ITBO990680A1 - Essiccatore vibrante sottovuoto e rispettivo metodo di essiccamento . - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE dal titolo:

ESSICCATORE VIBRANTE SOTTOVUOTO E RISPET-TIVO METODO DI ESSICCAMENTO.

La presente invenzione concerne un’apparecchiatura per l’essiccamento di prodotti in polvere o granulari per usi farmaceutici, alimentari, chimici o simili.

Relativamente all'essiccamento dei prodotti granulari o in polvere, sono noti dei forni statici dotati di una pluralità di ripiani sovrapposti, destinati ad alloggiare altrettanti vassoi sui quali sono adagiate le polveri umide o i granuli umidi realizzati esternamente al forno stesso. Un flusso di aria calda percorre l’interno del forno e procede ad essiccare, per evaporazione delle sostanze liquide presenti, i sopra citati prodotti umidi.

Nel seguito, per semplicità e chiarezza, si farà esplicito riferimento ai soli prodotti granulari, senza per questo perdere in generalità circa l'equivalente trattamento delle polveri.

L’utilizzo dei sopracitati forni, peraltro molto semplici ed economici, implica altresì operazioni manuali di caricamento e scaricamento degli stessi, durante le quali si può verificare una contaminazione incrociata fra il prodotto trattato e l'ambiente. Tali operazioni espongono inoltre gli operatori al contatto del materiale e ciò, ad esempio nel caso di prodotti farmaceutici con elevate percentuali di principi attivi, implica conseguenti forti rischi di intossicazioni per gli operatori stessi.

L'utilizzo dei forni statici richiede, per il completamento del ciclo di essiccamento, tempi estremamente lunghi i quali possono protrarsi anche per alcuni giorni.

In alternativa ai sopracitati forni statici vengono utilizzati, per l'essiccamento dei granuli umidi, degli essiccatori a letto fluido consistenti sostanzialmente in contenitori all’interno dei quali, su una rete metallica o su un qualunque ripiano permeabile all’aria, viene disposto il materiale da essiccare. La rete e il materiale su di essa adagiato vengono investiti da un flusso continuo di aria calda il quale provvede ad essiccare i granuli. I tempi di essiccamento risultano sensibilmente inferiori rispetto ai forni statici, a causa dell'azione diretta dell'aria che attraversa la massa di granuli; ciò richiede altresì delle grandi portate d’aria, la quale peraltro deve essere opportunamente filtrata per limitare contaminazioni verso l'esterno. Tale problema è particolarmente sentito in presenza di principi attivi contenuti nei prodotti farmaceutici o sostanze tossiche ed inquinanti presenti nei prodotti chimici.

Solitamente i letti fluidi, che presentano sviluppo sia orizzontale ché verticale, in virtù delle ingenti portate d’aria, assumono dimensioni particolarmente rilevanti; si pensi che un letto fluido a sviluppo verticale può raggiungere, in altezza, un edificio di quattro piani.

Ulteriore inconveniente dei dispositivi a letto fluido sopra descritti è costituito dal fatto che l’introduzione deN’aria calda all’interno del contenitore e la sua successiva estrazione, nonostante l’utilizzo di filtri a manica di grandi dimensioni, costituiscono un circuito sostanzialmente aperto, con il rischio di emissione all’esterno di aria inquinata dai contatto con il prodotto in essiccamento.

Per sopperire ai sopra citati inconvenienti, sono stati realizzati dei contenitori per l’essiccamento all'interno dei quali viene instaurato il vuoto.

La condizione di vuoto ha permesso di eliminare gli inconvenienti connessi con la presenza di grandi flussi di aria calda ed il conseguente circuito aperto, con il vantaggio di poter disporre di dispositivi dotati di filtri aventi dimensioni molto minori.

Con tali dispositivi si è inoltre ottenuta, a parità di temperature di essiccamento, una significativa riduzione dei tempi di essiccamento in quanto, essendo instaurato il vuoto al loro interno, i valori di pressione risultano notevolmente inferiori rispetto a quelli esistenti all'interno dei letti fluidi, con la diretta conseguenza che risultano inferiori anche le temperature di evaporazione dei liquidi presenti nei granuli umidi da essiccare.

Tale condizione di vuoto garantisce una aspirazione del prodotto granulare umido all’interno del contenitore stesso dove un dispositivo termico provvede al riscaldamento dei granuli ed al loro conseguente essiccamento. Poiché tale riscaldamento avviene generalmente per conduzione, mediante il riscaldamento delle pareti del contenitore, ottenuto ad esempio con il passaggio di un fluido termovettore all’interno di apposite intercapedini ricavate sulle pareti stesse, si rende necessaria una movimentazione dei granuli per portarli successivamente a contatto con le pareti calde stesse.

Tale movimentazione avviene solitamente mediante agitatori dotati di pale fissate ad un albero rotante e presenta come inconveniente il fatto che le pale, urtando i granuli umidi, ne possano provocale la parziale rottura. L’utilizzo di organi in rotazione in ambiente sottovuoto richiede inoltre l'impiego di adeguate tenute rotanti con conseguenti notevoli complicazioni costruttive.

Ulteriore inconveniente connesso con l’utilizzo di tale essiccatore è costituito dalla difficoltà di pulizia del contenitore stesso, sia a causa della complessità costruttiva delle pale e dei loro organi di movimentazione i quali costituiscono ricettacoli di accumulo delle polveri, sia per l’effetto di “spalmatura" di tali polveri sulle pareti interne del contenitore ad opera delle pale stesse.

Lo scopo del presente trovato è pertanto quello di eliminare gli inconvenienti ora menzionati.

Secondo la presente invenzione viene realizzato un dispositivo per l'essiccamento di prodotti in polvere o granulari comprendente un contenitore a tenuta di vuoto per accogliere una quantità di prodotto, mezzi pneumatici per realizzare il vuoto all’interno di detto contenitore, mezzi di riscaldamento di detto prodotto, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi vibranti per porre in vibrazione detto prodotto all’interno di detto contenitore.

La presente invenzione è inoltre relativa ad un metodo per l’essiccamento di prodotti prodotti in polvere o granulari.

Secondo la presente invenzione viene fornito un metodo per l’essiccamento di prodotti in polvere o in granuli, caratterizzato dal fatto di comprendere le fasi di inserire detto prodotto all’interno di un contenitore a tenuta di vuoto, riscaldare detto prodotto, porre detto prodotto in vibrazione.

La presente invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano alcuni esempi di realizzazione esemplificativi e non limitativi, in cui:

la figura 1 illustra, in vista frontale, un dispositivo per l'essiccamento di prodotti in polvere o granulari, realizzato secondo la presente invenzione.

- la figura 2 illustra, in vista frontale, un’ulteriore forma realizzativa del dispositivo di cui alla figura 1.

Con riferimento alla figura 1 , con 1 è indicato nel suo complesso un dispositivo per l’essiccamento di un prodotto 2, in polvere o in granuli, internamente ad un recipiente 3 concavo il quale è inferiormente connesso con un corpo 4 vibrante di sostegno del recipiente 3 stesso. Il corpo 4 vibrante è posto in vibrazione mediante un vibratore 5 di tipo noto ed è sostenuto da un basamento 6. Il basamento 6 è collegato al terreno mediante una pluralità di smorzatori 6a di vibrazione, disposti inferiormente al basamento 6 stesso.

Nel seguito si farà esplicito riferimento al prodotto 2 in forma granulare senza per questo perdere in generalità rispetto alla possibilità di trattare, all’interno dell'essiccatore 1 , prodotto 2 in polvere. In particolare, nel caso in cui all’interno dell’essiccatore 1 , venga introdotto il prodotto 2 in forma granulare, tali granuli umidi vengono ottenuti con un processo di granulazione che avviene esternamente all’essiccatore 1.

Secondo quanto illustrato in figura 1 , il recipiente 3 ha una conformazione sostanzialmente assialsimmetrica, con asse di simmetria A, ed è inserito all’interno di un contenitore 7, a tenuta di vuoto e comprendente una calotta 8 superiore ed un corpo 9 inferiore. Il corpo 9 inferiore presenta sviluppo prevalentemente cilindrico ed è collegato ad un rispettivo basamento 9a.

Dalla calotta 8 si sviluppa una torretta 10 la quale alloggia una pluralità di filtri 11 a manica connessi ad un convogliatore 12 comune, collegato ad un condotto 13 facente capo ad una pompa 14 a vuoto.

Il recipiente 3 presenta una prima parete 15 interna ed una seconda parete 16 esterna fra le quali si realizza un’intercapedine 17, all'interno della quale circola un fluido 18 termovettore.

L’intercapedine 17 è collegata con due estremità 19a e 19b di un condotto 19 di circolazione del fluido 18. Tale condotto 19 è inoltre connesso con una pompa 20 di circolazione e con una centrale 21 termica di riscaldamento del fluido 18; sia la pompa 20 ché la centrale termica 21 sono di tipo noto.

Una membrana 22 elastica collega la periferia esterna superiore del citato recipiente 3 con il citato contenitore 7, in corrispondenza della sua estremità superiore.

La membrana 22 suddivide la regione interna delimitata dal contenitore 7 rispettivamente tra un volume 23 superiore ed un volume 24 inferiore, in modo che i due citati volumi 23, 24 risultino non comunicanti.

Un condotto 25 collega il sopra citato volume 24 inferiore ad una rispettiva pompa 26 a vuoto.

Una bocca 27 di alimentazione del sopra citato prodotto 2 granulare umido è posta all’interno del contenitore 7, affacciata al recipiente 3. Tale bocca 27 costituisce una prima estremità di un relativo condotto 28 di alimentazione ad una cui seconda estremità, opposta alla prima, è posto un magazzino 29 di accumulo del prodotto 2 granulare stesso.

Un convogliatore 30, di raccolta dei granuli 2 essiccati, è disposto in prossimità di un'estremità 3a superiore di uscita del recipiente 3, per ricevere i granuli 2 uscenti dal recipiente 3 stesso. Tale convogliatore 30 è posto in comunicazione, mediante un collettore 31 flessibile con un condotto 32 collegato ad un magazzino 33 di stoccaggio dei granuli 2 essiccati.

Uno scivolo 34 è posto in prossimità della citata estremità 3a per ricircolare i granuli 2 all'interno del recipiente 3.

Un dispositivo 35 deviatore, posto anch'esso in prossimità della citata estremità 3a, indirizza il flusso di granuli 2 essiccati alternativamente verso lo scivolo 34 per il ricircolo o verso il convogliatore 30 per il trasferimento al magazzino 33 di stoccaggio. Una centralina 36 di controllo e comando del dispositivo 35 deviatore è disposta sulla calotta 8 e connessa al dispositivo 35 deviatore stesso mediante un collegamento 37.

La parete 8 interna del recipiente 3 presenta un gradino 38 il quale si sviluppa lungo l’asse A secondo un'elica di raggio crescente dal basso verso l’alto.

Sulla calotta 8 del contenitore 7 è disposto un dispositivo 39 di insufflazione di una quantità d’aria determinata all'interno del citato volume 23 superiore.

In figura 2 è illustrato il dispositivo oggetto della presente invenzione in una sua seconda forma realizzativa, la quale differisce dal dispositivo 1 di figura 1 appena descritto, in quanto, all'interno del contenitore 7 è disposto un recipiente 40 elicoidale costituito essenzialmente da un canale 41 avvolto a spira attorno ad una colonna 42 tubolare portante, sviluppantesi longitudinalmente lungo un asse B.

Il recipiente 40 elicoidale, in analogia a quanto sopra descritto con riferimento alla figura 1 , è connesso al corpo 4 vibrante.

In corrispondenza del collegamento tra il recipiente 3 ed il corpo 4 vibrante è posta una piattaforma 4a, ad essi solidale, avente forma sostanzialmente circolare. Tale piattaforma 4a è elasticamente connessa al corpo 9 inferiore del contenitore 7 mediante la membrana 22.

In prossimità di una spira 41 a inferiore di estremità del canale 41 è disposta una bocca 43 di alimentazione del prodotto 2 da essiccare al recipiente 40, la quale bocca 43 fa capo al condotto 28 di alimentazione alla cui estremità, opposta alla citata bocca 43, è posto il magazzino 29 di accumulo del prodotto 2 stesso.

In corrispondenza di una spira 41 b superiore di estremità del canale 41, opposta alla citata spira 41 a, è disposto un convogliatore 44 di raccolta dei granuli 2 in uscita dal recipiente 40. Tale convogliatore 44 è collegato al’entrata di una valvola 45 deviatrice a tre vie, le cui due uscite sono collegate rispettivamente, con il magazzino 33 di stoccaggio dei citati granuli 2 essiccati e con la citata bocca 43 di alimentazione per il ricircolo dei granuli 2 stessi.

Internamente al canale 41 , sostanzialmente lungo tutta la sua estensione, sono ricavate delle intercapedini 46 di circolazione del fluido 18 termovettore, per il riscaldamento dei granuli 2 disposti lungo il canale 41 stesso

In uso, secondo quanto illustrato nelle figure 1 e 2, la pompa 14 provvede ad aspirare l'aria presente nel volume 23 superiore del contenitore 7, chiuso ermeticamente, per instaurare nel volume 23 stesso una condizione di vuoto. L’aria in uscita dal volume 23 viene filtrata dai filtri 11 a manica disposti nella torretta 10. Contemporaneamente, la pompa 26 agisce sul volume 24 inferiore del contenitore 7 per realizzare il vuoto nel volume 24 stesso.

La membrana 22 che separa i due volumi 23 e 24, si trova allora esposta, con entrambe le proprie facce, a due valori di pressione sostanzialmente equivalenti e quindi non subisce deformazioni rilevanti, mantenendo praticamente inalterate le proprie capacità elastiche.

Secondo quanto illustrato in figura 1 , una quantità determinata di prodotto 2 granulare, proveniente dal magazzino 29 di accumulo, viene aspirata all’interno del contenitore 7, attraverso la bocca 27, ad opera della differenza di pressione esistente tra il volume 23, posto sottovuoto, ed il magazzino 29 stesso.

Il prodotto 2 umido aspirato, si deposita all’interno del recipiente 3 il quale viene posto in vibrazione dal vibratore 5, attraverso il corpo vibrante 4 cui il recipiente 3 è solidalmente connesso.

Risulta evidente come la sopra citata elasticità della membrana 22 sia di basilare importanza in quanto tale membrana 22 collega il contenitore 7 fisso al recipiente 3 vibrante.

I granuli 2 umidi iniziano a risalire lungo l’elica di sviluppo del gradino 38, per azione delle vibrazioni ed entrano continuamente in contatto con la parete 15 interna, riscaldata dall’azione termica del fluido 18 termovettore. Tali granuli 2 vengono quindi riscaldati per conduzione dalla citata parete 15.

II citato riscaldamento provoca l’essiccamento dei granuli 2 stessi per evaporazione della componente liquida in essi presente. Piccole quantità d'aria vengono insufflate all'interno del contenitore 7, mediante il dispositivo 39, per migliorare lo scambio termico tra la parete 15 riscaldata ed i granuli 2 umidi da essiccare.

Vantaggiosamente, la condizione di vuoto diminuisce notevolmente il valore della temperatura di evaporazione di qualsiasi sostanza e quindi, in virtù di tale diminuzione, all'interno del contenitore 7 è possibile realizzare la citata evaporazione ad una temperatura inferiore a quella che si sarebbe dovuto mantenere alla pressione atmosferica. Tutto ciò ha come diretta conseguenza l'accorciamento dei tempi di essiccamento dei granuli 2 oltre ad evitare, alle sostanze trattate, esposizioni a temperature elevate spesso non compatibili con la corretta conservazione delle sostanze stesse.

I granuli 2 in essiccamento vengono sospinti, come sopra accennato, dalle vibrazioni stesse verso la parte superiore del recipiente 3; in pratica tali granuli 2 risalgono le spire dell’elica di sviluppo del gradino 38, fino a raggiungere l'estremità 3a superiore di uscita. Da tale estremità 3a i granuli 2 cadono, attraverso il collettore 31 , nel convogliatore 30 e da questo, attraverso il condotto 32, raggiungono il magazzino 33 di stoccaggio, per essere poi avviati a successive fasi di lavorazione. In alternativa, nel caso che l’essiccamento dei granuli 2, quando essi raggiungono la citata estremità 3a superiore, non sia completato, la centralina 36 di contrailo e comando attiva il dispositivo 35 deviatore il quale indirizza i granuli 2 stessi verso lo scivolo 34 e, attraverso questo, di nuovo all’interno del recipiente 3. Si realizza quindi un ricircolo dei granuli 2 affinchè essi compiano un nuovo ciclo di essiccamento all’interno del recipiente 3 stesso.

A valle del convogliatore 30, lungo il condotto 32, è disposto, non illustrato, un dispositivo di tipo noto, a rotocella o a doppia valvola, per permettere il passaggio del prodotto 2 essiccato dal contenitore 7 sottovuoto al magazzino 33 di stoccaggio posto ad un livello di pressione superiore. Al fine di sfruttare la caduta per gravità del prodotto 2 è infatti necessario che gli ambienti di mandata e di raccolta del prodotto 2 in caduta risultino in equipressione.

Secondo quanto illustrato in figura 2, i granuli 2 umidi provenienti dal magazzino 29 di accumulo, attraverso la bocca 43 raggiungono la spira 41 a inferiore del canale 41 elicoidale di cui è dotato il recipiente 40.

Mediante l’azione vibrante trasmessa al recipiente 40 dal corpo 5, i granuli 2 risalgono il citato canale 41 fino a raggiungerne la spira 41 b superiore. Durante tale percorso i granuli 2 sono riscaldati dal contatto con le pareti del canale 41 stesso lungo le quali sono ricavate le citate intercapedini 46. Il fluido 18 termovettore scorre all’interno delle intercapedini 46 alimentato dalla pompa 20 inserita lungo il condotto 19.

I granuli 2, raggiunta la spira 41 b superiore, sono avviati per caduta nel convogliatore 44 il quale comunica, a valle, con la valvola 45 deviatrice. Tale valvola 45 indirizza i granuli 2 essiccati verso il magazzino 33 di stoccaggio o in alternativa, qualora l’essiccamento non risultasse completamente eseguito, verso la bocca 43 di alimentazione per il ricircolo dei granuli 2 stessi all’interno del recipiente 40.

Analogamente a quanto sopra descritto con riferimento alla figura 1, a valle della valvola 45, lungo il condotto 32, è disposto, non illustrato, un dispositivo di tipo noto, a rotocella o a doppia valvola, per permettere il passaggio del prodotto 2 essiccato dal contenitore 7 sottovuoto al magazzino 33 di stoccaggio posto ad un livello di pressione superiore.

Secondo ulteriori varianti realizzative non illustrate, il riscaldamento dei granuli 2 può essere realizzato, in alternativa aH’utilizzo della centrale termica 21, per via elettrica, ad induzione o con l'impiego di una sorgente emettitrice di radiazioni termiche, quali ad esempio microonde o radiazioni infrarosse.

Vantaggiosamente può essere realizzato un dispositivo per l’essiccamento di prodotti 2 in granuli all’interno del quale viene eseguita anche la fase di granulazione di tali granuli di prodotto 2. In altre parole, si prevede l’inserimento del prodotto 2 in polvere all'interno del contenitore 7 ed allo stesso prodotto 2 in polvere, l'aggiunta a spruzzo di sostanze leganti per realizzare, grazie all’azione vibrante, la formazione dei granuli direttamente all’interno del contenitore 7.

L'invenzione così concepita è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nel'ambito del concetto inventivo. Inoltre, tutti i dettagli possono essere sostituiti da elementi tecnicamente equivalenti.

Claims (18)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo (1) per l’essiccamento di prodotti (2) in polvere o granulari comprendente un contenitore (7) a tenuta di vuoto per accogliere una quantità di prodotto (2), mezzi (14, 26) pneumatici per realizzare il vuoto all’interno di detto contenitore, mezzi (18; 21) di riscaldamento di detto prodotto (2), caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi (4, 5) vibranti per porre in vibrazione detto prodotto (2) all’interno di detto contenitore (7).
2. 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere almeno un recipiente (3; 40) di contenimento di detto prodotto (2), detto recipiente (3; 40) essendo disposto internamente a detto contenitore (7).
3. 3. Dispositivo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detto recipiente (3) presenta almeno un'intercapedine (17) compresa fra una prima parete (15) interna ed una seconda parete (16) esterna del recipiente (3) stesso, detta intercapedine (17) accogliendo un fluido (18) termovettore.
4. 4. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di riscaldamento comprendono una sorgente di radiazioni termiche.
5. 5. Dispositivo secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che detti mezzi di riscaldamento sono del tipo ad induzione.
6. 6. Dispositivo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detto recipiente (40) si sviluppa elicoidalmente attorno ad un asse (B).
7. 7. Dispositivo secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detto recipiente (40) elicoidale è connesso ad almeno un condotto (46) percorso da detto fluido (18) termovettore e sviluppantesi almeno parzialmente lungo l’estensione di detto recipiente (40) elicoidale stesso.
8. 8. Dispositivo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni da 2 a 7, caratterizzato dal fatto che detto recipiente (3; 40) presenta un percorso (38; 41) di accoglimento di detto prodotto (2), detto percorso (38; 41) avente uno sviluppo elicoidale attorno ad un rispettivo asse (A; B).
9. 9. Dispositivo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi (39) di insufflazione di una quantità determinata di aria all’interno di detto contenitore (7).
10. 10. Dispositivo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detti mezzi (4, 5) vibranti pongono in vibrazione detto recipiente (3; 40) di sostegno di detto prodotto (2).
11. 11. Dispositivo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che detto contenitore (7) presenta al proprio interno due volumi (23, 24) rispettivamente superiore ed inferiore, detti volumi (23, 24) essendo separati da una membrana (22) sostanzialmente elastica.
12. 12. Dispositivo secondo la rivendicazione 11 , caratterizzato dal fatto che detti volumi (23, 24) presentano rispettivi valori di pressione interna sostanzialmente uguali.
13. 13. Dispositivo secondo la rivendicazione 11, caratterizzato dal fatto che detta membrana (22) elastica connette elasticamente detto contenitore (7) con un elemento (3) solidale a detti mezzi (4, 5) vibranti.
14. 14. Metodo per l’essiccamento di prodotti (2) in polvere o in granuli, caratterizzato dal fatto di comprendere le fasi di inserire detto prodotto (2) all’interno di un contenitore (7) a tenuta di vuoto, riscaldare detto prodotto (2), porre detto prodotto (2) in vibrazione.
15. 15. Metodo secondo la rivendicazione 14, caratterizzato dal fatto di comprendere una fase di realizzare il vuoto all’interno di detto contenitore (7).
16. 16. Metodo secondo la rivendicazione 15, caratterizzato dal fatto di comprendere una fase di aggregare il prodotto (2) in polvere in forma di granuli.
17. 17. Dispositivo per l’essiccamento di prodotti in polvere o in granuli sostanzialmente come descritto con riferimento ad una qualsiasi delle figure dei disegni annessi.
18. 18. Metodo per l’essiccamento di prodotti in polvere o in granuli sostanzialmente come descritto con riferimento ad una qualsiasi delle figure dei disegni annessi.