DE2337549A1 - Verfahren und einrichtung zum gefriertrocknen - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE

ifferkörner<L

1 BERLIN-DAHLEM 33 - PODBtELSKIALLEE 68 8 MÜNCHEN 22 · WIDENMAYERSTRASSE 49

BERLIN: DIPL.-INS, R. MÜLLER-BÖRNER MÜNCHEN: DIPL.-ING. HANS-H. WEY

Berlin, den 20. Juli 1973

SMITHERM INDUSTRIES,

Verfahren und Einrichtung zum Gefriertrocknen

Die Erfindung bezieht sich auf das Gefriertrocknen und inshesondere auf neue und verbesserte Verfahren und Vorrichtungen zur Ausführung des Gefriertrocknens im Durch— laufbetrieb.

Durchlaufgefriertrockner sind in den US-PS 2.515.098 und 3.266.169 offenhart. In den in diesen US-PS offenharten Einrichtungen wird das zu trocknende Material gefroren, in eine Vakuumkammer eingeführt und an einem Ende eines endlosen Bandförderers abgesetzt. Beim Durchlaufen des Materials durch die Vakuumkammer auf dem Förderer wird

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BERLIN! TELEFON (O31t) 78 39 07 MÜNCHEN: TELEFON (08 It) 2S SB BB KABEL! PROPINDUS-TELEX 018*087 KABEL: PROPlNDUS · TELEX OO 24244

Flüssigkeit aus demselben durch Strahlungshitze ausgeschieden,, die von ein oder mehreren Heizkörpern in der Nähe des
Materialträgertruas des Förderers ausgestrahlt wird« Am Ende der Vakuumkammer gegenüber dem Einführende wird das getrookaete Material vom Förderhand entfernt und dann aus der Vakuumkammer entfernt,

3ei Durchlaufgefriertrocknern besteht ein Problem darin, das Produkt auf dem Förderer festzuhalten. Das Produkt kann
bei Gef riertrocknern typischer Art nicht in flüssiger Foria
in den Vakuumtahälter eingeführt werden, da flüchtige Stoffe im Produkt hei den niedrigen Drücken im Behälter verdaiapf en, wodurch sich oft eine merkliche Qualitätsahnahme des Produktes ergibt.

Demgemäß wird in typischen Anlagen das Produkt zunächst in
ein gefrorenes Pulver verwandelt, welches in den Vakuuisbehälter eingebracht und auf den Förderer gestreut wird.
Wenn das Produkt in pulverisierter Form in den Vakunabehälter eingegeben wird, können sich mit den losen Teilchen, die von Förderer abspringen oder abfliegen, beträchtliche Schwierigkeiten ergeben,

Das kann zum Aufbau eines pulverisierten Produktes Innerhalb der Vakuumkammer führen, groß genug, um die Wirksamkeit erheblich zu verringern und/ oder die ordnungsgemäße Funktion der Vorrichtung zu verhindern.

Eine periodische Reinigung des Vakuumbehälters zur Entfernung des aufgebauten Produktes ist ebenso unpraktisch wie
das häufige Stillegen der Einrichtung, um das Produkt in

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Pulverforn zu entfernen. Dengeaäß ist die Neigung- des Produktes, den Förderer zu verlassen, ein schwieriges Problen#

Ein anderer Nachteil bein Aufstreuen des Pulvers auf den Förderer, besteht darin, daß die Schicht des Produkts relativ dick sein nu3, danit die Vorrichtung eine annehnbare Menge des Materials verarbeiten kann. Hierdurch wird es für die Strahlungsenergie schwer, bis zur Mitte der Produkt— schicht vorzudringen. Ebenfalls hat eine Schicht pulver— förnigen Materials eine geringe Wärneleitfähigkeit, ¥egec dieser Eigenschaften der Schicht läßt sich die Feuchtigkeit aus den Produkt nicht nit hohen Wirkungsgrad entfernen.

In den US-PS 3.324.565 und 3.62i.587 hat nan festgestellt, daß daB soeben erwähnte Problen durch Verbinden der gefrorenen Teile des Produktes miteinander und nit den Förderer gelöst werden könnte, naehden das Produkt auf den Förderer in Forn einer düonen, nebr oder weniger zusannenhängenden Schicht des Produktes ausgebreitet ist, die an Förderer anhaftet. Insbesondere wurde offenbart, daß bein Durchlauf des Förderers nit den Produkt auf denselben durch das Klennen zwischen zwei Rollen Vorteil aus den Verdrängungs-Phänonen gezogen werden könnte zwecks Erzeugung einer Produktschicht der gerade beschriebenen Art.

IJie bereits in den früheren der US-PS herausgestellt wurde, die in vorherigen Absatz erwähnt wurde , hat die Bildung einer dünnen, zusammenhängenden Schicht das Problen der losen Teilchen gelöst, die von Förderer abfallen und sich innerhalb des Vakuunbehälters aufbauen. Dies hat auch die Trocknungswirkuiig verstärkt, da die Schicht sowohl in der Stärke verringert als auch leitfähiger genaeht wurde.

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Mit der vorliegenden Erfindung ist eine sogar noch' wirk— sanere Technik verbunden, un eine gefrorene Produktscbiclit auf einen Gefriertrockenförderer zu bilden. Denentsprechend können bei Benutzung der Erfindung Produkte noch wirksamer und wirtschaftlicher getrocknet werden als dies zuvor abglich war.

Die Erfindung geht dabei aus von einea Verfahren zun Gefriertrocknen eines Produktes, bei den das Produkt in einer Schicht ausgebreitet, dann in dieser Schicht gefroren wird, worauf der Druck auf das gefrorene Produkt unterhalb h,6 an Hg vermindert und das Produkt zwecks Wasser-Subli— nierung aus den Produkt und dadurch Verninderung seines Feuchtigkeitsgehalts erhitzt wird.

Bei einen solchen Verfahren wird erfindungsgeaäS vorgeschlagen, daß das Produkt zunächst in einen Bereich bei einen Druck unterhalb atnosphärischen Druck eingebracht wird, der jedoch hoch genug ist, un flüchtige Bestandteile des Produktes an Verdampfen zu hindern, und in diesen Bereich ϊώ einer Schicht ausgebreitet und gefroren wird, und daB dann der Druck auf das Produkt verringert und das Produkt erhitzt wird.

Zur Durchführung des Verfahrens wird vorteilhaft eine Vorrichtung benutzt cit einen Vakuunbehälter axt Trockenabteil, eine Einrichtung zur Evakuierung des Vakuunbehälters, einer Einrichtung, un das einzutrocknende Produkt durcli das Troekenabteil hindurchzuführen, eine Einrichtung, un das Produkt zu erhitzen, während es durch das Troekenabteil

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hindurcbgeführt wird, ua Wasser hieraus abzuscheiden, und einer Einrichtung zun Ausbringen des getrockneten Produktes aus den Vakuunbehälter.

Erfindungsgenäß zeichnet sich diese Vorrichtung dadurch aus, daß eine Wand vorgesehen ist, die den Vakuunbehälter in ein Trockenabteil und ein Gefrierabteil teilt, daß Förderaittel ein zu trocknendes Produkt aus den Gefrierabteil in das Trockenabteil fördern, daß eine Einrichtung zun Einführen ^eines flüssigen oder halbflüssigen Produktes, das ia Gefrierabteil und auf den Fö'rdernitteln in einer Schicht getrocknet werden soll, angeordnet ist, daß eine Einrichtung zun Kühlen der Pörderaittel, ua das Produkt an diese anzufrieren, und eine Einrichtung vorhanden sind* ud flen Druck in Gefrierabteil auf einer vorbestimmten Höhe zu halten, die genügend hoch ist, ua zu verhindern, daß flüchtige Stoffe aus den Produkt entweichen, bis es an die Pörderaittel angefroren ist, und weiterhin zu verhindern, daß das Produkt friert, bevor es sich auf den Pördernitteln befindet,

Bei der vorliegenden Erfindung wird also das Produkt in das Gefrierabteil eines evakuierten Vakuuabehälters eingeführt, und in eine Schicht auf einen endlosen Band oder anderen Förderer geforat. Der Förderer wird dann gekühlt oder stark abgekühlt, απ dan Produkt an itra anzufrieren.

Der Druck in Gefrierabteil wird über den Danpfdruck des Produktes gehalten, so daß daraus keine flüchtigen Bestandtei-

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le entweichen können, wenn es auf den Förderer ausgebreitet und daran festgefroren wird. Dies hält auch das Produkt davon ab, sich in eis- oder schneeähnliehe Teile zu verwandeln» während in den Behälter eingebracht und auf dem Förderer verteilt wird.

Von Gefrierabteil aus wird das gefrorene Produkt durch den Förderer in das Trockenabteil und durch dasselbe geführt, worin der Druclc in einer Höhe gehalten wird, die viel niedriger ist als iia Gefrierabteil nämlich unter dem Tropf— punkt des T/assers» In diesem Abteil wird die Feuchtigkeit aus dem Produkt durch die Anwendung von Strahlungshitze sublimiert, wie es in den bereits erwähnten US-PS beschrieben ist. Dann wird das getrocknete Produkt aus deta Trockenabteil und dem Vakuumbehälter ausgebracht.

Damit ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung gelöst, neue verbesserte Gefriertroekenmethoden und eina Durchlauf— apparatur dafür zu schaffen. Besondere Vorteile sind:

1. Durchführung des wirtschaftlichen und wirksamen Gefriertrocknen von flüssigen und halbflässigen Produkten, wobei

2. die Einrichtungen verhältnismäßig einfach sind und mit nur verhältnismäßig geringer Kapitalinvestition geschaffen und betrieben werden können, so daß

3. das Gefriertrocknen von flüssigen oder halbflUssigen Produkten vereinfacht wird, indem das Produkt in ein Vakuumgefäß in flüssiger Form eingeführt wird, und

%. verschiedene Kombinationen der vorgenannten und anderer wünschenswerter Eigenschaften ermöglicht.

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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind nachstehend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführung stoeispiela näher erläutert. Es zeigen:

Pig. i eine sehematische Darstellung einer Gefriertrocken-

einricbtung gemäS den Grundsätzen der vorliegenden : Erfindung, bei der bestimmte Teile, einschließlieh eines dampferzeugenden Systeas aus Gründen der Klarheit weggelassen wurden,

Pig. 2 einen im wesentlichen schematise«en Längsschnitt durch einen iia Systeia nach Fig. 1 verwendeten VaküUH-befcäTter,

Fig. 3 einen Schnitt durch den Vakuutabehälter, im wesentlichen längs der Linie 3-3 in Fig. 2,

Fig. 4 einen Ausschnitt aus Fig. 3 im vergrößerten Maßstab, der in genaueren Einzelheiten eine Anordnung zur Verteilung eines zu trocknenden Produktes auf ein endloses in einem Vakuurabehälter untergebrachtes Förderband zeigt,

Fig« 5 einen Schnitt durch einen Teil der Produktverteilungsanordnung, in wesentlichen längs der Linie 5-5 in Fig. 4,

Fig. 6 einen Schnitt durch eine Kühltroanel, die aia Auslaßende eines Trockenabteils in wesentlichen längs der Linie 6-6 in Fig. 2 in Vakuuabehälter angeordnet ist,

Pig. 7 eines Schnitt durch eine Anordnung zuri Auffrieren des Produktes auf den Förderer in einea Gefrier— abteil in Vakuunbehälter ia wesentlichen längs der Linie 7-7 in Fig. 2.

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Ιώ dem neuen liier beschriebenen Gefrxertroekenverfahrec wird ein flüssiges oder halbflüssiges Produkt in einer dlirmeii und gleiehaäSigen Schicht auf einen Förderer in einer Ungebung gefroren, in der der Druck hoch genug ist, un zu verhindern, daß flüchtige Stoffe aus den Produkt entweichen. Die gefrorene Produkt schiebt wird dann in eine Trockenkanner befördert, in der sich Druck unter den Tropf— druck {Tropfpunkt) des T/assers befindet. Hier wird den gefrorenen Produkt Strahlungswärne zugeleitet, un die Feuchtigkeit aus ihn zu sublinieren. Schließlich xfird das getrocknete Produkt gekühlt, von Förderer entfernt und aus der Trockenkanaer ausgelassen«

In Fig. i ist eine Gefriertroekeneinrieotung 20 dargestellt einschließlich eines neuen Vakuuagefäßes 22, in welchen die vorgenannten Schritte durchgeführt werden können·.

¥ie genauer Is Fig. 2 gezeigt wird, enthält der Vakuuabehälter 22 einen Mantel 2h_f der durch eine isolierte, vertikal angeordnete Trennwand 26 in ein Gefrierabteil 28 und in ein Trockenabteil 30 geteilt ist.

In Vakuunbehälter sind in senkrechter Anordnung in Abstand voneinander eine Vielzahl von endlosen Bandförderern angeordnet. Drei solcher Förderer 32, 3^ «sä 36 werden in Fig. 2 gezeigt. Diese Anzahl kann jedoch abhängig von der Anv/endung der Erfindung geändert werden.

Jeder der drei Bandförderer hat ein endloses Band, 38» welches Materialtrager- und RücklauftruES hO und 42 aufweist und un Hollen hh und h6 an gegenüberliegenden Enden des Förderers gelegt ist. Eine oder beide Rollen werden

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durch eine entsprechende Antriebsanordnung (nicht gezeigt) angetrieben, un die Bewegung des Materialträgertruns durch den Vakuuabehälter in der durch Pfeil 48 gezeigten Eiohtung , zu bewirken«

Die Materialträger- und Rücklauftruns 40 und 42 jedes .

Förderers erstrecken sich durch Öffnungen 50 und 52 in der Trennwand 26, Oberhalb und unterhalb des Rücklauftruns 42 des Förderbandes 38 sind flexible Dichtungen 54 in jeder Öffnung 52 angebracht, un das Strönen von Gasen zwischen den Gefrier— und Troekenabteilen 28 und 30 zu vermindern.

Unter Bezugnahne auf Fig. 2 bis 5 wird das zu trocknende Produkt in flüssiger oder halbflüssiger Form von einen Eingabebehälter 56 durch einen Hauptdurchlaß 58 in den Vakuunbehälter 22 eingeführt. Ein Ventil 60-in Hauptdurchlaß steuert Menge und Geschwindigkeit, nit welcher das Produkt in den Vakuunbehälter strönt.

Von Hauptdurchlaß fließt das Prodiikt in einen von drei sich in Längsrichtung erstreckenden Zweigdurohlässen 61, 62 und Uie an besten in Fig. 2 gezeigt, ist einer der Durchlässe über den Materialträgertrun 40 für jeden der drei Förderer 32, 34 und 36 angeordnet, Ventile 66, 68 und 70 in den Zweigdurohlässen teilen das Produkt unter die drei Zweigdurchlässe auf.

Unter besonderer Bezugnahne auf Fig. 3 sind sich quer erstreckende Kopfrohre 72, 74 und 76 vorgesehen, die den Materialträgertrun 40 der drei Förderer tiberspannen und nit den Enden der Durchlässe 61, 62 und 64 verbunden sind, die den

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Hauptdurchlaß 58 gegenüberliegen. An den Unterseiten der Kopf rohre sind Auslaßlöcher oder Öffnungen 78 (siehe Fig. 4 und 5) vorgesehen. Das Produkt fließt aus den Zweigdurehlässen in die Kopfrohre und dann durch diese Öffnungen auf den Materialträgertruta 40 der Förderbänder, un darauf Schichten 80 des Produktes zu bilden.

Typische Schichten 80 sind 0,8 an his i,6 an start. Auf jeden Fall jedoch ist die Anzahl der Löcher 78, ihre Größe und ihr gegenseitiger Abstand sowie die Durehstöogesebwindigkeit des Produktes auf das Band und die Bewegucgsgosebwindigkeit des letzteren so aufeinander ahzustianen, daß eine Schicht erzeugt wird, die die gewünschte Stärke aufweist und längs des Förderbandes gleichaäöig stark ist.

Während die eben beschriebene Anordnung zufriedenstellend ist, nn das zu trocknende Produkt auf die Förderbänder zu bringen, ist sie keineswegs notwendigerweise zu verwenden. BreifeferKfehvorrichtungen, Spritzvorrichtungen und andere zahlreiche Vorrichtungen, die vorhanden sind, un fließbares Material auf flexible Flächen aufzutragen, können statt dessen, falls gewünscht, verwendet werden.

Der nächste Schritt in diesen neuen Verfahren besteht ia Auffrieren des Produktes auf das Materialträgertrua 40 des Förderbandesι auf welohes es aufgetragen wird.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, dies zu tun« Die als Beispiel dargestellte Anordnung (siehe Fig. i, 2, 3 und 7) schließt drei Sannelbehälter 82 ein, die Seitenwänöe 84 und Stirnwände 86 und eine oben offene Seite aufweisen. Jeder dieser Saanelbehälter ist unterhalb und in ^mittelbarer Nähe des Materialträgertruns 40 jedes der drei Förderer 32_f 34 und 36 angeordnet.

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Ein geeignetes Gefriernittel, wie Flußspathydrat j chloridsole oder — lösung wird in einer Gefriereinlieit 88 abgekühlt. Derartige Einheiten sind iia Handel erhältlich und werden daher hier nicht in einzelnen beschrieben.

Die Gefrierflüssigkeit fließt von der Gefriereiniieit durch eine Zuflußleitung 90 in ein sich quer erstreckendes Endrohr 92, das ia Boden jedes Saanelbehälters 82 angeordnet ist» Wie an besten in Pig, 7 erkennbar, fließt die Gefrierflüssigkeit dann an den offenen Enden des Endrohres aas und läuft in Berührung nit der Unterseite des Materialträger— truDS *tO des Förderbandes ua , wodurch dessen Temperatur verringert wird und das Frieren des Produktes und Anhaften an Band verursacht wird. Die Kühlflüssigkeit strönt dann über die Seitenwände 8h des Saanelbehälters in Auffangbehälter 94. Von hier wird das Kühlmittel wieder durch Rüekführleitungen 96 in den Unlauf gebracht (von denen nur eine in Fig. 1 gezeigt ist) und zwar in die Kühleinheit 88, im es von neuen gekühlt wird und wieder in ünlauf gebracht werden kann.

Wie bei öer Anordnung zur Zuführung und Schiehtfornang braucht diejenige, die verwendet wirß, un das Produkt auf den Förderer anzufrieren, nicht der besonderen, in der Zeichnung gezeigten Ausführung zu entsprechen. Sie kann z,3, durch Spritzdüsen zun Versprühen der Kühlflüssigkeit ersetzt werden. Es können auch Ausstreicher, Quetschwischer usw. in Bereich der Trennwand 26 angeordnet werden, un von den Unterseiten der Bänder anhaftendes Kühlnittel zu entfernen«

17ie bereits früher festgestellt, ist es wichtig, den Druck in Gefriarabteil 28 hoch genug zu halten, so daß

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flüchtige Stoffe nicht aus den Produkt entwichen, während es aufgestriehea und an die Förderer 32, 34, 36 angefroren wird« Falls dies nicht geschieht, können geschnaok- und aroaaerzeugende und/oder andere erwünschte Bestandteile aus dem Produkt verlorengehen, wodurch sich eiae unerwünsofate Minderung seiner Güte ergibt.

Außerdem wird das Produkt augenblicklich bein Ausfließen aus öeo Verteilerkopfrohren in kleine Teile verwandelt, wenn der erforderliche Mindestdruck im Gefrierabteil nicht aufrechterhalten wird. Wie oben erwähnt, bleiben diese Kleinteile nicht an den Förderern hängen, sondern sanaein sich an den Innenflächen des Gehäuses 24, an der Trennwand 26 und an anderen Teilen des Gefrierabteils, waß die Wirksamkeit des Arbeitsganges herabsetzt oder diesen völlig zua Erliegen bringt.

Der Druck wird in Gefrierabteil 28 vorzugsweise auf der ge·» wünschten Höhe gehalten, indem in demselben eine Wasseräaapf— ataosphäre aufrechterhalten wird. Eine Anordnung hierfür zeigt Fig. 2 mit einem Wassersammelbehälter 98, der oben offen ist. Der Sammelbehälter wird in den unteren Bereichen des Gefrierabteils angeordnet. Wasser wird durch eine Leitung 100 zua Sammelbehälter geführt, und eine Schwimmersteuerung :L02 üblicher Bauart hält das Wasser in Sannelbehälter auf einem vorgewählten Niveau.

Wasser wird aus der Masse der Flüssigkeit in Sannelbehälter öit kontrollierter Menge und Geschwindigkeit verdampft, um den Druck im Gefrierabteil mittels einer üblichen Widerstandsheizung 104 im Sammelbehälter konstant zu halten.

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Der in Gefrierabteil aufrechterhaltene Druck sobwankt in erster Linie abhängig von dem zu trocknenden Produkt, obwohl derselbe gut unterhalb des atmosphärischen Drucks ge- ; halten wird. Bein Gefriertrocknen von Kaffee z.B. kann der Druck in diesen Abteil auf einer Höhe gehalten werden, die der Größenordnung vonplun 5 πα Quecksilbersäule absolut entspricht ,

Bei 5,3 πα Hg absolut liegt die Temperatur in Gefrierabteil bei 2,2 Grad C, Dies ist hoch genug, un zu verhindern, daß das Produkt friert, denn Kaffee-Extrakte frieren typisch bei -2,5 bis -2,8 ⁰C, Gleichzeitig muß der Druck hoch genug sein, üb das Heraustreten von flüchtigen Stoffen zu verhindern, jedoch nicht zu hoch, um ein nicht akzeptables Druckdifferential zwischen den Äbteilen und Dampfüberströmon von Abteil 28 in das Abteil 30 zu veranlassen.

Die besondere Einrichtung, um den Dampfdruck im Gefrierabteil 28 auf der gewählten Höhe zu halten, ist nicht kritisch. Andere Ausführungen zur dargestellten Anordnung beinhalten Dampfdüsen, Wärmekompreasorsysteme zum Verdichten von Dampf im Trockenabteil 30 und zum Zurückführen desselben in das Gefrierabteil, usw.

Unter nochmaliger Bezugnahme auf Fig. 2 wird das am Materialträgertrum 40 der drei Förderer mittels Förderer angefrorene Produkt durch die Trennwand 26 in das Trockenabteil 30 des Vakuumbehälters transportiert. Dieses Abteil wird auf einen Druck unterhalb des Wertes von 4,6 mn Hg absolut gehalten! ein typischer Wert beträgt 1,5 am Hg.

Wärmestrahler oder Heizkörper 106 und 108 sind an den gegenüberliegenden Seiten jedes Materialträgertrucs 40 in

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Trookenabteil 30 angeordnet, ua das Produkt nit Strahlungswärme zu beschicken.

Die Förderbänder können aus Metall, wie Edelstahl oder Bronze, oder Kunststoff, wie Mylar oder dergl., bestellen. Die Oberseiten der Schichten des Produktes werden durch direkte Bestrahlung durch die Heizkörper 106 aufgeheizt. Wenn die Bänder aus Metall bestehen, beheizen die Strahler 108 die Unterseite des Materialträgertrums durch Strahlung, und Wärme wird durch das Trum in die Schichten des Produktes übertragen. Wenn die Bänder aus Mylar oder ähnlichem Material bestehen, geht die Strahlungsenergie von den Heizkörpern 108 durch die Bänder hindurch an die Unterseiten der Produktschichten.

Bei den obenerwähnten niedrigen Druck wird das ia Produkt enthaltene Wasser direkt aus dem gefrorenen Zustand in den Dampfzustand übergeführt, und zwar bei Temperaturen von / -12,2 ⁰C oder höher. Die Strahler 106 und 108 liefern öie nötige Warne, ua die Temperatur des Produktes über dieses Iliveau zu heben.

Die Strahler können von jedem beliebigen Typ sein wie z.B. solche, die in den US-PS 3.262.49^, 3.285.514 und 3.305.011 offenbart sind. Die Strahler werden durch den Umlauf eines flüssigen oder gasförmigen Mediums erhitzt, vorzugsweise einer Flüssigkeit, die als Wärmeübertrager in denselben vorgesehen ist. Geeignete Wärmeübertragungsmittel Bluü in der US-PS 3,236,292 offenbart.

Das System für die Erhitzung und den Umlauf des Wärmeübertragungsmittel beinhaltet als typisch einen üblichen Flüssig-

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keitserhitzer 110 (siehe Pig, 1), der ait den Strahlern durch ein Zuftihrleitungssysten verbunden ist, allgemein bezeichnet durch die Bezugszahl 112, Das Wärmeübertragungsmittel wird zum Erhitzer durch ein Leitungssystem zurückgeführt, das in ähnlicher Weise alt der Bezugszahl 114 bezeichnet ist.

Das getrocknete Produkt wird zwecks Härtung gekühlt, vom Förderer getrennt und aus dem Vakuunbehälter ausgelassen* Daö Produkt kann durch Abschrecken der Hollen 46 an Auslaßende der Förderer 32, 34 und 36 gekühlt werden, so daß die Wärme aus den Produkt abgeleitet wird, wenn das Materialträge rt run 40 der Förderbänder um die Rollen herumgeführt wird.

Wie in Fig, 6 gezeigt, haben die Rollen 46, die iti Ausführungsbeispiel 20 verwendet werden, einen zylindrischen Mantel 122, der von einer zentrisch gelegenen Welle 124 durch End scheiben 126 gehalten wi?*d. Die Welle 124 ist in Lagern 128 drehbar gelagert, die an Gerüstteilen dea Vakuuabehälters angebracht sind und allgemein nit der Bezugszahl 130 bezeichnet sind.

Innerhalb jeder Rolle ist eine spiralfÖrnige Schlange I32 nit den Mantel 122 wärneleitend verbunden, wobei sich die Spule la wesentlichen von einen zun anderen Ende der Rolle erstreckt.

Ein Kältemittel wird von einer Kältemaschine (die nicht gezeigt ist, aber vom gleichen Typ sein kann wie die Einheit 88) durch eine Zuführleitung 134 und durch eine unlaufende Kupplung 136 zu einen Durchlaß 138 in der Welle 124 jeöer Rolle geführt. Von diesen Durchlaß fließt das Kältenittel

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die Schlange 132, durch einen Durchlaß 140 an entgegenge·* setzten Ende der Tfelle, durch eine unlaufende Kupplung 142 und durch eine Bücklaufleitung 144 zurück in die Kühleinheit.

Andere Arten von Rollen, durch die ein Wärneübertragungsnedlua in Unlauf gebracht werden kann, un deren Oberflächentenperatur zu verringern, können die in Pig* 6 gezeigte Rolle ersetzen, Beispiele sind in den US-PS 3.181,605, 3.228,462 und 3.177.932 offenbart.

Das gekühlte Produkt wird von den Förderern 32, 34 und 36 getrennt, wie etwa durch Abstreifnesser 146, 148 und 150, und durch Zweigleitungen 152, 154 und I56 für das Produkt in den Hauptdurchlaß 158 geleitet.

Unterhalb des Durchlasses 158 sind zwei Schütttriohter 16O und 162 angeordnet. Eine drehbare Weiche 164 kann aus der in ausgezogenen Linien gezeichneten Stellung in die nit gestrichelten Linien gezeichnete Stellung versohwenkt werden, un äas getrocknete Produkt aus den Durchlaß 158 wahlweise in einen der beiden Scfcütbfcriohter zu leiten»

Von Sohütttriofater fließt das Produkt durch ein unlaufendes Drehkreuzventil 166 oder 168 oder eine andere Vorrichtung^ die in der Lage ist, den Vakuunbehälter von der Ungebung zu isolieren, in ein oder zwei Überführungsleitungen 170 und 172, die durch Vakuunleitungen 174 und I76 evakuiert werden können. Von der Überführungsleitung fließt das Produkt durch ein zweites Drehkreuzventil I78 oder 180 in eine Leitung 182 oder 184 zur Überführung in eine Verpackungs— oder andere Verarbeitungsstation,

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Es ist notwendig, aus dem Vakuumbehälter ständig den Wasserdampf zu entfernen, öer in der Trockenkammer 30 aus den Produkt verdampft sowie auch den Wasserdampf, der aus der Kühlkammer 28 durch die Trennwand 26 infolge des Druokuuterschieds zwischen diesen heiden Kammern in die Trockenkammer fließt· Das System, das in der Vorrichtung 20 der Fig« i für diesen Zweck angewendet wird, schließt einen Kondensator 186 ein, der mit dem Vakuumbehälter 22 durch eine Leitung 188 und mit einer Vakuumpumpe 190 durch eine Leitung 192 verbunden ist.

Die Vakuumpumpe 190, die ebenfalls dazu verwendet wird, den Vakuumhehälter 22 hei Inbetriebnahme des Systems leerzupumpen, zieht den angesammelten Wasserdampf aus dem Vakuumbehälter 22 durch die Leitung 188 und aufwärts durch den Kondensator 186 4 Sonstige mit dem Wasserdampf vernisehte, nicht kondensierbare Gase werden durch die Pumpe über Leitungen 192 und 193 aus der Anlage herausgeführt«

Ein Kälteabsorbiermittel wie Lithiumohloridsole wird durch das obere Ende des Kondensators 186 durch eine Leitung 194 eingepuapt und strömt durch ihn herunter^ absorbiert und kondensiert den Dampf, der bestimmungsgemäß nach oben durch den Kondensator strömt.

Das Absorbiermittel wird durch den kondensierten Wasserdampf verdünnt und durch die latente Wärme erwärmt, die abgegeben wird, wenn der Wasserdampf kondensiert, Demgemäß ist es notwendig, die Lithiumchloridlösung von neuem zu konzentrier ren und abzukühlen, nachdem sie den Kondensator verlassen hat,

erhitzte verdünnte Absorüermittel wird daher hinter dem Kondensator 186 durch eine RüokfUhrleitung 196 zu einem

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Solekühler 198 wieder in Unlauf gegeben, un seine Tenperatur herabzusetzen, bevor es wieder durch die Leitung 194 in den Kondensator strönt.

Ua das Abdorbiercittel auf einer gewünsohten Konzentration zu halten, wird ein Teil des verdünnten Absorbiernittels, das aus den Kondensator 186 herauskönnt, aus der Leitung 196 durch Leitung 200, durch eine Schlange 202 in einea Warne— austauscher 2Q4 und durch Leitung 206 zu einer Konzentrier— einheit für Absorbiernittel oder einen Wiedererhitzer abgeleitet. In diesen wird das überschüssige Wasser aus den Absorbiernittel herausgekocht (dieser Danpf kann zun Gefrierabteil 28 in Vakuunbehälter 22 geführt werden, un wenigstens einen Teil des benötigten Wasserdanpfes, falls gewünscht, zu liefern). Die Warne wird durch Unlauf eines Warne— übertragungsnitteis; flüssig oder gasförnig, durch die Konzentriereinheit von Flüssigkeitserhitzer 110 mittels der Leitungen 208 und 210 geliefert«

Das konzentrierte Absorbiernittel fließt in eine Leitung 211 und durch eine Schlange 212 in Wärneaustauscher 204, die In wSrneleitend er Beziehung zur Schlange 202 angeordnet ist. Das Absorbierpittel in der Schlange 202 gibt Warne ab_f an das verdünnte Absorbiernittel das durch die Schlange 202 fließt, wodurch die Tenperatur des wiederkonzentrierten Absorblernittöls verringert und eine angenessene Wärnenenge an das verdünnte Absorbiernittel abgegeben wird, das zur KonzentrieiOinhöit für Abaorbiernittol 207 ströut.

Das vorgenannte Systen ist in der US-PS 3.621.587 genauer beschrieben,

Patentansprüche: 409808/0387 ~^±9 "

Claims (1)

1. - 19 Patentansprüche

   tJVerfahren zum Gefriertrocknen eines Produktes, bestehend aus den Arbeitsschritten des Auftragens des Produktes in einer Schicht, Auffrierens des Produktes auf der Schicht, Reduzieren des Druckes auf das gefrorene Produkt auf einen Druck unterhalb 4,6 mm Hg und Erhitzern des Produktes, Uta das Austreten des Wassers aus dem Produkt zu bewirken, wodurch sein Feuchtigkeitsgehalt verringert wird, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist daß das Produkt zunächst in einen Bereich bei einem Druck unterhalb atmosphärischem Druck eingebracht wird, der jedoch hoch genug ist, um flüchtige Bestandteile des Produktes am Verdampfen zu hindern, und in diesem Bereich in einer Schicht ausgebreitet und gefroren wird, und daß dann der Druck auf das Produkt verringert und das Produkt erhitzt wird.

   2* Verfahren zum Gefriertrocknen nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß der Druck in den Bereich durch Aufrechterhaltung einer WasserdampfatnoSphäre erhalten wird«

   3# Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch ±f mit einem Vakuumbehälter mit Trookenabteil, einer Einrichtung zur Evakuierung des Vakuumbehälters_# einer Einrichtung* un das einzutrocknende Produkt durch das Trookenabteil hindurch zuführen, einer Einrichtung, ua das-Produkt zu erhitzen, während es durch das Trocken— abteil hindurchgeführt wird, um Wasser hieraus abzu—

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   scheiden, und einer Einrichtung zuta Ausbringen des getrockneten Produktes aus den Vakuutnbehälter, dadurch gekennzeichnet , daß eine Wand (26) vorgesehen ist, die den Vakuumbehälter (22) in ein Trockenabteil (30) und ein Gefrierabteil (28) teilt, daß Fördermittel (38) ein zu trocknendes Produkt aus dea Oefrierabteil in das Trockenabteil fördern, daß eine Einrichtung (56 ... 78) zun Einführen eines flüssigen oder halbflüssigen Produktes^ das in Gefrierabteil und auf den Fördermitteln in einer Sohicht getrocknet werden soll, angeordnet ist, daß eine Einrichtung (82 ... 96) zun Kühlen der FÖrdernittel, un das Produkt an diese anzufrieren, und eine Einrichtung (98 ... 102) vorhanden sind, um den Druck ita Gefrierabteil auf einer vorbe st inerten Höhe zu halten, die genügend hoch ist, ua zu verhindern, daß flüchtige Stoffe aus dea Produkt entweichen, bis es an die FÖrdernittel angefroren ist, und weiterhin zu verhindern, daß das Produkt friert, bevor es sich auf den Fördermitteln befindet.

   Vorrichtung naoh Anspruch 3# dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung un den Druck in Gefrierabteil (28) auf den gewählten Niveau zu halten, darin besteht, eine Wasserdampfatmosphäre in Gefrier— abteil ausrechtzuerhalten.

   Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, da durch g e ·» kennzeichnet, daß die Trennwand (26) die das Innere des Vakuunbehälters (22) in Trocken- und Gefrierabteile (30, 28) unterteilt, nit Öffnungen (50, 52) versehen ist,, durch die die FÖrdernittel (38) hindurch·· laufen können, wobei die Einrichtung, un den Druck in

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   Gefrierabteil auf einen vorbestimmten Niveau zu halten» eine Einrichtung (106 und ff,) zum Entfernen der Feuchtigkeit aus den Vakuunbebälter aufweist, die von Produkt ._tin der Trockenkammer abgegeben wird und von der Gefrier- ι banner in die Troekenkaoner durch die Öffnungen in der Trennwand st röot..

   6, Vorrichtung noch Anspruch k od. er 5_f dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung zur Aufrecht erhaltung einer Wasserdaapfatmosphäre im Gefrierabteil (28) aus einen Behälter (98) besteht, alt einer Leitung (lOO), un Wasser an den Behälter abzugeben, und einen Heizelement (104), un d^s Wasser in Bebälter auf einer Temperatur zu halten, d|e hoch genug ist, danit das Wasser bei den in Gefrierabteil herrschenden Druok verdampft,

   7», Vorrichtung nach einen der Ansprüche 3 bis 6,Jad u r ch gekennzeichnet , daß die Einrichtung (82) zun Kühlen der Produktförderer (38) eine Einrichtung (8k ,♦, 96) für den Kühlnittelfluß in WHrneaustausobbeziehung nit den Förderern aufweist·

   ^. Vorrichtung nach Anspruoh 7|daduroh gekennzeichnet , daß die Produktförderer (38) ein Materialträgertrun (kO) und daß die Einrichtung zun Kühlen der Fördermittel einen Behälter (82) unterhalb des MaterialträgertruQS aufweisen, nit Leitungen (90, 92), die einen Fluß des Kühlmittels in den Behälter und aus den oberen Bsde desselben bei einen wärmeaustauschenden Verhältnis nit den Materialträgertrum bewirken·

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