آلة التجفيف بالتجميد

أنواع أجهزة تجفيف التجميد (الليوفيلية)

تُعدّ **آلة تجفيف التجميد (الليوفيلية)** جهازًا يستخدم عملية تجفيف التجميد لخفض وإزالة محتوى الرطوبة من المواد والمواد. إنه مثالي للعناصر القابلة للتلف والمواد العضوية والمنتجات ذات القيمة العالية. تعمل الآلة من خلال عملية من ثلاث خطوات وهي تجميد العنصر، وخفض الضغط، ورفع درجة الحرارة لبخار الماء.

هناك العديد من أنواع آلات تجفيف التجميد المتاحة للاستخدام الصناعي:

• مجففات التجميد بالصينية:

  تحتوي مجففات التجميد بالصينية على العديد من الصواني لوضع المنتج فيها. يتم وضع الصواني في غرفة فراغ حيث تحدث عملية تجفيف التجميد. يمكن للآلات التعامل مع دفعات أكبر حجمًا. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أيضًا تخصيصها لاحتياجات محددة.

• مجففات التجميد الدوارة:

  تحتوي مجففات التجميد الدوارة على أسطوانة دوارة رأسياً. يتم وضع المنتج على سطح الأسطوانة أثناء تسخينه. مع دوران الأسطوانة المُسخنة، يتم استخراج الرطوبة من المنتج وإزالتها على سطح أكثر برودة.

• مجففات التجميد بالرش:

  تستخدم مجففات التجميد بالرش فوهة رش لرش المنتج في غرفة التجفيف. ثم تقوم الفوهة برش المنتج في غرفة مُسخنة. مع تسخين المنتج، يتبخر الماء ويُخرج.

• مجففات التجميد متعددة الأنابيب:

  تحتوي مجففات التجميد متعددة الأنابيب على مجموعة أنابيب بها العديد من الصمامات. تُستخدم الصمامات لحمل منتجات مختلفة لعملية تجفيف التجميد. تُستخدم هذه الآلات عادةً عندما يكون هناك الكثير من أنواع الدفعات الصغيرة التي تحتاج إلى معالجتها.

• مجففات التجميد المستمرة:

  تحتوي مجففات التجميد المستمرة على نظام حزام ناقل. يتم وضع المنتج على حزام النقل ويمر عبر نظام التبريد وغرفة الفراغ لكي تحدث العملية. تُعدّ مجففات التجميد المستمرة جيدة للإنتاج بكميات كبيرة حيث تكون هناك حاجة إلى معالجة متسقة وكفؤة.

• مجففات التجميد المصغرة:

  تُعدّ مجففات التجميد المصغرة نماذج أصغر وأكثر ضغطًا. تُستخدم هذه للتنمية والبحث والإنتاج على نطاق صغير.

مواصفات ومتطلبات صيانة آلات تجفيف التجميد (الليوفيلية)

قد تختلف مواصفات آلات تجفيف التجميد حسب الشركة المصنعة والنموذج والتطبيق المقصود. فيما يلي بعض الميزات والمواصفات النموذجية:

• السعة: تُشير سعة آلة تجفيف التجميد إلى مقدار أو حجم العينة التي يمكن معالجتها في تشغيل واحد. تُعبّر السعة عادةً باللتر أو المليلتر لمجففات التجميد القياسية في المختبر. تظهر آلات تجفيف التجميد الصناعية في صناعة تجفيف التجميد كخطوط إنتاج كاملة ذات سعة كبيرة. تُعدّ سعة إنتاج آلة تجفيف التجميد 500 كجم/ساعة-700 كجم/ساعة نموذجية.
• نظام الفراغ: تحتوي آلة تجفيف التجميد على نظام فراغ مُدمج ينتج مستوى فراغ عالٍ لإزالة الماء من العينات المجمدة. تحتوي آلات تجفيف التجميد عادةً على مضخات فراغ ذات ريش دوار أو مضخات محكمة الغلق بالزيت، وعمرها طويل.
• المكثف: يُجمّد مكثف آلة تجفيف التجميد بخار الماء ويُجمعه. يمكن أن تكون أنظمة التبريد للمكثفات نشطة أو سلبية. في الثلاجات النشطة، يكون هناك ضاغط، وعند توصيله بالكهرباء، سيعمل. ومع ذلك، تستخدم المكثفات السلبية الثلاجات الخارجية، التي تكون عادةً باردة، مشتقة من أنظمة الثلاجات العاملة. تُعبّر سعة التبريد عادةً بكمية الحرارة المستخرجة بالواط أو وحدات حرارية بريطانية (BTUs).
• نظام التحكم: يُنظّم نظام التحكم في آلة تجفيف التجميد ويُراقب المعلمات مثل درجة الحرارة والضغط ووقت التجفيف أثناء عملية الليوفيلية. قد يتضمن نظام التحكم شاشات رقمية وواجهة تعمل باللمس ودوائر تجفيف قابلة للبرمجة لضمان نتائج تجفيف تجميد دقيقة وقابلة للتكرار.

تُعدّ الصيانة الدورية لآلة تجفيف التجميد ضرورية للحفاظ على أدائها بشكل جيد، وضمان طول عمر آلة المختبر، وتجنب الأعطال. فيما يلي بعض ممارسات الصيانة القياسية لآلات تجفيف التجميد:

• التنظيف المنتظم: من الضروري تنظيف أجزاء آلة تجفيف التجميد، مثل المكثف وغرفة الفراغ.
• التحقق من البلى والتلف: من الضروري فحص مكونات آلة تجفيف التجميد بانتظام، مثل مضخة الفراغ ولفائف المكثف، بحثًا عن مؤشرات البلى والتلف. يجب إصلاح أو استبدال أي مكونات تالفة على الفور لتحقيق الأداء الأمثل وطول العمر.
• القياس: لضمان دقة نتائج تجفيف التجميد وموثوقيتها، يجب معايرة درجة الحرارة والضغط والمؤقت بشكل روتيني للتأكد من أنها ضمن النطاق الصحيح وضبطها حسب الحاجة.
• صيانة نظام الفراغ: يجب تغيير زيت مضخة الفراغ بشكل متكرر للحفاظ على طول عمر مجفف التجميد وأدائه المثالي. يجب تنظيف أو استبدال مرشحات الفراغ لمنع الانسداد والتلوث الضار.

السيناريوهات

تُستخدم آلة تجفيف التجميد (الليوفيلية) على سطح المكتب عبر العديد من الصناعات لتطبيقات متنوعة. بعض مجالات الاستخدام هي:

• الصناعات الدوائية والتكنولوجيا الحيوية: في صناعات التكنولوجيا الحيوية والصيدلة، تُعدّ أجهزة الليوفيلية واسعة النطاق تطبيقات شائعة. تساعد هذه الآلات في الحفاظ على الأدوية البيولوجية واللقاحات والأجسام المضادة والبروتينات وتحقيق استقرارها. بالإضافة إلى ذلك، تساعد في صنع عينات للتجارب السريرية والبحوث.
• الأغذية والمشروبات: يمكن لآلات تجفيف التجميد الحفاظ على نكهات وقيمة غذائية الطعام الطازج. في صناعة الأغذية، تُعدّ أجهزة الليوفيلية واسعة النطاق تطبيقات شائعة. تُستخدم في معالجة وحفظ الأطعمة ذات القيمة العالية مثل الفواكه والخضروات واللحوم والقهوة والشاي. يمكن أن يكون للسلع الغذائية المجففة الناتجة عن هذه العملية عمر تخزين أطول.
• الرعاية الصحية والعناية الشخصية: تساعد آلات تجفيف التجميد أيضًا في الحفاظ على الجودة والاستقرار والفاعلية في صناعة الرعاية الصحية والعناية الشخصية. تُستخدم هذه الآلات في إنتاج منتجات مجففة بالتجميد مثل مساحيق الحياة، ومستخلصات نباتية، وإنزيمات، وعطور. عادةً ما يكون لهذه المنتجات عمر تخزين أطول.
• علوم المواد: في علوم المواد، تساعد آلات تجفيف التجميد في إزالة المذيبات من العينات والحفاظ على بنية المواد. يتم تجفيف مواد مثل البوليمرات، والعوامل الحفازة، والسيراميك، ومواد النانو باستخدام آلات تجفيف التجميد.
• منتجات التجميل والأمراض الجلدية: تتوفر تقنية تجفيف التجميد في بعض منتجات التجميل. تُستخدم هذه التكنولوجيا لتعزيز استقرار وفوعة المكونات النشطة في العديد من منتجات التجميل.
• الزراعة: تساعد آلات تجفيف التجميد في الحفاظ على الثقافات الميكروبية وعينات التربة والمنتجات الزراعية مثل الخميرة والإنزيمات. كما تُحافظ على عينات المختبر للتحليل والاختبار في بيئات زراعية.

كيفية اختيار آلة تجفيف التجميد (الليوفيلية)

عند شراء آلة تجفيف التجميد، من المهم اختيار الحجم الصحيح للعينة. في معظم الحالات، ستحدد سعة التجفيف كمية ونوع العينات التي يمكن للآلة معالجتها خلال دورة تجفيف تجميد واحدة. وفقًا لمعايير الصناعة، يُعدّ مجفف التجميد في المختبر بسعة تصل إلى 10 كجم مثاليًا للمؤسسات البحثية. على العكس من ذلك، يُعدّ مجفف التجميد التجاري بسعة تزيد عن 10 كجم مناسبًا للإنتاج على نطاق صناعي.

يجب أيضًا مراعاة نسبة الرطوبة في مادة العينة. وذلك لأن تحديد آلة تجفيف التجميد المناسبة يتطلب معرفة كمية الماء التي يجب إزالتها من المادة. لن يكون المجفف فعالًا إلا إذا كان قادرًا على التعامل مع كمية الماء التي يجب تبخيرها لكي يحدث التجفيف. بشكل أساسي، ستتمكن آلة تجفيف التجميد بسعة تجفيف أعلى من معالجة عينات ذات محتوى رطوبة أكبر في وقت أقل.

تجدر الإشارة إلى أن وقت تجفيف التجميد يختلف من آلة تجفيف التجميد إلى أخرى. وذلك لأن مراحل التجفيف في الآلات مُحسّنة لمواد مختلفة. سيكون وقت التجفيف أقصر للمواد التي تم تجميدها مسبقًا وتجفيفها أوليًا في درجات حرارة منخفضة.

من الاعتبارات المهمة الأخرى نوع المكثف وسعة تبريده. تمتلك آلات مختلفة أنواعًا مختلفة من المكثفات ذات سعات تبريد متباينة. يؤثر اختيار المكثف على كفاءة وسرعة عملية تجفيف التجميد. على سبيل المثال، في بيئة مختبر حيث تحتاج عينات متعددة إلى معالجتها في وقت واحد، يُفضّل مجفف التجميد ذو مكثف قوي وسعة تبريد أعلى لتقليل وقت التجفيف وزيادة سير العمل.

أسئلة وأجوبة

س: ما هي أحدث التطورات في تقنية تجفيف التجميد؟

ج: أحد التطورات المهمة في آلة الليوفيلية هو دمج آلات تجفيف التجميد الذكية مع تقنية إنترنت الأشياء. يمكن تشغيل هذه الآلات عن بُعد من خلال الهواتف الذكية أو الأجهزة اللوحية. تُوفر فوائد عديدة مثل التحكم المُحسّن والراحة المُزيدة وضمان الجودة بشكل أفضل. من التطورات المهمة الأخرى ظهور المذيبات العضوية الآمنة للبيئة. تشمل هذه المذيبات الإيثانول والأستون وإيثيل الأسيتات والآيزوبيوتيلين وغيرها.

س: ما هي حدود تجفيف التجميد؟

ج: تستغرق عملية تجفيف التجميد وقتًا وهي غير مناسبة للعناصر التي يمكن تجفيفها بسرعة. تكلفة تجفيف التجميد المرتفعة هي عيب كبير. تكاليف رأس المال وتكاليف التشغيل لآلة تجفيف التجميد مرتفعة. تكاليف الصيانة مرتفعة أيضًا.

س: ما هي تقنية CAD في تجفيف التجميد؟

ج: تحتوي الآلة الجديدة على نظام تصميم بمساعدة الحاسوب (CAD) يُغيّر درجة حرارة الرف داخل كل غرفة في الوقت الفعلي. تُمكّن هذه التقنية من حدوث اختلافات في درجة الحرارة غير متوقعة، وضبط درجة حرارة الغرفة بسرعة، وتحسين استخدام الطاقة أثناء دورة التجفيف.