DK151835B - Fremgangsmaade og apparat til frysetoerring. - Google Patents

Description

DK 15T835B

Opfindelsen vedrører en fremgangsmåde samt et apparat til kontinuerlig frysetørring af et produkt, ved hvilken et frossent produkt føres igennem et vacu-umtørrekammer, hvor det i vacuumtørrekammeret værende tryk måles i mindst et punkt af kammeret.

Der er foreslået forskellige metoder til styring af fryse-tørreinstallati-oner med henblik på automatisk opretholdelse af de optimale tilstande for sublimering af den is, der er indeholdt i de produktpartikler, som tørres. De pågældende tilstande er temperaturen og trykket, som bestemmer partiklernes tilstand, og som skal have sådanne værdier, at isen sublimerer hurtigt uden smeltning, selv lokalt, uden at produktet bliver overhedet. Ved kendte processer tilvejebringes der eksempelvis en styring af et funktionelt element i installationen ved hjælp af en fysisk størrelse, som står i relation til fugtighedsindholdet 2

DK 151835B

eller til tørhedstilstanden af partiklerne. De pågældende fysiske størrelser ved disse processer kan være partiklernes dielektriske egenskaber, navnlig j tabsfaktoren og dielektricitetskonstanten, partiklernes overfladetemperatur samt trykket. De funktionselementer, som udsættes for styring, er særskilt ' eller samtidig kondensatoren, opvarmnings- eller varmeudvekslerorganerne samt materialets transportorganer. Sådanne processer og apparater lider under to slags ulemper, nemlig et elements langsomme reaktionshastighed over for aktiveringssignaler, som udsendes af et elektronisk styreorgan, eller den manglende tilpasning mellem midlerne og den energi, der anvendes til modificering af bevægelsen eller tilstanden af et element. Det er i den forbindelse tilstrækkeligt at henvise til for eksempel den termiske inerti af et opvarmningsorgan eller en kondensator til anskueliggørelse af den langsomme reaktion, eller til massen og den komplicerede opbygning af en vibrerende transportør, som frembryder betydelige praktiske styringsvanskeligheder.

Ved den foreliggende opfindelse tilvejebringes der en frysetørreproces, som er ejendommelig ved, at det frosne produkts tilførselshastighed til kammeret reguleres kontinuerligt med henblik på at holde det målte tryk i det væsentlige konstant.

Ved opfindelsen er også tilvejebragt et apparat med midler til kontinuerlig tilførsel af et frossent produkt til tørrekammeret samt organer til måling af trykket i mindst et punkt i kammeret, hvilket apparat er ejendommeligt ved, at der findes midler til at regulere tilførselsorganernes tilførselshastighed som funktion af det af trykmåleorganerne målte tryk.

Med fremgangsmåden og apparatet ifølge opfindelsen opnås der gode reaktionstider under driften. Trykvariationer kan således måles ved hjælp af trykmålere med ekstremt korte reaktionstider af størrelsesordenen 0,01 sekund, f.eks. membrantrykmålere, hvorhos inertien for passende tilførseisorganer, såsom en skrue, er meget mindre end inertien for en transportør. .

Det er også ønskeligt, at trykket bestemmes tæt ved produktets tilførselspunkt i tørrekammeret, således at uregelmæssigheder i produktets tilførselshastighed kan korrigeres hurtigere.

Endvidere-bør det bemærkes, at valget af det totale tryk som den fysiske variable, der skal holdes i det væsentlige konstant, indebærer en særlig fordel i forhold til andre variable, idet der ikke blot tages hensyn til fugtighedsindholdet i det produkt, der skal tørres, sådan som det kommer til udtryk ved vanddamptrykket i tørrekammeret, men også til det totale partialtryk af ikke-kondenserbare produkter, som kan forefindes i kammeret, f.eks. som følge af en utæthed eller som følge

DK 151835B

3 af overslag i kondensatorer eller produktforrådsbeholdere. Trykket af ikke-konden« serbare produkter kan være betydeligt, og det ville kunne føre til smeltning af det frosne produkt.

Styreindretningen ifølge opfindelsen muliggør også en væsentlig forøgelse af udbyttet, idet tilførselshastigheden for produktet ikke er begrænset til en konstant værdi, men holdes så tæt som muligt på anlæggets maksimale kapacitet.

Opfindelsen er i det følgende forklaret nærmere eksempelvis på grundlag af en foretrukken udføreIsesform for apparatet under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser et skematisk snitbillede af apparatets hovedfunktionselementer, og fig. 2 fordelingen af et produkt, som transporteres ved hjælp af en transportskrue .

Det i fig, 1 viste apparat omfatter et vakuumtørrekammer 1, idet midlerne til frembringelse af et vakuum ikke er vist, i hvilket kammer det frosne produkt indføres ved hjælp af et tilførselsapparat 2. Tilførselsapparatet 2 omfatter en indløbsluftsluse 3 og en tragt 4, som føder en transportskrue 5, der drives af en motor 6. Det frosne produkt 7 leveres ved hjælp af transportskruen 5 til en opvarmet vibrerende transportør 8. Det tørrede produkt leveres ved hjælp af transportøren 8 til en afladningstragt 9, som udmunder i en udgangsluftsluse 10. Det totale tryk i tørrekammeret 1 måles ved hjælp af en membrantrykmåler 11, som er beliggende nær ved det punkt, hvor produktet indføres i kammeret. Måleapparatet 11 udsender et signal, som anvendes til variering af transportskruen 5* s rotationshastighed ved hjælp af et elektronisk styreorgan 12, som regulerer rotationshastigheden for motoren 6, der driver skruen 5,

Styreorganet 12 omfatter fortrinsvis en regulator til begrænsning af den maksimale rotationshastighed for motoren 6, således at skruen 5 ikke roteres med for høj en hastighed i tilfælde af et produkttilførselssvigt, hvilket kan forårsages af en tilstopning i tragten 4, Rotation af skruen med en overdreven hastighed kunne føre til en bølge i fom af en stor produktmængde ved tilførslens retablering.

Under driften holdes transportørens hastighed og temperatur konstant på optimale værdier, som bestemmes ved forudgående forsøg. Vakuumkilden, inclusive kondensatorer og pumpemidler for ikke-kondenserbare produkter, drives på konventionel måde. Kondensatortemperaturen vælges under hensyntagen til produktets natur. Den optimale værdi, ved hvilken trykket holdes i det væsentlige konstant, hvilket er referencetrykket pc, bestemmes som en funktion af produktets natur, af solventen og af det ønskede endelige fugtighedsindhold. Dette referencetryk p samt en øvre

O

grænseværdi for motorens rotationshastighed indstilles i reguleringsorganet 12 forud for påbegyndelsen af tørreprocessen.

4

DK 151835B

En membrantrykmåler foretrækkes til måling af trykket, fordi et sådant måleapparat fungerer uafhængigt af gassens natur og således altid måler det totale tryk. Endvidere har et sådant måleapparat en lineær karakteristik som funktion af det totale tryk, idet membranen ikke forskydes mere end et lille stykke, nogle få mikron, og som tidligere nævnt er dets reaktionstid ekstremt kort, nemlig af størrelsesordenen 0,0l sekund. Med det i fig. 1 viste styreanlæg har det eksempelvis kunnet iagttages, at rotationshastigheden for transportskruen oscillerer periodisk omkring en tilnærmelsesvis konstant middelhastighed svarende til referencetrykket, og at disse oscilleringer koinciderer, omend i modsat fase, med de regelmæssige tryksvingninger, som skyldes det forhold, at transportskruen 5 leverer produktet i bølger 15, se fig. 2. En optegnelse, som er foretaget under en tørreproces, hvor transportskruen roterer med fire omdrejninger pr. minut, viser f.eks., at trykket målt med kontroltrykmåleren 11 i form af en membrantrykmåler oscillerede med en frekvens på 4 Hz mellem 0,20 og 0,23 torr, medens trykket bestemt ved hjælp af en sikkerhedstrykmåler af termoelementtypen forblev konstant. Optegnelser af transportskruens rotationshastighed bestemt ved hjælp af et med skruens aksel forbundet dynamotachometer viser også, at hastigheden varierer med de ved hjælp af membrantrykmåleren bestemte trykvariationer, men i omvendt retning.

I det følgende belyses opfindelsen yderligere ved hjælp af et eksempel. Et kontinuerligt fryse-tørreapparat har to transportskruer for et frosset produkt, hvoraf den ene Al styres på den beskrevne måde ved hjælp af trykket i kammeret målt ved hjælp af en membrantrykmåler, medens den anden skrue A2 roterer med en hastighed, som styres manuelt ved hjælp af et overstyringsbeskyttelsesorgan. Hver skrue leverer alternativt et granuleret frosset kaffeekstrakt til den opvarmede transportør i ca. 1 time. Det normale driftstryk er ca. 0,20 torr, og gennemstrømningen er ca. 500 kg/time. Hver skrue fødes fra sin egen forrådsbeholder, således at der ved hver skrueomskiftning leveres et frisk forråd af frosset produkt til strømmen.

Der foretages en kontinuerlig optegnelse af skruernes rotationshastigheder og af trykket i kammeret, som måles ved hjælp af membrantrykmåleren, der styrer skruen Al. Optegnelsen viser, at under driften af skruen Ål oscillerer trykket regelmæssigt med en lille amplitude omkring en i det væsentlige konstant værdi, som er højere end det middeltryk,, der opnås i kammeret under driften af skruen A2.

I det andet tilfælde (skruen A2) er trykvariationerne uregelmæssige, og de har en større amplitude, hvilket betyder, at skruen A2 ikke kan drives så hurtigt som skruen Al. Når skruen A2 er i drift, er driftstrykket følgelig lavere end referencetrykket, som er indstillet på reguleringsorganet under driften af skruen Al. Det iagttages også, at ved hver forrådsbeholderomskiftning opnås driftstrykket hurtigere med skruen Al end med skruen A2.

Claims (6)

1. Fremgangsmåde til kontinuerlig frysetørring af et produkt, ved hvilken et frosset produkt kontinuerligt tilføres et frysetørringskammer og udtages herfra i tørret tilstand, og ved hvilken trykket måles i mindst ét punkt i kammeret, kendetegnet ved, at det frosne produkts tilførselshastighed til kammeret reguleres kontinuerligt med henblik på at holde det målte tryk i det væsentlige konstant.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at trykket måles tæt ved tilgangen for det frosne produkt i kammeret.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at det frosne produkt indføres i kammeret ved hjælp af en roterende snegl, og at tilførselshastigheden indstilles ved variering af sneglens rotationshastighed.

4. Apparat til udøvelse af fremgangsmåden ifølge krav 1, 2 eller 3, hvilket apparat omfatter midler (4,5,6) til kontinuerlig tilførsel af et frosset produkt (7) til et tørrekammer (1) samt organer (11) til måling af trykket i mindst ét punkt i kammeret, kendetegnet ved, at der findes midler (12) til at regulere tilførselsorganernes (5) tilførselshastighed som funktion af det af tryk-måleorganerne (H) målte tryk.

5. Apparat ifølge krav 4, kendetegnet ved, at midlerne til tilførsel af det frosne produkt omfatter en transportsnegl (5), hvorhos der findes midler (6) til drejning af sneglen, hvilke midler styres ved hjælp af et elektrisk signal, der afgives af trykmåleorganerne (11).

5 DK 151835

6. Apparat ifølge krav 5, kendetegnet ved, at der findes midler til begrænsning af den maksimale rotationshastighed for transportsneglen (5).