آشنایی با روش کار فریز درایر - الکتروبهمن

آشنایی با نحوه کار کردن فریز درایر

فریز درایینگ که همان کار خشک کردن انجمادی با نام لیوفیلیزاسیون نیز شناخته می ‌شود، یک عملیات حذف رطوبت از مواد فاسدشدنی برای نگهداری آن ‌ها است. از طریق این روش، عمر مفید آن‌ ها افزایش می‌ یابد و با هدف سبک شدن برای حمل و نقل آماده می شود.

فریز درایینگ به ‌این روش انجام می ‌شود که نخست ماده مورد نظر منجمد می‌ گردد بعد با کاهش فشار و افزودن حرارت، آب منجمد موجود در ماده، تصعید می‌ گردد و مستقیما به بخار تبدیل می‌ شود. در این روش رطوبت‌ زدایی بر عکس بقیه روش‌ ها است که از گرما برای تبخیر آب استفاده می ‌کنند. فریز درایینگ یا همان خشک کردن سرمایشی به ‌دلیل استفاده از دمای پایین در طول فرایند، موجب حفظ کیفیت و شکل محصولات نهایی می ‌شود. عمده‌ ی کاربردهای فریز درایینگ در زیست شناسی، زیست پزشکی و همچنین صنایع ‌غذایی می ‌باشد.

مقاله آموزشی: آشنایی با یخچال قنادی و شیرینی فروشی

مزیت های فریز درایینگ

فریز درایینگ به عنوان بهترین و تاثیر گذارترین روش رطوبت زدایی شناخته می ‌شود. دلیل این موضوع، حفظ کیفیت مواد غذایی می باشد یعنی این که بو، شکل و فرم مواد نسبت به سایر روش‌ های خشک کردن، کیفیت بهتری را حفظ می ‌کند. 

مزایای خشک کردن انجمادی به چند روش پایین انجام می شود:

افزایش عمر نگهداری در انبار

به‌ دلیل انجام فرایند فریز درایینگ در دماهای پایین و زدایش سریع آب در اثر فرایند تصعید، عمر انبار کردن مواد بالا می رود.

 در صورت انجام درست فرایند خشک کردن، بسته بندی مناسب و نگهداری در شریط ایده آل، عمر نگهداری آن تا 12 ماه قابل افزایش است.

اضافه کردن دوباره رطوبت برای مصرف

اگر ماده خشک شده برای مصرف نتواند به راحتی و به صورت کامل رطوبت جذب نماید، مسلما کیفیت پایینی خواهد داشت. به همین دلیل ایجاد ساختار متخلخل در مواد درای فریز شده، مواد غذایی می ‌توانند به طور کامل رطوبت را دوباره جذب کنند. همین موضوع کیفیت موادغذایی را افزایش می دهد و آن‌ ها را برای مصرف، آماده می کند.

داشتن تاثیر عالی بر مواد مغذی و کیفیت ظاهری

به ‌خاطر انجام فرایند در دمای پایین، مواد مغذی و رنگ مواد حفظ شده. میوه خشک شده انجمادی، شکل و خصوصیات نرمی و تردی را حفظ می ‌کنند.

ایرادات فریز درایینگ

در روش فریز درایینگ معایبی وجود دارد:

امکان رشد میکروبی

درسته که رشد میکروبی در شرایط رطوبتی پایین مهار می ‌شود ولی میکروب‌ ها می ‌توانند در مواد غذایی همچنان باقی بمانند. نمونه این موضوع شیوع هپاتیت نوع A در ایالات متحده در سال 2016 می‌ باشد که ناشی از توت فرنگی ‌های منجمد بود. اگر محصولات به خوبی بسته بندی و ذخیره نشوند، می‌توانند رطوبت جذب کرده و بدین ترتیب شرایط را برای رشد سریع میکروب فراهم کنند.

بالا بودن هزینه ها

هزینه خشک کردن انجمادی 5 برابر بقیه ی روش ‌های معمول خشک کردن می‌ باشد. پس، در صورت عدم وجود ارزش افزوده کافی بعد از خشک کردن محصول، این روش توجیه پذیر نیست. البته، هزینه فریز درایینگ بسته به نوع محصول، مواد بسته بندی و ظرفیت فراوری می تواند متغیر ‌باشد.

مقاله آموزشی: آشنایی با سردخانه ضد انفجار و کاربرد آن

مراحل فریز درایینگ

فریز درایینگ از سه مرحله تشکیل ‌شده که اصلی ترین مرحله آن، منجمد کردن است. اگر مراحل فرایند فریز درایینگ به خوبی انجام گیرد، تا 30 درصد در زمان خشک شدن صرفه‌ جویی شده.

انجماد

روش ‌های متنوعی برای انجماد محصول مورد نظر وجود دارد. انجماد می ‌تواند داخل فریزر، حمام سرد یا در یک ردیف از فریز درایر اتفاق بیفتد. سرد کردن در دماهای پایین ‌تر از نقطه سه ‌گانه اطمینان می ‌دهد که رطوبت منجمد، به جای ذوب شدن، مستقیما بخار می‌ شود. در این روش شکل ظاهری ماده حفظ می‌ شود.

خشک کردن اولیه

در مرحله دوم در فریز درایینگ، خشک کردن اولیه یا همان تصعید کردن است که در این مرحله فشار سامانه کاهش پیدا می کند و به ماده حرارت اضافه می‌ شود تا آب منجمد، تصعید شود که مستقیما به بخار تبدیل می شود. ایجاد خلا، سرعت تصعید را بالا می ‌برد. یک کندانسور برای تجمیع و جامد ساختن بخار آب تولیدی استفاده می ‌شود. در این مرحله حدود 95 درصد از رطوبت و آب موجود در ماده خشک می ‌شود. خشک کردن اولیه امکان دارد به کندی صورت گیرد. اگر حرارت داده شده به ماده زیاد باشد، ساختار کلی ماده را تغییر می‌ دهد.

خشک کردن ثانویه

آخرین مرحله فریز درایینگ، خشک کردن ثانویه می باشد که در آن پیوندهای یونی محدود مولکول‌ های آب گسسته می‌ شوند. با افزایش درجه حرارت نسبت به مرحله خشک کردن اولیه، پیوندهای باقی ‌مانده بین ماده و مولکول ‌های آب از بین می‌ رود. ماده ‌ای که به روش فریز درایینگ خشک می‌ شود، ساختار آن به صورت متخلخل نگه ‌داری می ‌شود.

 بعد از اتمام فرایند فریز درایینگ و پیش از مهر و موم شدن ماده، خلا می ‌تواند با یک گاز بی ‌اثر از بین برود. اکثر مواد می ‌توانند تا جایی خشک شوند که 1تا5 درصد رطوبت باقی بماند. 

مقاله آموزشی: آشنایی با سردخانه خرما

کاربرد فریز درایر در صنعت دارو و بیوتکنولوژی

اکثر شرکت‌ های داروسازی از روش فریز درایینگ برای افزایش عمر مفید محصولات خود مانند واکسن ‌های ویروسی زنده، بیولوژیک ‌ها و دیگر مواد تزریقی استفاده می ‌کنند.

به روش خشک کردن مواد و رطوبت‌ زدایی آن ‌ها و بعد بسته ‌بندی آن ‌ها در محفظ‌ های شیشه ‌ای آمپول مانند، آن‌ ها می ‌توانند به راحتی ذخیره و حمل شوند و در آخر برای تزریق به شکل اولیه خود برگردند. کاربرد دیگر آن در تولید قرص است و مزیت آن در این می باشد که به افزودنی کمتری نیاز است.

فریز درایر مواد غذایی

اصلی ترین هدف فریز درایینگ مواد غذایی، افزایش عمر مفید آن ‌ها در عین حفظ کیفیت شان می باشد. در بین روش‌ های خشک کردن مواد غذایی، فریز درایینگ به دلیل حفظ ساختار ماده و طعم آن، به نتیجه دلخواه نزدیک‌ تر می شود و به دلیل گران بودن فریز درایینگ، از آن برای حفظ مواد با ارزش بالا مانند میوه‌ های فصلی و سبزیجات به دلیل محدودیت دسترسی به آن‌ها همچنین قهوه و جیره نظامی مورد استفاده قرار می گیرد.

میوه توت‌ فرنگی به دلیل ساختار ظریفش و رطوبت بالای آن، اگر با روش‌ های ساده رطوبت ‌زدایی شود، کیفیت خود را کامل از دست می‌ دهد.

مقاله آموزشی: آشنایی با اصول سردخانه نگهداری دارو

معرفی اجزای فریز درایر

گرچه فریز درایرها مدل های مختلفی دارند، اما تعدادی از اجزای آن ‌ها معمول و ضروری می ‌باشد.

 این اجزای ضروری عبارتند از:

محفظه

محفظه از درون کاملا صیقل داده می شود و به خوبی عایق کاری ‌شده. این محفظه دارای تعدادی قفسه برای محصولات بوده و از فولاد ضد زنگ ساخته می ‌شود.

کندانسور

کندانسور دارای کویل و صفحات حاوی مبرد می ‌باشد که می‌ توانند در داخل یا خارج محفظه قرار بگیرند. در طول فرایند، کندانسور آب را جمع آوری می‌ کند. برای افزایش بازده، دمای کندانسور باید 20 درجه کمتر از دمای محصولات در حین خشک کردن اولیه باشد. 

سیال اطراف قفسه

میزان انرژی گرمایی مورد نیاز برای فرایند خشک کردن اولیه و ثانویه، از طریق مبدل گرمایی خارجی تنظیم می ‌شود. اکثرا روغن سیلیکون به وسیله پمپ در اطراف سیستم به گردش درمی آید.

سیستم تبرید

این سیستم برای سرد کردن قفسه ‌ها و کندانسور با استفاده از کمپرسور یا نیتروژن مایع استفاده می ‌شود. این سیستم انرژی لازم را برای منجمد کردن محصولات فراهم می ‌کند.

سیستم کنترل

سیستم کنترل برای دمای قفسه، فشار، و زمان که وابسته به فرایند و محصولات هستند، مقادیر کنترلی تعیین می‌ کند. فریز درایر این قدرت را دارد که برای ساعت‌ ها و یا حتی روزها کار کند.