تشمل التطبيقات الرئيسية لمجففات التجميد الحديثة ما يلي: تجفيف وتخزين الأنسجة البيولوجية المعزولة بالتجميد؛ تجفيف وحفظ البكتيريا والفيروسات الحية بالتجميد؛ تجفيف الأدوية الصينية التقليدية والأدوية الغربية والأدوية البيولوجية ومشتقات الدم بالتجميد؛ تجفيف وتخزين الأطعمة الجاهزة والأطعمة الصحية والأطعمة الوظيفية بالتجميد؛ وتحضير مواد النانو سيراميك ومساحيق المعادن الدقيقة المختلفة بالتجميد. لذلك، تُستخدم مجففات التجميد على نطاق واسع في مجالات الكيمياء والأغذية والمواد والمستحضرات الصيدلانية والمنتجات البيولوجية. هي معدات تُستخدم في تقنية التجفيف بالتجميد، وتُعدّ آلات معقدة نسبيًا تتطلب معرفة بمجالات التبريد، والفراغ، والديناميكا الحرارية، والميكانيكا، وديناميكا الموائع، والتحكم الكهربائي، وأوعية الضغط.
أولًا: نظام التحكم الآلي
تُجهّز العديد من مجففات التجميد بأنظمة تحكم آلية، مع توفيرها أيضًا لوظائف التحكم اليدوي. ومع ذلك، تختلف طرق التحكم الآلي اختلافًا كبيرًا بين الشركات المصنعة، ويجب على المستخدمين فهم هذه الاختلافات.
ينبغي أن يشمل التحكم الآلي في مجفف التجميد جزأين: أولًا، التشغيل والإيقاف الآلي لكل جزء من المعدات وفقًا لمتطلبات عملية التجفيف بالتجميد في أوقات محددة؛ وثانيًا، التتبع الآلي لدرجة حرارة رفوف حجرة التجفيف بالتجميد وفقًا لمنحنى التجفيف. لا ينبغي أن تتطلب عملية التجفيف بالتجميد بأكملها تدخلًا يدويًا، على الرغم من إمكانية التدخل اليدوي عند الحاجة. مع ذلك، تحتوي بعض مجففات التجميد على تحكم آلي غير مكتمل، حيث يقتصر على تتبع منحنى التجفيف بالتجميد تلقائيًا، بينما تتطلب الأجزاء المتبقية تدخلًا يدويًا.
يمتد التحكم الآلي في بعض مجففات التجميد حتى نهاية عملية التجفيف بالتجميد فقط. لا يمكن إجراء عمليات ما بعد التجفيف بالتجميد، مثل ضغط الحجرة، وإزالة الجليد من المكثف، والتعقيم بالبخار، تلقائيًا، بل تتطلب تشغيلًا يدويًا. ويشمل التعقيم بالبخار، على وجه الخصوص، العديد من صمامات التحكم، مما يجعل التشغيل اليدوي مُرهقًا. في مثل هذه الحالات، يُنصح باختيار مجفف تجميد مزود ببرنامج تعقيم تلقائي.
تستخدم بعض مجففات التجميد حواسيب صغيرة مُخصصة للتحكم التلقائي، وهي سهلة التشغيل والبرمجة. تعرض هذه الحواسيب البيانات بلغة خاصة بالتجفيف بالتجميد، وتتضمن شاشة فلورية، وطابعة، وأقراص مرنة. ويمكنها تخزين عشرات برامج التجميد في آنٍ واحد، مع عرض محتوى كل برنامج، كما يُمكن طباعة البرنامج كاملًا. بينما تستخدم مجففات تجميد أخرى أجهزة للتحكم التلقائي، وهي أكثر تعقيدًا في التشغيل والبرمجة، وتستطيع تخزين عدد أقل من برامج التجفيف بالتجميد.
تُعد أجهزة التسجيل أيضًا بالغة الأهمية لمجففات التجميد. فهي تُسجل عملية التجفيف بالتجميد بأكملها في بيئة مفرغة من الهواء للرجوع إليها لاحقًا. معظم أجهزة التسجيل هي مسجلات متعددة النقاط، قادرة على تسجيل النقاط وتسجيل النصوص مباشرةً، كما أنها مزودة بأنظمة عرض رقمية.
ثانيًا: أجهزة أخذ العينات
1. جهاز أخذ العينات الوسيط
يمكن تجهيز بعض مجففات التجميد الصغيرة بأجهزة أخذ عينات وسيطة لأخذ عينات للمراقبة والاختبار أثناء عملية التجفيف بالتجميد دون كسر الفراغ، وذلك لتحديد مدى تقدم العملية.
2. جهاز تحديد نقطة الانصهار
تُجهز مجففات التجميد بأجهزة تحديد نقطة الانصهار، والتي تُحدد نقطة الانصهار للمنتج أثناء مرحلة ما قبل التجميد، وتُراقب ما إذا كان المنتج ينصهر أثناء التسامي.
3. جهاز التحميل/التفريغ الآلي للصناديق ونظام مياه التبريد
يمكن تجهيز مجففات التجميد بأجهزة تحميل وتفريغ آلية للصناديق لتقليل تكاليف العمالة وضمان سلامة المنتج.
في بعض مجففات التجميد الصغيرة والمتوسطة الحجم، يكون التبريد بالهواء غير مناسب، كما أن إضافة برج تبريد للتدوير أمر مُرهق. في مثل هذه الحالات، يُمكن تركيب نظام تدوير مياه التبريد. يحتوي هذا النظام على مضخة مياه وخزان مياه ومبرد، يدور مع إمدادات مياه التبريد في مجفف التجميد، مع قيام المبرد بالحفاظ على درجة حرارة الماء المطلوبة.
