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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Verbesserung bei der verteilenden
Ausstoßvorrichtung für flüssiges Material,
die in Gefriertrocknungsvorrichtungen für Lebensmittel, Medikamente
usw. einzusetzen ist, wobei das flüssige Material aus diesen Lebensmitteln,
Medikamenten usw. in ihrem getrockneten Zustand hergestellt wird
und das flüssige
Material verteilend in den inneren Hohlraum einer aufrechtstehenden
zylindrischen Röhre
ausgestoßen wird
und anschließend
an der Innenwandfläche
der zylindrischen Röhre
gefriert und danach der Feuchtigkeits- (bzw. Wasser)-Gehalt in dem
Material durch das Einwirken von Sublimationswärme im Vakuumzustand sublimiert
wird, um das gefriergetrocknete Erzeugnis zu gewinnen.
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Beschreibung
des Standes der Technik
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Herkömmliche
Gefriertrocknungsvorrichtungen, wie sie beispielsweise im US-Patent
Nr. 4,802,286 beschrieben sind, bei denen die Gefriertrocknung zu
unterziehenden Materialien, wie beispielsweise Lebensmittel, Medikamente
usw., in eine flüssige
Form gebracht und gefroren gehalten werden und anschließend durch
Einwirkung von Sublimationswärme
auf die zu trocknenden Materialien im Vakuumzustand zum Sublimieren
des Feuchtigkeitsgehalts in dem Material getrocknet werden, sind üblicherweise
so ausgeführt,
dass die zu trocknenden Materialien in eine flüssige Form gebracht werden, dann
das flüssige
Material in einen Trocknungsbehälter,
wie beispielsweise Schalen usw., gefüllt wird, jeder Trocknungsbehälter in
eine Trocknungskammer der Gefriertrocknungsvorrichtung eingebracht
wird, die mit Aufbewahrungsablagen versehen ist, in der diese Trocknungsbehälter gefroren
werden, um den Wassergehalt in dem flüssigen Material durch Zuführen der
Sublimationswärme
in der Trockenkammer zu sublimieren und den Wasserdampf aus dem
gefrorenen flüssigen
Material mittels einer Vakuumabsaug-Kältefalle
einzufangen, die kommunizierend mit der Trockenkammer verbunden
ist.
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Ein
weiteres Mittel ist von den Anmeldern der vorliegenden Erfindung
entwickelt worden. Diese Einrichtung ist so aufgebaut, dass, wie
in 1 der beigefügten
Zeichnungen dargestellt, die Trockenkammer der Gefriertrocknungsvorrichtung
aus einer Vielzahl auf rechtstehender zylindrischer Röhren 1, 1, ...
besteht, um zu bewirken, dass das flüssige Material an ihrer Innenwandfläche gefriert,
wobei sie in einem Bündel
nebeneinander in einem vorgegebenen räumlichen Abstand angeordnet
sind, weiterhin eine Ummantelung 2 zum Zirkulieren von
Wärmemedium in
jeder dieser aufrechtstehenden Röhren
und durch sie hindurch in einer Eimer- oder Kesselform ausgebildet
und an jeder dieser gebündelten
Röhren
und um sie herum angebracht ist, weiterhin eine Einlassröhre 20 und
eine Auslassröhre 21 dieser
eimer- oder kesselförmigen
Ummantelung 2 mit dem Röhren-Durchlass
eines Wärmetauschers
(in den Zeichnungen nicht dargestellt) zum Wärmeaustausch mit dem Wärmemedium
verbunden sind, um so zu bewirken, dass das Wärmemedium in der Ummantelung 2 zirkuliert,
während
an der oberen Abschlussseite jeder der Vielzahl so angeordneter
Röhren 1, 1 ...
kommunizierend eine Leitung 3 eines Vakuumabsaugsystems
angeschlossen ist, das mit einer Vakuumpumpe oder einer Kältefalle 30 ausgestattet
ist, und an der unteren Abschlussseite jeder der Röhren 1, 1, ...
ein Öffnungs-und-Schließ-Ventil
V, um die Röhren hermetisch
zu verschließen,
sowie eine Sammelkammer 4 unter dem Ventil V durch Verbinden
derselben mit der Unterseite der Ummantelung 2 vorhanden
sind. In der Leitung 3, die mit der oberen Abschlussseite
jeder der Röhren 1, 1,
... kommuniziert, ist ein verteilender Ausstoßkopf 7 angeordnet,
der mit der stromabliegenden Seite des erwähnten Röhrendurchlasses 5 verbunden
ist und an dem verteilende Ausstoßdüsen 70, 70,
..., die jeder der Röhren 1, 1, ...
entsprechen, vorhanden sind. Mit diesen verteilenden Ausstoßdüsen 70, 70,
... wird das flüssige
Material verteilend in den inneren Hohlraum jeder der Röhren 1,1,
... eingeleitet, um so das flüssige
Material an der Innenwandfläche 1a jeder
der Röhren 1, 1, ...
gefrieren zu lassen, die mit dem Wärmemedium in der Ummantelung 2 gekühlt gehalten
wurden. Sobald die gefrorene Schicht eine vorgegebene Dicke erreicht,
wird das flüssige
Material, das in seinem ungefrorenen Zustand nach unten strömt, über eine
Entnahmeröhre 6,
die an einem Teil der Oberseite des Ventils V und an der unteren
Abschlussseite der Röhren 1, 1,
... angeordnet ist, nach außen
gesaugt, so dass das flüssige
Material in der Röhrenform
mit einer vorgegebenen Dicke an der Innenwandfläche jeder der Röhren 1, 1,
... gefroren wird. Dieses gefrorene röhrenförmige Material an der Innenwandfläche der
Röhren
wird mittels eines Vakuumabsaugsystems, das mit der Leitung 3 verbunden
ist, im Vakuumzustand gehalten, um zu bewirken, dass der Wassergehalt
aus diesem gefrorenen flüssigen
Material zum Gefriertrocknen desselben sublimiert wird. Sobald das
gefrorene Material vollständig
getrocknet ist, wird das Ventil V geöffnet, und das getrocknete Erzeugnis
des flüssigen
Materials, das in seiner Säulenform
getrocknet ist, wird als die getrocknete Masse in die Sammelkammer 4 fallen
gelassen und nach außen
entnommen.
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Die
herkömmlichen
Einrichtungen, mit denen die oben erwähnten Materialien für Lebensmittel,
Medikamente usw. in flüssige
Form gebracht und anschließend
das so in flüssige
Form gebrachte Material gefriergetrocknet wird, erfordern die Installation
einer Anlage, die Verunreinigung verhindert, sorgfältigen Betrieb
der Anlage und Sorgfalt bei ihrer Wartung, wobei in einer Einrichtung,
bei der das flüssige Material
verteilend in Gefäße (oder
Behälter)
eingeleitet wird, dann das flüssige
Material zusammen mit dem Behälter
in eine Trockenkammer der Trockengefriervorrichtung eingebracht
wird und das Material Gefriertrocknen im Vakuumzustand unterzogen
wird, wobei beim verteilenden Einleiten des in flüssigem Zustand
befindlichen Materials in die Gefäße und beim Einbringen dieser
mit dem flüssigen
Material gefüllten
Gefäße in die
Trockenkammer der Gefriertrocknungsvorrichtung die Vorgänge und
Funktionen kompliziert und aufwändig
sind, so dass zahlreiche Probleme bestehen, so beispielsweise die
Gewährleistung
von Sterilität
in der Anlage, die Abwendung der Gefahr von Verunreinigung der Anlage
usw.
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Bei
der anderen Einrichtung, bei der das Gefriertrocknen des flüssigen Materials
unter Einsatz der Gefriertrocknungsvorrichtung ausgeführt wird, bei
der die Trockenkammer mit aufrechtstehenden zylindrischen Röhren konstruiert
ist, wird das durch verteilendes Einleiten des flüssigen Materials
in die aufrechtstehenden zylindrischen Röhren an der Innenwandfläche der
Röhren
zu gefrierende Material Trocknung mit einer gleichmäßigen Geschwindigkeit durch
Vakuum-Sublimation zwischen der oberen Abschlussseite der Röhre und
ihrer unteren Abschlussseite unterzogen, so dass das flüssige Material
an der Innenwandfläche
der Röhren
in der Form gefroren werden muss, wobei ein axialer Teil desselben eine
hohle zylindrische Form annimmt. Daher sollte das flüssige Material
der Innenwandfläche
der Röhren
verteilend so zugeführt
werden, dass es im Wesentlichen gleichmäßige Dicke über ihre gesamte Fläche annimmt,
was zu erheblichen Problemen führt.
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Des
Weiteren wird, wenn das flüssige
Material durch Ausstoßen
an die Innenwandfläche
der Röhre 1 über die
verteilenden Ausstoßdüsen eingeleitet
wird und wenn die Außenumfangsfläche mit
der Innenwandfläche 1a der
Röhre 1 in
Kontakt kommt, die durch das Wärmemedium
in der Ummantelung 2 gekühlt gehalten worden ist, das
flüssige
Material sofort gefroren, und da das flüssige Material, das fortlaufend
ausgestoßen
wird, danach auf der gefrorenen Schicht des flüssigen Materials gefriert,
das bereits gefroren worden ist, wird, wenn unregelmäßige Verteilung
des flüssigen
Materials zur Zeit des Ausstoßens über die
verteilende Ausstoßdüse 50 gegeben
ist, die Unregelmäßigkeit
des ausgestoßenen flüssigen Materials
mit Zunahme der Schichtdicke der gefrorenen Schicht verstärkt, die
sich anschließend
zu einer dicken geschichteten Lage entwickelt und zwangsläufig zu
einer unregelmäßigen gefrorenen
Schicht wird, wodurch schwerwiegende Probleme entstehen.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Gefriertrocknungsvorrichtung
nach Anspruch 1 und ist gemacht worden, um die den herkömmlichen
Einrichtungen innewohnenden Probleme zu lösen und eine verbesserte Einrichtung
zum Ausführen
von Gefrieren des flüssigen
Materials an der Innenwandfläche der
Röhre zu
schaffen, wobei das Material aus den Ausgangsmaterialien für Lebensmittel,
Medikamente usw. unter Verwendung einer Gefriertrocknungsvorrichtung
eines Typs hergestellt wurde, bei der die Trockenkammer mit aufrechtstehenden
zylindrischen Röhren
konstruiert ist, und dann der Feuchtigkeitsgehalt in dem Material
zum Gefriertrocknen unter Vakuum sublimiert wird, wenn das verteilende
Ausstoßen des
flüssigen
Materials in die Röhre
so vorgenommen wird, dass das flüssige
Material der Gesamtfläche
der Innenwandfläche
der Röhre
in einer im Wesentlichen gleichmäßigen Dicke
zugeführt
wird.
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Als
Einrichtung zum Erfüllen
der oben beschriebenen Aufgabe schafft die vorliegende Erfindung
eine Einrichtung mit einem Aufbau, wie er in 2 der beigefügten Zeichnungen
dargestellt ist, bei dem eine zylindrische Wand, die von einer Ummantelung 2 zur
Zirkulation von Wärmemedium
nach oben vorsteht, die am Außenumfang
der aufrechtstehende zylindrischen Röhre 1 angeordnet ist,
an der oberen Abschlussseite der Röhre 1, die in der
Gefriertrocknungsvorrichtung einzusetzen ist, in einer Anordnung
vorhanden ist, bei der die Umfangswand der Röhre 1 verlängert wird,
wobei weiterhin das flüssige
Material über
die verteilende Ausstoßdüse 70, die
an der stromabliegenden Seite des Röhrendurchlasses 5 zum
Zuführen
des flüssigen
Materials angeordnet auf die Innenwandfläche der zylindrischen Wand
in einem Zustand gesprüht
wird, in dem es in der Umfangsrichtung an der Innenwandfläche der
zylindrischen Wand a und an ihr entlang gleichmäßig vorhanden ist, wobei in
diesem Zustand das flüssige Material
an der Innenfläche
der zylindrischen Wand nach unten strömt, um gutes Strömen an der
Innenwand fläche 1a der
Röhre 1 zu
gewährleisten,
die die Gefrierfläche
des flüssigen
Materials bildet.
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Mit
diesem Mittel wird das flüssige
Material, das über
die verteilende Ausstoßdüse 70 ausgestoßen wird,
an die Innenfläche
der zylindrischen Wand a gedrückt,
die so vorhanden ist, dass sie sich von dem oberen Rand der Röhre 1 nach
oben erstreckt, und die einen Zustand einnimmt, in dem die Außenumfangsfläche der
Röhre nicht
mit dem Wärmemedium
in der Ummantelung 2 in Kontakt kommt. An dieser Position
wird das flüssige
Material in seinem ungefrorenen Zustand in Form einer dünnen Schicht
an der Innenfläche
der zylindrischen Wand a verteilt, wobei in diesem Zustand das flüssige Material
an der Innenfläche
der zylindrischen Wand a entlang nach unten strömt und dazu neigt, an der Innenwandfläche der
Röhre 1 entlangzuströmen. Dadurch
wird das flüssige
Material der Innenwandfläche 1a der
Röhre 1,
auf der die gefrorene Schicht des flüssigen Materials ausgebildet
ist, in flachem und glattem Zustand in ihrer Umfangsrichtung zugeführt und
gefriert anschließend
an der Innenwandfläche 1a der
Röhre von
ihrer oberen Abschlussseite zu ihrer unteren Abschlussseite hin.
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Dabei
ist es, da das flüssige
Material, das dazu neigt, an der Innenwandfläche 1a der Röhre 1 von
der Seite ihres oberen Randes entlangzuströmen, auf einer bestimmten vorgegebenen
Temperatur gehalten wird, nicht möglich, dass sich das flüssige Material
an der oberen Endposition der Innenwandfläche 1 sammelt, die
den Einlassteil bildet, um dort zu gefrieren, sondern, da das flüssige Material während des
Abwärtsströmens an
der Innenwandfläche 1a der
Röhre 1 entlang
allmählich
gekühlt
wird, wird das flüssige
Material allmählich über die
gesamte Fläche
der Innenwandfläche 1a mit
durchgehender gleichmäßiger Dicke
gefroren.
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Im
Verlauf des Kühlens
des flüssigen
Materials während
seines Abwärtsströmens würde jedoch die
Geschwindigkeit des Gefrierens des flüssigen Materials an der Innenwandfläche 1a der
Röhre 1 zunehmen,
so dass die Dicke der gefrorenen Schicht des flüssigen Materials an der unteren
Abschlussseite ihrer Innenwandfläche 1a dazu
neigt, zuzunehmen. Daher werden Maßnahmen ergriffen, um eine derartige
unerwünschte
Zunahme der Dicke zu vermeiden, so dass die Ummantelung 2,
die den Außenumfang
der Röhre 1 umgibt,
mehrfach sowohl an der Oberseite als auch der Unterseite der Röhre ausgebildet
ist, und die Temperatur des in der Ummantelung 2 zu zirkulierenden
Wärmemediums
wird individuell gesteuert, so dass sie zwischen einer Position, die
der Oberseite der In nenwandfläche 1a der
Röhre 1 entspricht,
und einer Position, die der Unterseite derselben entspricht, allmählich höher wird.
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Dann
schafft die vorliegende Erfindung als ein Mittel, das aus der oben
stehenden Einrichtung entwickelt worden ist, eine Einrichtung, wie
sie in 3 dargestellt ist, bei der die zylindrische Wand
a, die so vorhanden ist, dass sie sich von dem oberen Rand der Röhre 1 nach
oben erstreckt, als eine trichterförmige geneigte Wand b ausgebildet
ist, deren Durchmesser nach oben allmählich zunimmt, wobei das flüssige Material,
das über
die verteilende Ausstoßdüse 70 ausgestoßen wird,
auf den Teil geblasen wird, der näher an der oberen Abschlussseite
dieser trichterförmigen
geneigten Wand b liegt. So strömt das
flüssige
Material, das auf die Innenfläche
der zylindrischen Wand a mit einer geneigten Wand b gespritzt wird
und zu einer gleichmäßigen dünnen Schicht
wird, allmählich
zu dem Teil der geneigten Wand b mit verringertem Durchmesser nach
unten, so dass das flüssige
Material in der Umfangsrichtung in dem Zustand, in dem es gleichmäßig ist,
mit zunehmender Dicke konzentriert wird, während es auf die Innenwandfläche 1a der
Röhre 1 strömt.
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Da
mit dieser Einrichtung die Strömungsmenge
des flüssigen
Materials, das auf die Innenwandfläche 1a der Röhre 1 strömt, erhöht werden kann,
indem es mit der Innenfläche
der zylindrischen Wand a gleichmäßig gemacht
wird, wird die Steuerung des Gefrierens des flüssigen Materials als die gefrorene
Schicht erleichtert, die eine im Wesentlichen gleichmäßige Dicke über die
gesamte Oberfläche
der Innenwandfläche 1a hat.
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Des
Weiteren schafft die vorliegende Erfindung als Einrichtung, die
aus der Einrichtung entwickelt worden ist, bei der die oben erwähnte zylindrische
Wand als eine trichterförmige
geneigte Wand b ausgeführt
ist, eine Einrichtung, wie sie in 4 dargestellt
ist, bei der die zylindrische Wand a in Form eines Beschickungsbehälters ausgebildet
ist, wobei eine aufrechtstehende Wand c in einer geradlinigen zylindrischen
Form von dem oberen Rand der geneigten Wand b ansteigt und das über die
verteilende Ausstoßdüse 70 auszustoßende Material
an die Innenfläche
der aufrechtstehenden Wand c dieser zylindrischen Wand a in Form
eines Beschickungsbehälters
gespritzt wird. Das ausgestoßene
flüssige Material
wird durch die Innenfläche
dieser aufrechtstehenden Wand c zu einer dünnen Schicht, die durch die
trichterförmige
geneigte Wand b so konzentriert wird, dass sie auf die Innenwandfläche 1a der
Röhre 1 strömt.
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Mit
dieser Einrichtung wird, selbst wenn die Menge des über die
verteilende Ausstoßdüse 70 auszustoßenden Materials
zunimmt, das flüssige
Material durch die aufrechtstehende Wand c mit einer großen Fläche gleichmäßig und
wird durch die trichterförmige
geneigte Wand b so konzentriert, dass es in die Röhre 1 strömt.
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KURZE ERLÄUTERUNGEN
DER BEIGEFÜGTEN ZEICHNUNGEN
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In
den Zeichnungen ist:
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1 eine
als Längsschnitt
ausgeführte
Vorderansicht, die den Hauptteil einer herkömmlichen Gefriertrocknungsvorrichtung
mit einem Aufbau zeigt, bei dem das flüssige Material an der Innenwandfläche einer
aufrechtstehenden zylindrischen Röhre gefroren wird, um dieses
gefrierzutrocknen;
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2 eine
als Längsschnitt
ausgeführte schematische
Ansicht, die der Erläuterung
der verteilenden Ausstoßvorrichtung
in der Gefriertrocknungsvorrichtung unter Verwendung eines Mittels
gemäß der vorliegenden
Erfindung dient;
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3 eine
als Längsschnitt
ausgeführte schematische
Ansicht, die der Erläuterung
einer weiteren Ausführung
der verteilenden Ausstoßvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung dient;
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4 eine
als Längsschnitt
ausgeführte schematische
Ansicht, die der Erläuterung
einer anderen Ausführung
der verteilenden Ausstoßvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung dient;
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5 eine
teilweise als Längsschnitt
ausgeführte
schematische Seitenansicht einer Ausführung der Gefriertrocknungsvorrichtung,
in der das Mittel gemäß der vorliegenden
Erfindung praktisch eingesetzt wird;
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6 eine
teilweise als Längsschnitt
ausgeführte
Seitenansicht einer anderen Ausführung
der Gefriertrocknungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
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7 eine
Längsschnittansicht
einer weiteren Ausführung
der Gefriertrocknungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
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8 ein
Längsschnitt
durch den verteilenden Ausstoßkopf,
der in der verteilenden Ausstoßvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung eingesetzt wird;
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9 eine
Schnittansicht des gleichen verteilenden Ausstoßkopfes wie oben gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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10 eine
Unteransicht des gleichen verteilenden Ausstoßkopfes, wie er in 9 dargestellt ist;
und
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11 eine
teilweise als Längsschnitt
ausgeführte
Seitenansicht einer anderen Ausführung
der Gefriertrocknungsvorrichtung, in die das Mittel gemäß der vorliegenden
Erfindung integriert ist.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGEN
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Im
Folgenden wird die vorliegende Erfindung ausführlicher unter Bezugnahme auf
mehrere bevorzugte Ausführungen
derselben beschrieben, wie sie in der beigefügten Zeichnung dargestellt
sind.
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Die
verteilende Ausstoßvorrichtung
für das flüssige Material
in der Gefriertrocknungsvorrichtung für die Herstellung von Lebensmitteln,
Medikamenten usw. gemäß der vorliegenden
Erfindung ist wie folgt aufgebaut. Zunächst besteht, wie in 5 dargestellt,
die Trockenkammer zum Gefriertrocknen des gefrorenen flüssigen Materials
aus Lebensmitten, Medikamenten usw. in der Gefriertrocknungsvorrichtung,
in der die verteilende Ausstoßvorrichtung einzusetzen
ist, durch Sublimation des Feuchtigkeitsgehaltes in diesem Material
aus der aufrechtstehenden zylindrischen Röhre 1, an deren Innenwandfläche das
flüssige
Material zu gefrieren ist, weiterhin ist eine Ummantelung 2 zum
Zirkulieren des Wärmemediums
zum Kühlen
der Röhre 1 darin
am Außenumfang
der Röhre 1 in
einer äußeren zylindrischen
Form so vorhanden, dass sie die Röhre umgibt, weiterhin sind
ein Einlassrohr 20 und ein Auslassrohr 21, die an
dieser Ummantelung anzubringen sind, mit einem Röhrendurchlass f für einen
Wärmetauscher
e und einer Erwärmungsvorrichtung
h verbunden, die durch die Funktion einer Kältemaschine d gesteuert wird, durch
die das Wärmemedium
zirkuliert wird, wobei einerseits an der oberen Abschlussseite der
Röhre 1 über ein
Ventil 30 eine Leitung 3 zu einem Vakuumabsaugsystem,
das mit einer Vakuumpumpe und einer Kältefalle versehen ist, kommunizierend
angeschlossen ist, während
andererseits an der unteren Abschlussseite der Röhre 1 ein Ventil vorhanden
ist, das frei geöffnet
und geschlossen werden kann, oder eine Sammelkammer 4 mit
einem Ventil 2 verbunden ist, das am unteren Teil der Röhre vorhanden
ist, und in diese Leitung 3 wird der Abschlussteil der
unteren Abschlussseite des Röhrendurchlasses 5 eingeleitet, über den
das flüssige
Material zugeführt
wird, wobei an dem Endteil desselben der verteilende Ausstoßkopf 7 vorhanden
ist, um den Zuführanschluss
zum Einleiten des flüssigen
Materials in die Röhre 1 zu
bilden, und das über
die verteilende Ausstoßdüse 70, die
in dem verteilenden Ausstoßkopf
ausgebildet ist, zuzuführende
flüssige
Material an der Innenwandfläche 1a der
Röhre 1 gefroren
wird und anschließend der
Feuchtigkeitsgehalt in dem Material im Vakuumzustand sublimiert
wird, so dass das Material in der Röhre 1 zu dem beabsichtigten
Erzeugnis gefriergetrocknet wird.
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In
diese Gefriertrocknungsvorrichtung des Typs, bei dem die Trockenkammer
mit der aufrechtstehenden zylindrischen Röhre 1 konstruiert
ist, ist eine zylindrische Wand a am oberen Rand der Röhre 1 so
vorhanden, dass sie bis in eine Höhe ansteigt, die über der
Flüssigkeitsoberfläche des
in der Ummantelung 2, die die Röhre 1 umgibt, zirkulierenden Wärmemediums
ansteigt, so dass die Umfangswand der Röhre 1 in der Aufwärtsrichtung
verlängert
wird. Andererseits ist der verteilende Ausstoßkopf 7, der in der
Leitung 3 angeordnet ist, so ausgeführt, dass das über die
verteilende Ausstoßdüse des Kopfes 7 ausgestoßene flüssige Material
an die Innenwandfläche dieser
zylindrischen Wand a gespritzt wird und durch die Innenfläche dieser
zylindrischen Wand a zu einer dünnen
Schicht mit gleichmäßiger Dicke
wird, wobei in diesem Zustand das flüssige Material an der zylindrischen
Wand a entlang nach unten strömt
und so weiter nach unten auf die Innenwandfläche 1a der Röhre 1 strömt, die
in Kontakt mit dem Wärmemedium
gekühlt
gehalten worden ist.
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In
der in 5 dargestellten oben beschrieben Ausführung ist
diese zylindrische Wand a in einer geradlinigen zylindrischen Form
ausgebildet, wobei die Umfangswand der Röhre 1 nach oben verlängert ist.
Diese zylindrische Wand ist jedoch, wie in der in 6 gezeigten
Ausführung
dargestellt, in Form eines Beschickungsbehälters ausgeführt, wobei
die aufrechtstehende Wand c in der geradlinigen zylindrischen Form,
die einen größeren Durchmesser
hat als die Röhre 1,
sich an die obere Abschlussseite der trichterförmigen geneigten Wand b anschließt, deren Durchmesser
sich von dem oberen Rand der Umfangswand der Röhre 1 nach oben allmählich vergrößert. Bei
dieser Konstruktion wird das über
die Düse 70 des
verteilenden Ausstoßkopfes 7,
der in der Leitung 3 angeordnet ist, ausgestoßene flüssige Material
an die Innenfläche
der aufrechtstehenden Wand c der zylindrischen Wand a in Form eines
Beschickungsbehälters
gespritzt, so dass sie in Form einer dünnen Schicht verteilt wird.
Von diesem Zustand in Form der dünnen
Schicht mit gleichmäßiger Dicke ausgehend
wird das flüssige
Material während
seiner Abwärtsströmungsbewegung
an der trichterförmigen geneigten
Wand b entlang nach unten in der Umfangsrichtung gesammelt, so dass
es auf die Innenwandfläche 1a fließen kann,
die die Gefrierfläche
der Röhre 1 bildet.
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Die
Auftreffposition des über
die verteilende Ausstoßdüse 70 ausgestoßenen flüssigen Materials auf
der Innenfläche
der zylindrischen Wand a wird so ausgewählt, dass sie dem oberen Randabschnitt
der trichterförmigen
geneigten Wand b entspricht, so dass die geneigte Wand b zwei Funktionen
erfüllen kann,
d.h. sie bewirkt, dass das über
die verteilende Ausstoßdüse 70 ausgestoßene flüssige Material
eine gleichmäßige Schichtdicke
hat, und sie sammelt das so in gleichmäßiger Schichtdicke ausgebildete
flüssige
Material, wodurch die aufrechtstehende Wand c in der geradlinigen
zylindrischen Form, die sich an die obere Abschlussseite der geneigten
Wand b anschließt,
der Verbindungsteil mit der Leitung 3 wird.
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Des
Weiteren kann die Verbindung der Leitung 3 mit der oberen
Abschlussseite dieser Röhre 1 entsprechend
der in 5 dargestellten Ausführung vorgenommen werden, bei
der die zylindrische Wand a und die Leitung 3 verbunden
werden, indem eine abstandshalterförmige Zusatzleitung 3a zur
Verbindung zwischen der oberen Abschlussseite der beschickungsbehälterförmigen zylindrischen
Wand a, die so vorhanden ist, dass sie die obere Abschlussseite
der Röhre 1 nach
oben verlängert,
und der unteren Abschlussseite der Röhre 3 angeordnet wird. Dieses
Mittel ist insofern besonders vorteilhaft, als ausreichend Raum
zum Anordnen des verteilenden Ausschlusskopfes 7 in der
Leitung 3 verfügbar
ist, wenn die Leitung 3 durch Verbindung der Leitung 3 mit
der oberen Abschlussseite der Röhre 1 kommunizierend
mit dem Innenhohlraum der Röhre 1 verbunden
wird.
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Des
Weiteren kann die kommunizierende Verbindung der Leitung 3 mit
der oberen Abschlussseite dieser Röhre 1 so ausgeführt werden,
dass, wie in 11 dargestellt, ein Verbindungsteil
in einer Trennwand nahe an der Oberseite der Ummantelung 2 vorhanden
ist, mit der die untere Abschlussseite der Leitung 3 verbunden
ist, und die zylindrische Wand, die an der oberen Abschlussseite
der Röhre 1 für ihre Verlängerung
nach oben vorhanden ist, kann durch die erwähnte Trennwand hindurchtreten
und in die Leitung 3 stoßen, so dass ein Zustand hergestellt wird,
in dem der Innenhohlraum der Röhre 1 kommunizierend
mit dem Innenraum der Leitung 3 verbunden ist.
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Des
Weiteren kann, wenn die Röhre 1 mehrfach
nebeneinander vorhanden ist, wie dies bei der herkömmlichen
Einrichtung der Fall ist, die in der oben beschriebenen Ausführung in 1 erläutert ist,
und jede der Röhren 1, 1,
... in der kessel- oder eimerförmigen
Ummantelung 2 so angeordnet ist, dass sie darin eingeführt ist,
die Leitung 3 in Form eines Schirms oder einer Schüssel ausgebildet
sein, so dass sie den oberen Teil jeder der nebeneinander angeordneten
Röhren 1, 1,
... umgibt und mit dem oberen Rand der Ummantelung 2 verbunden
ist. Selbst in diesem Fall wird das verteilende Ausstoßen des flüssigen Materials
in jede Röhre 1 für jede einzelne Röhre 1 bewerkstelligt,
indem die verteilende Ausstoßdüse 70 an
jeder zylindrischen Wand so vorgesehen wird, dass sie für jede einzelne
Röhre 1 angeordnet
ist.
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Obwohl
der verteilende Ausstoßkopf 7,
der so in der Leitung 3 angeordnet wird, dass das flüssige Material
auf die Innenfläche
der zylindrischen Wand a ausgestoßen wird, auch so ausgeführt sein kann,
dass das flüssige
Material über
die verteilenden Ausstoßdüsen 70, 70,
... über
den gesamten Bereich der zylindrischen Wand a in der Umfangsrichtung
ihrer Innenfläche
ausgestoßen
wird, indem eine Vielzahl von verteilenden Ausstoßdüsen 70, 7,
... in einer ringförmigen
Anordnung in dem verteilenden Ausstoßkopf 7, der am Abschlussteil
der stromabliegenden Seite des Röhrendurchlasses 5 vorhanden ist,
der in die Leitung 3 eingeführt worden ist, ist es auch
möglich,
dass der Körper 7a des
verteilenden Ausstoßkopfes 7,
der am Abschlussteil der stromabliegenden Seite des Röhrendurchlasses
vorhanden ist, in einer konzentrischen zylindrischen Form ausgebildet
ist, wie dies in 8, 9 und 10 dargestellt
ist, um die Strömungswege 71 in
einer ringförmigen
Anordnung anzuordnen, die jeweils einen geringen Durchmesser haben
und sich in der Oben-Unten-Richtung erstrecken, wobei weiterhin ein
unteres Teil 72 an der Unterseite dieses Körpers 7a in
der konzentrischen zylindrischen Form angeordnet wird, um das untere
Ende des Körpers
zu verschließen,
indem die Mittelposition der Oberseite dieses unteren Abschlussteils
in den axialen Teil dieses Körpers 7a so
eingesteckt und geschraubt wird, dass das untere Teil 72 mit
dem Körper 7a auf
frei verstellbare Weise in der Oben-Unten-Richtung des Körpers 7a verbunden
werden kann, und schließlich
ein ringförmiger
durchgehender Schlitz 73 zwischen dem Umfangsrand der oberen
Fläche
des unteren Teils 72 und dem unteren Rand der Umfangswand
des Kör pers 7a so
ausgebildet wird, dass das in den verteilenden Ausstoßkopf 7 über den
Röhrendurchlass 5 einzuleitende
Material in eine Vielzahl von Strömungswegen 71 mit
geringem Durchmesser unterteilt wird, die in einer Ringform in dem
Körper 7a angeordnet
sind, und auf die Oberseite des unteren Teils 72 auftrifft,
wobei von dieser Oberseite das flüssige Material durch die ringförmigen Schlitze 73 hindurchtritt
und in alle Umfangsrichtungen des verteilenden Ausstoßkopfes 7 ausgestoßen wird.
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Des
Weiteren trägt,
wenn das flüssige
Material in zerstäubter
Form auf die Innenwandfläche 1a der
Röhre 1 gesprüht werden
soll, dieser verteilende Ausstoßkopf 7 vor
dem Gefrieren des flüssigen
Materials destilliertes Wasser in zerstäubter Form auf die Innenwandfläche 1a der
Röhre 1 auf
(wobei dies die von den Anmeldern erfundene Einrichtung ist), um
zu bewirken, dass es in einer dünnen
Schichtform gefriert, so dass eine "Eisauskleidung" aufgebracht wird. Über dieser Eisauskleidung wird
das flüssige Material
zum Gefrieren gebracht, so dass das flüssige Material schnell auf
der Innenwandfläche 1a der Röhre 1 gefriert.
Nach Trocknen des flüssigen
Materials, und wenn die getrocknete Schicht des Materials von der
Innenwandfläche 1a der
Röhre 1 leicht
abzulösen
ist, wird dieser verteilende Ausstoßkopf 7 auf freie
austauschbare Weise über
ein Umschaltventil V4, wie in 5 und 6 dargestellt,
sowohl mit dem Röhrendurchlass 5 zum
Einleiten des flüssigen Materials
als auch mit einer Rohrleitung 90 zum Leiten von destilliertem
Wasser verbunden, das mittels einer Pumpe p2 aus dem Behälter t3
für destilliertes Wasser
geschickt wird, so dass es möglich
ist, die Düse
zum Zerstäuben
von destilliertem Wasser auch für
die Ausbildung der "Eisauskleidung" einzusetzen. Eine
derartige Konstruktion ist ebenfalls machbar.
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Des
Weiteren kann beim und vor dem Gefrieren des flüssigen Materials an der Innenwandfläche 1a der
Röhre 1 eine
Vorrichtung, mit der destilliertes Wasser in Form einer dünnen gefrorenen
Schicht an der Innenwandfläche 1a der
Röhre gehalten
wird, in einigen Fällen
weggelassen werden, indem ein Kunstharzmaterial vom Typ Teflon (Warenzeichen) auf
die Innenwandfläche 1a der
Röhre 1 aufgetragen wird.
In diesem Fall wird das über
den verteilenden Ausstoßkopf 7 ausgestoßene flüssige Material
direkt auf die Innenwandfläche
der Röhre 9 zugeführt, die dieser
Beschichtung mit Kunstharz unterzogen wurde.
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Des
Weiteren ist der verteilende Ausstoßkopf 7, der verbunden
am Abschlussteil der stromabliegenden Seite des Röhrendurchlasses 5 vorhanden ist,
so aufgebaut, dass, wie, als Beispiel in 11 dargestellt,
ein Teleskopteil 50, der in der vertikalen Richtung ausgefahren
und eingezogen werden kann, an der stromabliegenden Seite des Röhrendurchlasses 5 vorhanden
ist, wobei mit dem Teleskopabschnitt ein Hebemechanismus 51 verbunden
ist, der sich in der vertikalen Richtung bewegt (so beispielsweise
ein Zylinder usw., der an der Oberseite der Leitung 3 vorhanden
ist). Durch Betätigung
dieses Hebemechanismus 51 bewegt sich der verteilende Ausstoßkopf nach
oben und nach unten, so dass die Ausstoßposition des flüssigen Materials
an der Innenfläche
der zylindrischen Wand a über
die Düsen 70,
die in dem verteilenden Ausstoßkopf 7 ausgebildet
sind, in Bezug auf die Innenfläche
der zylindrischen Wand a in der Oben-Unten-Richtung verschoben wird.
Des Weiteren ist dieser Abschlussteil an der stromabliegenden Seite
des Röhrendurchlasses 5 auf
freie drehbare Weise so aufgebaut, dass sich die axiale Linie desselben
in seiner Mitte befindet, an der die Leitung 3 schwenkbar
gelagert ist, und mit der ein Drehmechanismus 52 verbunden
ist, der an der Oberseite der Leitung 3 angebracht ist.
Durch Betätigung
des Drehmechanismus 52 mit einem Motor M usw. führt der
verteilende Ausstoßkopf 7 seine
Kreiselbewegung durch.
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Bei
der in der Zeichnung dargestellten Ausführung kennzeichnet ein Bezugszeichen
F ein Maschinengestell, das an einer gewünschten Position zur Anbringung
des Hauptkörperteils
der Gefriertrocknungsvorrichtung angeordnet ist, die mit den aufrechtstehenden
zylindrischen Röhren 1,
der Ummantelung 2, die an der Röhre und ihrem Außenumfang
vorhanden ist, und der Leitung 3 konstruiert ist, die angeschlossen
an der oberen Abschlussseite der Röhre vorhanden ist, wie dies
oben beschrieben ist.
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Ein
Bezugszeichen t1 kennzeichnet einen Sammelbehälter zum Zurückgewinnen
von nicht gefrorenem flüssigem
Material, das über
die Entnahmeröhre 6 entnommen
wird, wenn das flüssige
Material verteilend über
den verteilenden Ausstoßkopf 7 in
die Röhre 1 ausgestoßen wird
und dann an der Innenwandfläche 1a derselben
in einer zylindrischen Form gefriert. Eine Saugpumpe p1 ist mit
dem unteren Teil des Sammelbehälters
verbunden, wobei damit das nicht gefrorene flüssige Material, das über diese
Entnahmeröhre 6 zurückgewonnen
wird, in den zweiten Behälter
t2 nach oben gepumpt wird, der über
der Leitung 3 angeordnet ist und an dem Maschinengestell
F angebracht ist. Aus diesem Behälter
t2 wird das nicht gefrorene flüssige
Material erneut in den verteilenden Ausstoßkopf 7 eingeleitet.
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In
der in 6 dargestellten Ausführung kennzeichnen Bezugszeichen 2a, 2b und 2c Segmente,
die ausgebildet werden, indem der Innenhohlraum der äußeren zylindrischen
Ummantelung 2, der die Röhre 1 umgibt, mit
Trennwänden 22, 22,
... unterteilt wird, die aneinanderstoßend eingesetzt sind. Das in
der Ummantelung 2 zirkulierende Wärmemedium kann für jedes
einzelne Segment nach Temperatursteuerung zugeführt werde, indem die Einlassröhre 2 und
die Auslassröhre 21,
die an jedem der Segmente 2a, 2b und 2c vorhanden
sind, mit dem Wärmetauscher 2b verbunden
werden, der an jedem der Segmente 2a, 2b und 2c vorhanden
ist. Auf diese Weise wird mit dem Wärmemedium die Kühltemperatur
der Innenwandfläche 1a der
Röhre 1,
die die Gefrierfläche
zum Gefrieren des flüssigen
Materials sein soll, beispielsweise auf dem untersten Wert an der Position,
die dem Segment 2a an dem oberen Teil entspricht, auf einem
etwas höheren
Wert an der Position, die dem Segment 2b an dem mittleren
Teil entspricht, und auf dem höchsten
Wert an der Position, die dem Segment 2c an dem unteren
Teil entspricht, gesteuert. So kommt das flüssige Material, das über die
verteilende Ausstoßdüse 70 in
nicht gekühltem Zustand
ausgestoßen
wird und an der Innenfläche der
zylindrischen Wand a und nach unten auf die Innenwandfläche 1a der
Röhre 1 zu
strömt,
mit der Innenwandfläche 1a in
Kontakt, die gekühlt
worden ist, so dass es allmählich
gekühlt
wird und die Geschwindigkeit des Gefrierens des flüssigen Materials
an der Innenwandfläche 1a zunimmt.
Dadurch wird es möglich,
dass das flüssige
Material als die gefrorene Schicht mit gleichmäßiger Dicke an der gesamten
Innenwandfläche 1a gefriert,
während
bei der herkömmlichen
Einrichtung ein Großteil
des flüssigen Materials
dazu neigt, an der unteren Abschlussseite der Innenwandfläche 1a zu
gefrieren.
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Ein
Bezugszeichen S in 6 kennzeichnet ein Halteelement,
das an der Innenwandfläche 1a der Röhre 1 angeordnet
ist, um zu verhindern, dass die getrocknete Masse des flüssigen Materials,
deren Trocknung abgeschlossen ist, von der Röhre 1 abfällt, wenn
der Feuchtigkeitsgehalt in dem an der Innenwandfläche der
Röhre gefrorenen
flüssigen
Material zum Trocknen des Materials sublimiert wird. Diese Haltelemente
S sind auf den Innenhohlraum der Röhre 1 zu vorstehend
an einer Position unterhalb der Ummantelung 2 und am unteren
Abschlussteil der Innenwandfläche 1a der
Röhre 1 angeordnet, wobei
mit den Halteelementen der untere Rand der getrockneten Masse des
flüssigen
Materials aufgehalten und an dieser Position gehalten wird.
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Dieses
Halteelement S ist so angeordnet, dass es von der Innenwandfläche 1a der
Röhre 1 zu ihrem
Innenhohlraum vorstehen kann, und sobald das flüssige Material vollstän dig getrocknet
ist, wird das Haltelement in die Innenwandfläche 1a eingezogen,
so dass sich das vorstehende Haltelement von der getrockneten Masse
des flüssigen
Materials löst, die
es gehalten hat, um zuzulassen, dass die getrocknete Masse des flüssigen Materials
in die Sammelkammer 4 fällt,
die verbunden an der unteren Abschlussseite der Röhre 1 vorhanden
ist. Ansonsten wird die Fläche
des Halteelementes schräg
ausgeführt,
und sobald das Trocknen des flüssigen
Materials abgeschlossen ist, wird Druckluft von der oberen Abschlussseite
der Röhre 1 nach
unten geleitet, um die getrocknete Masse des Materials unter Druck
abzulösen.
Auf diese Weise überwindet
die getrocknete Masse das Haltelement S und fällt in die Sammelkammer 4 nach
unten.
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Ein
Bezugszeichen 8 (in 5) kennzeichnet
eine Zerkleinerungsvorrichtung zum Mahlen des flüssigen Materials, das bereits
getrocknet worden ist und in die Sammelkammer 4 gefallen
ist, wobei die Zerkleinerungsvorrichtung von einem herkömmlichen
Typ ist, der mit einer Motormühle/Strahlmühle in dem
Maschinengehäuse 80 ausgestattet
ist. Eine Materialeinlassöffnung 82,
die in dem Maschinengehäuse 80 ausgebildet
ist, ist über
eine Förderröhre 41 kommunizierend
mit einer Ablassöffnung 40 verbunden,
die im unteren Teil der Sammelkammer 4 so vorhanden ist,
dass sie durch ein Ventil V2 geöffnet
und geschlossen wird. Die getrocknete Masse des flüssigen Materials,
die schwebt und von der Ablassöffnung 40 durch
die Förderröhre 41 transportiert
wird, wird durch die Motormühle/Strahlmühle zerkleinert, die
in dem Maschinengehäuse 80 installiert
ist. Ein Zentrifugalzyklonabscheider 81 ist mit einer Auslassöffnung 83 verbunden,
um das über
die Auslassöffnung 83 zu
entnehmende zerkleinerte Erzeugnis in Luft und das zerkleinerte
Erzeugnis zu trennen.
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Ein
Bezugszeichen 42 kennzeichnet Strahldüsen, die an der Innenseite
der Umfangswand der Entnahmekammer 4 angeordnet sind, um
die getrocknete Masse des flüssigen
Materials, die in der Sammelkammer 4 gesammelt wird, der
Zerkleinerungsbehandlung zu unterziehen, bevor sie über eine Austrittsöffnung ausgestoßen wird.
Die Strahldüsen sind
in der Sammelkammer 4 so angeordnet, dass sie Kreiselströmung erzeugen,
wobei der axiale Teil jeder Strahldüse in ihrer Mitte liegt. Durch
den über diese
Strahldüsen 42, 42,
... ausgestoßenen Luft-Strahlstrom
wird das flüssige
Material, das in die Sammelkammer 4 fällt, zerkleinert.
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Die
Sammelkammer 4 ist in der zylindrischen Form mit einer
Länge und
einem Volumen ausgebildet, das in der Lage ist, das flüssige Material
aufzunehmen, das in der Röhre 1 vollständig getrocknet worden
ist, selbst wenn dieses Material in seiner zylindrischen Form, die
der Form der Innenwandfläche 1a der
Röhre 1 entspricht,
in die Sammelkammer 4 fällt.
Ihr unterer Teil ist jedoch als Teil 4a mit vergrößertem Durchmesser
ausgebildet, wobei sein Durchmesser größer ist als die Röhre 1 und
der Hauptteil der Sammelkammer 4, wie dies in 6 dargestellt ist,
um keine Verstopfung des unteren Teils zu bewirken, wenn das flüssige Material
auf einmal in seiner zylindrischen Form nach unten fällt und
sich in der Form von zerkleinertem Erzeugnis anhäuft. Weiterhin ist eine Austrittsöffnung 40 in
diesem unteren Plattenteil an einer Position ausgebildet, die gegenüber der Position
unterhalb des Hauptkörperteils
der Sammelkammer 4 versetzt ist, und ein Ablassrohr 43 ist
mit dieser Ablassöffnung 40 verbunden,
wobei die untere Öffnung
der Auslassröhre über das
Ventil V2 kommunizierend mit der Transportröhre 41 verbunden ist.
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Des
Weiteren kann, wenn die getrocknete Masse des flüssigen Materials spröde ist und
damit die Zerkleinerung der getrockneten Masse des flüssigen Materials
vollständig
mit einer Strahldüse 42 bewerkstelligt
werden kann, die in dieser Sammelkammer 4 angeordnet ist,
die Zerkleinerungsvorrichtung weggelassen werden, und ein Zyklonabscheider 82 kann
mit der stromabliegenden Seite der Transportröhre 41 verbunden werden.
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Die
verteilende Ausstoßvorrichtung
für flüssiges Material,
die in der Gefriertrocknungsvorrichtung für Lebensmittel, Medikamente
usw. gemäß der vorliegenden
Erfindung installiert ist, ist, wie oben ausführlich erläutert, so aufgebaut, dass das
Einleiten des flüssigen
Materials in den Innenhohlraum der aufrechtstehenden zylindrischen
Röhre,
die in der Gefriertrocknungsvorrichtung vorhanden ist, bewerkstelligt
wird, indem die zylindrische Wand vorgesehen wird, die über die
Ummantelung, die den Außenumfang
der Röhre
umgibt, an der oberen Abschlussseite nach oben ansteigt, und zwar
so, dass diese nach oben verlängert
wird, wobei anschließend
das über
die verteilende Ausstoßdüse ausgestoßene flüssige Material
an die Innenfläche
dieser zylindrischen Wand gespritzt wird, so dass die Schichtdicke des
flüssigen
Materials in der Umfangsrichtung der Röhre gleichmäßig ist und es auf die Innenwandfläche der
Röhre,
die die Gefrierfläche
bildet, fließen und
sich darauf verteilen kann. Auf diese Weise kann das flüssige Material
ausreichend und wirkungsvoll über
die gesamte Innenwandfläche
der Röhre
als die gefrorene Schicht in einer hohlen zylindrischen Form verteilt
werden, die eine im Wesentlichen gleichmäßige Schichtdicke hat. Dadurch
kann Sublimation des Feuchtigkeitsgehalts in dem gefrorenen flüssigen Material
mit einer gleichmäßigen Geschwindigkeit
in dem Be reich von der oberen Abschlussseite bis zur unteren Abschlussseite
der Innenwandfläche
der Röhre
durchgeführt
werden.