IQF - تجميد سريع فردي - مجمد نفقي

الهدف الأساسي والمبدأ الأساسي

الهدف: خفض درجة الحرارة الأساسية للمنتجات الغذائية بسرعة من خلال منطقة تكوين بلورات الجليد الحرجة (عادة من 0 درجة مئوية إلى -5 درجة مئوية) إلى -18 درجة مئوية أو أقل في غضون دقائق، مما يقلل من تلف بلورات الجليد.

المبدأ: يعتمد على تغير طور (تبخر) مادة مبردة (مثل الأمونيا، R404A/R507، ثاني أكسيد الكربون) داخل ملف المبخر. يمتص هذا الحرارة، إلى جانب تدفق هواء عالي السرعة ودرجة حرارة منخفضة للغاية، مما يُسهّل استخلاص الحرارة بسرعة فائقة من المنتج.

التمييز الرئيسي: التجميد السريع مقابل التجميد البطيء:

التجميد البطيء (مثل التخزين البارد): يُكوّن بلورات ثلجية كبيرة، مما يُمزّق جدران الخلايا. ويؤدي إلى: فقدان التنقيط، وتدهور الملمس (لحوم قاسية، خضراوات مهروسة)، وفقدان النكهة والعناصر الغذائية، وسوء المظهر.

التجميد السريع: يشكل عددًا كبيرًا من البلورات الدقيقة الموزعة بشكل متساوٍ، مما يحافظ على:

• احتباس الرطوبة/العصير

• اللون الطبيعي

• مركبات النكهة

• القيمة الغذائية

• الملمس والشعور بالفم

• السلامة الهيكلية

مبدأ العمل وتدفق العملية (مثال على نفق الهواء القسري)

بدء دورة التبريد:

يبدأ الضاغط بضغط المبرد الغازي منخفض الحرارة والضغط إلى غاز عالي الحرارة وعالي الضغط.

يدخل المبرد الغازي عالي الحرارة وعالي الضغط إلى المكثف (سواء مبرد بالهواء أو مبرد بالماء)، حيث يطلق الحرارة إلى الهواء أو الماء المحيط، ويتكثف إلى سائل عالي الضغط.

يمر سائل التبريد عالي الضغط عبر صمام التمدد (أو صمام التمدد الإلكتروني)، مما يؤدي إلى خنقه وخفض ضغطه، وتحويله إلى خليط من السائل والبخار منخفض الحرارة والضغط.

يدخل خليط السائل والبخار منخفض الحرارة والضغط إلى المبخر (الموجود داخل حجرة التجميد).

انتقال الحرارة في منطقة التجمد:

يمتص المبرد منخفض الحرارة الموجود داخل المبخر الحرارة من الهواء المتدفق فوقه، ويتبخر (يغلي) إلى غاز منخفض الحرارة ومنخفض الضغط.

تقوم مروحة قوية (عادةً ما تكون مروحة محورية أو طرد مركزي) بتدوير كمية كبيرة من الهواء داخل الفريزر، وتنفخه بسرعة عالية فوق زعانف المبخر البارد، مما يؤدي إلى تبريد الهواء بسرعة إلى -30 درجة مئوية إلى -50 درجة مئوية أو حتى أقل (اعتمادًا على التصميم).

يتم نفخ تدفق الهواء عالي السرعة وذو درجة الحرارة المنخفضة للغاية (عادةً ما تكون 3-12 مترًا في الثانية أو أعلى) بالتساوي نحو أو عبر الطعام الذي يتم تغذيته باستمرار على حزام ناقل.

يؤدي تدفق الهواء عالي السرعة إلى تكسير طبقة الحدود الهوائية الراكدة حول الطعام، مما يحسن كفاءة تبادل الحرارة بشكل كبير.

يقوم الهواء البارد عالي السرعة بإزالة الحرارة بسرعة من سطح الطعام، مما يؤدي إلى تجميده بسرعة.

يتم نقل الحرارة من داخل الطعام بشكل مستمر إلى السطح، حيث يتم إزالتها بعد ذلك بواسطة الهواء البارد، مما يحقق التجميد السريع من الخارج إلى الداخل.

مراحل تجميد المنتج:

مرحلة التبريد المسبق: يبرد الطعام من درجة حرارته الداخلة (على سبيل المثال، درجة الحرارة المحيطة أو المبردة مسبقًا) إلى ما يقرب من درجة التجمد.

منطقة تكوّن بلورات الثلج القصوى: تتراوح درجة حرارة قلب الطعام بين ٠ درجة مئوية و-٥ درجات مئوية. يكمن سرّ تصميم أجهزة التجميد السريع في تسريع هذه المرحلة لمنع تكوّن بلورات الثلج الكبيرة.

مرحلة التجميد العميق: تستمر درجة حرارة قلب الطعام في الانخفاض إلى درجة حرارة التخزين المستهدفة (عادة -18 درجة مئوية أو أقل).

تفريغ المنتج وإعادة تدوير الهواء:

المنتج المجمد يخرج من النفق.

يتم سحب الهواء الأكثر دفئًا (بعد ملامسته للمنتج) فوق المبخر، وإعادة تبريده وإعادة تدويره.

المكونات الميكانيكية الرئيسية للمجمد السريع

نفق/غرفة التجميد السريع:

مساحة معزولة جيدًا ومغلقة (عادةً ما تكون مصنوعة من ألواح بولي يوريثان) حيث يتم تجميد الطعام. لها مدخل ومخرج.

نظام الناقل:

الأنواع: حزام شبكي من الفولاذ المقاوم للصدأ (الأكثر شيوعًا)، لوحة سلسلة، برج حلزوني (موفر للمساحة)، سرير مميع مهتز (مناسب للجسيمات الصغيرة)، سلة معلقة/صينية دفع (مناسبة للقطع الكبيرة أو غير المنتظمة).

الوظيفة: يحمل الطعام عبر منطقة التجميد السريع بسرعة قابلة للتعديل، مما يضمن حصول كل جزء من الطعام على نفس وقت التجميد.

المبخر (المبادل الحراري):

مكون من أنابيب نحاسية/أنابيب ألومنيوم مع زعانف ألومنيوم (أو مبادل حراري صفيحي).

يتبخر المبرد داخل هذه الغرفة، فيمتص الحرارة ويعمل كمكون أساسي للتبريد.

يجب أن يضمن التصميم مساحة كبيرة لنقل الحرارة وتدفق الهواء الجيد.

نظام المروحة:

المكون الأساسي: مراوح محورية أو طرد مركزي عالية الكفاءة ومقاومة لدرجات الحرارة المنخفضة.

الوظيفة: يوفر تدفق هواء قويًا ومتسقًا، وينقل طاقة التبريد بكفاءة من المبخر إلى سطح الطعام. يمكن أن يكون تدفق الهواء عموديًا (أعلى وأسفل)، أو أفقيًا (مع التيار/معاكس)، أو مزيجًا منهما.

نظام التبريد:

الضاغط: "قلب" النظام، الذي يوفر الطاقة ويضغط المبرد (المكبس، المسمار، التمرير، وما إلى ذلك، يتم اختياره على أساس متطلبات قدرة التبريد).

المكثف: يقوم بتبديد الحرارة إلى الهواء المحيط، مما يؤدي إلى تكثيف غاز التبريد عالي الحرارة وعالي الضغط إلى سائل (مبرد بالهواء أو مبرد بالماء).

صمام التمدد: يتحكم في معدل تدفق المادة المبردة، ويحقق الاختناق وخفض الضغط (صمام التمدد الحراري أو صمام التمدد الإلكتروني الأكثر دقة).

أنابيب وملحقات التبريد: تربط بين مكونات مختلفة، بما في ذلك مستقبل السائل، وفاصل الزيت (الكبير)، والفلتر، والصمام، وأجهزة استشعار نظام التحكم، وما إلى ذلك.

نظام إزالة الجليد:

يُقلل تراكم الصقيع على المُبخّر من كفاءته. طرق إزالة الصقيع الشائعة:

إزالة الجليد بالغاز الساخن: يستخدم غاز العادم عالي الحرارة من الضاغط مباشرة إلى المبخر لإزالة الجليد (فعال ومستخدم بشكل شائع).

إزالة الجليد بالماء: إزالة الجليد عن طريق رش الماء الدافئ (يتطلب معالجة الصرف ويتطلب متطلبات نظافة عالية).

إزالة الجليد كهربائيًا: إزالة الجليد باستخدام عنصر تسخين كهربائي (يستهلك طاقة عالية، ويستخدم عمومًا للمعدات الصغيرة).

يقوم مصنعنا عادة بإزالة الجليد عن طريق الماء: تتم إزالة الجليد عن طريق الماء الدافئ الاصطناعي، كما تم تصميم أنابيب الصرف والأرضيات المدمجة المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ لتسهيل التنظيف الصحي.

نظام التحكم:

النواة: التحكم الذكي PLC (وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة).

الوظائف:

• ضبط ومراقبة درجة حرارة التجميد السريع وسرعة الناقل وحالة المروحة.

• التحكم في تشغيل وإيقاف نظام التبريد وضبط السعة.

• إدارة برامج إزالة الجليد التلقائية (المحفزات الخاصة بالوقت/الفرق في الضغط/درجة الحرارة).

• عرض معلمات التشغيل ورسائل التنبيه (اضطرابات درجة الحرارة، عطل المحرك، طبقة الصقيع الزائدة، وما إلى ذلك).

• تسجيل بيانات التشغيل (اختياري).

العزل:

تضمن حشوة رغوة البولي يوريثين عالية الكثافة الاحتفاظ بقدرة التبريد، مما يقلل من استهلاك الطاقة.

الدور في خط معالجة الأغذية

التجميد السريع هو خطوة الحفظ الحاسمة، التي تحدد جودة المنتج المجمد النهائي:

الحفاظ على الجودة الأساسية:

يحافظ على النضارة واللون والنكهة والعناصر الغذائية والملمس والشكل.

مكافحة الميكروبات:

يؤدي الانخفاض السريع في درجة الحرارة إلى تثبيط نمو الكائنات المسببة للأمراض/المسببة للتلف (إمكانية نقطة التحكم الحرجة HACCP).

تعطيل الإنزيم:

يبطئ التفاعلات التدهورية (التسمير، النكهة غير المرغوبة).

تقليل الجفاف/فقدان الوزن:

يقلل من تصعيد الرطوبة السطحية ("حرق التجميد").

تمكين المعالجة المستمرة:

يتكامل بسلاسة مع العمليات الأولية (التحضير والطهي والطلاء) والعمليات النهائية (التغليف والتفتيش).

تسهيل التعامل مع المصب:

المنتج المجمد صلب مما يسهل عملية التغليف والوزن والكشف عن المعادن.

إطالة مدة الصلاحية:

يتيح تخزين المنتجات المجمدة على المدى الطويل، والتوزيع، والتجزئة.

مواصفة