DE19748472A1 - Vorrichtung zum Gefriertrocknen von Kollagen aus tierischen Rohstoffen und anderen Biomatrices, die aus Polysacchariden gewonnen worden sind und Verfahren zur Herstellung dieser Produkte - Google Patents
Vorrichtung zum Gefriertrocknen von Kollagen aus tierischen Rohstoffen und anderen Biomatrices, die aus Polysacchariden gewonnen worden sind und Verfahren zur Herstellung dieser ProdukteInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Gefriertrocknen von Kollagen aus
tierischen Rohstoffen und anderen Biomatrices, die aus Polysacchariden gewonnen
worden sind und Verfahren zur Herstellung dieser Produkte.
Die Gefriertrocknung von Kollagen ist in der DE 40 28 622 A1 und dort insbesondere
auf Seite 3, Zeile 45 bis Seite 4, Zeile 2 und in den Ausführungsbeispielen dieser
Offenlegungsschrift näher erläutert.
Bei den im Rahmen der Gefriertrocknung eingesetzten Biomatrices selbst verweisen
wir auf die DE 43 28 329 A1 in Spalte 2, Zeilen 27 bis 32 und auf die
Ausführungsbeispiele. Ähnlich wie dort versteht man erfindungsgemäß unter der
Bezeichnung Biomatrix eine Masse, die im wesentlichen die Stoffklasse der
Polysaccharide, das heißt natürliche Polysaccharide und/oder modifizierte
Polysaccharide enthält, die üblicherweise auch zur Klasse der Hydrocolloide
gehören. In dieser Matrix können ferner Spinnfasern zur Verbesserung der
Trockenstabilität und/oder kosmetische und/oder pharmazeutische Wirkstoffe
enthalten sein.
Die natürlichen Polysaccharide, die in den Biomatrices enthalten sind, werden
vorzugsweise aus der Gruppe der Verdickungsmittel aus Landpflanzen hergestellt.
Diese sind beispielsweise auf Basis von Stärke und Stärkeprodukten, beispielsweise
solche, in der native Stärke physikalisch (Quellstärke) oder chemisch modifiziert
werden (carboxyethylierte, 2-hydroxyethylierte, acetylierte oder vernetzte Stärke), auf
Basis von Galaktomannanen, wie Johannisbrotkernmehl, Guar-Gummi, auf Basis
von Pektinstoffen, auf Basis von Exsudat-Gummi, auf Basis von Cellulosederivaten,
beispielsweise O-Carboxymethylcellulose, O-Methylcellulose sowie anderer aus
Landpflanzen gewonnener Polysaccharide beispielsweise Quittensamen- und
Leinsamenschleim, Kirschgummi, Salepmannan, Lärchengummi, Lichenin aus
isländisch Moos, Tamarinkernmehl, Konjakumehl und Taragummi.
Als weitere Gruppe der natürlichen Polysaccharide sind solche aus Meerespflanzen
zu nennen, beispielsweise die Alginate, Agar, Carrageenane sowie weitere
Polysaccharide aus Meerespflanzen, wie beispielsweise dänischer Agar.
Eine weitere Gruppe der aus natürlichen Polysacchariden gewonnenen Biomatrices
sind Verdickungsmittel aus Mikroorganismen, wie das Dextran und das Xanthan.
Obgleich dies in beiden vorgenannten Offenlegungsschriften nicht ausdrücklich
genannt ist, erfolgt die Einbringung der gefrorenen Produktplatten üblicherweise
durch eine horizontale Anordnung in der Trockenkammer, wie beispielsweise im
einzelnen in der Monographie von G.W. Oetjen: "Gefriertrocknen" im Kapitel 2.2
"Bauelemente einer Gefriertrockenanlage" und insbesondere im Unterabsatz 2.2.2
"Trockenkammern und Schalenformen" in der Abb. 2.9 näher erläutert ist.
Hierbei wird das Produkt in Schalen unterschiedlicher Größe von beispielsweise
2 cm × 2 cm bis 40 cm × 40 cm eingefroren. Die Dicke kann je nach Verwendungsart
einen oder einige Millimeter bis zu 30 mm betragen. Dicke Platten werden
hergestellt, um sie später in Folien von weniger als einem Millimeter oder einigen
Millimetern zu schneiden.
Das Einfrieren und Gefriertrocknen von Platten zwischen 5 mm und 30 mm bietet
besondere Schwierigkeiten beim Trocknen: Das Eis in der gefrorenen Platte darf
nicht erweichen, was je nach verwendeten Mischungen zwischen -10°C und -25°C
der Fall sein kann. Am Ende der Trocknung muß die Platte zwischen 110°C und
150°C erreicht haben (siehe DE 40 28 622 A1, Seite 3, Zeilen 60 bis 63), um eine
bestimmte Vernetzung zu erzielen. Dabei schrumpfen die Platten und können sich
bei bestimmten Stoffzusammensetzungen auch um einige Millimeter durchbiegen.
Trotz dieser Probleme, der Dicke der Platten und den extremen
Temperaturbedingungen soll die Trocknung in möglichst kurzer Zeit und mit
möglichst wenigen Handgriffen, was insbesondere das Be- und Entladen der
Vorrichtung betrifft, ausgeführt werden. Sind keine kurzen Beladezeiten zu erreichen,
bleibt nur die Heizflächen soweit herunterzukühlen, beispielsweise auf -20°C bis -30°C,
daß die Platten während der Beladung nicht erweichen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei der vordiskutierten
Vorrichtung zur Gefriertrocknung von Platten aus Proteinen, wie Kollagen oder aus
anderen Biomatrices auf Basis von Polysacchariden, die eine Dicke von mehr als
5 mm aufweisen, die Vakuumtrocknung technisch einfacher und wirtschaftlicher zu
gestalten.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Gefriertrocknen gelöst, bei dem die
Heizelemente und die dazwischen angeordneten gefrorenen Produktplatten nicht
horizontal zueinander, sondern vielmehr vertikal zueinander angeordnet sind.
Die vorliegende Erfindung betrifft daher eine Vorrichtung zum Gefriertrocknen von
Produktplatten 1 aus Kollagen oder anderen Polysaccharide enthaltenden
Biomatrices mit einer Dicke von mehr als 5 mm, vorzugsweise 5 mm bis 40 mm, die
dadurch gekennzeichnet ist, daß in der Vorrichtung die Heizelemente 2 vertikal
angeordnet sind und diese, die ebenfalls vertikal angeordneten Produktplatten 1 um
wenigstens 5 bis 20 mm überragen und sandwichartig aber berührungsfrei zwischen
den Produktplatten angeordnet sind.
Nach einer anderen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung beträgt der mittlere Abstand zwischen den Produktplatten 1 und den
Heizelementen 2 etwa 3 mm bis 20 mm, vorzugsweise 5 mm bis 10 mm.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist
die erfindungsgemäße Vorrichtung weiterhin zur Fixierung wenigstens einer
Produktplatte 1, Taschen 7 aus gasdurchlässigen Material auf, wobei es sich
vorzugsweise um Lochblech oder Maschendraht handelt.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
weisen die in der erfindungsgemäßen Vorrichtung eingesetzten Taschen 7 an ihren
während des Einsatzes kopf- und/oder bodenseitigem Ende eine verschließbare
Öffnung 8 zur Entnahme/Beschickung der Produktplatten 1 auf.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält die erfindungsgemäße
Vorrichtung weiterhin wenigstens ein ortsbewegliches Mittel 4, mit darin
angeordneten Taschen 7, wobei das ortsbewegliches Mittel 4 nach dem Beschicken
mit den Produktplatten 1 zwischen die Heizelemente 2 verschiebbar und nach dem
Trocknen aus der Vorrichtung ausfahrbar ist. Bei einem derartigen ortsbeweglichen
Mittel kann es sich beispielsweise um einen Transportwagen handeln.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist
die erfindungsgemäße Vorrichtung wenigstens eine unterhalb und/oder oberhalb der
Heizelemente 2 angeordnete Führung 5 auf, mit der das ortsbewegliche Mittel 4
fixiert wird. Bevorzugt ist diese Führung 5 aber nur oberhalb der Heizelemente 2.
Nach einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist
diese weiterhin wenigstens einen bodennahen Einlaß 6 und Auslaß 7 für das
Heizmittel auf.
Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur
Gefriertrocknung von Produktplatten aus Kollagen oder anderen Polysaccharide
enthaltenden Biomatrices mit einer Dicke von mehr als 5 mm, vorzugsweise 5 mm
bis 40 mm, insbesondere unter Verwendung der vorgenannten Vorrichtung,
umfassend folgende Schritte:
Vertikales Anordnen der gefrorenen Produktplatte(n) in der Trockenkammer neben/zwischen vertikal angeordneten Heizelementen, gefolgt von einer Trocknung in an sich bekannter Weise.
Vertikales Anordnen der gefrorenen Produktplatte(n) in der Trockenkammer neben/zwischen vertikal angeordneten Heizelementen, gefolgt von einer Trocknung in an sich bekannter Weise.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Verfahren
dadurch gekennzeichnet, daß man die Trocknung für eine ausreichende Zeit bei
Heizelementtemperaturen zwischen -30°C und 150°C bei einem Vakuum zwischen
0,5 mbar bis 3 mbar durchführt.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens führt man die Trocknung bei Beladezeiten zwischen 5 und 150 Minuten,
vorzugsweise 10 bis 30 Minuten bei Heizelementtemperaturen von -5°C bis +140°C
durch.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens nimmt man die Trocknung der Produktplatten in Taschen aus
gasdurchlässigem Material, vorzugsweise aus Lochblech oder Maschendraht vor.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erlindungsgemäßen
Verfahrens beschickt oder entleert man die Taschen an ihrem, während des
Einsatzes kopf- und/oder bodenseitigem Ende über eine verschließbare Öffnung.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens sind die Taschen an wenigstens einem ortsbeweglichen Mittel
angeordnet, wobei das ortsbewegliche Mittel nach dem Beschicken mit den
Produktplatten zwischen die Heizelemente verschiebbar und nach dem Trocknen
aus der Trockenvorrichtung ausfahrbar ist.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens fixiert man das ortsbewegliche Mittel durch wenigstens eine, oberhalb der
Heizelemente angeordnete Führung.
Die vorliegende Erfindung wird nunmehr durch 2 Figuren näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1: Eine Frontansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum
Gefriertrocknen von Produktplatten 1 und
Fig. 2: eine seitliche perspektivische Detailansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1
mit Taschen 7 mit eingelegten Produktplatten 1.
In Fig. 1 besteht die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Gefriertrocknen oder die
Gefriertrockenkammer zunächst aus dem Bereich, in dem die Produktplatten 1 in
Taschen (hier nicht zu sehen) angeordnet sind. Sandwichartig um diese
Produktplatten herum findet man Heizelemente 2, die hier in Form von Heizplatten
angeordnet sind. Aus Fig. 1 ist auch ersichtlich, daß die Vorrichtung zum
Gefriertrocknen möglichst kompakt, das heißt von Kammerwand 3 zu Kammerwand
3 gefüllt ist. Aus Fig. 1 ist weiterhin das ortsbewegliche Mittel 4 zu sehen, welches
hier als Wagen mit angeknüpften Taschen zu sehen ist. Dieses ortsbewegliche Mittel
4 wird auf einer Führung 5, die hier als Laufschiene ausgebildet ist, geführt. Mit 6 ist
der Einlaß und mit 7 ist der Auslaß für das Heizmittel bezeichnet, die, wie aus der
Figur ersichtlich, in Bodennähe erfolgt.
In Fig. 2, die eine Detailansicht der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung ist, sieht man
zunächst die Taschen 7 aus einem wärmeleitenden und luftdurchlässigen Material, in
dem ein oder mehrere Produktplatten vertikal angeordnet sind. Diese Produktplatten
können, wie hier mit Bezugsziffer 8 dargestellt, durch den Boden beschickt oder
entnommen werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren erfolgt typischerweise in der Art, daß die
eingefrorenen Produktplatten 1 im Kühlraum von beispielsweise -30°C in Taschen 7
aus Lochblech oder Maschendraht automatisch oder von Hand eingeladen werden.
Diese Taschen 7 haben je nach Plattengröße 1 unterschiedliche Abmessungen.
Diese Taschen 7 aus Lochblech oder Maschendraht haben den Vorteil, daß der
entstehende Wasserdampf ungehindert abströmen kann, die Platten 1 selbst aber
keinen direkten Kontakt zur Heizfläche 2 haben. Erfindungsgemäß können sich in
der Tasche ein oder mehre Produktplatten 1 befinden. Aber jede Produktplatte grenzt
mit ihren beiden Oberflächen direkt an das Taschenmaterial. Die Taschen 7 werden
im Tiefkühlraum in einem Transportwagen 4 befestigt, wie aus Abb. 1
ersichtlich. Mit diesem Transportwagen 4 ist es möglich, auch eine große
Trockenkammer mit vielen Kubikmetern in wenigen Minuten zu beladen. Diese
Taschen 7 können auch so ausgebildet sein, daß sie sich in einen Wagen 4
eingespannt durch eine Trockenkammer mit horizontalen Heizplatten 2
hindurchfahren lassen. Es ist aber erfindungsgemäß technisch einfacher und
wirksamer, die Heizplatten 2 senkrecht zu stellen und die Wagen 4 in
Transportschienen 5 oberhalb oder unterhalb der Heizplatten 2 zu bewegen. Die
Aufhängung an einer Schiene 5 ober halb der Heizplatten 2 hat den Vorteil, daß die
Produktplatten 1 die Taschen 7 keine tragenden Halteelemente benötigen, wie das
bei horizontal gehaltenen Anordnungen notwendig ist. Dadurch ist es möglich, den
Abstand zwischen Heizplatte 2 und Produktplatte 1 klein zu halten, was ein
besonderer Vorteil ist, da die Trockenzeiten beispielsweise einer 22 mm dicken
Kollagenplatte mit sinkendem Abstand drastisch abnehmen, das heißt die
Trockenzeit beträgt bei einem Abstand von 10 mm 26 Stunden, bei einem Abstand
von 30 mm bis 50 mm aber schon 38 Stunden. Bei Abständen unter 10 mm lassen
sich die Trockenzeiten um weitere 2 bis 5 Stunden verkürzen.
Ferner ist es vorteilhaft, die Taschen 7 so auszubilden, daß ihr Boden 8 zu öffnen ist
und die getrockneten Produktplatten 1 herausrutschen können.
Claims (14)
1. Vorrichtung zum Gefriertrocknen von Produktplatten (1) aus Kollagen oder
anderen Polysaccharide enthaltenden Biomatrices mit einer Dicke von mehr als
5 mm, vorzugsweise von 5 bis 40 mm, dadurch gekenn
zeichnet, daß in der Vorrichtung die Heizelemente (2)
vertikal angeordnet sind und diese die ebenfalls vertikal angeordneten
Produktplatten (1) um wenigstens 5 bis 20 mm überragen und sandwichartig
aber berührungsfrei zwischen den Produktplatten (1) angeordnet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der mittlere Abstand zwischen den
Produktplatten (1) und den Heizelementen (2) etwa 3 mm bis 20 mm,
vorzugsweise 5 mm bis 10 mm, beträgt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Vorrichtung weiterhin zur
Fixierung der wenigstens einer der Produktplatten (1) Taschen (7) aus
gasdurchlässigem Material, vorzugsweise aus Lochblech oder Maschendraht,
aufweist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Taschen (7) an ihren während des
Einsatzes kopf- und/oder bodenseitigem Ende eine verschließbare Öffnung (8)
zur Entnahme/Beschickung der Produktplatten (1) aufweisen.
5. Vorrichtung nach vorstehenden Ansprüchen, dadurch
gekennzeichnet, daß diese weiterhin wenigstens
ein ortsbewegliches Mittel (4), mit daran angeordneten Taschen (7) enthält,
wobei das ortsbewegliche Mittel (4) nach dem Beschicken mit den
Produktplatten (1) zwischen die Heizelemente (2) verschiebbar und nach dem
Trocknen aus der Vorrichtung ausfahrbar ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß das ortsbewegliche Mittel (4) in Kontakt mit
wenigstens einer oberhalb und/oder unterhalb der Heizelemente (2)
angeordneten Führung (5) ist, die vorzugsweise oberhalb der Heizelemente (2)
angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß diese weiterhin wenigstens
einen bodennahen Einlaß (6) und Auslaß (7) für das Heizmittel aufweisen.
8. Verfahren zur Gefriertrocknung von Produktplatten aus Kollagen oder anderen
Polysaccharide enthaltenden Biomatrices mit einer Dicke von mehr als 5 mm,
vorzugsweise von 5 bis 40 mm, insbesondere unter Verwendung der
Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 7, umfassend folgende Schritte:
- - vertikales Anordnen der gefrorenen Produktplatte(n) in der Trockenkammer neben/zwischen vertikal angeordneten Heizelementen,
- - gefolgt von einer Trocknung in an sich bekannter Weise.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß man die Trocknung für eine ausreichende Zeit
bei Heizelementtemperaturen zwischen -30°C bis 150°C bei einem Vakuum
zwischen 0,5 bis 3,0 mbar durchführt.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch
gekennzeichnet, daß man die Trocknung bei
Beladezeiten von 5 bis 120 min, vorzugsweise 10 bis 30 min, auf
Heizelementtemperaturen von -5°C bis 140°C einstellt.
11. Verfahren nach Anspruch 8 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß man die Trocknung der
Produktplatten in Taschen aus gasdurchlässigem Material, vorzugsweise aus
Lochblech oder Maschendraht, vornimmt.
12. Verfahren nach Anspruch 8 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß man die Taschen an ihren
während des Einsatzes kopf- und/oder bodenseitigem Ende über eine
verschließbare Öffnung beschickt/entleert.
13. Verfahren nach Anspruch 8 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, daß die Taschen an wenigstens
einem ortsbeweglichem Mittel angeordnet sind, wobei das ortsbewegliche Mittel
nach dem Beschicken mit den Produktplatten zwischen die Heizelemente
verschiebbar ist und nach dem Trocknen aus der Trockenvorrichtung
ausfahrbar ist.
14. Verfahren nach Anspruch 8 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, daß man das ortsbewegliche
Mittel durch wenigstens eine, oberhalb der Heizelemente (2) angeordneten
Führung fixiert.
Priority Applications (3)
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