أولًا: تصنيف مجففات التجميد التجريبية: تُعطى الأولوية في مجففات التجميد التجريبية لمؤشرات الأداء مثل صغر الحجم، وخفة الوزن، وتعدد الوظائف، والأداء المستقر، ودقة نظام الاختبار العالية، والتنوع، وقابلية التكيف مع تجارب التجفيف بالتجميد لمواد مختلفة. تتضمن طرق التصنيف الرئيسية لمجففات التجميد التجريبية ما يلي:
1. حسب البنية
① مجفف التجميد الجرسيّ: يتكون من حجرة تجفيف التجميد ومصيدة التبريد، وهما هيكلان علوي وسفلي منفصلان؛ ولا تحتوي حجرة تجفيف التجميد على وظيفة التجميد المسبق. يتطلب هذا النوع من مجففات التجميد تشغيلًا يدويًا عند الانتقال إلى عملية التجفيف بعد التجميد المسبق. معظم مجففات التجميد التجريبية جرسية الشكل، بسيطة التركيب، ومنخفضة التكلفة. عادةً ما تُغطى حجرة تجفيف التجميد بغطاء زجاجي أكريليكي شفاف لتسهيل مراقبة عملية التجفيف.
② مجففات التجميد الموضعية: تتكون من حجرة تجفيف التجميد ومصيدة التبريد، وهما تجويفان مستقلان. تحتوي حجرة تجفيف التجميد على أرفف للتبريد. بعد وضع المادة في حجرة تجفيف التجميد، لا تتطلب عمليتا التجميد المسبق والتجفيف أي تشغيل يدوي. يتميز هذا النوع من مجففات التجميد بعملية تصنيع معقدة وتكلفة إنتاج عالية، إلا أن مجفف التجميد الموضعي يمثل التوجه المستقبلي لتطوير مجففات التجميد، وهو خيار مثالي لاستكشاف عمليات التجفيف بالتجميد، لا سيما لتجفيف المستحضرات الصيدلانية والمنتجات البيولوجية وغيرها من المنتجات الخاصة.
2. التصنيف الوظيفي
① النوع ذو الرفوف العادية: توضع المواد بكميات كبيرة في صواني مخصصة، وهو مناسب لتجفيف الأغذية والأدوية الصينية التقليدية والمساحيق بالتجميد.
② النوع المزود بغطاء: مناسب لتجفيف المواد المعبأة في قوارير. أثناء تحضير عملية التجفيف بالتجميد، تُوزع المادة في القوارير حسب الحاجة، ثم تُغلق الأغطية، وتُجرى عملية التجفيف بالتجميد. بعد التجفيف، يُستخدم نظام الإغلاق لإحكام إغلاق الأغطية، مما يمنع التلوث الثانوي وإعادة امتصاص الرطوبة، ويسهل التخزين طويل الأمد.
... ٣- النوع المزود بموزع: تُوصل القوارير بالجزء الخارجي من حجرة التجفيف لتجفيف المواد الملتصقة بالجدار الداخلي للقوارير. تعمل القوارير كحاويات متصلة بالموزع خارج حجرة التجفيف. تُسخن المواد الموجودة داخل القوارير بدرجة حرارة الغرفة. يتيح مفتاح الموزع إمكانية إزالة القوارير أو إضافتها بسهولة حسب الحاجة دون إيقاف الجهاز.
... نظريًا، كلما انخفضت درجة حرارة مصيدة التبريد، زادت قدرتها على امتصاص الماء. مع ذلك، تتطلب درجات حرارة مصيدة التبريد المنخفضة قدرات تبريد أعلى، مما يؤدي إلى ارتفاع تكاليف الماكينة ونفقات التشغيل. توفر سلسلة مجففات التجميد التجريبية عدة درجات حرارة لمصيدة التبريد، بما في ذلك حوالي -50 درجة مئوية و-80 درجة مئوية. يُعد التجفيف بالتجميد عند -50 درجة مئوية مناسبًا للمنتجات سهلة التجفيف بالتجميد، بينما يُعد التجفيف بالتجميد عند -80 درجة مئوية مناسبًا لبعض المنتجات الخاصة. تُظهر التجارب أن قدرة امتصاص الماء تتحسن بشكل ملحوظ مع انخفاض درجة حرارة مصيدة التبريد من -35 درجة مئوية إلى -55 درجة مئوية؛ إلا أن التحسن لا يكون ملحوظًا عند درجات حرارة أقل من -55 درجة مئوية. لذلك، ما لم تكن هناك متطلبات خاصة، فإن درجة حرارة مصيدة التبريد التي تبلغ حوالي -50 درجة مئوية هي الخيار الأمثل.
2. معدل التبريد: يعكس معدل التبريد قدرة نظام التبريد على التبريد. في حالة عدم وجود حمل، يجب أن تصل درجة حرارة مصيدة التبريد إلى درجة الحرارة المحددة خلال ساعة واحدة. على سبيل المثال، بالنسبة لمجفف التجميد ذي درجة حرارة مصيدة التبريد ≤ -50 درجة مئوية، يجب ألا يتجاوز الوقت اللازم لوصول درجة حرارة مصيدة التبريد إلى -50 درجة مئوية من بداية التبريد ساعة واحدة.
3. مستوى الفراغ النهائي: يعكس مستوى الفراغ النهائي مدى تسرب مجفف التجميد وكفاءة مضخة التفريغ. يجب أن يكون مستوى الفراغ في مجفف التجميد ضمن نطاق معقول. يُعدّ الفراغ المفرط ضارًا بنقل الحرارة، وقد يُقلل من سرعة التجفيف، ولكن يجب أن يصل مستوى الفراغ النهائي في مجفف التجميد، في حالة عدم وجود حمل، إلى 15 باسكال على الأقل.
4. زمن التفريغ: يجب ألا تتجاوز سرعة تفريغ مجفف التجميد، في حالة عدم وجود حمل، نصف ساعة لخفض الضغط من الضغط الجوي إلى 15 باسكال.
5. نظام التحكم: تختلف أنظمة التحكم في مجففات التجميد من حيث النوع والوظيفة. بالنسبة لمجففات التجميد التجريبية، والتي تستخدم بشكل أساسي لاستكشاف عمليات التجفيف بالتجميد والإنتاج التجريبي على نطاق صغير، يجب أن يكون نظام التحكم قادرًا على عرض معلمات عملية التجفيف بالتجميد في الوقت الفعلي وتسجيلها تلقائيًا؛ وتعيين برامج عملية التجفيف بالتجميد وتعديلها وتنفيذها بشكل فعال؛ وأن يحتوي على واجهة اتصال لسهولة الحصول على البيانات وتخزينها.