فریز درایینگ چیست؟

فریز درایینگ که همان کار خشک کردن انجمادی با نام لیوفیلیزاسیون نیز شناخته می ‌شود، یک فرایند حذف رطوبت از مواد فاسدشدنی برای حفظ آن‌ها 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 به‌این صورت انجام می‌شود که در ابتدا ماده مورد نظر منجمد می‌گردد سپس با کاهش فشار و افزودن حرارت، آب منجمد موجود در ماده، تصعید می‌گردد (مستقیما به بخار تبدیل می‌شود). این روش رطوبت‌زدایی بر خلاف سایر روش‌ها است که از گرما برای تبخیر آب استفاده می‌کنند. فریز درایینگ یا خشک کردن سرمایشی به‌دلیل استفاده از دمای پایین در طول فرایند، موجب حفظ کیفیت و شکل محصولات می‌شود. عمده‌ترین کاربردهای فریز درایینگ در زیست شناسی، زیست پزشکی و صنایع‌غذایی می‌باشد.

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.

مراحل فریز درایینگ

فریز درایینگ از سه مرحله تشکیل می‌شود که اولین و مهمترین مرحله آن، انجماد است. اگر مراحل فرایند فریز درایینگ به خوبی انجام گیرد، تا 30 درصد در زمان خشک شدن صرفه‌جویی می‌شود.

مرحله اول: انجماد

روش‌های متنوعی برای انجماد محصول مورد نظر وجود دارد. انجماد می‌تواند داخل فریزر، حمام سرد یا در یک ردیف از فریز درایر اتفاق بیفتد. سرد کردن تا دمای پایین‌تر از نقطه سه‌گانه اطمینان می‌دهد که رطوبت منجمد، به جای ذوب شدن، مستقیما بخار می‌شود. در این صورت شکل فیزیکی ماده نیز حفظ می‌گردد.

مرحله دوم: خشک کردن اولیه

مرحله دوم در فریز درایینگ، خشک کردن اولیه یا همان تصعید است که طی آن فشار سامانه کاهش می‌یابد و به ماده حرارت افزوده می‌شود تا آب منجمد، تصعید شود (مستقیما به بخار تبدیل شود). ایجاد خلا، سرعت تصعید را بالا می‌برد. یک کندانسور برای تجمیع و جامد ساختن بخار آب تولیدی استفاده می‌شود. در این مرحله حدود 95 درصد از رطوبت و آب موجود در ماده از آن جدا می‌شود. خشک کردن اولیه ممکن است به کندی صورت گیرد. اگر حرارت داده شده به ماده زیاد باشد، ساختار ماده را تغییر می‌دهد.

مرحله سوم: خشک کردن ثانویه

آخرین مرحله فریز درایینگ، خشک کردن ثانویه است که در طی آن پیوندهای یونی محدود مولکول‌های آب گسسته می‌شوند. با افزایش درجه حرارت نسبت به مرحله خشک کردن اولیه، پیوندهای باقی‌مانده بین ماده و مولکول‌های آب از بین می‌رود. ماده‌ای که به روش فریز درایینگ خشک می‌شود، ساختار آن به صورت متخلخل نگه‌داری می‌شود. بعد از پایان فرایند فریز درایینگ و پیش از مهر و موم شدن ماده، خلا می‌تواند با یک گاز بی‌اثر از بین برود. بیشتر مواد می‌توانند تا جایی خشک شوند که 1تا5 درصد رطوبت باقی بماند. 

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

هدف اصلی فریز درایینگ مواد غذایی، افزایش عمر مفید آن‌ها در عین حفظ کیفیتشان است. در میان روش‌های خشک کردن مواد غذایی، فریز درایینگ به دلیل حفظ ساختار ماده و طعم آن، به نتیجه دلخواه نزدیک‌تر است. به دلیل گران بودن فریز درایینگ، از آن برای حفظ مواد با ارزش بالا مانند میوه‌های فصلی و سبزیجات-به دلیل محدودیت دسترسی به آن‌ها- قهوه و جیره نظامی استفاده می‌شود.

برای مثال توت‌فرنگی به دلیل ساختار ظریفش و رطوبت زیاد آن، اگر با روش‌های ساده رطوبت‌زدایی شود، کیفیت خود را از دست می‌دهد.

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، به وسیله‌ی مبدل گرمایی خارجی تنظیم می‌شود. معمولا روغن سیلیکون به وسیله پمپ در اطراف سیستم گردش می‌کند.

سیستم تبرید

این سیستم برای سرد کردن قفسه‌ها و کندانسور با استفاده از کمپرسور یا نیتروژن مایع استفاده می‌شود. این سیستم انرژی لازم برای انجماد محصولات را فراهم می‌کند.

سیستم کنترل

سیستم کنترل برای دمای قفسه، فشار، و زمان که وابسته به فرایند و محصولات هستند، مقادیر کنترلی تعیین می‌کند. فریز درایر می‌تواند برای ساعت‌ها یا روزها کار کند.

برای دریافت اطلاعات بیشتر می توانید از مشاوران مجموعه برادران حامی دوست کمک بگیرید.