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La présente invention concerne une installation de
lyophilisation de produits du ~ype comportant une enceinte
à l'intérieur de laquelle sont montées des étagères super-
posées munies de moyens de refroidissement et de chauffage
et supportant des bacs contenant les dits produits.
On sait que la lyophilisation est un procédé pour
éliminer l'eau de la structure de substances organiques ou
minérales, en particulier de produits alimentaires, pharma-
ceutiques etc... et qui consiste essentiellement en une
opération de congélation puis une opération de sublimation
sous vide.
Les installations de lyophilisation actuellement
connues comportent soit deux enceintes séparées: l'une consa-
crée à la congélation, l'autre à la sublimation, cette
dernière pouvant etre mise sous vidè, soit une enceinte
unique dans laquelle on effectue successivement les deux
opérations de congélation et de sublimation et pouvant,
pour cette seconde opération, etre mise sous vide~
Le second type d'installation, s'il constitue une
~O simplification évidente par rapport au premier en réduisant
l'encombrement et les manipulations, n'en présente pas moins de
sérieux inconvénients: les étageres doivent être alternativement
refroidies et réchauffées pour obtenir la congélation et la
sublirnation. Il en résulte une perte d'énergie importante
ainsi qu'une perte de temps nonnégligeablepuisqu'il faut
attendre que l'inversion de température se soit opérée dans
les étagères.
La présente invention apour but de pallier les
inconvénients sus-mentionnés et propose à cet effet une
installation de l~op~ilisation dans laquelle les étageres sont
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formées de deux séries distinctes: une premiere série
maintenue à une température inférieure à 0C et une seconde
série maintenue à une température supérieure à 0C, et qui
comporte un dispositif de transfert pour faire passer les
bacs des étagères de la première série à celles de la seconde
série, l'enceinte étant sous vide.
Chaque serie d'étagères reste ainsi a une température
constante ou sensiblement constante, par exemple - 40C
pour la première série et ~ 40C pour la seconde série, ce
qui elimine les pertes d'énergie et de temps, le dispositif
de transfert, en assurant le déplacement des bacs, permettant
de réaliser successivement la congélation et la sublimation.
Selon une autre caractéristique de l'invention, les
étagères d'une série sont coplanaires aux étageres de l'autre
série et le dispositif de transfert précité est prévu pour
entralner les bacs en les faisant glisser dtune étagère ~
l'autre. On obtient ainsi une configuration très simple et
un fonctionnement très fiable de l'installation.
Selon une autre caractéristique de llinvention,
l'enceinte précitée est munie, entre les deux séries
d'étar3ères, d'un ensemble de volets escamotables formant une
barrière thermique entre les dites séries.
Cet ensemble de volets escamotables arrete le
rayonnement et la convection entre les deux séries d'étagères
et assure ainsi un meilleur rendement thermique de
l'installation, tout en permettant le libre coulissement
-des bacs.~
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention
apparaltront au cours de la description qui va suivre.
~ans les dessins annexés donnés uniquement ~ titre
d'exemple non limitatif:
- la ~igure 1 représente, de fa~con schématique et
en vue de dessus, une installation selon 1 t invention, la paroi
supérieure de l'enceinte étant supposée enIevée,
~ la figure 2 est une coupe selon la ligne II/II de
la figure l;
- la figure 3 est une coupe selon la ligne III/III
de la figure 2, avec arrachement partiel de la paroi de
l'enceinte,
- la figure 4 est une vue identique à la figure 2
mais m~ntrant le dispositif de transfert en cours d'entralne-
ment des bacs,
- la figure 5 montre, à plus grande échelle, des
détails de guidage et d'entra~nement du dispositif de
transfert.
Selon le mode de réalisation représenté sur les
dessins, l'installation comporte essentiellement une enceinte
ou cuve 10 de forme générale parallélépipédique, susceptible
d'etre mise sous vide et fermée, a ses deux extrémités
opposées, par des ~ortes 11 et 12 munies chacune d'un hublot
lla, 12a permettant le controle visuel des produits en cours de
traitement. A l'intérieur de l'enceinte 10 sont montées deux
séries d'étagères ou plaques superposées 20 et 30 destinées à
recevoir des bacs B contenant les prodults à lyophiliser,
ainsi qu'un dispositif de transfert 40 pour faire passer les
bacs B des étagères de la série 20 à celles de la série 30
Les étagères superposées 20a, 20b, 20c ... et
30a, 30~, 30c ... des séries 20 et 30 sont munies de mo~ens
de refroidissement et de chau~fage connus, constitués
par exemple par des serpentins (non représentés), dans
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lesquels circule un fluide réfrigérank et un fluide réchauf
~ant respectivement. On a indiqué en 21,2~ et 31,32 les ca-
nalisations entre ces serpentins et les sources nécessaires de
fluides réfrigérant et réchauffant (non représentées). Les
étagères 20a, 20b, 20c.... et 30a, 30b, 30c sont munies, en
outre, de rebords latéraux 23a, 23b, 23c et 33a, 33b, 33c...
permettant le guidage des bacs B pendant leur translation.
Les températures des fluides réfrigerant et réchauf-
~ant doivent 8tre respectivement inférieure et supérieure à
0C de façon à permettre la congélation des substances aqueuses
contenues dan~ les produits à lyophiliser, puis la sublimation,
sous vide, de ces substances aqueuses. Ces températures peu-
vent être par exemple de - 40C et + 40C.
De plus, chaque étagère 20a, 20b, 20c... de la série
d'étagères froides 20 est coplanaire à une étagère 30a, 30b,
30c... de la série d'étagères chaudes 30.
Le dispositif de transfert, désigné d'une fa~on
générale par 40, comporte un cadre 41 mobile en translation
dans un sens et dans l'autre dans l'enceinte 10 et sur lequel
est articulé un organe de poussée des bacs 42 et un mécanisme
43 pour entra~ner ledit cadre en translation.
Le cadre 41 est formé de deux joues latérales iden-
tiques 410 munies de galets de supportage 411 qui roulent sur
des rails horizontaux 15 fixés sur les parois internes de
l'enceinte 10 et de galets presseurs 413 en appui sur les
parois latérales de ladite enceinte. Les joues 410 sont mun;~
également de crémaillères 415 pour l'entra~nement en transla-
tion du cadre 41.
L'organe de poussée des bacs 42 comportent un en-
semblede barrettes horizontales 420 fixées sur deux montants
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421 articulés, par l'intermédiaire de biellettes 4~2, sur lecadre 41. Chaque montant 4~1 est muni, à sa partie inférieure,
d'un galet 423 coopérant avec une rampe ou came fixe 13 montée
sur l'enceinte. Le profil de la rampe 13 est prévu pour com-
mander le positionnement de l'organe 42 par rapport au cadre
41 de facon que les barxettes 420 occupent soit une position
basse permettant la mise en place des bacs B sur les étagères
20a, 20b, etc.~ (figure 2 et traits pleins de la figure 5),
soit une position haute de façon à engager lesdits bacs B et
10 les entrainer en translation, des étagères de la série 20 vers
celles de la série 30 (figure 4 et tirets de la figure 5). La
rampe 13 est munie, à cet effet, au voisinage de son e~trémi-
té de gauche (en re~ardant la figure 2) d'une portion forte-
ment inclinée 13a.
Le mécanisme 43 d'entrainement en translation du ca-
dre 41 comporte deux arbres 430 montés verticalement et rota-
tivement dans l'enceinte 10, chaque arbre 430 étant muni de
deux séries d~ cannelures 431 prévues pour engrener avec les
crémaillères 415 montrées sur les deux joues latérales 410
20 dudit cadre 41 (voir la figure 5). L'entrainement en rotation
de chaque arbre 430 es~ assuré par un même moteur électrique
432 situé à l'extérieur de l'enceinte, par l'intermédiaire d'un
renvoi à angle droit 433, d'une transmission de tout type
connu, indiquée en 434 prévue pour que les deux arbres 430
tournent en synchronisme et en sens contraire et d'un pignon
435 claveté à la partie supérieure dudit arbre 430, lequel
traverse la paroi de l'enceinte 10. Un joint 436 assurant
l'étanchéité sous vide est prévu a cet effet.
Dans l'enceinte 10, et solidaires de cette dernière,
30 sont montés des galets de guidage superieurs et inférieurs 16
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....
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et 17 respectivement qui assurent un déplacement rectiligne
du cadre 41 en s'opposant à la poussée latérale exercée sur
]edit cadre au niveau des crémalllères~ Les galets 16 sont
en appui sur les faces internes de la partie supérieure des
joues 410 tandis que les galets 17 sont en appui sur les cor-
nières 414 fixées à la partie inférieure des joues 410.
Entre les deu~ séries d'étagères 20 et 30 est prévu
un ensemble de volets escamotables 50 montés rotativement sur
des axes 51. Ces volets S0 occupent normalement, grâce a
un contrepoids ou à un ressort ( non représenté), une position
verticale mais prennent une position horizontale sous l'effet
d'une poussée exercée soit par les bacs lorsque ceux-ci pas-
sent des étagères 20 vers les étagères 30, soit par les bar-
rettes lors du mouvement en sens inverse du cadre 41.
L'installation fonctionne de la façon suivante-
après avoir amené les étagères 20 à la température négative
prédéterminée, on met les bacs B en position, manuellement
ou automatiquement, sur lesdites étagères a~in d'obtenir la
congélation des produits. Puis, dès que ladite température
de congélation est obtenue, on met l'enceinte sous vide et on
procede à la sublimation en faisant passer les bacs B des
plaques froides 20 vers les plaques chaudes 30. Pour cela,
on met en marche le moteur 432 qui, par l'intermédiaire des
arbres 430, entraine en translation, de gauche à droite en
regardant les figures 2 et 4, le cadre 41. L'organe de poussée
des bacs 42 passe alors en position haute, de sorte que chacu-
ne des barrettes420 vient au contact d'un bac et entraine ce
dernier en translation ainsi qu'éventuellement ceux qui le
précèdent. Chaque volet 50 s'efface dès qu'il est heurté par
un ~ac pour ne reprendre sa position première verticale qu'a-
... ..
3~
près le passage du ou desdits bacs. Les bacs étant alors enpositlon sur les étagères 30 on fait circuler le fluide ré-
chauffant jusqu'à l'achèvement de la phase de sublimation. Les
bacs et les produits qu'ils contiennent peuvent être évacués
ensuite par la porte de déchargement 12, En faisant tourner le
moteur 432 en sens inverse, on ramène le cadre 41, de gauche
à droite, à sa position première, les barrettes 420 effaçant
au passage les volets 50.
On pourrait apporter au mode de réalisation decrit
et représenté de nombreuses variantes sans pour autant sortir
du cadre de l'invention.
