RU105010U1

RU105010U1 - INSTALLATION FOR SUBLIMATION DRYING

Info

Publication number: RU105010U1
Application number: RU2011103656/06U
Authority: RU
Inventors: Илья Андреевич Ажермачев; Сергей Алексеевич Сарычев; Виктор Васильевич Николаенков
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "СЭЛТ"
Priority date: 2011-02-02
Filing date: 2011-02-02
Publication date: 2011-05-27

Abstract

1. Установка для сублимационной сушки, содержащая емкость для исходного сырья, насос, криогранулятор барабанного типа с внешним охлаждением, снабженный дозатором, шлюз-накопитель замороженных гранул, транспортно-сушильный блок, содержащий, по меньшей мере, одну горизонтально расположенную трубу, внутри которой с возможностью вращения установлен вал с лопатками, шлюз для выгрузки высушенного продукта, систему вакуумной откачки, систему конденсации, запорно-регулировочную арматуру и соединительные трубопроводы, отличающаяся тем, что криогранулятор снабжен игольчатым дозатором с углами заточки игл от 35 до 45°, вал, установленный внутри горизонтально расположенной трубы, выполнен в виде шнека с встроенным внутри электронагревателем и с обогреваемыми лопатками, при этом упомянутая труба снабжена блоком электронагревателей. ! 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что каждая труба транспортно-сушильного блока связана с индивидуальным приводом шнека, выполненным в виде шаговых двигателей с возможностью обеспечения скорости вращения шнека от 0,1 до 1 об/с. ! 3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что блок электронагревателей каждой трубы транспортно-сушильного блока содержит четыре независимых нагревателя, каждый из которых связан с единым блоком управления нагревом. ! 4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что лопатки шнека выполнены сэндвечевидными, имеющими внутри медный теплопередающий элемент, при этом внешняя поверхность лопатки выполнена из нержавеющей стали. ! 5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что транспортно-сушильный блок содержит 2-5 горизонтально установленных труб, последовательно соединенных и раз 1. Installation for freeze-drying, containing a container for raw materials, a pump, a cryogranulator of drum type with external cooling, equipped with a dispenser, a lock-drive of frozen granules, a transport-drying unit containing at least one horizontally located pipe, inside of which the shaft with blades, a lock for unloading the dried product, a vacuum pumping system, a condensation system, shut-off and control valves and connecting pipelines, characterized in that the guard is equipped with a needle dispenser with needle sharpening angles from 35 to 45 °, the shaft mounted inside a horizontally located pipe is made in the form of a screw with an internal electric heater and heated blades, while the said pipe is equipped with an electric heater block. ! 2. Installation according to claim 1, characterized in that each pipe of the transport-drying unit is connected with an individual screw drive, made in the form of stepper motors with the possibility of ensuring the screw rotation speed from 0.1 to 1 r / s. ! 3. Installation according to claim 1, characterized in that the block of electric heaters of each pipe of the transport-drying unit contains four independent heaters, each of which is associated with a single heating control unit. ! 4. Installation according to claim 1, characterized in that the auger blades are made of sand-evident, having a copper heat transfer element inside, and the outer surface of the blades is made of stainless steel. ! 5. Installation according to claim 1, characterized in that the transport and drying unit contains 2-5 horizontally installed pipes, connected in series and once

Description

Полезная модель относится к оборудованию для сублимационной сушки, в том числе, термолабильных материалов, и может быть использована в различных отраслях промышленности.The utility model relates to equipment for freeze-drying, including heat-sensitive materials, and can be used in various industries.

Известна установка для непрерывной сублимационной сушки, которая содержит емкость для исходного сырья, генератор льда барабанного типа, шлюз загрузки замороженных гранул, транспортно-сушильный блок, имеющий цилиндрический корпус, установленный горизонтально, внутри которого размещены лотковый вибротранспортер с инфракрасными нагревателями, систему охлаждения, систему вакуумной откачки, систему конденсации, шлюз выгрузки высушенного продукта, насосы, трубопроводы, запорно-регулировочную арматуру (RU 70567 U1, 27.01.2008).A known installation for continuous freeze drying, which contains a container for raw materials, a drum-type ice generator, a loading gate for frozen granules, a transport and drying unit having a cylindrical body mounted horizontally, inside which a tray vibratory conveyor with infrared heaters are placed, a cooling system, a vacuum system pumping, condensation system, gateway for unloading the dried product, pumps, pipelines, valves and fittings (RU 70567 U1, 01.27.2008).

Недостатком известной установки является возможность возникновения локального перегрева поверхностного слоя гранул на последних полках вибротранспортера, а также нестабильность работы вибротранспортера, что может привести к снижению качества целевого продукта.A disadvantage of the known installation is the possibility of local overheating of the surface layer of granules on the last shelves of the vibratory conveyor, as well as the instability of the vibratory conveyor, which can lead to a decrease in the quality of the target product.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является установка для сублимационной сушки, содержащая емкость для исходного жидкого сырья, криогранулятор (льдогенератор) барабанного типа с внешним охлаждением, шлюз-накопитель замороженных гранул, транспортно-сушильный блок, состоящий из, по меньшей мере, одной горизонтально установленной трубы, снабженной водяной рубашкой и полого вала с наклонными лопатками, установленного внутри трубы с возможностью его вращения, систему вакуумной откачки, систему охлаждения, систему конденсации, шлюз выгрузки высушенного продукта, запорно-регулировочную арматуру, насосы, и соединительные трубопроводы (RU 85220 U1, 27.07.2009).The closest in technical essence and the achieved result is the installation for freeze-drying, containing a container for the initial liquid raw material, a cryogranulator (ice generator) of drum type with external cooling, a lock-drive of frozen granules, a transport and drying unit, consisting of at least one a horizontally mounted pipe equipped with a water jacket and a hollow shaft with inclined blades installed inside the pipe with the possibility of rotation, a vacuum pumping system, a cooling system, istemu condensation discharge gateway dried product shut-off control valves, pumps and connecting pipes (RU 85220 U1, 27.07.2009).

К недостаткам известной установки можно отнести следующее.The disadvantages of the known installation include the following.

1. Барабан льдогенератора захоложен жидким теплоносителем, вследствие чего его рабочий цикл не превышает 3 часов, при этом размер получаемых гранул слишком велик, что приводит к увеличению времени сушки.1. The drum of the ice generator is filled with a liquid coolant, as a result of which its working cycle does not exceed 3 hours, while the size of the obtained granules is too large, which leads to an increase in drying time.

2. Неудачная конструкция вала может приводить к закупорке транспортно-сушильного блока.2. Failure of the shaft design may lead to blockage of the transport and drying unit.

3. Система нагрева транспортно-сушильного блока и вала не позволяет точно выдерживать заданную температуру.3. The heating system of the transport-drying unit and the shaft does not allow to precisely maintain the set temperature.

4. Для очистки и мойки известной установки необходимо полностью разобрать транспортно-сушильный блок.4. For cleaning and washing a known installation, it is necessary to completely disassemble the transport and drying unit.

Задачей настоящей полезной модели является сокращение продолжительности процесса сушки за счет разработки конструкции установки, позволяющей обеспечить бесперебойную работу криогранулятора на весь цикл высушивания, снизить размер замороженных гранул, повысить точность поддержания заданной температуры и количество подаваемого тепла к высушиваемому продукту, а также повысить надежности работы установки и исключить необходимость разборки-сборки установки для ее мойки в процессе эксплуатации.The objective of this utility model is to reduce the duration of the drying process by developing the design of the installation, which allows to ensure uninterrupted operation of the cryogranulator for the entire drying cycle, reduce the size of frozen granules, increase the accuracy of maintaining the set temperature and the amount of heat supplied to the dried product, and also increase the reliability of the installation and eliminate the need for disassembly-assembly of the installation for washing it during operation.

Поставленная задача решается описываемой установкой для сублимационной сушки, которая содержит емкость для исходного сырья, насос, криогранулятор барабанного типа с внешним охлаждением, снабженный игольчатым дозатором с углами заточки игл от 35 до 45 градусов, шлюз-накопитель замороженных гранул, транспортно-сушильный блок, содержащий, по меньшей мере, одну горизонтально расположенную трубу, снабженную блоком электронагревателей, внутри которой с возможностью вращения установлен вал, выполненный в виде шнека с встроенным внутри электронагревателем и с обогреваемыми лопатками, шлюз для выгрузки высушенного продукта, систему вакуумной откачки, систему конденсации, запорно-регулировочную арматуру и соединительные трубопроводы.The problem is solved by the described installation for freeze-drying, which contains a container for feedstock, a pump, a drum-type cryogranulator with external cooling, equipped with a needle dispenser with needle sharpening angles from 35 to 45 degrees, a lock-drive of frozen granules, a transport and drying unit containing at least one horizontally located pipe equipped with a block of electric heaters, inside of which a shaft is made rotatably mounted, made in the form of a screw with an internal electric heater and heated with blades gateway for discharging dried product, vacuum pumping system, condensation system, shut-off control valves and interconnecting piping.

Предпочтительно, каждая труба транспортно-сушильного блока связана с индивидуальным приводом шнека, выполненным в виде шаговых двигателей с возможностью обеспечения скорости вращения шнека от 0,1 до 1 оборота в секунду.Preferably, each pipe of the transport-drying unit is connected with an individual screw drive, made in the form of stepper motors with the possibility of providing a screw rotation speed of from 0.1 to 1 revolution per second.

Предпочтительно, блок электронагревателей каждой трубы транспортно-сушильного блока содержит четыре независимых нагревателя, каждый из которых связан с единым блоком управления нагревом.Preferably, the electric heater unit of each pipe of the transport-drying unit comprises four independent heaters, each of which is associated with a single heating control unit.

Лопатки шнека транспортно-сушильного блока выполнены сэндвечевидными, имеющими внутри медный теплопередающий элемент, при этом внешняя поверхность лопатки выполнена из нержавеющей стали.The blades of the auger of the transport-drying unit are made sand-evident, having a copper heat transfer element inside, and the outer surface of the blades is made of stainless steel.

Предпочтительно, транспортно-сушильный блок содержит 2-5 горизонтально установленных труб, последовательно соединенных и размещенных друг под другом.Preferably, the transport and drying unit contains 2-5 horizontally mounted pipes, connected in series and placed under each other.

Настоящая полезная модель поясняется с помощью фигур 1-3.The present utility model is illustrated using figures 1-3.

На фиг.1 приведена схема заявленной установки, на фиг.2 приведена схема транспортно-сушильного блока установки и на фиг.3 приведена схема части шнека с обогреваемой лопаткой.Figure 1 shows a diagram of the claimed installation, figure 2 shows a diagram of the transport and drying unit of the installation, and figure 3 shows a diagram of a part of a screw with a heated blade.

Позиции на представленных фигурах:Positions on the presented figures:

Фиг.1: 1 - емкость для исходного сырья, 2 - многоканальный перистальтический насос, 3 - криогранулятор барабанного типа с игольчатым дозатором и внешним охлаждением, 4 - шлюз-накопитель замороженных гранул, 5 - транспортно-сушильные блоки, 6 - блоки электрических нагревателей, 7 - шнеки с обогреваемыми лопатками, 8 - блок управления нагревом транспортно-сушильного блока, 9 - индивидуальные приводы шнеков, 10 - блок управления приводами шнеков, 11 - система конденсации, 12 - система вакуумной откачки, 13 - шлюз для выгрузки высушенного продукта, 14 - приемная емкость для высушенного продукта.Figure 1: 1 - capacity for feedstock, 2 - multi-channel peristaltic pump, 3 - drum-type cryogranulator with a needle dispenser and external cooling, 4 - lock-drive of frozen granules, 5 - transport-drying blocks, 6 - blocks of electric heaters, 7 - screws with heated blades, 8 - control unit for heating the transport and drying unit, 9 - individual screw drives, 10 - screw drive control unit, 11 - condensation system, 12 - vacuum pumping system, 13 - gateway for unloading the dried product, 14 - reception e capacity for the dried product.

Фиг.2: 15 - цилиндрическая горизонтальная труба; 6 - блок электрических нагревателей; 7 - шнек, 19 - узел ввода вращения в вакуум.Figure 2: 15 is a cylindrical horizontal pipe; 6 - block electric heaters; 7 - auger, 19 - node input rotation into the vacuum.

Фиг.3: 16 - теплоэлектронагреватель (ТЭН); 17 - медный теплопередающий элемент лопатки; 18 - кожух из нержавеющей стали;Figure 3: 16 - heat electric heater (TEN); 17 - copper heat transfer element of the scapula; 18 - a casing of stainless steel;

Заявленная установка работает следующим образом.The claimed installation works as follows.

Высушиваемый продукт из емкости 1 многоканальным перистальтическим насосом 2 подается на дозирующие определенного диаметра со специальной заточкой. Дозатор позволяет получить гранулы размером 2-2,5 мм. Иглы установлены над вращающимся, охлажденным до температуры минус 45 - минус 60 град. С, барабаном криогранулятора 3. Капли с игл, попадая на охлажденную поверхность барабана, замерзают. При достижении заданной температуры, что достигается регулировкой скорости вращения барабана, гранулы срезаются ножом с поверхности. Замороженные гранулы падают на коническое охлаждаемое дно криогранулятора, являющееся промежуточным накопителем гранул в момент загрузки. В шлюзе 4 происходит накопление гранул замороженного продукта в момент между загрузками, а так же для загрузки замороженных гранул в первый транспортно-сушильный блок 5. Транспортно-сушильный блок, состоящий из камеры круглого сечения 15, изготовленной из нержавеющей трубы диаметром от 100 до 200 мм, снабжен блоками нагревателей 6, двумя узлами ввода движения в вакуум 19 и шнеком 7 с встроенным внутри него электрическим нагревателем 16. Лопатки шнека, представляют собой сэндвич, в котором медная внутренняя его часть передает тепло от электрического нагревателя к периферии лопатки, при этом, внешняя поверхность, выполненная из нержавеющей стали, обеспечивает соблюдение стерильности в зоне высушивания. Таким образом, достигается увеличение поверхности передачи тепла продукту. Все электрические нагреватели управляются блоком ПИД - регуляторов 8, за счет чего достигается быстрый выход на режим и высокая точность поддержания температуры в области сушки (плюс-минус 0,1°C). Шнеки приводятся во вращение индивидуальными приводами 9. Использование в качестве приводов шнеков шаговых двигателей, позволило обеспечить возможность их вращение с разной заданной скоростью, что необходимо для оптимизации подачи тепла в область высушивания, а также в процессе мойки или чистки блока использовать шнеки в качестве моющих насосов, раскручивая их до больших угловых скоростей. Такая конструкция позволила отказаться от разборки установки для ее чистки и мойки. Приводы шнеков управляются блоком драйверов 10. Замороженные гранулы, попадая в транспортно-сушильный блок, подогреваются через стенки блоком нагревателей 6 и лопатками шнека. При достижении вакуума в системе 12-18 Па замороженные гранулы начинают интенсивно сублимировать. На каждый оборот шнека приходится одна загрузка замороженных гранул в область высушивания. Двигаясь по транспортно-сушильному блоку, гранулы постепенно подсушиваются. Пройдя первый транспортно-сушильный блок, при необходимости гранулы попадают во второй и последующие аналогичные блоки. После прохождения последнего транспортно-сушильного блока высушенные гранулы попадают в шлюз выгрузки 13 и далее в приемную емкость 14. Начальный вакуум в системе обеспечивает вакуумный насос 12. Вакуум в системе поддерживается 2-мя конденсаторами 11, работающими попеременно. Один в системе откачки, другой на регенерации. Температура конденсаторов обеспечивает вакуум в области сушки от 11 до 18 Па.The dried product from the tank 1 with a multi-channel peristaltic pump 2 is fed to the metering of a certain diameter with a special sharpening. The dispenser allows you to get granules with a size of 2-2.5 mm The needles are mounted above a rotating, cooled to a temperature of minus 45 - minus 60 degrees. C, drum cryogranulator 3. Drops from the needles, falling on the cooled surface of the drum, freeze. Upon reaching the set temperature, which is achieved by adjusting the speed of rotation of the drum, the granules are cut with a knife from the surface. Frozen granules fall on the conical cooled bottom of the cryogranulator, which is an intermediate store of granules at the time of loading. In the gateway 4, the granules of the frozen product accumulate at the time between downloads, as well as for loading the frozen granules in the first transport and drying unit 5. The transport and drying unit, consisting of a circular chamber 15 made of a stainless pipe with a diameter of 100 to 200 mm is equipped with heater blocks 6, two nodes for introducing movement into the vacuum 19 and a screw 7 with an electric heater 16 integrated inside it. The auger blades are a sandwich in which its copper inner part transfers heat from the electric Heater to the periphery of the blade, while the outer surface made of stainless steel ensures compliance with sterility in the drying zone. Thus, an increase in the heat transfer surface of the product is achieved. All electric heaters are controlled by a block of PID controllers 8, due to which a quick access to the mode and high accuracy of maintaining the temperature in the drying area (plus or minus 0.1 ° C) are achieved. The augers are driven by individual drives 9. The use of stepper motors as augers, made it possible to rotate them at different set speeds, which is necessary to optimize the heat supply to the drying area, and also use augers as washing pumps to wash or clean the unit. spinning them to high angular velocities. This design made it possible to refuse to disassemble the installation for its cleaning and washing. The screw drives are controlled by the driver unit 10. Frozen granules, falling into the transport-drying unit, are heated through the walls by the heater unit 6 and the auger blades. Upon reaching a vacuum in the 12-18 Pa system, the frozen granules begin to sublimate intensively. For each screw revolution, there is one load of frozen granules in the drying area. Moving along the transport-drying block, the granules are gradually dried. Having passed the first transport-drying block, if necessary, the granules fall into the second and subsequent similar blocks. After passing through the last transport and drying unit, the dried granules enter the discharge gateway 13 and then into the receiving tank 14. The initial vacuum in the system is provided by the vacuum pump 12. The vacuum in the system is maintained by 2 alternating capacitors 11. One in the pumping system, the other in regeneration. The temperature of the condensers provides a vacuum in the drying area from 11 to 18 Pa.

На описанной установке проведены технологические испытания сушки растворов полигемоглобина и молока. Остаточная влажность в высушенном продукте не превышала 7%. При высушивают полигемоглобина метформа составляла от 1,0 до 1,4% от общего содержания гемоглобина.On the described installation, technological tests of drying solutions of polyhemoglobin and milk were carried out. The residual moisture content in the dried product did not exceed 7%. When polyhemoglobin is dried, the metform ranged from 1.0 to 1.4% of the total hemoglobin content.

Как следует из описания, предложенная полезная модель обеспечивает достижение заявленного технического результата.As follows from the description, the proposed utility model ensures the achievement of the claimed technical result.

Использование в заявленной установке игольчатого дозатора со специальной заточкой игл позволило уменьшить размер получаемых гранул до 2-2,5 мм, что снизило продолжительность сушки. Установка позволяет сушить продукт при температурах выше «точки коллапса». Внешнее принудительное охлаждение корпуса криогранулятора ускоряет время выхода установки на режим и позволяет бесперебойно эксплуатировать установку в течение 24 часов и более. Наличие в установке транспорно-сушильного блока в виде шнека с обогреваемыми лопатками обеспечивает возможность увеличения подвода тепла к высушиваемому продукту, что сокращает время сушки в целом, и позволяет избежать опасности закупоривания транспортно-сушильного блока. Заявленная конструкция обеспечивает поддержание температуры продукта в зоне высушивания в точно заданном интервале, несмотря на изменяющееся по времени теплопотребление. Появилась возможность мойки установки без ее разбора, что сократило время на подготовку системы и позволило обеспечить стерильность при высушивании.The use of a needle dispenser with a special sharpening of needles in the claimed installation made it possible to reduce the size of the resulting granules to 2-2.5 mm, which reduced the drying time. The installation allows you to dry the product at temperatures above the "collapse point". External forced cooling of the cryogranulator housing accelerates the time the unit enters the mode and allows uninterrupted operation of the unit for 24 hours or more. The presence in the installation of a conveyor-drying unit in the form of a screw with heated blades provides the possibility of increasing the supply of heat to the dried product, which reduces the drying time as a whole, and avoids the risk of clogging the transport-drying unit. The claimed design ensures that the temperature of the product in the drying zone is maintained in a precisely specified interval, despite the heat consumption varying over time. It became possible to wash the unit without disassembling it, which reduced the time for preparing the system and made it possible to ensure sterility during drying.

Claims

1. Installation for freeze-drying, containing a container for raw materials, a pump, a cryogranulator of drum type with external cooling, equipped with a dispenser, a lock-drive of frozen granules, a transport-drying unit containing at least one horizontally located pipe, inside of which the shaft with blades, a lock for unloading the dried product, a vacuum pumping system, a condensation system, shut-off and control valves and connecting pipelines, characterized in that the guard is equipped with a needle dispenser with needle sharpening angles from 35 to 45 °, the shaft mounted inside a horizontally located pipe is made in the form of a screw with an internal electric heater and heated blades, while the said pipe is equipped with an electric heater block.

2. Installation according to claim 1, characterized in that each pipe of the transport-drying unit is connected with an individual screw drive, made in the form of stepper motors with the possibility of ensuring the screw rotation speed from 0.1 to 1 r / s.

3. Installation according to claim 1, characterized in that the block of electric heaters of each pipe of the transport-drying unit contains four independent heaters, each of which is associated with a single heating control unit.

4. Installation according to claim 1, characterized in that the auger blades are made of sand-evident, having a copper heat transfer element inside, and the outer surface of the blades is made of stainless steel.

5. Installation according to claim 1, characterized in that the transport and drying unit contains 2-5 horizontally mounted pipes, connected in series and placed under each other.