أولاً: عملية التجفيف بالتجميد
(أ) مرحلة ما قبل التجميد
تُجمّد مرحلة ما قبل التجميد الماء الحر في المحلول، مما يُكسب المنتج المجفف خصائص فيزيائية جيدة ويمنع تكوّن الرغوة والفيضان أثناء التسامي. يجب أن تكون درجة حرارة ما قبل التجميد أقل بمقدار 10 إلى 20 درجة مئوية من نقطة الانصهار للمنتج لضمان السلامة.
(ب) مرحلة التجفيف بالتسامي
يُوضع المنتج المُجمّد في وعاء مُفرّغ من الهواء ويُسخّن، مما يؤدي إلى تسامي بلورات الثلج وتحولها إلى بخار ماء. يبدأ التجفيف من السطح الخارجي ويتجه تدريجيًا نحو الداخل. تأتي الحرارة اللازمة للتسامي من التوصيل الحراري، والإشعاع، وحمل الغاز.
(ج) مرحلة التجفيف بالامتصاص
تُزيل المرحلة الأولى من التجفيف الماء على شكل بلورات ثلج، بينما تُزيل المرحلة الثانية الماء الممتص. يجب الحفاظ على طاقة كافية وفراغ عالٍ. يُضبط محتوى الرطوبة المتبقية في المنتج المجفف عادةً بين 0.4% و4%.
ثانيًا: العوامل الرئيسية في تقنية التجفيف بالتجميد
(أ) التحكم في درجة الحرارة
خلال مرحلة التجفيف بالتسامي، يجب أن تكون درجة حرارة المنتج أقل من نقطة الانصهار، ويجب ألا يكون معدل التسخين سريعًا جدًا، ويُضبط عند حوالي 5 درجات مئوية في الساعة.
(ب) التحكم في الفراغ
يُعدّ مستوى الفراغ الذي يتراوح بين 10 و30 باسكال خلال مرحلة التسامي مفيدًا لكلٍّ من نقل الحرارة والتسامي.
(ج) معدل التجميد وشكل بلورات الثلج
يؤثر معدل التجميد بشكل مباشر على حجم جزيئات بلورات الثلج في المادة، وبالتالي يؤثر على بنية المادة الصلبة ومعدل التسامي.
ثالثًا: المشاكل الشائعة وحلولها في تقنية التجفيف بالتجميد
(أ) عدم اكتمال تجميد المنتجات
إذا بدأ التفريغ قبل تجميد المنتج بالكامل، سيتبخر الجزء غير المتجمد ويغلي عند وصول الضغط إلى قيمة معينة، مما يُولّد تفاعلات طاردة للحرارة. ثم تنخفض درجة الحرارة بسرعة إلى نقطة الانصهار، مما يؤدي إلى تجميد المنتج، وبالتالي انفجار الزجاجة وانفصال قاعها. يكمن الحل في التزام العاملين في الإنتاج بدقة بمعايير ما قبل التجميد، لضمان تجميد المنتج بالكامل قبل التفريغ.
(ب) مظهر المنتج أو جودته الداخلية دون المستوى المطلوب
قد يؤدي ضعف إحكام غلق عبوة المنتج إلى مظهر أو حتى جودة داخلية دون المستوى المطلوب خلال فترة صلاحيته. عند استخدام نظام التجفيف بالتجميد، يجب ضمان موثوقية مواد التغليف وعمليات الإغلاق لضمان إحكام غلق المنتج.
(ثالثًا) انخفاض معدل التسامي
قد يعود انخفاض معدل التسامي إلى التجميد السريع جدًا، مما ينتج عنه بلورات ثلجية صغيرة وفجوات ضيقة في الهيكل المُسامى، وبالتالي انخفاض معدل التسامي. يمكن معالجة هذه المشكلة بضبط سرعة التجميد للحصول على حجم مناسب لبلورات الثلج، مما يزيد من معدل التسامي. (رابعًا) ضعف إعادة تكوين المنتجات
إذا كان معدل التجميد بطيئًا جدًا، فإن تجانس بنية المنتج يكون ضعيفًا، ويصبح معدل التسامي أسرع، وتكون إعادة تكوين المنتج ضعيفة. يمكن تحسين إعادة تكوين المنتج من خلال التحكم الأمثل في معدل التجميد ودرجة الحرارة.
باختصار، تتمتع تقنية التجفيف بالتجميد بتطبيقات واسعة في العديد من المجالات. مبادئها وعملياتها معقدة نسبيًا، ولكن من خلال التحكم الأمثل في العوامل الرئيسية، يمكن حل المشكلات الشائعة بفعالية، مما يحسن جودة المنتج وكفاءة الإنتاج. تستطيع شركة تشونغفو كولد تشين، بتقنيتها المتقدمة ونظام التحكم الخاص بها، تلبية هذه المتطلبات بشكل أفضل خلال عملية التجفيف بالتجميد، مما يوفر للمستخدمين حلولًا فعالة وموثوقة للتجفيف بالتجميد.