ما هو التجميد والتجفيف؟

التجفيف بالتجميد أو التسامي هو نوع من طرق الحفظ، ويتضمن إزالة الماء من المنتج دون أن يمر بمرحلة السائل، وذلك بتجميد المنتج أولاً، ثم تحويل الماء المتجمد مباشرةً إلى بخار. وتُعرف هذه العملية باسم التسامي، حيث تبقى البنية الأصلية واللون والنكهة والقيمة الغذائية للمنتج سليمة، ولا يتطلب التبريد للحفاظ عليه لعدة سنوات. ويُعتبر التجميد بالتسامي فعّالاً للغاية، وعلى عكس طرق التجفيف التقليدية القائمة على الحرارة والتي قد تتسبب في انكماش أو تصلب أو تدهور المركبات الحساسة، فإن عملية التجميد بالتسامي لطيفة جداً. ولقد كنا نصمم معدات التجميد بالتسامي لـ لمدة تزيد على ٢٠ عاماً في شركة جيانغسو بولايكي لعلوم التبريد وتطوير التكنولوجيا المحدودة. وفيما يلي عرضٌ شاملٌ لهذه التقنية الرائعة.

١. العلم الكامن وراء التجميد بالتسامي: التسامي

تعتمد عملية التجميد الجاف على مبدأ التسامي، أي التحول المباشر من الحالة الصلبة (الجليد) إلى الحالة الغازية (بخار الماء) دون المرور بالحالة السائلة. فعند الضغط الجوي العادي، يذوب الجليد ليصبح ماءً ثم يتبخر لاحقًا. ومع ذلك، في ظل ظروف الفراغ، يكون الضغط منخفضًا جدًّا لدرجة أن الجليد لا يذوب، بل يتحول مباشرةً إلى بخار. ولهذا التأثير نفسه تفسيرٌ لما يحدث عندما يختفي الثلج في يومٍ باردٍ مشمسٍ دون أن تتشكل بركٌ مائية. ويُستخدم جهاز التجميد الجاف للتحكم في درجة الحرارة والضغط لتوفير الظروف المثلى للتسامي. وبما أن المنتج لا يذوب، فإن بنيته الخلوية تبقى سليمةً دون أن تتعرض للتلف. ولا يوجد ماءٌ سائلٌ يتسبب في الانكماش أو انتقال المواد القابلة للذوبان أو التفاعل الكيميائي. ولذلك فإن القهوة المجففة بالتجميد تذوب فورًا، وتُشبه الفراولة المجففة بالتجميد التوت الطازج، كما يمكن استخدام اللقاحات المجففة بالتجميد بكامل فعاليتها.

- 2. الـ ثلاثة مراحل التجميد الجاف

تتم عملية التجميد الجاف على ثلاث مراحل. أولاً، التجميد: حيث يُبرَّد المنتج عند درجات حرارة تقل عن نقطة الانصهار اليوتيكتية (عادةً -٤٠ درجة مئوية أو أقل)، مما يؤدي إلى تجمد كل الرطوبة على هيئة بلورات من الجليد الصلب. ويؤدي التبريد السريع عند درجة حرارة متجانسة إلى تكوين بلورات جليد صغيرة لا تُحدث تلفاً في بنية الخلايا. ثانياً، التجفيف الأولي (التصعيد): حيث يُخفض ضغط الغرفة إلى ما يقارب الفراغ (أقل من ١٠٠ باسكال) بواسطة مضخة فراغ. وتُستخدم الهواء الدافئ لتسخين الأرفف، فيتبخر الجليد مباشرةً على هيئة بخار. ثم يُسحب هذا البخار ويُتكثَّف على ملفات المكثِّف (الذي تكون درجة حرارته أبرد من درجة حرارة المنتج). وتزيل هذه المرحلة ٩٠–٩٥٪ من إجمالي الماء. ثالثاً، التجفيف الثانوي (الإزالـة بالامتصاص العكسي): حيث يؤدي رفع درجة الحرارة قليلاً (+٢٠°م إلى +٥٠°م) إلى إزالة جزيئات الماء المرتبطة التي لم تتحول إلى جليد. وتبلغ نسبة الرطوبة المتبقية ١–٤٪، كما أن مدة صلاحية المنتجات المجففة بالتجميد تصل إلى ٢٠–٣٠ سنة دون الحاجة إلى مواد حافظة. °م أو أقل)، مما يؤدي إلى تكوين بلورات جليد صغيرة لا تُحدث تلفاً في بنية الخلايا. ثانياً، التجفيف الأولي (التصعيد): حيث يُخفض ضغط الغرفة إلى ما يقارب الفراغ (أقل من ١٠٠ باسكال) بواسطة مضخة فراغ. وتُستخدم الهواء الدافئ لتسخين الأرفف، فيتبخر الجليد مباشرةً على هيئة بخار. ثم يُسحب هذا البخار ويُتكثَّف على ملفات المكثِّف (الذي تكون درجة حرارته أبرد من درجة حرارة المنتج). وتزيل هذه المرحلة ٩٠–٩٥٪ من إجمالي الماء. ثالثاً، التجفيف الثانوي (الإزالـة بالامتصاص العكسي): حيث يؤدي رفع درجة الحرارة قليلاً (+٢٠°م إلى +٥٠°م) إلى إزالة جزيئات الماء المرتبطة التي لم تتحول إلى جليد. وتبلغ نسبة الرطوبة المتبقية ١–٤٪، كما أن مدة صلاحية المنتجات المجففة بالتجميد تصل إلى ٢٠–٣٠ سنة دون الحاجة إلى مواد حافظة. -٤٪، كما أن مدة صلاحية المنتجات المجففة بالتجميد تصل إلى ٢٠–٣٠ سنة دون الحاجة إلى مواد حافظة. -٣٠ سنة دون الحاجة إلى مواد حافظة.

٣. المكونات الرئيسية لمجفف التجميد

المجفف بالتجميد هو عبارة عن تكاملٍ بين عدة أنظمةٍ هامةٍ. وتُبرِّد منظومة التبريد المنتجَ وملفات المكثف. وفي الاستخدامات الصيدلانية، يلزم الوصول إلى درجات حرارة تصل إلى -85°م. أما غرفة الفراغ فهي وعاء مغلقٌ خاضعٌ للضغط، تحتوي على الرفوف التي يُوضع عليها المنتج، ويجب أن تقاوم ضغط الغلاف الجوي من الخارج وأن تُنشئ فراغًا شبه كاملٍ في الداخل. وتقوم مضخة الفراغ بإخراج الغازات غير القابلة للتكثيف والهواء من الغرفة. وفي الأنظمة الصناعية، تُستخدم مضخات التفريغ الأولي جنبًا إلى جنب مع منفاخ الجذور (Roots Blowers)، مما يقلل من زمن الدورة. وتوفر منظومة التسخين الرفوفَ بالحرارة الموحدة الخاضعة للتحكم أثناء مرحلتي التجفيف الأولي والثانوي. وأخيرًا، فإن منظومة التحكم (والتي تكون عادةً عبارة عن وحدة تحكم منطقية قابلة للبرمجة PLC مزودة بشاشة لمس) تتحكم في درجة الحرارة والضغط وزمن الدورة، وتغيّر المعايير تلقائيًّا لتحقيق أفضل النتائج. وقد صُمِّمت جميع هذه الأنظمة لتكون فعّالةً من حيث استهلاك الطاقة وموثوقةً، ومصنوعةً من الفولاذ المقاوم للصدأ، وحازت على شهادة المطابقة الأوروبية (CE) من مهندسي شركة جيانغسو بولايك.

4. التطبيقات من التجميد الجاف عبر الصناعات

قائمة الصناعات التي تُستخدم فيها عملية التجميد الجاف واسعة للغاية. ففي قطاع الأغذية، تُستخدم هذه العملية في إنتاج القهوة الفورية عالية الجودة، والفاكهة والخضروات المُجفَّفة بالتجميد والتي تُضاف إلى الحبوب والوجبات الخفيفة، والأطعمة الجاهزة للأكل المخصصة لرحلات التخييم، وكذلك أغذية الطوارئ التي تتمتع بمدة صلاحية تصل إلى ٢٥ عامًا أو أكثر. وفي قطاع الأدوية، تُستخدم عملية التجميد الجاف لتجميد اللقاحات والمضادات الحيوية وعلب التشخيص دون الحاجة إلى التبريد؛ وهي ميزة بالغة الأهمية لتوزيع هذه المنتجات إلى المناطق النائية. كما تُستخدم في قطاع المكملات الغذائية الوظيفية (النيوتراسيوتيكال) لحفظ البروبيوتيك والمستخلصات العشبية والمكملات الغذائية والإنزيمات. وتُوظَّف عملية التجميد الجاف أيضًا في حفظ العينات البيولوجية (مثل البلازما الدموية والأنسجة) والزهور بل وحتى القطع الأثرية المتواجدة في المتاحف على المدى الطويل. وتُطبَّق أجهزة التجميد الجاف من شركة جيانغسو بولايكه في معالجة الأغذية والخضروات والفاكهة والقهوة والزهور والمستخلصات العشبية والمأكولات البحرية والمكملات الغذائية الوظيفية والمنتجات البيولوجية والكيميائية، وهي تتمتّع بسمعة ممتازة بين العملاء في أوروبا وآسيا والأمريكتين.

الخاتمة

عملية التجميد الجاف هي عملية مكوّنة من ثلاث -التجميد بالتجميد المجهري هـ طريقة تجفيف تزيل الماء عبر التسامي، وتحافظ على البنية واللون والقيمة الغذائية والنكهة لـ عقدين من الزمن. وتستند هذه التقنية إلى أنظمة تبريد دقيقة، وفراغ، وتسخين، وتحكم. وتشمل مجالات الاستخدام الأغذية والمستحضرات الصيدلانية والمكملات الغذائية والحفاظ على الكائنات البيولوجية. وبفضل خبرتها التي تزيد على ٢٠ عامًا، وشهادات الأيزو ٩٠٠١ وشهادة المطابقة الأوروبية (CE)، وامتلاكها أكثر من ٥٦ براءة اختراع محلية، توفر شركة جيانغسو بولايك معدات تجفيف بالتجميد المجهري فعّالة وموفرة للطاقة، وهي مناسبة للاستخدام المنزلي والمختبري والصيدلاني والصناعي. راسلونا الآن لمناقشة متطلباتكم المتعلقة بالتجميد المجهري أو لترتيب جولة في مصنعنا في تشانغتشو بالصين.