte Luft überführt man in eine Kammer 25, die einen inneren perforierten Mantel 26 hat, der mit den eingangs beschriebenen kleinen Metallkugeln 29 gefüllt ist. Jegliches leitfähige Metall ist zur Herstellung der Kugeln 29 verwendbar.
  • Die Erfindung wurde hier unter Verwendung von Metallkugeln eines Durchmessers von 6,4 bis 12,7 mm beschrieben, jedoch kann das durch Induktion erhitzte Material auch eine andere Form und eine andere Größe haben.
  • Eine genaue Menge an Metallkugeln mißt man aus der Kammer 25 mittels eines Dosierers 27 ab und gibt sie gemeinsam mit den gefrorenen Teilchen aus den Schleusen 21 und 24 in einen Mischer 28. Das Mengenverhältnis der Kugeln 29 zu dem teilchenförmigen Gut ist so, daß die Kugeln 42 O/o des Raumes innerhalb der Kammer 3C einnehmen. Die gefrorenen Teilchen und die Metallkugeln werden in dem Mischer 28 sorgfältig bewegt und dann in den Vakuumapparat gegeben, der aus einer zylindrischen Kammer 30, einem Einlaß 31 und einem Auslaß 32 besteht. Ein perforiertes Rohr33, durch welches die Gase und der Wasserdampf aus der Kammer 30 abgezogen werden, befindet sich zentral der Kammer 30, die eine Induktionsspule 34 umgibt. Diese erwärmt die Metallkugeln im Inneren der Kammer 30 durch Induktion. Eine Quelle zur Erzeugung oszillierender elektrischer Energie 35 ist trennbar mit der Induktionsspule 34 verbunden und ist so eingerichtet, daß die Intensität des Magnetfeldes und die Frequenz der elektrischen Oszillation innerhalb der Spule 34 variiert werden kann. Ein Kühler 36 ist trennbar mit dem Rohr 33 verbunden, um den in diesen eintretenden Wasserdampf zu kondensieren. Eine Vakuumpumpe 37 ist trennbar mit dem Kühler 36 verbunden, die ein hohes Vakuum innerhalb der Kammer 30 aufrecht erhält. Wenn die gefrorenen Teilchen und die Metallkugeln die Kammer 30 ausgefüllt haben, verschließt man diese und erzeugt das Vakuum und damit gleichzeitig eine Temperatur beträchtlich unterhalb - 17,80 C. Die mit Energie gespeisten Induktionsspulen34 erhitzen die Metallkugeln, damit diese wiederum die gefrorenen Teilchen durch Leitung und Strahlung bei inniger Berührung zwischen diesen und den Metallkugeln erwärmen. In dem Maße wie der Strom schwankt, kehrt sich die Polarität des Feldes um, was eine Reorientierung der Molekularstruktur in den Kugeln bewirkt, wodurch eine innere Induktionswärme in den Kugeln erzeugt wird. Die Temperatur der gefrorenen Teilchen hält man unterhalb der bei ihrer Trocknung einzuhaltenden Gefriertemperatur, die im Verlauf des Verfahrens auch langsam ansteigen kann.
  • Wenn die gefrorenen Teilchen auf den gewünschten Feuchtigkeitsgehalt getrocknet sind, führt man diese und die Kugeln aus der Vakuumkammer30 durch den Auslaß 32 auf ein geeignetes rotierendes Sieb 38, um die Metallkugeln von den getrockneten Teilchen abzutrennen. Die trocknen Teilchen führt man vom Sieb 38 zur Verpackung oder weiteren Behandlung in einen Behälter 39, während man die Metallkugeln 29 in eine Säuberungsanlage 40 leitet und von dort zum erneuten Einsatz in den perforierten Mantel 26 der Kammer 25.
  • Die Luft oder das Gas für die Gefrierkammer 17 kühlt man mittels einer oder mehrerer Kühlkammern 41, 42 bei der notwendigen tiefen Temperatur. Eine zweite Kühlkammer 43 hält man bei einer Temperatur gerade oberhalb der Gefriertemperatur, um überschüssige Feuchtigkeit als Wasser aus der Luft zu entfernen, welche sich sonst in beträchtlicher Menge an der Gefrierschlange 41 ansammeln würde.
  • Ein Ventilator 44 liefert die erforderliche Luftmenge.
  • Das Kühlmittel für das Verfahren liefert ein Kühlkompressor 45, der trennbar mit einem Kühlkondensator 46 verbunden ist, der entweder mit Luft, Wasser oder durch Verdampfung gekühlt wird.
  • Das Kühlmittel zirkuliert durch einen Wärme aus tauscher47, der Sole enthält, die durch Pumpe 49 zum Kühler 35 und zu der Kühlkammer 42 gepumpt wird. Ein zweiter Wärmetauscher 48 pumpt die Sole in die zweite Kühlkammer 43. Die Solemengen steuert man mittels Thermostaten, um den richtigen Grad an Kühlung in den verschiedenen Teilen der Anlage bei der Durchführung der verschiedenen Stufen des Verfahrens zu erzielen.

Claims (2)

  1. Patentansprüche: 1. Verfahren zum satzweisen Gefriertrocknen von feinteilige Feststoffe enthaltenden Flüssigkeiten, bei dem im gefrorenen Gut eingelagerte, elektrisch beheizte Metallkörper diesem Wärme zuführen, dadurch gekennzeichnet, daß mit Polytetrafluoräthylen beschichtete Metallkugeln (29) oder ähnliche Körper mit etwa gleicher Temperatur mit dem gefrorenen Gut mit diesem vermischt der Trockenkammer (30) zugeführt werden, darin induktiv aufgeheizt und nach Trocknung des Gutes im Vakuum mit diesem aus der Trocknungskammer (30) abgeführt werden.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem der Trocknungskammer (30) vorgeschalteten Mischer (28) gleichzeitig das Gut gefroren und die Metallkugeln (29) gekühlt werden.
DE19661629067 1966-03-31 1966-03-31 Verfahren zum satzweisen Gefriertrocknen von feinteiligen Feststoffe enthaltenden Flüssigkeiten mit im gefrorenen Gut eingelagerten,elektrisch beheizten Metallk¦rpern Withdrawn DE1629067B1 (de)

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