فریز درایر یا خشک کن انجمادی چیست؟
- ۱۴۰۵-۰۴-۲۹
افزایش ماندگاری مواد غذایی سالها دغدغه بشریت بوده است. ما انسانها همیشه با ابتکارهای جالب، سعی کردیم روشهای مختلفی برای نگهداری طولانیتر مواد غذایی پیدا کنیم. خشک کردن مواد غذایی را سالها پیش اجداد ما پیدا کردند و روش کارآمدی هم بود. اما با پیشرفت تکنولوژی این سوال پیش آمد که چگونه میتوان با حفظ ساختار، شکل، عطر و حتی بافت مواد غذایی، آنها را خشک و بدون هیچ محدودیتی نگهداری کرد. همین سوال آغاز تولید دستگاههای فریز درایر بود که انقلابی جدید در نگهداری مواد غذایی به وجود آوردند. اما خشک کن انجمادی چیست و چه مزایایی دارد؟
دستگاه خشک کن انجمادی چیست؟
اگر بخواهیم به زبان ساده توضیح دهیم که خشک کن انجمادی چیست، باید بگوییم این دستگاه وسیلهای پیشرفته است که با استفاده از فرآیند تصعید در شرایط خلا، آب موجود در مواد غذایی را خارج میکند. یعنی تبدیل شدن آب میوههای منجمد، به بخار، بدون هیچ حالت مایعی!
نتیجه این فرآیند محصولی با ماندگاری بالا است که بدون هیچ حرارتی خشک میشود و تمامی آب موجود در بافتهای خود را از دست میدهد. بنابراین در هر شرایطی قابل نگهداری است، ضمن این که بافت خود را نیز به طور کامل حفظ میکند. نکته جالب محصولاتی که به این روش خشک میشوند، این است که به محض دریافت آب و رطوبت، مجدد به حالت نرم اولیه خود میرسند.
این دستگاه در صنایع مختلف با نامهای گوناگونی شناخته میشود. از رایجترین نامهای آن میتوان به خشک کن انجمادی، فریز درایر، دستگاه انجماد خشک، خشک کن تصعیدی و حتی دستگاه Freeze Dryer اشاره کرد. اگرچه نامهای این دستگاه متفاوت هستند، اما همه آنها به یک دستگاه با فناوری ثابت اشاره دارند.
تفاوت اصلی این دستگاهها با خشککنهای معمولی در روش خشک کردن است. در روشهای سنتی، آب موجود در محصولات با حرارت دیدن تبخیر میشود. همین موضوع باعث کاهش کیفیت، تغییر رنگ، افت ارزش غذایی، از بین رفتن عطر طبیعی و کوچک شدن بافت محصولات میشود. اما در روش خشک کردن انجمادی، ابتدا محصولات تا دماهای بسیار پایین منجمد و سپس در محیطی کاملا خلا، ملکولهای یخ، بدون ذوب شدن، مستقیما به بخار آب تبدیل میشوند. در نتیجه محصول نهایی بافت و ظاهر طبیعی خود را کاملا حفظ میکند و ساختار سلولیاش نیز کمتر آسیب میبیند. همانطور که گفتیم این محصولات بعد از دریافت آب، تا حد بسیاری به حالت اولیه خود باز میگردند.
از مهمترین محصولاتی که با این دستگاهها خشک میشوند میتوان به انواع میوهها، سبزیجات، گوشت، غذاهای آماده، قهوه فوری، گیاهان دارویی، واکسنها، آنزیمها، باکتریهای آزمایشگاهی و محصولات بیولوژیکی اشاره کرد.
برای مشاهده تصاویر، مشخصات و قیمت محصولات خشک کن انجمادی (فریزدرایر) بر روی دکمه زیر کلیک کنید:
در فیلم زیر نیز با نحوه عملکرد این دستگاه و محصولات تولید شده توسط آن آشنا میشوید:
لیوفیلیزاسیون چیست؟
لیوفیلیزاسیون (Lyophilization) نام علمی فرآیند خشک کردن انجمادی است. این نام کمتر در بین مردم رواج دارد و اکثرا این دستگاهها را با نام فریز درایر میشناسند.
روش فریز درایر چیست؟
برای این که بهتر متوجه شوید روش فریز درایر چیست، ابتدا باید با تفاوت آن نسبت به سایر روشهای خشک کردن آشنا شوید. به همین دلیل ابتدا به سراغ بررسی روش خشککنهای حرارتی میرویم.
در خشککنهای حرارتی رطوبت موجود در مواد غذایی با استفاده از گرمای مستقیم یا هوای گرم تبخیر میشود. اگرچه این روشها سرعت بالایی دارند و سازندگان تمام تلاش خود را به کار میبرند تا با استفاده از بهترین تکنولوژیها محصولات خشک شوند، اما همیشه بهترین نتیجه را به همراه ندارند. این دستگاهها بسیاری اوقات باعث کاهش کیفیت، تغییر رنگ، افت ارزش غذایی و از بین رفتن ترکیبات حساس به حرارت در مواد غذایی میشوند.
اما روش دستگاه فریز درایر چیست؟ خشک کردن انجمادی بر پایه حذف رطوبت در دماهای پایین و تحت خلا است. در این فرآیند، محصول ابتدا کاملا منجمد میشود و به دماهای منفی ۴۰ تا ۵۰ میرسد. سپس با کاهش شدید فشار داخل محفظه، شرایطی مانند خلا ایجاد میشود که یخ موجود در بافت محصولات مستقیما به بخار تبدیل شود. بدون این که وارد فاز مایع شود. این فرآیند، عامل اصلی حفظ کیفیت محصول در این فناوری است.
از دیدگاه علمی، روش انجمادی بر اساس نمودار فازی آب انجام میشود. زمانی که فشار محیط کمتر از نقطه سهگانه آب باشد، امکان تصعید یخ فراهم میشود. دستگاه فریز درایر با کنترل دقیق دما، فشار و زمان، این شرایط را ایجاد میکند تا رطوبت محصول به آرامی و بدون ایجاد آسیب، خارج شود.
مراحل خشک کردن انجمادی | نحوه عملکرد دستگاه
اما مراحل کار با فریزدرایر چیست و چطور باید بهترین کیفیت محصول را به دست آوریم؟
۱- انجماد محصول
اولین مرحله در فرآیند خشک کردن انجمادی، انجماد کامل محصول است. در این مرحله، محصول داخل سینیهای دستگاه قرار میگیرد و دمای آن ذرهذره تا حدود ۴۰- تا ۵۰- درجه سانتیگراد میرود. هدف از این کار، تبدیل تمام آب موجود در بافت محصول به ملکولهای یخ است. حتی آب میانبافتی نیز به یخ تبدیل میشود. سرعت انجماد در این مرحله بسیار مهم است. چرا که اگر انجماد زیادی آهسته باشد، کریستالهای یخ بزرگ تشکیل میشوند و احتمال این که به ساختار سلولی محصول آسیب وارد کند بالا میرود. اما انجماد سریع باعث تشکیل کریستالهای ریزتر میشود که در نتیجه بافت و ظاهر محصول را بهتر حفظ میکند.
۲- خشک کردن اولیه
پس از انجماد کامل، دستگاه وارد مهمترین بخش فرآیند یعنی خشک کردن اولیه میشود. در این مرحله، پمپ خلا فشار داخل محفظه را کاهش میدهد و همزمان مقدار بسیار کمی گرما نیز به محصول میرسد. کاهش فشار در حدی است که شرایط به صورت خلا در بیاید. در این شرایط، یخ موجود در بافت محصول بدون این که ذوب شود، مستقیما به بخار آب تبدیل میشود. این همان پدیده «تصعید» است که اساس عملکرد دستگاه خشک کن انجمادی را تشکیل میدهد.
۳- خروج بخار آب
بخار آب تولیدشده به سمت کندانسور هدایت میشود. کندانسور که دمای بسیار پایینی دارد، بخار را دوباره به یخ تبدیل و از سیستم خارج میکند. این کار باعث میشود شرایط خلا داخل محفظه کاملا حفظ شود و فرآیند تصعید بدون وقفه ادامه پیدا کند.
در این مرحله حدود ۹۰ تا ۹۵ درصد رطوبت موجود در بافت محصولات حذف میشود. به همین دلیل، طولانیترین بخش فرآیند نیز همین مرحله است و بسته به نوع محصول، ضخامت آن، میزان رطوبت اولیه و ظرفیت دستگاه، احتمالا بین ۱۰ تا ۳۰ ساعت یا حتی بیشتر زمان ببرد.
۴- خشک کردن ثانویه
پس از پایان مرحله تصعید، هنوز مقدار کمی رطوبت مولکولی در ساختار محصولات باقی میماند. این رطوبت اگر حذف نشود، میتواند باعث کاهش ماندگاری یا افت کیفیت محصولات در بلند مدت شود. در این مرحله دمای محصول کمکم افزایش پیدا میکند، اما همچنان فرآیند در شرایط کامل خلا انجام میشود. هدف از این مرحله، جدا کردن مولکولهای آبی است که به صورت شیمیایی به ساختار محصول متصل هستند. این رطوبت تنها ۲ تا ۵ درصد است و به همین دلیل فرآیند زیاد طول نمیکشد.
۵- بستهبندی و نگهداری محصول
بعد از خشک کردن ثانویه، کار دستگاه تمام میشود. اما مراحل تولید محصولات انجمادی هنوز تمام نشده است. بستهبندی صحیح محصولات، یک بخش مهم از مراحل کار با این دستگاهها است. محصولات خشکشده به دلیل رطوبت بسیار پایین، خاصیت جذب رطوبت بالایی دارند. اگر پس از خروج از دستگاه در معرض هوای محیط قرار گیرند، به سرعت رطوبت را جذب میکنند و کیفیت خود را از دست میدهند. بنابراین برای نگهداری، آنها را در بستهبندیهای چند لایه، پاکتهای آلومینیومی، ظروف دربسته یا بستهبندی وکیوم همراه با جاذب رطوبت و اکسیژن قرار دهید. این نوع بستهبندی میتواند ماندگاری محصول را افزایش دهد.
کاربرد دستگاههای فریز درایر چیست؟
این دستگاهها محصولاتی تولید میکنند که ماندگاری بالایی دارند، ارزش غذایی خود را حفظ میکنند، ساختار فیزیکی و شیمیایی ثابتی دارند و کیفیت خود را نیز به خوبی نگه میدارند. در نتیجه از آنها میتوان در بسیاری از صنایع استفاده کرد. اما فواید خشک کردن انجمادی چیست و محصولات نهایی دقیقا چه کاربردی دارند؟
صنایع غذایی
یکی از اصلیترین حوزههای استفاده از این دستگاهها، صنایع غذایی است. این فناوری امکان تولید محصولاتی با کیفیت بالا و ماندگاری طولانی مدت را فراهم میکند. بدون این که طعم، رنگ یا ارزش غذایی محصولات کم شود. بنابراین انواع مواد غذایی را میتوان در آنها خشک و تا مدتها قابل استفاده کرد. مانند:
- انواع میوه مانند توتفرنگی، موز، سیب، آناناس، انبه، هلو و کیوی
- انواع لبنیات مانند پنیر، خامه، ماست و شیر
- سبزیجات
- قارچ
- گوشت قرمز و سفید
- ماهی و میگو
- غذاهای آماده
- سوپهای نیمهآماده
- بستنی
- قهوه فوری
- و…
محصولات غذایی خشکشده با این فرآیند وزن بسیار کمی دارند، بهراحتی حمل میشوند. همجنین در صورت نیاز، با افزودن آب به حالت اولیه خود بر میگردند.
صنایع داروسازی
یکی دیگر از کاربردهای فریزدرایر، استفاده در صنایع داروسازی است. بسیاری از داروها، واکسنها و فرآوردههای بیولوژیکی نسبت به گرما حساس هستند، اما باید خشک شوند. در نتیجه استفاده از دستگاههای انجمادی میتواند کار را بسیار ساده کند.
- واکسنها
- آنتیبیوتیکها
- سرمها
- داروهای تزریقی
- پروتئینها
- آنزیمها
- هورمونها
با این دستگاهها کاملا خشک میشوند و محصولات نهایی تا مدتها قابل نگهداری هستند.
آزمایشگاهها و مراکز تحقیقاتی
در مراکز تحقیقاتی، نمونههای بیولوژیکی باید بدون تغییر ساختار و دیدن حرارت نگهداری شوند. به همین دلیل، دستگاههای فریز درایر برای خشک کردن موارد زیر کاربرد دارند. این فرآیند امکان نگهداری طولانیمدت نمونهها را بدون افت کیفیت فراهم میکند.
- باکتریها
- مخمرها
- ویروسها
- نمونههای بافتی
- سلولها
- مواد زیستی حساس
صنایع گیاهان دارویی
بسیاری از مواد موثره گیاهان دارویی نسبت به حرارت حساس هستند اما حتما باید خشک شوند تا به فروش برسند. استفاده از خشککنهای معمولی باعث کاهش اسانس، عطر و مواد دارویی گیاهان میشود. اما در روش خشک کردن انجمادی، این ترکیبات ارزشمند تا حد فراوانی حفظ میشوند. به همین دلیل تولیدکنندگان گیاهان دارویی و دمنوشهای گیاهی میتوانند از این فناوری برای تولید محصولاتی باکیفیتتر استفاده کنند.
صنایع آرایشی و بهداشتی
این روزها بسیاری از شرکتهای تولیدکننده محصولات آرایشی و مراقبت از پوست، به دستگاههای فریزدرایر روی آوردهاند. آنها میتوانند محصولاتی مانند موارد زیر را با کیفیت بالاتری در این دستگاهها خشک کنند:
- کلاژن
- عصاره گیاهان
- مواد اولیه کرمها
- سرمهای پوستی
- ماسکهای صورت
صنایع هوافضا و نظامی
یکی از جالبترین کاربردهای خشک کن انجمادی، تولید غذای فضانوردان است. غذاهای فریزدرایرشده وزن بسیار کمی دارند، فضای اندکی اشغال میکنند و ماندگاری بسیار بالایی به ارمغان میآورند. از آنجایی که به شرایط خاصی هم برای نگهداری نیاز ندارند، به خوبی به یک خوراکی مفید برای ماموریتهای فضایی تبدیل شدهاند.
صنایع شیمیایی و بیوتکنولوژی
در صنایع شیمیایی نیز برای نگهداری مواد حساس، آنزیمها، کاتالیستها و مواد زیستی از فناوری فریز درایر استفاده میکنند. استفاده از این فرآیند در صنایع شیمیایی باعث حفظ خواص مواد مختلف در بلند مدت میشود.
مزایای خشک کردن انجمادی چیست؟
استفاده از فناوری در خشک کردن، نسبت به روشهای سنتی، مزایای متعددی دارد. اما دقیقا مزایای روش فریزدرایر چیست؟ در این بخش با مزایای فریزدرایرهای هدایت آشنا میشوید. در گروه صنعتی هدایت، بزرگترین تولید کننده خشک کن در ایران، امکان سفارشیسازی محصولات را نیز دارید.
- حفظ رنگ طبیعی محصول
- حفظ عطر و طعم اصلی
- حفظ بخش فراوانی از ویتامینها و مواد معدنی
- جلوگیری از تخریب پروتئینها و ترکیبات حساس به حرارت
- حفظ شکل و ساختار سلولی محصول
- کاهش وزن محصول و سادگی در حملونقل
- افزایش ماندگاری محصول تا چندین سال در صورت بستهبندی صحیح
- عدم نیاز به استفاده از مواد نگهدارنده شیمیایی
- قابلیت جذب سریع آب و بازگشت به حالت اولیه
- حفظ کیفیت محصول پس از بازسازی با آب
- کاهش احتمال رشد باکتریها، کپک و قارچ
- مناسب برای محصولات حساس به حرارت
- افزایش ارزش افزوده و قیمت فروش محصول
- امکان صادرات محصولات باکیفیت
- کاهش ضایعات مواد غذایی
- حفظ خواص دارویی و بیولوژیکی مواد حساس
- مناسب برای نگهداری طولانیمدت نمونههای آزمایشگاهی
- تولید محصولی سبک، ترد و با ظاهر جذاب
- امکان بستهبندی در وزن کمتر
اجزای تشکیل دهنده فریز درایر چیست؟
این دستگاه مجموعهای از سیستمهای مکانیکی، سرمایشی، خلا و کنترلی است که همگی با هماهنگی یکدیگر کار میکنند. در ادامه بخشهای تشکیلدهنده آن را مشاهده میکنید:
- محفظه خشککن: محفظه خشککن بخش اصلی دستگاه است که محصول داخل آن قرار میگیرد و تمام فرآیندها آن جا انجام میشوند.
- سیستم سرمایشی: سیستم سرمایشی وظیفه ایجاد دماهای منفی برای انجماد محصولات را بر عهده دارد. این بخش شامل کندانسور، کمپرسور، اواپراتور، مبرد، شیرهای انبساط و لولههای انتقال میشود.
- پمپ خلا: وظیفه اصلی این قطعه، کاهش فشار داخل محفظه است تا شرایط لازم برای تبدیل مستقیم یخ به بخار فراهم شود.
- کندانسور: کندانسور وظیفه جمعآوری بخار آب خارجشده از محصولات را بر عهده دارد.
- سیستم کنترل و تجهیزات هوشمند: دستگاههای انجمادی، محصولاتی مدرن هستند و با توجه به فناوری که پشت آنها نهفته است، به سیستمهای کنترلی هوشمند و دقیقی هم نیاز دارند.
- شیرها، سنسورها و تجهیزات جانبی: یک دستگاه حرفهای برای عملکرد دقیق به مجموعهای از تجهیزات جانبی شامل سنسور فشار، سنسور دما، شیرهای کنترل خلا، شیرهای تخلیه و سیستمهای امنیتی نیاز دارد.
مدت زمان خشک کردن انجمادی چقدر است؟
مدت زمان خشک شدن محصولات در فریزدرایر به عوامل متعددی بستگی دارد. این عوامل شامل نوع محصول، میزان رطوبت اولیه، ضخامت محصول، ظرفیت دستگاه، دمای انجماد و تنظیمات فریز درایر میشوند. در کل برخلاف خشککنهای معمولی که ممکن است در چند ساعت محصول را خشک کنند؛ خشک کردن انجمادی زمان بسیار بیشتری میبرد؛ چرا که حذف آب باید با دقت بیشتر، به آرامی و بدون آسیب به بافت محصول انجام شود.
با تمام این موارد مدت زمان خشک کردن انجمادی بین ۱۲ تا ۴۸ ساعت است. هیچ محصولی در کمتر از ۱۲ ساعت خشک نمیشود و احتمال این که به بیشتر از ۴۸ ساعت هم برسد بسیار کم است.
دریافت مشاوره برای تهیه خشک کن انجمادی
در این مقاله به طور کامل متوجه شدیم که خشک کن انجمادی چیست و چطور باید از آن استفاده کرد. اما خرید این دستگاهها تصمیمی مهم است که باید بر اساس نوع محصول، ظرفیت تولید، هدف استفاده و شرایط کاری مجموعه شما انجام شود. اگر هنوز نتوانستهاید تصمیم بگیرید اصلا نگران نباشید.
ما در مجموعه هدایت آماده هستیم تا بر اساس بودجه شما، میزان تولید و نیاز مجموعهتان، بهترین گزینه را به شما پیشنهاد دهیم. کارشناسان ما در مورد بسیاری از عوامل مهم مانند کیفیت قطعات، قدرت سیستم سرمایشی، توان پمپ خلا، دقت سیستم کنترل، مصرف انرژی و خدمات پس از فروش، شما را راهنمایی میکنند تا بتوانید تصمیم درست را بگیرید. پس همین حالا با ما تماس بگیرید یا سوالات خود را در بخش کامنتهای این صفحه ثبت کنید تا در اولین فرصت به آنها پاسخ داده شود.
این مطلب چقدر برایتان مفید بود؟