DE2247923B2

DE2247923B2 - Gefriertrocknungsanlagen mit Gutbehälter bildenden Tragrosten

Info

Publication number: DE2247923B2
Application number: DE2247923A
Authority: DE
Inventors: J-P Bouldoires
Original assignee: Nestle SA
Current assignee: Nestle SA
Priority date: 1971-09-30
Filing date: 1972-09-29
Publication date: 1975-05-07
Also published as: CA957609A; DE2247923C3; DE2247923A1; GB1362097A; CH542415A; SE373200B; US3811199A; FR2155449A5

Description

Die Erfindung betrifft Gefriertrocknungsanlagen zui Behandlung von in Form von Körnern oder Kleinteilchen vorliegendem Gefriergut.

Bei der Gefriertrocknung wird üblich das in Körnern oder Kleinteilchen vorliegende Gefriergut ,auf./lache.

Unterlagen, sogenannte Tragroste, abgelegt, welche in eine dichte Kammer eingeführt werden. Die Kammer wird dann evakuiert, während gleichzeitig das Gefriergut erwärmt wird, um die für die Sublimierung des Eises erforderliche Wärme zuzuführen. Die Wärme wird dem Produkt im allgemeinen über den Tragrost zugeführt, der selbst diese Energie von Heizplatten durch Strahlung oder Leitung aufnimmt Dieser Tragrost, der vorzugsweise aus einem gut wärmeleitenden Metall, wie z. B. Aluminium oder eine Aluminiumlegierung, besteht kann parallele, nach oben abstehende Rippen aufweisen, zwischen die das zu trocknende Gut gebracht wird. Diese Rippen vergrößern die Kontaktflache des zu behandelnden Guts mit dem Tragrost

Um den Wirkungsgrad solcher Gefriertrocknungsanlagen zu erhöhen und insbesondere um die dem Produkt zugeführte Wärmemenge auf einem optimalen Wert zu halten, ohne daß lokales Schmelzen auftritt sind Verfahren und Einrichtungen zum Messen solcher physikalischer Größen entwickelt worden, die den Trocknungszustand während der Gefriertrocknung widerspiegeln. Eines dieser Verfahren besteht darin, die dielektrischen Eigenschaften des Guts zu messen. Diese hängen mit der im Inneren des Guts vorhandenen Eismenge zusammen. Eine solche Messung ermöglicht es, den Trocknungsvorgang (d.h. das allmähliche Verschwinden des Eises) zu verfolgen, Schmelzvorgänge auszuschließen, die dem Gut zuzuführende Wärmemenge auf einem optimalen Wert zu halten und schließlich mit Präzision den Augenblick zu bestimmen, bei dem alles Eis verschwunden ist, d. h„ daß das Sublimieren also zu Ende ist. Die Messung erfolgt im allgemeinen mit Hilfe eines im zu behandelnden Gut angeordneten Kondensators, der es ermöglicht, die Kapazität und den Widerstand des Kondensators zu bestimmen, d.h. also die Dielektrizitätskonstante und den Verlustfaktor des zwischen den Elektroden befindlichen Guts.

Ein solcher Kondensator kann parallel zu einem Widerstand geschaltet werden. Man kann dann die Kapazität und den zugeordneten Widerstand messen. Wenn nun das Eis allmählich während der Sublimierung verschwindet dann nimmt die Dielektrizitätskonstante des Guts und somit die gemessene Kapazität ab Der zugeordnete Widerstand verhält sich in gleichet Weise. Es ist sehr günstig, daß Eis und Wasser seht unterschiedliche dielektrische Eigenschaften aufweisen so daß also beim Eintreten eines Schmelzens sehr rasch eine schnelle Erhöhung der dielektrischen Eigenschaften des Guts stattfindet.

Wenn ein solcher Kondensator im Gefriergut selbsi angeordnet ist dann ergeben sich zahlreiche Nachteile die mit dem stark lokalen Charakter der Messung unc auch mit dem störenden Einfluß des Kondensators au die Umgebung verknüpft sind. Aus naheliegender Gründen soll der Kondensator geringe Abmessunget aufweisen. Dies hat aber zur Folge, daß nur ein sehi kleiner Anteil des Gefrierguts für die Messung heran gezogen wird. Außerdem stören Kondensatorplatte! den Wärmeübergang im Produkt. Die Trocknungsbe dingungen des zwischen den Elektroden befindliche! Guts können somit beträchtlich verschieden zu dei Trocknungsbedingungen des übrigen Teils des Gut

So ist beispielsweise in der DT-PS 11 30 206 eine Ge friertrocknungsanlage mit einer Vorrichtung zur kapa zitiven Feuchtigkeitsmessung beschrieben, wobei di Kondensatorplatten in einem besonderen Meßkana

angeordnet sind, dessen Querschnitt nur einen Bruchteil des Querschnitts des Tragrostes aufweist. Die Koridensatorplatten sind dabei in einem vom Boden des Tragrostes nach unten abstehenden V-formigen Kanal angeordnet Durch diese Anord-iung der Kondensatorplatten soll erreicht werden, daß das bei dieser Anlage kontinuierlich über den Tragrost bewegte Gut eine zuverlässige Messung abgibt, weil nämlich ein derart bewegtes Gut nicht immer gleich dick zu liegen kommt Durch diese Vorrichtung wird aber nicht der Mangel beseitigt daß nur ein verhältnismäßig kleiner Anteil des Gefriergutes bei der Messung erfaßt wird. Außerdem ist die Anordnung von Kondensatorplatten in einer am Boden des Tragrostes befindlichen V-förmigen Rinne für solche Tragroste ungeeignet, die die erwähnten nach oben abstehenden Rippen aufweisen.

Die vorliegende Erfindung geht aus von einer Gefriertrocknungsanlage mit einer dichten Kammer, mit einer Einrichtung zur Druckverminderung darin, mit wenigstens einem einen Behälter für das zu behandelnde Gut bildenden Tragrost mit mehreren metallischen parallelen hohlen Trennwänden, welche den Behälter in Abteile unterteilen, mit Einrichtungen zum Erwärmen wenigstens der Trennwände des Tragrostes durch ein umlaufendes Heizmittel und mit einer Meßeinrichtung für Kapazität und/oder zugeordnetem Widerstand eines Kondensators.

Dem Erfindungsgegenstand liegt die Aufgabe zugrunde, die elektrischen Eigenschaften des trocknenden, gefrorenen Gutes in einfacher Weise und ohne daß die Trocknungsbedingungen, unter denen das Gut steht dabei gestört werden, zu messen.

Die bekannte Gefriertrocknungsanlage ist nach einer ersten erfindungsgemäßen Ausbildung dadurch gekennzeichnet, daß der Tragrost aus elektrisch isolierendem Material besteht und zwei nebeneinanderliegende elektrisch isolierte Trennwände des Tragrostes als Elektrodenpaare des Kondensators ausgebildet und mit dem Meßwerk verbunden sind.

Eine zweite erfindungsgemäße Ausbildung der bekannten Gefriertrocknungsanlage ist dadurch gekennzeichnet, daß der Tragrost als metallischer Behälter geformt ist und daß die Trennwände als parallele in Kon takt mit dem Behälter stehende Lamellen ausgebildet sind, wobei jeweils eine der beiden Kontaktflächen zwisehen dem Behälter und jeder Lamelle mit einem elektrisch isolierenden Material überdeckt ist.

Diese Ausführungsform kann weiter mit den Merkmalen der Ansprüche 3 bis 7 ausgestattet sein.

Die beiden Ausführungsformen der Erfindung werden an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Draufsicht auf die Gefriertrocknungsanlage nach der ersten Ausführungsform,

F i g. 2 einen Teilschnitt längs der Linie H-II der Fig. 1,

F i g. 3 eine schematische Draufsicht auf die Anlage nach der zweiten Ausführungsform und

F i g. 4 eine perspektivische Darstellung eines Trägers nach F i g. 3.

Die in den F i g. 1 und 2 dargestellte Gefriertrocknungsanlage umfaßt eine abgedichtete Kammer I mit einem Kondensator 2 und einer Vakuumpumpe 3. Die Kammer I enthält eine Reihe von übereinander angeordneten Trägerrosten 4, wobei allein der oberste Rost in F i g. I sichtbar ist. Jeder Rost 4 umfaßt einen Grundkörper 5 aus in der Wärme härtbarem, elektrisch nicht leitfähigem plastischem Material, welcher einen •ehälter in der Form eines parallelepipedförmigen Rechteckes begrenzt und durch einen Boden 6 und einen Rechteokrahmen 7 gebildet ist Der Boden 6 ist von zwei Reihen von Röhren 8 bzw. 9 aus elektrisch isolierendem Material durchsetzt wobei jede Röhrenreihe mit einem Sammler 10 bzw. 11 verbunden ist Diese Sammler sind mit einem erwärmten Glykolzirkulationskreis 12 verbunden und umfassen einen Wärmeaustauscher 13, der für die Erwärmung des Glykols sorgt sowie eine Umwälzpumpe 14. Die freien Enden der Röhren 8 und 9 tteten über die Innenfläche des Bodens 6 derart vor, daß Enden oder Übergangsstücke gebildet werden, die regelmäßig auf zwei geradlinige Segmente parallel zu den kleinen Seiten des Rahmens 7 verteilt sind. Der Träger 4 umfaßt auch Trennwände 15, die aus metallischen hohlen Körpern parallelepipedförmiger Gestalt gebildet sind, deren Ausnehmung in Verbindung mit den beiden Reihen von Röhren 8 und 9 steht, wobei jede Trennwand ein Glykolzirkulationselementen zwischen zwei Röhren, die jeweils zu der einen bzw. der anderen der beiden Reihen 8 und 9 gehören, bildet. Die Trennwände 15 des einen Trägers sind elektrisch parallel mit der elektrischen Meßeinrichtung 16 verbunden, die außerhalb der Kammer angeordnet ist, und zwar über leitende Drähte 17 und 18, die die Wand der Kammer 1 über einen dichten Durchlaß 19 durchsetzen. Andererseits ist in jeder der durch die Trennwände 15 begrenzten Kammern ein Sieb 20 aus isolierendem Material angeordnet, welches die Umwälzung und das Abführen von Wasserdampf erleichtert, der während der Gefriertrocknung des in diesen Kammern angeordneten Produktes abgegeben wird.

Die Trennwände 15, welche für die Erwärmung des Gutes sorgen, bilden auch die planen benachbarten Kondensatorelektroden, welche parallel zur Meßeinrichtung 16 angeschlossen sind.

Wie in den F i g. 3 und 4 dargestellt, umfaßt die Gefriertrocknungsanlage nach der Erfindung in der zweiten Ausführungsform eine dichte Kammer 1, die in Verbindung mit einem Kondensator 2 steht, sowie eine Vakuumpumpe 3. Diese Kammer enthält eine Reihe von übereinander angeordneten Tragrosten 21, wobei allein der oberste Rost in F i g. 3 sichtbar ist. jeder Träger umfaßt einen metallischen Körper 22, der durch einen Rechteckrahmen 23 und einen Boden 24 gebildet ist, welcher einen Behälter in Form eines parallelepipedförmigen Rechteckes begrenzt. Die diesen Behälter in Kammern unterteilenden Trennwände 25 sind durch plane Lamellen aus Aluminium gebildet und von einer Schicht aus Aluminiumoxyd schwarzer Einfärbung nvt einer Dicke von 7 Mikron überdeckt, wobei letzteres durch anodische Oxydation erhalten wurde. Diese Lamellen 25 greifen in Nuten 26, die in die Innenflächen der beiden Parallelflächen oder -seifen des Rahmens 23 gefräst sind und ruhen gegen den Boden 24 auf. Siebe 27 sind jeweils in den durch die Trennwände 25 gebildeten Kammern angeordnet, um das Abführen von Wasserdampf zu erleichtern.

Die Anlage umfaßt auch heizende Platten 28, die im Innern der Kammer 1 zwischen den Tragrosten angpordnet sind. Diese Platten, die mit heißem Glykol über einen Kreis gespeist sind, der einen Wärmeaustauscher 13 und eine Umwälzpumpe 14 umfaßt, führen die Wärmeenergie durch Strahlung zu. Die von der Platte unter dem betrachteten Tragrost abgestrahlte Energie wird durch den Grundkörper 22 des Trägers absorbiert und an die Trennwände 25 durch Leitung zwischen dem Rahmen 23 und diesen Trennwänden übertragen. Diese Trennwände absorbieren auch die Energie, die durch

die heizende, oberhalb der betrachteten Platte angeordnete Platte abgestrahlt wird.

Die Trennwände 25 einer der Platten 21 sind elektrisch parallel mit einer außerhalb der Kammer 1 angeordneten elektrischen Meßeinrichtung über zwei leitende Drähte 17 und 118 verbunden, welche die Wand der Kammer 1 über einen dichten Durchlaß 19 durchsetzen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Gefriertrocknungsanlage mit einer dichten Kammer, mit Einrichtungen zur Druckverminderung darin, mit wenigstens einem einen Behälter für das zu behandelnde Gut bildenden Tragrost mit mehreren metallischen parallelen hohlen Trennwänden, welche den Behälter in Abteile unterteilen, mit Einrichtungen zum Erwärmen wenigstens der Trennwände des Tragrostes durch ein umlaufendes Heizmittel und mit einer Meßeinrichtung für Kapazität und/oder zugeordnetem Widerstand eines Kondensators, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragrost aus elektrisch isolierendem Material besteht und je zwei nebeneinander liegende elektrisch isolierte Trennwände (15) des Tragrostes (4) als Elektrodenpaare des elektrischen Kondensators ausgebildet und mit dem Meßwerk (16) verbunden sind.

2. Gefriertrocknungsanlage mit einer dichten Kammer, mit Einrichtungen zur Druckverminderung darin, mit wenigstens einem einen Behälter für das zu behandelnde Gut bildenden Tragrost mit mehreren metallischen parallelen Trennwänden, welche den Behälter in Abteile unterteilen, mit Ein richtungen zum Erwärmen des Tragrostes und mit einer Meßeinrichtung für Kapazität und/oder zugeordnetem Widerstand wenigstens eines Kondensators, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragrost als metallischer Behälter (21, 22) geformt ist und daß die Trennwände als parallele in Kontakt mit dem Behälter (21,22) stehende Lamellen (25) ausgebildet sind, wobei jeweils eine der beiden Kontaktflächen zwischen dem Behälter (21, 22) und jeder Lamelle mit einem elektrisch isolierender) Material überdeckt ist

3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch isolierende Material ein Polymerisat ist.

4. Anlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (25) und/oder der Behälter (21, 22) aus Aluminium oder einer seiner Legierungen bestehen.

5. Anlage nach einem der Ansprüche 2 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die mit dem Boden des Behälters (21, 22) in Kontakt stehenden Flächen der Lamellen eine durch anodische Oxydation erhaltene Aluminiumoxydschicht aufweisen.

6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet. daß die Lamellen (25) völlig mit einer Aluminiumoxydschicht schwarzer Einfärbung überzogen sind.

7. Anlage nach einem Jer Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die in Kontakt mit den SS Lamellen stehende Oberfläche des Behälters (21 22) mit einer durch anodische Oxydation erhaltenen Aluminiumoxydschicht abgedeckt bzw. überzogen ist.

60