GEFRIERTROCKNUNGSANLAGE

Abstract

 Gefriertrocknungsanlage (1) zum Trocknen von flüssigkeitshaltigen Produkten (10),
- aufweisend eine Vakuumkammer (11), die zur Aufnahme der flüssigkeitshaltigen Produkte (10) ausgebildet ist,
- wobei eine Aufnahmevorrichtung (12) mit wenigstens einer Aufnahmeplatte (13) vorgesehen ist, auf die die flüssigkeitshaltigen Produkte (10) aufgebbar sind,
- und wobei ein Kühlsystem (14) mit einem Fluidkreislauf (15) eingerichtet ist, um mittels des im Fluidkreislauf (15) geführten Kühlfluids (16) die Produkte (10) zu kühlen und/oder zu heizen,
wobei
- die Aufnahmeplatte (13) wenigstens einen geschlossenen Fluidraum (17) aufweist, der an den Fluidkreislauf (15) angeschlossen ist und der mit dem Kühlfluid (16) durchströmbar ist, wobei
- wenigstens ein Schallgenerator (18) zur Einschallung von Ultraschall in die Produkte (10) während einer Trocknungsphase vorgesehen ist, wobei der Schallgenerator (18) im Fluidraum (17) eingerichtet und mit Kühlfluid (16) umströmbar ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Gefriertrocknungsanlage zum Trocknen von flüssigkeitshaltigen Produkten, aufweisend eine Vakuumkammer zur Aufnahme der flüssigkeitshaltigen Produkte innerhalb der Vakuumkammer, wobei eine Aufnahmevorrichtung mit einer Aufnahmeplatte vorgesehen ist, auf die die flüssigkeitshaltigen Produkte aufgebbar sind, und wobei ein Kühlsystem mit einem Fluidkreislauf eingerichtet ist, um mittels des im Fluidkreislauf geführten Kühlfluids die Produkte zu kühlen und/oder zu heizen.

STAND DER TECHNIK

[0002] Die an sich bekannte Gefriertrocknung ist ein Verfahren zur schonenden Evaporation von verschiedensten Lösungsmitteln, die beispielsweise in Lebensmitteln, in Arzneien und dergleichen herstellungsbedingt oder auf natürliche Weise vorhanden sind.

[0003] Zur Ausführung des Verfahrens der Gefriertrocknung dienen Gefriertrocknungsanlagen, und die Trocknung erfolgt durch die Evaporation des Lösungsmittels im Produkt selbst. Das Lösungsmittel, und damit ist die gefrorene Flüssigkeit im Produkt gemeint, muss dabei direkt und ohne vorherigen Übergang von der festen Phase in die flüssige Phase vom gefrorenen in den gasförmigen Zustand über gehen, was als Sublimation bezeichnet wird. Insofern wird das Produkt im gefrorenen Zustand in die Vakuumkammer eingegeben oder in dieser in den gefrorenen Zustand überführt. Durch die Erzeugung eines Vakuums kann die Flüssigkeit anschließend bei deutlich niedrigeren Temperaturen bereits sublimiert werden, sodass das Produkt thermisch nicht hoch belastet wird. Die niedrige thermische Belastung ermöglicht dabei den Erhalt der Eigenschaften des Produktes, beispielsweise den Erhalt von Ölen, Aromen und weiteren vorzugsweise geschmacklichen Eigenschaften sowie der Konsistenz des Produktes oder den Erhalt bestimmter temperatursensibler Eigenschaften von Arzneien.

[0004] Ein bekanntes Beispiel für den Einsatz der Gefriertrocknung ist die Herstellung sogenannter Instant-Kaffees, die hergestellt werden unter Verwendung der Gefriertrocknung, insbesondere um die Aromastoffe im löslichen Kaffee auch für den späteren Genuss zu erhalten. Neben der Erhaltung der ursprünglichen Eigenschaften der Produkte sind vor allem die ausgezeichnete Löslichkeit des gefriergetrockneten Produktes bei dennoch entfernter Flüssigkeit und die Lagerung bei Raumtemperatur von Vorteil.

[0005] Gefriertrocknungsanlagen weisen in der Regel eine Vakuumkammer zur Aufnahme der Produkte auf, wofür in der Vakuumkammer kühlbare und heizbare Stellflächen ausgebildet sind, und es ist ein Kondensator vorgesehen, der in der Regel in einer vom Aufnahmeraum trennbaren Kondensatorkammer untergebracht ist.

[0006] Das Produkt wird beispielsweise zunächst außerhalb der Vakuumkammer eingefroren und in die Vakuumkammer eingebracht, die anschließend verschlossen und evakuiert wird. Das Produkt wird daraufhin unter dem erzeugten Vakuum erwärmt und im Verlauf der Trocknung verbrauchte Sublimationsenergie wird wieder zugeführt. Der Kondensator wird dabei mit einem Kälteaggregat auf tiefe Temperaturen gekühlt, um die aus dem Produkt sublimierte Flüssigkeit aus der Dampfphase auf der Oberfläche des Kondensators wieder zu kondensieren, jedoch ohne dass die Flüssigkeit wieder verdampft.

[0007] In den Gefriertrocknungsprozess gehen vielseitige Parameter wie die Abkühlgeschwindigkeit, die Einfriertemperatur, das Vakuum in der Vakuumkammer, die Stellflächentemperatur zur Aufnahme der Produkte und beispielsweise die Länge der Haupttrocknung ein, wodurch die Komplexität des Verfahrens bereits deutlich wird. Aufgrund der komplexen Verfahrensführung ist zur Optimierung des Gefriertrocknungsprozesses eine präzise Mess- und Regeltechnik für die Erfassung der Temperatur und des Druckes sowie weiterer Parameter notwendig.

[0008] Grundsätzlich wird die Gefriertrocknung in drei zeitlich voneinander abzugrenzende Teilschritte unterteilt, nämlich dem Einfrieren, der Haupttrocknung und der Nachtrocknung. Durch das Senken der Temperatur im Produkt wird die enthaltene Flüssigkeit gefroren, wobei zu beachten ist, dass der Gefrierpunkt der Flüssigkeit durch die gelösten Stoffe weiter abgesenkt wird. Danach wird das Vakuum erzeugt und der Druck auf einen Wert abgesenkt, der im Phasendiagramm unterhalb des Gefrierpunktes der Flüssigkeit liegt. Der einzustellende Druckwert richtet sich im Wesentlichen nach der einzuhaltenden Flüssigkeitstemperatur und wird mit Hilfe der Dampfdruckkurve ermittelt.

[0009] Der eigentliche Trocknungsvorgang findet ausschließlich durch Sublimation von Flüssigkeit im Produkt unter dem eingestellten Druckvakuum statt. Die zur Entfernung der Flüssigkeit aus dem Produkt verbrauchte Sublimationsenergie in der Haupttrocknung wird dem Produkt in der Aufnahmevorrichtung in Form von Wärme wieder zugeführt. Hierzu weisen Aufnahmevorrichtungen in der Regel Aufnahmeplatten und eine Fluidkreislauf auf, und über den Fluidkreislauf kann ein Fluid durch entsprechende Fluidkanäle in der Aufnahmeplatte hindurchgeführt werden.

[0010] Als Fluid wird beispielsweise Silikonöl verwendet. Mit fortschreitender Trocknung des Produktes wächst dabei auch die Schichtdicke des getrockneten Produktes von außen nach innen und die Sublimationsrate sind. Um die Sublimation aufrecht zu erhalten, wird die Stellflächentemperatur auf der Oberseite der Aufnahmeplatten kontinuierlich erhöht, wobei jedoch die maximale Temperatur begrenzt ist, um das Produkt nicht zu schädigen, insbesondere dass es nicht zu einem Antauen der im Produkt enthaltenen Flüssigkeit kommt. In der Haupttrocknung sind dabei Drücke von beispielsweise 1 mbar bis 10 mbar üblich. Bei der Nachtrocknung wird die verbleibende Flüssigkeit abgezogen, die noch in der Produktmatrix gebunden ist. In der Praxis wird dabei die Temperatur der Stellflächen auf den Aufnahmeplatten noch weiter erhöht, während der niedrigste erreichbare Druck in der Vakuumkammer von beispielsweise 3 mbar bis 10 mbar realisiert wird.

[0011] Bekannte Gefriertrocknungsanlagen sind so aufgebaut, dass die Vakuumkammer beispielsweise über eine Zwischenwand und einem in der Zwischenwand eingebrachten Zwischenventil von der Kondensatorkammer getrennt ist. Hat die Sublimation eingesetzt und steigt der Dampfdruck in der Vakuumkammer, so wird das Ventil geöffnet und der Lösungsmitteldampf, beispielsweise Wasserdampf, kann in die Kondensatorkammer übertreten und an der Oberfläche des Kondensators niederschlagen. Die Kondensatoren bestehen beispielsweise aus Kühlschlangen und werden mit einem Kältemittel über einen Kompressor auf niedrige Temperaturen gekühlt. Nach Beendigung des Trocknungsprozesses wird die Vakuumkammer und in der Regel auch die Kondensatorkammer wieder auf Normaldruck belüftet.

[0012] Aus der CN 104677066 A ist eine Gefriertrocknungsanlage zum Trocknen von flüssigkeitshaltigen Produkten bekannt, aufweisend eine Vakuumkammer, die zur Aufnahme der flüssigkeitshaltigen Produkte ausgebildet ist, wobei eine Aufnahmevorrichtung mit wenigstens einer Aufnahmeplatte vorgesehen ist, auf die die flüssigkeitshaltigen Produkte aufgebbar sind, und wobei ein Kühlsystem mit einem Fluidkreislauf eingerichtet ist, um mittels des im Fluidkreislauf geführten Kühlfluids die Produkte zu kühlen und/oder zu heizen. Zur Einschallung eines Ultraschalles in die zu trocknenden Produkte sind Schallgeneratoren unterhalb der Stellflächen der Produkte an den Aufnahmeplatten angeordnet. Gemäß einer Ausführungsform ist ein Fluidraum unterhalb der Aufnahmeplatte ausgebildet, wobei dann die Schallgeneratoren von der der Vakuumkammer abgewandten Seite an der Außenseite des Fluidraumes angeordnet sind und durch das Kühlfluid hindurchschallen müssen, um einen Ultraschall in das Produkt einzuschallen.

[0013] Regelmäßig ist es üblich, das Produkt vor dem Einbringen in die Vakuumkammer mit Ultraschall zu beschallen, insbesondere in der Einfrierphase, um eine Eiskristallbildung im Gefriervorgang der Flüssigkeit im Produkt zu begünstigen, wodurch die nachfolgende Sublimation in der Vakuumkammer verbessert und vor allem schneller ausgeführt werden kann. Um den Trocknungsvorgang des Produktes in der Vakuumkammer und unter Vakuumatmosphäre zu begünstigen, wird der Ultraschall in der Regel begleitend hierzu nicht mehr verwendet.

[0014] Aus der WO/2019/192747 ist eine Gefriertrocknungsanlage zum Trocknen von flüssigkeitshaltigen Produkten, aufweisend eine Vakuumkammer zur Aufnahme der flüssigkeitshaltigen Produkte innerhalb der Vakuumkammer, wobei eine Aufnahmevorrichtung mit einer Aufnahmeplatte vorgesehen ist, auf die die flüssigkeitshaltigen Produkte aufgebbar sind, und wobei ein Kühlsystem mit einem Fluidkreislauf eingerichtet ist, um mittels des im Fluidkreislauf geführten Kühlfluids die Produkte zu kühlen und/oder zu heizen. Dabei wird vorgeschlagen, wenigstens einen Schallgenerator dazu einzurichten, in das Kühlfluid selbst einzuschallen, um den Ultraschall mittels des Kühlfluides an das Produkt heranzuführen.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

[0015] Die Aufgabe der Erfindung ist eine Verbesserung einer Gefriertrocknungsanlage zum Trocknen von flüssigkeitshaltigen Produkten. Insbesondere soll der Einsatz von Ultraschall als unterstützendes Mittel bei der Trocknung der flüssigkeitshaltigen Produkte verbessert werden, vorzugsweise um den Trocknungsprozess zu beschleunigen und um im Ergebnis einen einfacheren Aufbau der Gefriertrocknungsanlage zu erreichen.

[0016] Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Gefriertrocknungsanlage zum Trocknen von flüssigkeitshaltigen Produkten gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 mit den jeweils kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

[0017] Die Erfindung sieht zur Verbesserung der Gefriertrocknungsanlage vor, dass die Aufnahmeplatte wenigstens einen geschlossenen Fluidraum aufweist, der an den Fluidkreislauf angeschlossen ist und der mit dem Kühlfluid durchströmbar ist, und wobei wenigstens ein Schallgenerator zur Einschallung von Ultraschall in die Produkte während einer Trocknungsphase vorgesehen ist, wobei der Schallgenerator im Fluidraum eingerichtet und mit Kühlfluid umströmbar ist.

[0018] Kern der Erfindung ist die Anordnung des wenigstens einen oder mehrerer Schallgeneratoren innerhalb eines Fluidraums, der in der Aufnahmeplatte ausgebildet ist und auf der die Produkte aufgebracht werden können, die zur Trocknung vorgesehen sind. Werden die Schallgeneratoren direkt in der Aufnahmeplatte integriert, so kann über eine Fläche einer oberen Plattenwand auf der Oberseite das Produkt aufgebracht werden und unmittelbar auf der Unterseite derselben Plattenwand können die Schallgeneratoren angeordnet sein.

[0019] Dadurch wird eine wesentlich intensivere Einschallung von Ultraschall in die zu trocknenden Produkte erreicht. Die Aufnahmeplatte kann so ausgeführt sein, dass diese mehrere Stellflächen auf einer oberseitigen Auflagefläche aufweist oder die Aufnahmeplatte weist einen umlaufend erhöhten Randbereich auf, der es ermöglicht, zu trocknende Produkte als Schüttgut auf die Aufnahmeplatte aufzubringen. Der Fluidraum ermöglicht dabei eine flächige Kühlung oder flächige Erwärmung der oberen Plattenwand, sodass ein optimaler Wärmeübergang entweder in das Produkt hinein oder aus dem Produkt heraus durch das Kühlfluid erreicht werden kann. Der Wärmeübergang muss lediglich durch die obere Plattenwand erfolgen, sodass sowohl der Wärmeübergang über der Fläche vergleichmäßigt und damit optimiert ist, als auch dass die Einschallung von Ultraschall intensiviert ist.

[0020] Erreicht wird diese Optimierung durch die Nutzung der oberen Plattenwand einerseits als Begrenzung des Fluidraums und andererseits als Aufnahmewand zur Aufnahme der Schallgeneratoren. Das Fluid benetzt dabei die Innenseite der oberen Plattenwand insoweit vollflächig, als dass die verbleibende Fläche zwischen beispielsweise mehreren Schallgeneratoren mit Kühlfluid benetzt bzw. umspült ist.

[0021] Insbesondere ist die Aufnahmeplatte mit einer flächigen Erstreckung ausgeführt und weist einen doppelwandigen Aufbau mit einer oberen Plattenwand und mit einer vorzugsweise parallel beabstandeten unteren Plattenwand auf, wobei die obere Plattenwand mit den jeweiligen Anordnungen und Funktionen vorstehend bereits beschrieben ist. Zwischen der oberen Plattenwand und der unteren Plattenwand erstreckt sich der flächige Fluidraum, wobei auf der Oberseite der oberen Plattenwand die wenigstens eine Auflagefläche zur Auflage der Produkte ausgebildet ist und auf der Unterseite der oberen Plattenwand ist der wenigstens eine Schallgenerator angeordnet.

[0022] Als Schallgenerator wird vorliegend der Schallkopf angesehen, sodass der Schallkopf oder auch die Sonotrode an der Unterseite der oberen Plattenwand befestigt ist. Eine Einheit, die mittels eines elektrischen Stromes den Ultraschall anregt, kann insofern auch außerhalb des Fluidraums angeordnet sein, beispielsweise unterseitig der unteren Plattenwand.

[0023] Mit weiterem Vorteil ist die Gefriertrocknungsanlage so ausgebildet, dass ein kühlbarer Kondensator vorhanden ist, an dem aus den Produkten einer Trocknungsphase des Prozesses entziehbare Flüssigkeit aus einer Dampfphase niederschlagbar ist. Der Kondensator, an dem die aus den Produkten entzogene Flüssigkeit aus einer Dampfphase niedergeschlagen werden kann, kann als Kühlschlange ausgebildet sein, wobei außerhalb der Gefriertrocknungsanlage als periphere Einheit eine Kondensatoreinheit vorgesehen sein kann, die fluidisch mit dem kühlbaren Kondensator verbunden ist.

[0024] Es kann zur Aufnahme des Kondensators eine Kondensatorkammer vorgesehen werden, die mittels eines Zwischenventils mit der Vakuumkammer verbunden ist. Steigt der Dampfdruck der sublimierten Flüssigkeit innerhalb der Vakuumkammer auf einen bestimmten Wert an, kann das Zwischenventil zu gegebener Zeit geöffnet werden, sodass die Flüssigkeit aus der Dampfphase am Kondensator niedergeschlagen werden kann. Dabei strömt der Flüssigkeitsdampf von der Vakuumkammer durch das Zwischenventil in die Kondensatorkammer über.

[0025] Alternativ hat sich auch eine vorteilhafte Anordnung herausgebildet, gemäß der der kühlbare Kondensator gemeinsam mit den eingebbaren Produkten in der Vakuumkammer eingerichtet ist. Gemäß dieser Variante entfällt eine Kondensatorkammer, die über ein Zwischenventil mit der Vakuumkammer verbunden ist. Versuche haben in mehrfacher Wiederholung vorteilhafte Trocknungszyklen in sehr kurzer Trocknungszeit gezeigt, in denen die Produkte getrocknet werden konnten, wobei sich die Flüssigkeit an dem kühlbaren Kondensator bereits innerhalb der Vakuumkammer hat niederschlagen können. Insbesondere in Verbindung mit dem Einschallen von Ultraschall in die zu trocknenden Produkte ergibt sich die vorteilhafte Anordnung, den kühlbaren Kondensator innerhalb der Vakuumkammer einzurichten.

[0026] Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der Gefriertrocknungsanlage bildet die Aufnahmeplatte eine Bodenplatte der Vakuumkammer, die die Vakuumkammer unterseitig begrenzt. Damit wird der Vorteil erreicht, dass der Schallgenerator, der in Verbindung mit der Aufnahmeplatte angeordnet ist, nicht innerhalb der Vakuumkammer eingerichtet werden muss, wodurch auch die elektrischen Verbindungen vereinfacht werden. Die Aufnahmeplatte kann so in die Struktur der Vakuumkammer integriert werden, dass sowohl die Fluidanschlüsse zur Durchströmung des Fluidraums mit Kühlfluid als auch die elektrische Verbindung der Schallgeneratoren außerhalb der Vakuumkammer eingerichtet werden können. Insbesondere ist es von Vorteil, wenn die obere Plattenwand als Teil eines die Vakuumkammer umschließenden Gehäusekörpers ausgebildet ist. Dieser Gehäusekörper umfasst dabei auch die Bodenplatte, wobei es insbesondere denkbar ist, dass eine Seitenwand oder eine deckenseitige Wand mittels der oberen Plattenwand der Aufnahmeplatte gebildet ist, abhängig davon, in welcher Form das zu trocknende Produkt vorliegt, beispielsweise als Schüttgut.

[0027] So ist es durchaus denkbar, dass das Schüttgut sowohl von der Unterseite als auch von der Oberseite mit einer oberen Plattenwand einer Aufnahmeplatte begrenzt ist, sodass sowohl ein Wärmeaustausch als auch eine Einschallung von Ultraschall in das Produkt von wenigstens zwei Seiten oder von mehreren Seiten in das Produkt erfolgt. Ist die obere Plattenwand als Bodenplatte der Vakuumkammer ausgebildet, so befindet sich vorzugsweise nur eine Aufnahmeplatte in der Gefriertrocknungsanlage, insbesondere in baulicher Einheit mit dem Gehäuse der Vakuumkammer.

[0028] Selbstverständlich besteht aber auch die Möglichkeit, mehrere Aufnahmeplatten übereinander innerhalb der Vakuumkammer anzuordnen. Dabei kann auch eine Aufnahmeplatte die Bodenplatte der Vakuumkammer bilden, und weitere Aufnahmeplatten befinden sich innerhalb der Vakuumkammer, beispielsweise indem die Aufnahmevorrichtung regalartig ausgeführt ist und mehrere Etagen aufweist, die durch die Aufnahmeplatten gebildet sind und in denen die zu trocknenden Produkte eingebracht werden können. Insofern kann die Aufnahmevorrichtung zur Aufnahme einer Vielzahl von Produkten mehrere etagenweise übereinander angeordnete Aufnahmeplatten aufweisen, die mit dem jeweiligen Fluidräumen ausgebildet sind und in die jeweils die Schallgeneratoren integriert sind. Die mehreren Aufnahmeplatten sind dabei über ein Rohrsystem mit dem äußeren Fluidkreislauf des Kühlsystems verbunden, wobei das Rohrsystem damit als Teil des Fluidkreislaufs innerhalb der Vakuumkammer eingerichtet ist.

[0029] Befindet sich der kühlbare Kondensator in der Vakuumkammer, so kann dieser so ausgeführt sein, dass der kühlbare Kondensator die Aufnahmevorrichtung und damit die zu trocknenden Produkte umschließt oder umgibt, beispielsweise ringförmig.

[0030] Die Schallgeneratoren können in mehrfacher Anordnung nebeneinander an der Unterseite der oberen Plattenwand innerhalb des Fluidraums angeordnet sein, wobei die Schallgeneratoren vorzugsweise eine Tellerform mit einer Schallfläche aufweisen, mit der die Schallgeneratoren an der oberen Plattenwand angeordnet sind, sodass ein Ultraschall in die obere Plattenwand flächig einschallbar ist.

[0031] Der Schallgenerator kann zur Einschallung eines Ultraschalls in die Produkte mit einer Ultraschallfrequenz von 10kHz bis 100kHz ausgebildet werden. Hierfür kann ein Schallgerät vorgesehen werden, an dem insbesondere ein oder mehrere Schallgeneratoren angeschlossen werden können, wobei das Schallgerät in Wirkverbindung mit dem wenigstens einen Schallgenerator zur Einschallung eines Ultraschalls in die Produkte mit einer Ultraschallfrequenz von 10kHz bis 100kHz ausgebildet ist.

[0032] Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Schallgerät dazu ausgebildet ist, in Wirkverbindung mit dem Schallgenerator den Ultraschall gepulst in die Produkte einzuschallen. Beispielsweise kann das Schallgerät in Wirkverbindung mit dem Schallgenerator dazu ausgebildet werden, den Ultraschall mit Pulsen im Bereich des Infraschalles von 0,1Hz bis 20Hz in die Produkte einzuschallen.

BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSBEISPIELE DER ERFINDUNG

[0033] Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:

Figur 1

eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Gefriertrocknungsanlage mit einer erfindungsgemäßen Aufnahmeplatte als Bodenplatte der Vakuumkammer und

Figur 2

eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Gefriertrocknungsanlage mit mehreren erfindungsgemäßen Aufnahmeplatten, die etagenweise übereinander angeordnet sind.

[0034] Figur 1 zeigt eine Gefriertrocknungsanlage 1, die zum Trocknen von flüssigkeitshaltigen Produkten 10 dient, wobei die Produkte 10 als Stückgut dargestellt sind, und die flüssigkeitshaltigen Produkte 10 können auch als Schüttgut ausgeführt sein.

[0035] Die Produkte 10 sind auf einer Aufnahmevorrichtung 12 aufgenommen, die beispielhaft eine einzige Aufnahmeplatte 13 umfasst. Die Aufnahmeplatte 13 ist sandwichartig aufgebaut und weist eine obere Plattenwand 26 und eine untere Plattenwand 27 auf. Zwischen der oberen Plattenwand 26 und der unteren Plattenwand 27 ist ein Fluidraum 17 eingerichtet, der mit Kühlfluid 16 gefüllt ist.

[0036] Das Kühlfluid 16 ist an ein Fluidkreislauf 15 angeschlossen, das über ein Aggregat 25 entweder geheizt oder gekühlt wird, je nach Phase der Kühlung oder Erwärmung der Produkte 10 in dem Gefriertrocknungsprozess der Gefriertrocknungsanlage 1.

[0037] Die obere Plattenwand 26 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel als Bodenplatte 23 des Gehäusekörpers 29 der Vakuumkammer 11 ausgestaltet. Insofern bildet die Bodenplatte 23 und die obere Plattenwand 26 der Aufnahmeplatte 13 ein einheitliches Bauteil, wobei auf der Unterseite der oberen Plattenwand 26 mehrere Schallgeneratoren 18 angeordnet sind. Die Schallgeneratoren 18 befinden sich auf einer jeweiligen Position der flächigen Aufnahmeplatte 13, die mit der Stellposition der Produkte 10 übereinstimmt. Werden die Schallgeneratoren 18 betrieben, so kann Ultraschall unmittelbar durch die obere Plattenwand 26 bzw. durch die Bodenplatte 23 in die Produkte 10 eingeschallt werden. Durch die Benetzung der Unterseite der oberen Plattenwand 26 aus Richtung des Fluidraumes 17 erfolgt ferner ein begünstigter Wärmeübergang entweder in das Produkt 10 hinein, wenn das Kühlfluid 16 erhitzt wird, oder aus dem Produkt 10 heraus, wenn das Kühlfluid 16 gekühlt wird. Das außerhalb der Vakuumkammer 11 angeordnete Schallgerät 31 erzeugt mit den Schallgeneratoren 18 einen Ultraschall, wobei die Anzahl der gezeigten Schallgeneratoren 18 mit dem einen Schallgerät 31 gemeinsam betrieben wird.

[0038] Figur 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Gefriertrocknungsanlage 1 zum Trocknen von flüssigkeitshaltigen Produkten 10, wobei eine Aufnahmevorrichtung 12 mit mehreren übereinander angeordneten Aufnahmeplatten 13 in der Vakuumkammer 11 eingebracht ist. Weiterhin ist ein Kondensator 22 innerhalb der Vakuumkammer 11 eingebracht, und der Kondensator 22 ist mit einer Kondensatoreinheit 30 fluidisch verbunden, um den Kondensator 22 zu kühlen.

[0039] Die Produkte 10 stehen auf der Oberseite der jeweiligen Aufnahmeplatten 13 auf, die wiederum mit einer oberen Plattenwand 26 und einer unteren Plattenwand 27 und dem sich dazwischen befindenden Fluidraum 17 sandwichartig aufgebaut sind. Innerhalb des Fluidraums 17 sind die Schallgeneratoren 18 angeordnet, wobei der Fluidraum 17 mit Kühlfluid 16 gefüllt ist, dass über den Fluidkreislauf 15 mit dem Aggregat 25 fluidisch verbunden ist.

[0040] Das Ausführungsbeispiel zeigt, dass die Aufnahmeplatten 13 mit ihrem Sandwichaufbau auch mehrfach übereinander angeordnet die Aufnahmevorrichtung 12 bilden können, sodass die Aufnahmeplatten 13 in gewisser Weise Etagenböden bilden, die jeweils sandwichartig ausgebildet sind. Das in Figur 1 gezeigte Schallgerät kann auch gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Schallgeneratoren 18 einzeln, gruppenweise oder alle gemeinsam ansteuern, um den Ultraschall mit Frequenzen von beispielsweise 10kHz bis 100kHz in de Produkte 10 einzuschallen, wobei die Einschallung vorzugsweise -aber nicht zwingend- gepulst erfolgt, beispielsweise mit Pulsen aus dem Infraschallbereich, insbesondere mit Pulsfrequenzen von 0,1 Hz bis 20Hz.

[0041] Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei einer grundsätzlich anders gearteten Ausführung Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten oder räumlicher Anordnungen, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.

Bezugszeichenliste:

[0042] 

1

Gefriertrocknungsanlage

10

Produkt

11

Vakuumkammer

12

Aufnahmevorrichtung

13

Aufnahmeplatte

14

Kühlsystem

15

Fluidkreislauf

16

Kühlfluid

17

Fluidraum

18

Schallgenerator

19

Kondensator

20

Kondensatorkammer

21

Zwischenventil

22

Kondensator

23

Bodenplatte

24

Schallfläche

25

Aggregat

26

obere Plattenwand

27

untere Plattenwand

28

Auflagefläche

29

Gehäusekörper

30

Kondensatoreinheit

31

Schallgerät

Ansprüche

1. Gefriertrocknungsanlage (1) zum Trocknen von flüssigkeitshaltigen Produkten (10),

- aufweisend eine Vakuumkammer (11), die zur Aufnahme der flüssigkeitshaltigen Produkte (10) ausgebildet ist,

- wobei eine Aufnahmevorrichtung (12) mit wenigstens einer Aufnahmeplatte (13) vorgesehen ist, auf die die flüssigkeitshaltigen Produkte (10) aufgebbar sind,

- und wobei ein Kühlsystem (14) mit einem Fluidkreislauf (15) eingerichtet ist, um mittels des im Fluidkreislauf (15) geführten Kühlfluids (16) die Produkte (10) zu kühlen und/oder zu heizen, dadurch gekennzeichnet,
dass

- die Aufnahmeplatte (13) wenigstens einen geschlossenen Fluidraum (17) aufweist, der an den Fluidkreislauf (15) angeschlossen ist und der mit dem Kühlfluid (16) durchströmbar ist, wobei

- wenigstens ein Schallgenerator (18) zur Einschallung von Ultraschall in die Produkte (10) während einer Trocknungsphase vorgesehen ist, wobei der Schallgenerator (18) im Fluidraum (17) eingerichtet und mit Kühlfluid (16) umströmbar ist.

2. Gefriertrocknungsanlage (1) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Aufnahmeplatte (13) eine flächige Erstreckung aufweist und doppelwandig mit einer oberen Plattenwand (26) und einer unteren Plattenwand (27) ausgebildet ist, zwischen denen der Fluidraum (17) ausgebildet ist und wobei auf der Oberseite der oberen Plattenwand (26) wenigstens eine Auflagefläche (28) zur Auflage der Produkte (10) ausgebildet ist und auf der Unterseite der oberen Plattenwand (26) der wenigstens eine Schallgenerator (18) angeordnet ist.

3. Gefriertrocknungsanlage (1) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein kühlbarer Kondensator (19, 22) vorhanden ist, an dem aus den Produkten (10) in einer Trocknungsphase entziehbare Flüssigkeit aus einer Dampfphase niederschlagbar ist.

4. Gefriertrocknungsanlage (1) nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Kondensatorkammer (20) vorgesehen ist, wobei der kühlbare Kondensator (19) in der Kondensatorkammer (20) aufgenommen ist, und wobei die Kondensatorkammer (20) mittels eines Zwischenventils (21) mit der Vakuumkammer (11) verbunden ist.

5. Gefriertrocknungsanlage (1) nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass der kühlbare Kondensator (22) gemeinsam mit den eingebbaren Produkten (10) in der Vakuumkammer (11) eingerichtet ist.

6. Gefriertrocknungsanlage (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Aufnahmeplatte (13) eine Bodenplatte (23) der Vakuumkammer (11) bildet, die die Vakuumkammer (11) unterseitig begrenzt.

7. Gefriertrocknungsanlage (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die obere Plattenwand (26) als Teil eines die Vakuumkammer (11) umschließenden Gehäusekörpers (29) ausgebildet ist.

8. Gefriertrocknungsanlage (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Aufnahmevorrichtung (12) zur Aufnahme einer Vielzahl von Produkten (10) mehrere etagenweise übereinander angeordnete Aufnahmeplatten (13) mit den mit diesen ausgebildeten Fluidräumen (17) aufweist.

9. Gefriertrocknungsanlage (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der kühlbare Kondensator (22) so in der Vakuumkammer (11) eingerichtet ist, dass dieser die Aufnahmevorrichtung (12) mit den darin anordenbaren Produkten (10) umgibt.

10. Gefriertrocknungsanlage (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Schallgenerator (18) zur Einschallung eines Ultraschalls in die Produkte (10) mit einer Ultraschallfrequenz von 10kHz bis 100kHz ausgebildet ist.

11. Gefriertrocknungsanlage (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Schallgenerator (18) zur Einschallung eines Ultraschalls in die Produkte (10) mit einer Ultraschallfrequenz von 10kHz bis 100kHz ausgebildet ist.

12. Gefriertrocknungsanlage (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass wenigstens ein Schallgerät (31) vorgesehen ist, das in Wirkverbindung mit dem Schallgenerator (18) zur Einschallung eines Ultraschalls in die Produkte (10) mit einer Ultraschallfrequenz von 10kHz bis 100kHz ausgebildet ist.

13. Gefriertrocknungsanlage (1) nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Schallgerät (31) dazu ausgebildet ist, in Wirkverbindung mit dem Schallgenerator (18) den Ultraschall gepulst in die Produkte (10) einzuschallen.

14. Gefriertrocknungsanlage (1) nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Schallgerät (31) in Wirkverbindung mit dem Schallgenerator (18) dazu ausgebildet ist, den Ultraschall mit Pulsen im Bereich des Infraschalles von 0,1Hz bis 20Hz in die Produkte (10) einzuschallen.

15. Gefriertrocknungsanlage (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass mehrere Schallgeneratoren (18) nebeneinander an der Unterseite der oberen Plattenwand (26) und innerhalb des Fluidraumes (17) angeordnet sind, wobei die Schallgeneratoren (18) eine Tellerform mit einer Schallfläche (24) aufweisen, mit der die Schallgeneratoren (18) an der oberen Plattenwand (26) angeordnet sind, sodass ein Ultraschall in die obere Plattenwand (26) flächig einschallbar ist.

Zeichnung