التجميد بالتبريد هو عملية تنطوي على استخدام درجات حرارة منخفضة للغاية لتجميد المواد المختلفة وحفظها، وعادةً ما تكون في مجالات معالجة الأغذية والتطبيقات الطبية والبحث العلمي. يشير مصطلح “المبردة” إلى درجات حرارة أقل من -150 درجة مئوية (-238 درجة فهرنهايت). فيما يلي لمحة عامة عن كيفية عمل التجميد بالتبريد:
1. اختيار السائل المبرد:
- تبدأ العملية باختيار سائل التبريد. تشمل السوائل المبردة الشائعة النيتروجين السائل (LN2) والأكسجين السائل (LOX) وثاني أكسيد الكربون السائل (LCO2).
2. Cooling System:
- يتم تخزين السائل المبرد في حاوية متخصصة، غالباً ما تسمى خزان التخزين المبرد. تم تصميم هذه الخزانات للتعامل مع درجات الحرارة المنخفضة للغاية للسوائل المبردة وتخزينها.
3. استخدام السوائل المبردة:
- يتم بعد ذلك وضع السائل المبرد على المادة أو المنتج الذي يحتاج إلى التجميد. يمكن القيام بذلك من خلال طرق مختلفة، مثل الرش أو الغمر أو التلامس المباشر.
4. نقل الحرارة:
- يمتص السائل المبرد الحرارة من المادة التي يلامسها. عندما يتبخر السائل، فإنه يسحب الحرارة بعيداً عن البيئة المحيطة، مما يسبب التبريد السريع.
5. تكوين الحالة المبردة:
- تصل المادة التي يتم تجميدها إلى درجات حرارة أقل بكثير من درجة تجمدها، فتدخل في حالة التبريد. في حالة المنتجات الغذائية، يساعد هذا التجميد السريع على تكوين بلورات ثلج أصغر حجمًا، مما يحافظ على قوام الطعام وجودته.
6. عملية خاضعة للرقابة:
- التجميد بالتبريد هو عملية خاضعة للتحكم، مما يسمح بالتحكم الدقيق في درجة الحرارة. هذا التحكم ضروري لتحقيق الجودة والخصائص المطلوبة في المنتج المجمد.
7. Applications of Cryogenic Freezing:
- صناعة الأغذية: يستخدم التجميد بالتبريد على نطاق واسع في صناعة الأغذية للحفاظ على جودة الفواكه والخضروات واللحوم وغيرها من المواد القابلة للتلف. وهو فعال بشكل خاص في التجميد السريع الفردي (IQF) للمنتجات الغذائية.
- التطبيقات الطبية: في المجال الطبي، يُستخدم التجميد بالتبريد لحفظ العينات البيولوجية والأنسجة والخلايا. ينطوي الحفظ بالتبريد على تخزين هذه المواد في درجات حرارة منخفضة للغاية للحفاظ على صلاحيتها.
- البحث العلمي: غالبًا ما تكون درجات الحرارة المبردة مطلوبة في التجارب العلمية، خاصةً في الفيزياء وعلوم المواد، حيث يدرس الباحثون خصائص المواد في درجات حرارة منخفضة للغاية.
8. اعتبارات السلامة:
- يتطلب التعامل مع السوائل المبردة احتياطات خاصة بسبب درجات الحرارة المنخفضة للغاية. تُعد تدابير السلامة المناسبة، مثل استخدام معدات الحماية وأنظمة التخزين والمناولة المصممة بشكل جيد، أمرًا بالغ الأهمية.
يوفر التجميد بالتبريد العديد من المزايا، بما في ذلك أوقات التجميد السريعة والحفاظ على جودة المنتج وتعدد الاستخدامات في مختلف التطبيقات. ومع ذلك، من المهم مراعاة المتطلبات المحددة وتدابير السلامة المرتبطة بالتعامل مع السوائل المبردة.
