مجفف ليوفيلي

أنواع مجففات التجفيف بالتجميد

مجفف التجفيف بالتجميد، يُعرف أيضًا باسم مجفف التجمد، هو جهاز تجفيف يُستخدم لإزالة المذيبات من مادة ما عن طريق عملية التجفيف بالتجميد. توجد العديد من أنواع مجففات التجمد، تختلف كل منها في وظيفتها وأدائها ومواصفاتها.

• مجفف التجمد التجريبي / على نطاق صغير

  صُممّت آلات التجفيف بالتجميد على نطاق صغير لتجفيف السعة المنخفضة. تُستخدم لأغراض التدريب أو لإجراء التجارب والاختبارات الأولية. اعتمادًا على حجم التجربة، قد تختلف أحجام خزانات هذه الوحدات من بضعة أقدام مكعبة إلى عشرات الآلاف. تتوفر مجففات التجمد في جميع أنواع تقنيات التجفيف بالتجميد الثلاثة: الدوارة، والمُتعددة، والمُتعددة الطبقات. تعمل مجففات التجمد على نطاق صغير بنفس طريقة مجففات التجمد على نطاق صناعي. تُعدّ مجففات التجمد على نطاق صغير نموذجًا قبل التوسع للشركات التي تسعى إلى إضفاء الطابع النهائي على عملية التجفيف بالتجميد.

• مجفف التجمد المُتعدد

  مجفف التجمد المُتعدد مناسب للأشخاص الذين يعملون مع أفراد أو دفعات صغيرة الحجم من العينات. يُتيح تصميم المجمع التجفيف المتزامن للعينات التي تُوضع تحت فراغ، مما يجعل العملية أسرع من مجففات التجمد ذات الطبقات. تحتوي الوحدات على صواني كبيرة تأتي مع حاملات عينات متعددة يمكنها استيعاب أي تركيبة من القوارير، والقوارير، وأطباق بتري. تُعدّ مجففات التجمد المُتعددة فعالة من حيث التكلفة ومحدودة في قدرتها الإنتاجية.

• مجفف التجمد ذو الطبقات

  تُعدّ مجففات التجمد ذات الطبقات أكثر النماذج شيوعًا، وتُستخدم على نطاق واسع في صناعات الأغذية والأدوية. في هذه الآلة، تُستخدم الرفوف المبردة للتحكم في درجة حرارة المادة التي يتم تجفيفها. تُجهز الآلة عادةً بمكثف يُزيل الرطوبة من المادة التي يتم تجفيفها ويمنعها من دخول دائرة التبريد. تُستخدمها شركات الأدوية لمعالجة منتجات مثل الأجسام المضادة، واللقاحات، والإنزيمات، ومنتجات الدم، والكربوهيدرات، والبروتينات، والسوائل المحتوية على البروتين. من ناحية أخرى، تُستخدمها شركات تصنيع الأغذية لمعالجة المنتجات الغذائية مثل اللحوم، والبيض، والبيرة، والقهوة، والبرتقال، والفواكه، والخضار، والعديد من المنتجات الأخرى.

• مجفف التجمد الدوار

  كما يوحي اسمه، يحتوي مجفف التجمد الدوار على أسطوانة تدور. يُتوفر المجفف إما بتصميم مُغطى أو غير مُغطى. تُستخدم شركات الأدوية عادةً مجففات التجمد الدوارة ذات أسطوانة غير مُغطاة لتجفيف اللقاحات، والمضادات الحيوية، ومنتجات الأدوية الأخرى. من ناحية أخرى، تُستخدم شركات تصنيع الأغذية التصميم المُغطى لتجفيف منتجات الأغذية العضوية. الميزة الرئيسية لمجفف التجمد الدوار هي أنه يُتيح معالجة عينات متعددة. تُحمل الآلة وتُفرغ بسهولة أيضًا، وتُتيح إنتاجًا واسع النطاق يتم تجميده وتجفيفه في وقت واحد.

مواصفات وصيانة مجففات التجفيف بالتجميد

تختلف مواصفات مجفف التجفيف بالتجميد عادةً حسب الطراز والعلامة التجارية. ومع ذلك، فإليك بعض المواصفات القياسية مع تفسيراتها المقابلّة التي تُشير إلى أهميتها في تشغيل مجفف التجفيف بالتجميد:

• حجم الحجرة

  يشير هذا إلى أبعاد وحجم حجرة التبريد، حيث تُوضع المادة المراد تجفيفها (عادةً الطعام). يمكن أن يؤثر حجم الحجرة على مقدار المادة التي يمكن معالجتها في وقت واحد. قد تتراوح الأحجام النموذجية من الغرف الصغيرة المزودة بمنضدة يبلغ حجمها حوالي 30 × 25 × 30 سم إلى الغرف التجارية الكبيرة التي يتجاوز حجمها مترًا واحدًا في أي بعد، وتصل أحيانًا إلى 3 أمتار في الطول. يمكن للحجرة الأكبر أن تُعالج كميات أكبر من المواد، لكنها ستكون أيضًا أكبر وأغلى ثمناً.

• قدرة التبريد

  تُستخدم مجففات التجفيف بالتجميد التبريد لتجميد المواد الغذائية قبل تجفيفها. يُشار إلى مقدار تبادل الحرارة الذي يتم إجراؤه لكل وحدة زمنية باسم قدرة التبريد، وعادةً ما يُقاس بوحدة BTU (وحدات حرارية بريطانية) أو واط. كما هو الحال مع حجم الحجرة، تُتيح قدرة التبريد الأكبر معالجة كميات أكبر من المواد، لكنها ستكون أيضًا أكثر تكلفة ويزيد من تكاليف الطاقة.

• نظام الفراغ

  يحتوي مجفف التجفيف بالتجميد على نظام فراغ يُسحب الهواء من حجرة التبريد. يحتوي النظام على مضخة (عادةً مضخة ريش دوارة أو مضخة حلزونية) والسباكة المُرتبطة بها والقياسات لمراقبة مستوى الفراغ الذي يتم تحقيقه. عادةً ما تُشير مستويات الفراغ بوحدة torr، mmHg، أو Pa (باسكال)، وعادةً ما تزداد كفاءة الجفاف مع ازدياد قوة الفراغ (بمعنى ضغط أقل). سيحقق نظام فراغ ذو أداء أعلى فراغات أعمق بشكل أسرع، مما يُسرع عملية التجفيف. ذلك لأن معدل التسامي ومعدل نقل الحرارة يزدادان.

• نظام التسخين

  بمجرد تجميد مادة الطعام وتعرضها لفراغ عالٍ، يمكن أن يحدث التسامي للرطوبة الموجودة في مادة الطعام. لتسهيل هذه العملية، قد يكون التسخين الخارجي أو الداخلي ضروريًا. قد يكون مقدار الحرارة المُقدّمة ضروريًا أيضًا لتحقيق التجفيف الصحيح والحفاظ على مادة الطعام. سيوفر نظام تسخين عالي الجودة تسخينًا أكثر تماثلًا ودقة ويُسخن المادة بشكل أسرع.

• نظام التحكم

  يمكن التحكم في جميع عمليات مجفف التجفيف بالتجميد إلكترونيًا باستخدام نظام تحكم مُدمج في المعالج الدقيق مع واجهة رسومية سهلة الاستخدام. قد يُمكّن نظام التحكم التحكم الآلي، وتسجيل البيانات، وتخزين الوصفات، وإمكانيات المراقبة عن بُعد. وهذا يعني أن الآلة يمكن استخدامها في مواقع مختلفة ولأغراض غذائية مختلفة، ويمكن تسجيل إعدادات مختلفة تتوافق مع تلك المواد الغذائية. قد تتضمن الوظائف الأخرى أيضًا ميزات التنبيه والتشخيص. قد تستخدم أنظمة التحكم الأكثر تعقيدًا مُتحكم PID (النسبة والتكامل والمشتقة) لتنظيم دقيق لمعلمات التجفيف.

لتحقيق الأداء الأمثل وطول عمر مجفف التجفيف بالتجميد، تُعدّ الصيانة الدورية أمرًا ضروريًا. فإليك بعض نصائح الصيانة التي يجب مراعاتها:

• اطلع دائمًا على دليل الشركة المصنّعة للحصول على تعليمات الصيانة المحددة.
• ضع جدولًا للتنظيف والالتزام به. نظّف حجرة التجفيف وصواني المكثفات والفلاتر بانتظام لمنع الانسداد والحفاظ على تدفق الهواء.
• استخدم المنظفات الخفيفة وتجنب المنظفات الكاشطة لمنع تلف المكونات الحساسة.
• افحص حشوات الأبواب بانتظام بحثًا عن أي علامات على التآكل أو التلف، واستبدلها عند الضرورة لضمان إحكام الإغلاق ومنع فقدان الطاقة.
• أجرِ فحوصات روتينية على مضخات الفراغ ومقاييس الضغط لمراقبة أي تغييرات قد تُشير إلى عطل قيد التطور.
• قم بتزييت الأجزاء المتحركة حسب توصيات الشركة المصنّعة، مما يُضمن التشغيل السلس مع تقليل تآكل المكونات بمرور الوقت.
• احتفظ بسجل صيانة لتتبع عمليات التنظيف والإصلاحات والاستبدالات، وارجع إليه في حال ظهور مشكلات لاحقًا.
• أخيرًا، قم بتدريب المستخدمين على تقنيات التعامل الصحيحة أثناء استخدام الآلة لتقليل الضرر العرضي أو سوء الاستخدام الذي قد يؤدي إلى الأعطال المبكرة.

سيناريوهات

• صناعة الأغذية:

  تُستخدم مجففات التجفيف بالتجميد على نطاق واسع في صناعة الأغذية المجففة. يمكن لهذه الآلة أن تحافظ بشكل كبير على المواد الغذائية أثناء تجفيف الأطعمة القابلة للتلف مثل الفاكهة، واللحوم، والخضار، ومستخلص القهوة. إلى جانب ذلك، يمكن لمجفف التجفيف بالتجميد أن يُضاعف حجم الطعام ووزنه لضمان النقل والتخزين الفعالين.

• البحوث الطبية الحيوية:

  تلعب مجففات التجفيف بالتجميد دورًا مهمًا في مجال البحوث الطبية الحيوية للحفاظ على العينات البيولوجية مثل بلازما الدم، وعينات الأنسجة، وثقافات الخلايا. يُعدّ الحفاظ على هذه العينات ضروريًا للتخزين طويل الأجل، مما يُتيح للعلماء إجراء دراسات واسعة النطاق وإجراء اكتشافات مهمة. علاوة على ذلك، يُعدّ استقرار العينات البيولوجية وقابليتها للحياة عاملًا أساسيًا لضمان دقة وموثوقية نتائج البحث.

• صناعة الأدوية:

  تُعدّ مجففات التجفيف بالتجميد ضرورية في صناعة الأدوية للحفاظ على اللقاحات، الأجسام المضادة، والإنزيمات، والأدوية الحساسة الأخرى. غالبًا ما تحتوي هذه الأدوية على بروتينات قيّمة ومُركبات نشطة تتأثر بسهولة بتغيرات درجة الحرارة والرطوبة. من خلال استخدام مجفف التجفيف بالتجميد، يمكن تخزين هذه الأدوية مع الحفاظ على فاعليتها سليمة، مما يُقدم للمرضى خيارات علاجية آمنة وفعالة.

• الصناعة الكيميائية:

  تُستخدم مجففات التجفيف بالتجميد في الصناعة الكيميائية لإنتاج وحفظ المُركبات الكيميائية، والبوليمرات، والعوامل المساعدة. يُعدّ استقرار هذه المواد وعمرها الافتراضي أمرًا ضروريًا للعديد من التطبيقات الصناعية. علاوة على ذلك، يساعد التجفيف بالتجميد على تقليل حجم المواد الكيميائية، مما يُسهّل التعامل والنقل.

• منتجات التجميل والعناية الشخصية:

  تُعدّ مجففات التجفيف بالتجميد معدات أساسية تُستخدم في صناعة منتجات التجميل والعناية الشخصية لإنتاج منتجات مثل أقنعة الوجه، وُمُنظفات الوحدة الجرعة، ومُركبات المسحوق النشطة. غالبًا ما تحتوي هذه المنتجات على مكونات حساسة ونشطة تحتاج إلى الحفاظ عليها للحفاظ على فاعليتها وجودتها. علاوة على ذلك، يُتيح استخدام تقنية التجفيف بالتجميد التعبئة والتوزيع المريحين لهذه المنتجات على شكل مسحوق أو مُركّز.

كيفية اختيار مجفف التجفيف بالتجميد

تُستخدم مجففات التجفيف بالتجميد في مختلف الصناعات، وتختلف احتياجات كل تطبيق. ونتيجة لذلك، عند اختيار مجفف التجفيف بالتجميد، من الضروري النظر إلى معلمات الآلة مع مراعاة المتطلبات المحددة.

يجب فهم السعة أولاً عند إنتاج كمية معينة من المواد. من الضروري التعرف على المقاييس المُستخدمة للتعبير عن سعة الآلة، مثل مساحة الصينية وكمية الرفوف. يُعدّ الحفاظ على معدل إخلاء الآلة، الذي يُشير إلى سرعة ضخ الحجرة لأسفل لتحقيق مستوى فراغ معين، أمرًا أساسيًا أيضًا. يؤثر هذا العامل بشكل مباشر على وقت التجفيف بالتجميد.

يُعدّ دراسة أنظمة التسخين والتبريد التي تُستخدم في مجفف التجفيف بالتجميد أمرًا مُجدٍ. تُستخدم بعض النماذج سخانات الرفوف وتيارات الحمل لتحقيق الحرارة المطلوبة، بينما تحتوي نماذج أخرى على مُسخّنات / مُبردات مباشرة / غير مباشرة. بشكل عام، تؤدي الأنظمة الأكثر تقدمًا مثل الماء / الإيثيلين جليكول (مُبرد حالي)، التي تُتيح توزيعًا أكثر تماثلًا لدرجة الحرارة، إلى دوائر تجفيف بالتجميد أقصر.

يُعدّ نظام التحكم والمراقبة أحد العوامل الحاسمة التي يجب مراعاتها. اعتمادًا على التطبيق، قد يكون مُؤقت بسيطًا كافيًا، بينما قد تتطلب العمليات الأكثر تعقيدًا مُتحكمات منطقية قابلة للبرمجة (PLC) مع شاشة لمس، ونقل بيانات عن بُعد، وميزات أخرى. من الضروري التحقق مما إذا كان النظام المُستخدم مُتوافقًا مع المعايير التنظيمية ذات الصلة، مثل المعايير الدوائية.

حدد أيضًا ما إذا كانت الآلة التي تُفكر في شرائها تتمتع بأي سمات نوعية. اسأل عما إذا كانت المادة المُستخدمة لبناء الحجرة تؤثر على قابليتها للتآكل، خاصةً في الحالات التي يُطلب فيها الغسيل والتعقيم، أو كم من الوقت يمكن أن يُحافظ الفراغ عليه. يمكن أن يؤثر اختيار آلة ذات أداء عزل فراغ مُوثوق به أيضًا على كفاءة الطاقة في مجفف التجمد. ستُقلل هذه الفائدة بشكل كبير من تكاليف تشغيل الآلة.

أخيرًا، قد تكون هناك تكاليف إضافية مُرتبطة بتشغيل آلة التجفيف بالتجميد. على سبيل المثال، قد تتطلب بعض النماذج طاقة هوائية أو هيدروليكية، بينما تُستخدم نماذج أخرى إمدادات طاقة كهربائية.

أسئلة وأجوبة

س1: ما هي الاختلافات الرئيسية بين مجفف التجمد ومجفف التجفيف بالتجميد؟

ج1: لا يوجد فرق كبير بين مجفف التجمد ومجفف التجفيف بالتجميد، حيث تؤدي كلاهما نفس الوظيفة. قد تختلف المصطلحات اعتمادًا على التطبيق أو سياق الصناعة. ومع ذلك، فإن التمييز بينهما يكمن في العملية. في حين أن كلا الآلتين تستخدم التجميد والتجفيف لإزالة الرطوبة، فإن مجفف التجمد يُطبق الحرارة على المنتج لبدء عملية التجفيف، بينما يُزيل مجفف التجفيف بالتجميد الحرارة من خلال تجفيف المنتج بالتجميد.

س2: ما هي حدود مجفف التجفيف بالتجميد؟

ج2: العوامل التي قد تُحدّ من الاستخدام الواسع النطاق لمجففات التجفيف بالتجميد هي كما يلي: أولًا، التكلفة الأولية العالية وتكاليف التشغيل لمعدات ثانيًا، إنتاجية الآلة المنخفضة ثالثًا، التكاليف الرأسمالية الكبيرة المُرتبطة بتطوير وصيانة أنظمة فراغ عالية الجودة ورابعًا، الوصول المحدود إلى الفنيين المهرة لصيانة المعدات وإصلاحها.

س3: ما هي بعض الاتجاهات في سوق مجففات التجفيف بالتجميد؟

ج3: الاتجاه في سوق مجففات التجفيف بالتجميد هو نحو التقدم التكنولوجي والكفاءة العالية. أدى التطوير إلى آلات أكثر إحكاما مع دورات تجفيف أسرع. إضافةً إلى ذلك، هناك طلب متزايد على العمليات الصديقة للبيئة، مما يُحفّز التحول إلى مجففات تستهلك طاقة أقل ولديها أنظمة إعادة تدوير أفضل.