Welche Arten von Staubsaugertrocknern gibt es?

Je nach Gefrierort des Materials unterscheidet man zwischen kombinierter und getrennter Gefriertrocknung. Bei der kombinierten Gefriertrocknung erfolgen Gefrieren und Trocknen des Materials im Gefriertrocknungsgerät. Die Einlegeböden im Gerät können gekühlt und beheizt werden. Das gefriergetrocknete Material wird auf die Einlegeböden gegeben. Die Vorbehandlung durch Gefrieren und Erhitzen erfolgt hauptsächlich durch Wärmeleitung, die Wärmestrahlung spielt eine untergeordnete Rolle. Die meisten in der Medizin eingesetzten Gefriertrocknungsgeräte sind kombinierte Geräte. Ziel ist es, die Materialien sauber und hygienisch zu halten und Verunreinigungen zu vermeiden.

Bei der Gefriertrocknung mit Trennverfahren erfolgt das Vorgefrieren in einem Kühlhaus, Schnellgefrierschrank oder Flüssigkeitsbehälter. Anschließend wird das vorgefrorene Material während des Trocknungsprozesses in den Trockenbehälter überführt. Ziel ist es, Energie und Trocknungszeit zu sparen und die Produktionseffizienz zu steigern. Um die Produktkosten zu senken, nutzt diese Art von Gefriertrockner hauptsächlich Strahlungsheizung und eignet sich daher besonders für Lebensmittel.

Je nach Gefriermethode kann man zwischen statischem Gefrieren, dynamischem Gefrieren, Zentrifugalgefrieren, Schalengefrieren, Schleudergefrieren, Sprühgefrieren, Luftstromgefrieren (Luftstrahlgefrieren) usw. unterscheiden.

Die konkrete Wahl des Gefrierverfahrens sollte sich nach der Art des Materials und den Anforderungen des Gefriertrocknungsprozesses richten.

Je nach Einbauort des Wasserauffangbehälters (Wasserdampfkondensators) unterscheidet man zwei Typen: eingebaute und externe. Der eingebaute Wasserauffangbehälter befindet sich im Gefriertrocknungsgerät und kann an den Seiten, am Boden oder an der Rückwand des Gefriertrockners angebracht werden.

Der eingebaute Gefriertrockner spart Stellfläche, der Widerstand des gepumpten Gases zum Wasserauffangbehälter ist gering, und die Verbindungsleitungen und Ventile zwischen Trockenkammer und Wasserauffangbehälter entfallen, was wirtschaftlich ist. Allerdings ist der Abstand zwischen dem eingebauten Wasserauffangbehälter und dem Regal relativ gering, was die Heizgleichmäßigkeit des Regals beeinträchtigt, die Bildung von Wärmebrücken begünstigt und die Wasserauffangeigenschaften des Wasserauffangbehälters negativ beeinflusst. Einige eingebaute Wasserauffangbehälter müssen zum Abtauen abgeschaltet werden, was den Produktionszyklus und die Produktionseffizienz beeinträchtigt. Der externe Wasserauffangbehälter wird außerhalb der Gefriertrocknungskammer angebracht und benötigt ein separates Gehäuse. Gefriertrocknungskammer und Wasserauffangbehälter sind über Leitungen und Ventile verbunden. Seine Vor- und Nachteile sind genau entgegengesetzt zu denen des eingebauten Typs.

Je nach verwendetem Vakuumsystem gibt es zwei Typen: das System mit Wasserdampfstrahlpumpe und das System mit Wasserfalle und mechanischer Pumpe. Das System mit Wasserdampfstrahlpumpe benötigt keine Wasserfalle und kann direkt große Mengen Wasserdampf absaugen. Es bietet ein hohes Absaugvolumen, einen hohen Wirkungsgrad und die Absaugmenge ist regulierbar. Allerdings wird Wasserdampf als Energiequelle benötigt, und der vom Kessel erzeugte Wasserdampfdruck kann schwanken, was die Pumpenleistung beeinträchtigt. Da die Verbrennung in Kesseln Umweltverschmutzung verursachen kann, wird dieses System nur in geringem Umfang eingesetzt. Beim System mit Wasserfalle und mechanischer Pumpe ist ein Kühlsystem für die Wasserfalle erforderlich.

Im Allgemeinen beträgt die minimale Verdampferoberflächentemperatur in einstufigen Verdichtersystemen -35 °C, in zweistufigen Verdichtersystemen -50 °C und in Kaskadenverdichtersystemen -80 °C. Je nach benötigtem Vakuumgrad können vor dem Wasserabscheider verschiedene Vakuumpumpen eingesetzt werden, z. B. eine Roots-Pumpe mit Wasserringpumpe, eine Roots-Schieberpumpe oder eine Roots-Drehschieberpumpe. Alternativ können auch mechanische Vakuumpumpen verwendet werden, die direkt die Atmosphäre absaugen.

Je nach Heizmethode auf dem Regal im Gefriertrocknungsgerät kann man zwischen direkter und indirekter Beheizung unterscheiden.

Direkte Beheizung bedeutet, dass das Regal direkt mit Strom oder verschiedenen Wärmeträgern erhitzt wird. Dies ermöglicht eine schnelle Aufheizzeit und spart Energie, führt aber leicht zu ungleichmäßiger Temperaturverteilung und ist schwer zu steuern. Indirekte Beheizung benötigt einen Wärmetauscher. Nachdem das Wärmeträgermedium im Wärmetauscher erhitzt wurde, wird es zur Zirkulation in das Regal gepumpt. Die Vor- und Nachteile der indirekten Beheizung sind genau umgekehrt.

Je nach verwendetem Heizmedium kann man zwischen Öl-, Wasser-, Dampf- und elektrischer Heizung unterscheiden.

Der Ölpreis ist hoch, die Wärmekapazität gering und das Umwälzvolumen groß. Wasser neigt dazu, sich in den Strömungskanälen der Heizplatten abzulagern, was den Querschnitt des Kanals verringert und den Wärmeaustausch beeinträchtigt. Temperatur und Druck des Wasserdampfs lassen sich nur schwer kontrollieren. Die Temperaturverteilung der elektrischen Heizplatten ist ungleichmäßig. Daher haben verschiedene Hersteller in den letzten Jahren diverse Kälte- und Wärmeträgerflüssigkeiten entwickelt, die für Kälte- und Heizanwendungen geeignet sind, wie beispielsweise Ethylenglykol, RII usw. ⑨ Nach dem Produktionsverfahren lassen sich zwei Typen unterscheiden: kontinuierliche und intermittierende (periodische) Verfahren.

Der kontinuierliche Gefriertrockner zeichnet sich durch hohe Kosten und eine große Produktionskapazität aus und eignet sich für die großtechnische Herstellung eines einzelnen Materials; die Vor- und Nachteile des Chargengefriertrockners sind genau entgegengesetzt zu denen des kontinuierlichen Gefriertrockners.