DE1120985B

DE1120985B - Gefriertrocknungsanlage mit einem als Rohrsystem ausgebildeten Eiskondensator

Info

Publication number: DE1120985B
Application number: DEST15297A
Authority: DE
Inventors: Dr Paul Stein
Original assignee: PAUL STEIN DR
Current assignee: PAUL STEIN DR
Priority date: 1959-06-30
Filing date: 1959-06-30
Publication date: 1961-12-28

Description

Gefriertrocknungsanlage mit einem als Rohrsystem ausgebildeten Eiskondensator Die Erfindung bezieht sich auf eine Gefriertrocknungsanlage mit einem als Rohrsystem ausgebildeten Eiskondensator, der in einem kälteren Raum angeordnet ist als der Gutrezipient.
Bei einer bekannten Gefriertrocknungsanlage ist der Gutrezipient in einem Behälter angeordnet und darin von einem warmen Flüssigkeitsbad umgeben. Der Behälter hat einen gewölbten Deckel, der durch den Einbau einer Rohrschlange als Eiskondensator ausgebildet ist. Die Rohrschlange ist mit einem Kühlmittel gefüllt. Eine andere bekannte Gefriertrocknungsanlage besteht aus zwei miteinander verbundenen Vakuumbehältern. Der eine Behälter ist als Gutrezipient ausgebildet, während der andere den Eiskondensator, eine Verdampferrohrschlange als Kühlsystem enthält. Die Vakuumbehälter kommen mit der warmen Umgebungsluft in Berührung. Die Rohrschlangen der bekannten Anlagen werden innen gekühlt, und das Eis setzt sich außen an. Da die Behälterwände warm sind, strahlt von ihnen Wärme auf die Eisschicht ein. Die Wärmeeinstrahlung wirkt sich besonders nachteilig aus, wenn der Eisansatz am Kühlrohrsystem dicker wird und die bei der Kondensation frei werdende Wärme nicht mehr so schnell wie bei dünnem Eisansatz abgeleitet werden kann. Dann tritt nämlich nicht nur eine Verlangsamung der Kondensation ein, sondern auch eine Erhöhung der Einfriertemperatur, mit der sich der Partialdruck und die Restfeuchte im Gut ebenfalls erhöhen.
Aufgabe der Erfindung ist es, die schädliche Wärmeeinstrahlung zu vermeiden und die Wärmeabfuhr bei dicker werdendem Eisansatz möglichst konstant zu halten. Dies wird dadurch erreicht, daß bei einer eingangs beschriebenen Anlage der kältere Raum ein Gefäß mit Kühlflüssigkeit ist, in das der Eiskondensator, dessen Rohrinnenwände die Kondensationsflächen für die aus dem Trocknungsgut sublimierten Dämpfe sind, ganz oder teilweise eintaucht.
Bei dieser Konstruktion erfolgt die Kühlung an der Außenseite der Rohre und der Eisansatz in den Rohren. Das hat den Vorteil, daß eine Wärmeeinstrahlung auf die Eisschicht vermieden wird. Auch kann bei ihr die Einfriertemperatur in den Rohren des Rohrsystems nicht ansteigen, weil die Ableitung der Wärme mit zunehmendem Eisansatz nicht sclechter wird. Mit zunehmender Eisdicke wird nämlich die Innenfläche jedes Rohres kleiner, und zwar etwa im Verhältnis des lichten Durchmessers im Eis zum Rohrdurchmesser. Im umgekehrten Verhältnis wird die Wärmeableitung begünstigt. Hat beispielsweise ein Rohr von 20 mm Durchmesser einen Ansatz von 3 mm Eis, so ist die Wärmeableitung etwa im Verhältnis 20:14 günstiger als bei einer ebenen Wand mit gleichem Einsatz, bezogen auf die gleiche Eisfläche. Durch diese Eigenschaft wird bei Rohren mit innerem Eisansatz die Verschlechterung des Wärmeüberganges durch den Eisansatz selbst wieder ausgeglichen.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt.
Neben einer bekannten Tiefkühltruhe 1 mit angebautem Kühlmaschinensatz 2 ist eine Truhe 3 aufgestellt, in deren Innenraum 4 ein Gefäß 5 mit einem Kühlmittel 10, z. B. Äthylalkohol, steht. Das Kühlmittel wird mittels einer Pumpe 11 über eine Kühlschlange 13 umgepumpt. Im Raum 4 der Truhe 3 ist ein Gutsrezipient 14 und ein als Rohrsystem ausgebildeter Eiskondensator 15 angeordnet. Der Eiskondensator besteht aus mehreren Rohren mit sich addierenden Dampfeintrittquerschnitten und taucht in das Kühlmittel ein. Es ist durch eine Leitung 16 mit einer Hochvakuumpumpe 17 verbunden. Der Gutsrezipient besteht aus einem Glasgehäuse 19 und einem darauf luftdicht sitzenden Deckel 20. Die Truhe 3 hat ein Fenster 7.
Soll ein Gut, z. B. das Gewebeteilchen eines Lebewesens oder ein Pflanzensaft in der Größenordnung von 1 com eingetrocknet werden, so wird die Anlage einige Stunden vor Beginn des Trocknens in Betrieb gesetzt, so daß der Innenraum 4 der Truhe 3 auf die gewünschte Temperatur, z. B. -60° C in der Kühlflüssigkeit und -40° C oberhalb derselben abgekühlt wird. Das Gut wird nun in das Glasgehäuse des Gutrezipienten eingebracht. Dann wird die Vakuumpumpe eingeschaltet. Mit dem Entstehen des Hochvakuums sublimiert das in dem eingebrachten Gut als Eis vorhandene Wasser, d. h., es geht direkt aus dem gefrorenen Zustand in Dampf über. Die für die Verdampfung erforderliche Wärme strahlt durch das Fenster ein und kann durch eine Lampe von außen verstärkt werden. Der Wasserdampf strömt in vorteilhafter Weise durch die sich addierenden Rohröffnungen in die Rohre des Eiskondensators und schlägt sich sofort an den Rohrinnenwänden als Eisbelag nieder. Die Zahl der Rohre ist dabei so gewählt, daß der Widerstand für den Dampfstrom gering ist. Sublimation und Eisniederschlag dauern so lange, bis das Gut getrocknet ist. Wann dieser Zustand erreicht wird, muß man durch Versuche oder Beobachtung am Fenster feststellen.
Ist der Trocknungsvorgang beendet, so wird das getrocknete Gut entnommen. Neues Gut kann nun so lange getrocknet werden, bis der Eisansatz eine gewisse Dicke erreicht hat. Dann wird der Eiskondensator aus dem Gefäß genommen und abgetaut.

Claims

PATENTANSPRUCH: Gefriertrocknungsanlage mit einem als Rohrsystem ausgebildeten Eiskondensator, der in einem kälteren Raum angeordnet ist als der Gutrezipient, dadurch gekennzeichnet, daß der kältere Raum ein Gefäß mit Kühlflüssigkeit ist, in das der Eiskondensator, dessen Rohrinnenwände die Kondensationsflächen für die aus dem Trocknungsgut sublimierten Dämpfe sind, ganz oder teilweise eintaucht. In Betracht gezogene Druckschriften: Patentschrift Nr. 10 200 des Amtes für Erfindungs-und Patentwesen in der sowjetischen Besatzungszone Deutschlands; USA.-Patentschrift Nr. 2 292 447; Linde, Berichte aus Technik und Wissenschaft, 1958,S.73.