192253. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés hőre érzékeny anyagok fagyasztva-szárítására
1 192 253 2 egységként van kialakítva. A semleges gáz célszerűen nitrogén, amely viszonylag olcsó és amelynek hővezetése viszonylag jó. Előnyösen a zárt tér és a tartály között a mikroprocesszoros vezérlő egységgel vezérelt szelep van beiktatva, míg a mikroprocesszoros vezérlő egység a zárt tér nyomását követő vákuummérő kimenetével van csatlakoztatva. Mivel a találmány szerinti eljárás lehetővé teszi a hőre érzékeny anyaggal közölt hőenergia igen pontos és gyors szabályozását, ezért célszerű és jól megvalósítható a belső tér nyomásának a hőre érzékeny anyag hőmérsékletétől függő szabályozása, amikor is semleges gázt, például nitrogént alkalmazunk a kívánt nyomás beállítására a vízgőz eltávolítása közben. A találmány szerinti eljárás és berendezés a fagyasztva szárítás technológiai feltételeinek jelentős mértékű javulását biztosítja, a szárítási sebesség az ismert eljárásokhoz képest nagy mértékben növekszik. A találmány szerinti eljárást és berendezést a továbbiakban példakénti kiviteli alak és foganatosítási mód alapján ismertetjük részletesen. Ennek során a mellékelt rajzra hivatkozunk, amelyben az egyetlen. ábra a találmány szerinti berendezés vázlata. A találmány szerinti eljárás foganatosításakor gyorsfagyasztással előkészített hőre érzékeny anyagot fűtött tálcára helyezünk és a tálca, illetve az anyag hőmérsékletét mérjük. Célul tűztük ki, hogy a tálca hőmérséklete legfeljebb az eutektikus pontnak felelnek meg, attól maximálisan 1 °C-kal térjen el negatív irányban. Az eutektikus pontot az adott anyagra tapasztalati úton előzetesen állapítjuk meg. Az anyagnak a tálcára való helyezését követően a tálca lehűl. Ezért vele hőt közlünk, például elektromos fűtőtest segítségével. A hőközlés intenzitását a tényleges anyaghőmérséklet és az anyag eutektikus pontja közötti hőmérsékletkülönbségnek megfelelően szabályozzuk, mégpedig általában úgy, hogy a csökkenő különbséghez csökkenő intenzitású hőközlés tartozzon. Ily módon elkerülhető a „túllövés”, tehát az anyaghőmérséklet nem emelkedhet a megengedett maximális érték fölé, de azt nagy pontossággal képes megközelíteni. Ezzel a szublimációhoz optimális feltételek biztosíthatók. A szükséges hőmérsékletre felfűtött tálcán elhelyezett anyagból eltávozó vízgőzt az anyag környezetéből el kell távolítani. Ezzel az anyagot külső rétegétől kiindulva szárítjuk, de minél vastagabb a kiszárított réteg, annál nehezebben lehet a belső zónákból, az anyag „magjából” a vizet eltávolítani. Ezt a folyamatot nehezíti az is, hogy a kiszáradt porózus anyag rosszul vezeti a hőt. A hővezetést felismerésünk szerint jelentősen növelni lehet, ha viszonylag jó hővezetésű semleges gázt, pl. nitrogént juttatunk a tálca környezetébe, amely a pórusokba behatolva a hőátadás feltételeit javítja. Ezt célszerűen oly módon végezzük, hogy a nyomás lassú változtatásával - akár az üzemszerű szárítási feladatok megkezdése előtt - megkeressük azt az állapotot, amikor az adott tálcahőmérséklet mellett, figyelembe véve a zárt térben uralkodó vákuum értékét, a hőre érzékeny anyagba juttatott hőmennyiség éppen megegyezik a szublimációs folyamat során igényelt hővel (vagyis amikor a szárítandó anyagban elhelyezett hőmérő változást nem jelez). Ebben az állapotban a semleges jó hővezetésű gáz jelenlétének biztosításával a kiszáradt anyagrétegben a hőátadási feltételek javulnak és ezzel elő lehet segíteni a jég szublimálását az anyag belső rétegeiből, vagyis a szublimációs folyamat felgyorsítható. A gáz elvonásával veszélyhelyzetben (pl. a szárítandó anyag megrepedésekor) a folyamat újból lelassítható, a vákuumos térben kialakuló viszonylag kis mértékű, szükség esetén akár csökkentett intenzitásúnak hőközlés mellett lehetséges az esetleges károsodások kivédése. A semleges gáz, elsősorban az olcsó és jó hővezetésű nitrogén bejuttatásának és eltávolításának feltételei ismert módon, például vákuumszivattyúval jól kézbentarthatók. A gáz jelenlétében a vízgőzt - amit az eddigi eljárásokban a nyomás szükség szerinti növelésére is hasznosítottak, és ezzel sokszor előnytelenül befolyásolták a szárítási folyamatot - teljes mértékben el lehet távolítani megfelelő kondenzorok révén. A nyomást ismert módon, például Pirani-csöves egységgel lehet mérni. A gáz alkalmazása révén a fagyasztva szárítás folyamata automatizálható, felügyeletet nem igényel, hiszen a gáz beadagolásával, illetve elvonásával, valamint a fűtés megfelelő szabályozásával a hőátadás feltételei - még az előre nem látható jelenségek bekövetkezése esetén is - optimális módon programozhatóan alakíthatók ki. Az automatizáláshoz a számítástechnika jól ismert eszközei használhatók, többek között a mikroprocesszoros technika. A találmány szerinti berendezés (ábra) 1 zárt térben elhelyezett 3 táclákon elrendezett 12 tartókban levő, gyorsfagyasztással előkészített 13 hőre érzékeny anyag szárítását végzi. A 12 tartóban, pontosabban a 13 hőre érzékeny anyag belsejében 6 anyaghőmérő helyezkedik el. A 3 tálca 4 fűtőegységgel és 5 hőmérővel van ellátva. Az 1 zárt térben 2 kondenzorok helyezkednek el, amelyek alacsony, pl. -60 'C hőmérsékletű felületükkel az 1 zárt térbe jutó vízgőz befogására szolgálnak. Az 1 zárt tér egyrészt 9 vákuumszivattyúval, másrészt 10 vákuummérővel van kapcsolatban, ahol a 10 vákuummérő például platinaszálas Pirani-csővel van kialakítva. A találmány értelmében az 1 zárt térbe vezető beömléssel ellátott, semleges gázzal, célszerűen nitrogénnel kitöltött 8 tartályt alkalmazunk, ahol a beömlés 7 szeleppel zárható, illetve nyitható. Ezzel az 1 zárt térbe juttatott gáz mennyisége szabályozható. Az 5 hőmérő, a 6 anyaghőmérő és a 4 fűtőegység 11 mikroprocesszoros vezétlőegységre van csatlakoztatva, amely K.T kimenetekkel a fűtést, NT kimenetekkel a semleges gáz nitrogén adagolását tudja vezérelni. A 11 mikroprocesszoros vezérlő egység szabályozó és más rendszerprogramok befogadására alkalmas tárolóegységgel, mikroprocesszoros vezérlő elemmel, tárolóegységgel és tápegységgel van ellátva. A 11 mikroprocesszoros vezérlő elem az analóg jeleket kívánt pontosságú A/D konverterrel alakítja át digitális jelekké és ennek alapján a KT és NT kimeneteken keresztül a külső egységek vezérléséhez szükség szerinti kimenő jeleket szolgáltat. 5 10 15 20 25 30 '35 40 45 50 55 60 65 3
