أنظمة التبريد في غرف التجميد السريع

نظام التبريد بالتجميد السريع هو نظام تبريد عالي السعة مصمم لخفض درجة حرارة المنتج بسرعة في ظل ظروف محكومة تتميز بدرجة حرارة منخفضة وتدفق هواء عالي. وعلى عكس مجمد التخزين الذي يعمل بشكل أساسي على الحفاظ على المنتجات المجمدة بالفعل، فإن مجمد التجميد السريع يزيل كمية كبيرة من حرارة المنتج خلال فترة تجميد محددة.

تجمع أنظمة التبريد بالتجميد السريع من Freezewize بين الضواغط الصناعية، ومعدات التكثيف ذات درجات الحرارة المنخفضة، والمبخرات عالية السعة، وتدفق الهواء المتحكم فيه، وإدارة إزالة الجليد، وأجهزة التحكم الكهربائية، بالإضافة إلى أنابيب التبريد، في نظام تجميد واحد مصمم هندسيًا.

تتراوح ظروف غرفة التجميد السريع النموذجية من Freezewize بين حوالي −30 درجة مئوية و−40 درجة مئوية (من -22 درجة فهرنهايت إلى -40 درجة فهرنهايت). ولا تحدد درجة حرارة الغرفة وحدها أداء التجميد. فكل من نوع المنتج، ودرجة الحرارة الأولية، ووزن المنتج، وسماكته، والتغليف، وكثافة التحميل، ودرجة الحرارة الداخلية المستهدفة، ووقت التجميد المطلوب، وتدفق الهواء، بالإضافة إلى سعة التبريد، كلها عوامل تؤثر على التصميم النهائي للنظام.

لذلك، يبدأ تصميم نظام التجميد السريع المصمم بشكل صحيح بالمنتج وعملية التجميد المطلوبة، وليس بأبعاد الغرفة وحدها.

أساسيات غرف التجميد السريع

تعمل غرفة التجميد العادية في المقام الأول على الحفاظ على المنتجات المجمدة عند درجة حرارة تخزين ثابتة.

أما نظام التبريد في غرفة التجميد السريع فيؤدي وظيفة مختلفة.

ويتمثل الغرض منه في إزالة الحرارة من المنتج بسرعة.

تتطلب عملية التجميد السريع النموذجية ما يلي:

• درجة حرارة منخفضة للغرفة
• قدرة تبريد عالية
• تدفق هواء قوي في المبخر
• تباعدًا محكومًا بين المنتجات
• مسارات هواء مناسبة
• حمولة منتجات محددة
• درجة حرارة قلب المنتج المستهدفة
• وقت التجميد المطلوب
• إذابة الجليد الفعالة
• ضوابط دقيقة لدرجة الحرارة

تعمل هذه العوامل معًا.

لا يؤدي وجود ضاغط قوي بمفرده إلى التجميد السريع.

كما أن درجة حرارة الغرفة المنخفضة جدًا وحدها لا تضمن التبريد السريع للمنتج.

كما أن تدفق الهواء العالي دون الترتيب الصحيح للمنتجات يؤدي أيضًا إلى تجميد غير متسق.

التجميد السريع هو عملية متكاملة.

تكوين النظام

يعتمد التكوين الدقيق للضاغط، وسعة التبريد، وعدد المبخرات، وتدفق الهواء، والمبرد، والإمداد الكهربائي، وبنية التحكم، بالإضافة إلى دورة التجميد على متطلبات المشروع.

تصميم عملية التجميد

نقطة البداية لنظام التبريد في غرفة التجميد السريع ليست قوة الضاغط.

بل هي عملية معالجة المنتج المطلوبة.

يجب أن تجيب الهندسة على الأسئلة التالية:

ما المنتج الذي يتم تجميده؟

ما هي كمية المنتج التي تدخل كل دورة؟

ما هي درجة حرارة المنتج عند دخوله؟

ما هي درجة الحرارة المطلوبة في قلب المنتج؟

ما السرعة المطلوبة للمنتج للوصول إلى تلك الدرجة المستهدفة؟

لا يمكن اختيار سعة التبريد بشكل صحيح إلا بعد تحديد هذه الأسئلة.

وهذا ما يميز هندسة غرف التجميد السريع عن تحديد أبعاد غرف التخزين المجمدة القياسية.

درجة الحرارة الداخلية

درجة حرارة هواء الغرفة زائد درجة حرارة المنتج ليسا نفس القياس.

قد تعمل غرفة التجميد السريع عند درجة حرارة قريبة من −35 درجة مئوية، بينما تظل درجة حرارة قلب المنتج أعلى بكثير خلال المراحل المبكرة من التجميد.

يقوم نظام التبريد بإزالة الحرارة من سطح المنتج أولاً.

ثم تنتقل الحرارة من داخل المنتج نحو السطح الأبرد.

ويستمر هذا حتى الوصول إلى درجة الحرارة المطلوبة في قلب المنتج.

ولهذا السبب، يجب أن يحدد مشروع غرفة التجميد السريع ما يلي:

• درجة الحرارة الأولية للقلب
• درجة الحرارة الداخلية النهائية المطلوبة
• الحد الأقصى لوقت التجميد
• أبعاد المنتج
• تغليف المنتج
• نمط تحميل المنتج

لا يمكن التأكد من اكتمال التجميد بناءً على درجة حرارة الغرفة وحدها.

درجة حرارة الهواء مقابل درجة حرارة القلب

يعد هذا التمييز أحد أهم مفاهيم غرف التجميد السريع.

تصف درجة حرارة الهواء البيئة المحيطة بالمنتج.

تصف درجة حرارة اللب درجة الحرارة داخل المنتج.

لا تعني قراءة جهاز التحكم التي تبلغ −35 درجة مئوية أن كرتونة اللحوم الكبيرة قد وصلت إلى درجة حرارة داخلية تبلغ −18 درجة مئوية.

تؤثر سماكة المنتج، والخصائص الحرارية، وتدفق الهواء، والتغليف، بالإضافة إلى وقت التجميد، على انخفاض درجة الحرارة الداخلية.

لذلك، يجب أن تستخدم عملية التحقق من صحة العملية قياسات درجة حرارة المنتج حيثما يتطلب ذلك التشغيل.

حمولة المنتج

يشكل حمل المنتج جزءًا كبيرًا من الطلب على التبريد في غرفة التجميد السريع.

أما المجمد الذي يحتوي على منتجات مجمدة بالفعل، فيحتاج بشكل أساسي إلى تعويض الحرارة المنبعثة من الغلاف والحرارة الناتجة عن التشغيل.

أما غرفة التجميد السريع التي تستقبل منتجات دافئة، فتحتاج إلى إزالة كمية كبيرة من حرارة المنتج.

تشمل المعلومات المطلوبة ما يلي:

• نوع المنتج
• وزن المنتج لكل دفعة
• عدد الدفعات
• درجة الحرارة الأولية
• درجة الحرارة المستهدفة
• وقت التجميد
• نوع التعبئة

تختلف متطلبات التبريد بشكل جذري بين غرفة التجميد السريع التي تعالج 1,000 كجم في كل دورة وتلك التي تعالج 10,000 كجم في كل دورة.

ولا يمكن لأبعاد الغرفة وحدها أن تصف هذا الاختلاف.

وقت التجميد

يؤثر وقت التجميد المطلوب بشكل مباشر على سعة التبريد.

تتطلب إزالة كمية معينة من الحرارة على مدار 20 ساعة سعة متوسطة أقل من إزالة كمية مماثلة من الحرارة على مدار 6 ساعات.

تتطلب أهداف التجميد الأقصر عمومًا:

• قدرة تبريد أكبر
• قدرة أكبر للمبخر
• تدفق هواء أعلى
• تباعدًا أفضل بين المنتجات
• توزيعًا أكثر دقة للهواء

وهذا يجعل مدة التجميد عاملاً أساسياً في التصميم.

يجب على شركة Freezewize دائمًا طلب مدة التجميد المستهدفة قبل الاختيار النهائي لنظام التبريد بالمجمد السريع.

سماكة المنتج

يمكن أن يتجمد منتجان لهما نفس الوزن بمعدلات مختلفة.

يؤثر السُمك تأثيرًا كبيرًا على مسافة انتقال الحرارة من مركز المنتج إلى السطح.

ومن الأمثلة على ذلك:

• شرائح السمك الرقيقة
• منتجات الدواجن الفردية
• قطع اللحم الكبيرة
• العلب الكاملة
• الأغذية المعبأة بكميات كبيرة
• كتل كبيرة

كلما زادت سماكة المنتج، زاد مسار انتقال الحرارة داخليًا.

وهذا يعني أنه لا يمكن تقدير وقت التجميد بشكل موثوق بناءً على الوزن الإجمالي وحده.

تُعد هندسة المنتج عاملاً مهمًا.

تغليف المنتج

تؤثر العبوة على التعرض لتدفق الهواء بالإضافة إلى نقل الحرارة.

تشمل الأشكال الشائعة ما يلي:

• الصواني المفتوحة
• الأكياس البلاستيكية
• الصناديق الكرتونية
• الصناديق الخشبية
• منصات نقالة
• اللحوم المغلفة
• الصناديق

يختلف تدفق الهواء حول المنتجات الفردية المكشوفة اختلافًا كبيرًا عن تدفق الهواء حول الكرتونات المكدسة بإحكام.

يجب على المهندسين فهم شكل التحميل الفعلي.

قد يختلف أداء نظام التبريد بالمجمد السريع المصمم للمنتجات المكشوفة بمجرد تعبئة المنتجات بكثافة داخل الصناديق الكرتونية.

كثافة التحميل

إن وضع المزيد من المنتجات داخل مجمد سريع لا يزيد من الطاقة الإنتاجية إلا إلى أن يصبح تدفق الهواء مقيدًا.

قد يؤدي التحميل الزائد إلى:

• انسداد مسارات الهواء
• تجميد بطيء
• تفاوت درجات حرارة المنتجات
• زيادة مدة تشغيل الضاغط
• ارتفاع درجة حرارة مركز المنتج

وبالتالي، تعتمد سعة غرفة التجميد السريع على كل من سعة التبريد وتدفق الهواء القابل للاستخدام حول المنتجات.

زيادة كمية المنتجات لا تعني دائمًا زيادة الإنتاجية عندما تكون دوران الهواء محدودًا.

تصميم بتدفق هواء عالي

يعتمد التجميد السريع بشكل كبير على حركة الهواء القسرية.

تعمل مراوح المبخر على تحريك الهواء البارد بسرعة عبر أسطح المنتجات.

تدفق الهواء الفعال يدعم نقل الحرارة بشكل أسرع.

يحتاج الهواء إلى مسار محكوم:

مخرج المبخر → المنتج → الهواء العائد → المبخر

إذا كان المنتج يعوق هذا المسار، فإن أداء النظام ينخفض.

يجب أن يأخذ تصميم تدفق الهواء في الاعتبار:

• موضع المبخر
• سرعة الهواء
• رفوف المنتجات
• مواقع المنصات
• أبعاد الغرفة
• مسافة الهواء العائد
• المسافة بين المنتجات

لهذا السبب يجب اختيار معدات التبريد الخاصة بالمجمدات السريعة وفقًا للتصميم الفعلي للغرفة.

توحيد تدفق الهواء

لا يكفي ارتفاع تدفق الهواء وحده.

بل يجب أن يكون توزيعه معقولًا أيضًا.

قد يؤدي تدفق الهواء الضعيف إلى:

• تجميد سريع للمنتجات بالقرب من المبخر
• بطء تجميد المنتجات بالقرب من نهاية الغرفة
• بقع دافئة خلف المنصات
• اختلاف أوقات التجميد بين الرفوف

يعد التوزيع المتساوي أمرًا مهمًا بشكل خاص عندما تحتاج المنتجات من دفعة واحدة إلى نتائج تجميد متشابهة.

تؤثر كمية المبخر، وتدفق الهواء، وطول الغرفة، وتصميم الرفوف، بالإضافة إلى تباعد المنتجات، جميعها على التوزيع.

اختيار المبخر

يختلف مبخر غرفة التجميد السريع في وظيفته عن مبخر التخزين المجمد الأساسي.

يجب مراعاة ما يلي عند الاختيار:

• قدرة تبريد عالية
• درجة حرارة تبخير منخفضة
• متطلبات تدفق الهواء
• حجم المنتج
• شكل الغرفة
• تراكم الصقيع
• طريقة إزالة الصقيع
• المسافة بين الزعانف
• أداء المروحة

يقوم المبخر بتحويل سعة التبريد إلى إزالة فعلية للحرارة من هواء الغرفة بالإضافة إلى المنتج.

قد يؤدي اختيار المبخر غير الصحيح إلى تقييد أداء النظام بأكمله حتى عندما تتمتع معدات التكثيف بسعة اسمية كافية.

تراكم الصقيع

يخلق التجميد السريع ظروفًا صعبة للمبخر.

يمكن أن تصل الرطوبة إلى الملف البارد من:

• المنتج
• فتح الباب
• الهواء الداخل
• التنظيف
• تسرب الهواء من الغرفة

تتجمد هذه الرطوبة على المبخر.

يقلل الصقيع من:

• تدفق الهواء
• نقل الحرارة في الملف
• قدرة التبريد

لذلك، يجب أن يأخذ تصميم مبخر غرفة التجميد السريع تراكم الصقيع في الاعتبار بعناية.

قد تؤدي الرطوبة العالية للمنتجات أو عمليات التحميل المتكررة إلى زيادة الحاجة إلى إزالة الصقيع.

استراتيجية إزالة الجليد

يتطلب نظام التبريد في غرفة التجميد السريع عملية إزالة الجليد التي تتناسب مع دورة العملية الخاصة به.

وغالبًا ما يتطلب توقيت إزالة الجليد التنسيق مع عملية الإنتاج.

على سبيل المثال:

دورة التجميد → تفريغ المنتجات → إزالة الجليد → دورة التحميل التالية

يمكن أن يوفر هذا النهج تحكمًا أفضل في العملية مقارنةً بعملية إزالة الجليد التي تحدث بشكل غير متوقع أثناء التجميد الفعّال.

يعتمد التسلسل الدقيق على طريقة التشغيل.

يجب أن يأخذ تصميم عملية إزالة الجليد في الاعتبار:

• دورات المنتج
• تراكم الصقيع
• تكوين المبخر
• درجة حرارة الغرفة
• معدل فتح وإغلاق الباب
• وقت التعطل المتاح

يُعد إزالة الصقيع جزءًا من تخطيط الإنتاج.

استعادة الحرارة بعد إزالة الجليد

تؤدي عملية إزالة الجليد إلى إدخال الحرارة إلى البيئة الباردة.

بعد عملية إزالة الجليد، يحتاج نظام التبريد إلى التخلص من هذه الحرارة قبل أن تصل العملية التالية إلى ظروف تشغيل مستقرة.

لذلك، فإن وقت الاستعادة مهم.

يحتاج مصنع الأغذية ذو الإنتاجية العالية، الذي تتخلل دفعاته فترات زمنية قصيرة، إلى استراتيجية تذويب مختلفة عن المنشأة التي تعمل بدورة واحدة يوميًا.

يجب تحديد جدول الإنتاج أثناء تصميم النظام.

الحماية من التجمد في نظام التصريف

يجب أن تخرج مياه التذويب من المبخر.

في درجات حرارة المجمدات السريعة، يمكن أن يتجمد الماء بسرعة.

يجب أن يأخذ تصميم الصرف في الاعتبار ما يلي:

• انحدار مجرى التصريف
• مسار الأنابيب
• العزل
• الحماية من التجمد
• موقع التصريف

قد يؤدي سوء الصرف إلى تكوّن الجليد أسفل المبخر أو انسداد خطوط الصرف.

وتصبح هذه المشكلة ذات صلة بالتشغيل والسلامة على حد سواء.

يندرج تصميم نظام الصرف ضمن هندسة غرف التجميد السريع.

المجمد السريع مقابل مجمد التخزين

يجب عدم الخلط بين نظام التجميد السريع ومجمد التخزين القياسي.

هذا التمييز أساسي.

لا ينبغي تحويل المجمد القياسي تلقائيًا إلى مجمد سريع التجميد بمجرد خفض درجة الحرارة المحددة في منظم الحرارة.

سعة التبريد

يجب حساب سعة المجمد السريع بناءً على إجمالي الحرارة التي يتم إزالتها.

تشمل فئات الأحمال الرئيسية ما يلي:

حمل المنتج

عادةً ما يكون الحمل السائد في العملية.

حمل الانتقال

الحرارة التي تدخل عبر الجدران والسقف والأرضية، بالإضافة إلى الأبواب.

حمل التسرب

الهواء الدافئ الذي يدخل أثناء التحميل أو التفريغ.

الحمل الداخلي

المراوح، والإضاءة، والموظفين، والمعدات.

حمل إزالة الجليد

الحرارة التي تدخل أثناء عملية إزالة الجليد.

حمل خفض درجة الحرارة

الحرارة التي يتم إزالتها من هيكل الغرفة أو المنتجات أثناء خفض درجة الحرارة.

تساهم جميع الأحمال في تحديد السعة المطلوبة لنظام التبريد في غرفة التجميد السريع.

إزالة الحرارة من المنتج

يعد تجميد المنتج أكثر تعقيدًا من مجرد تبريد المنتج لعدة درجات.

قد تتضمن إزالة الحرارة ما يلي:

1. تبريد المنتج حتى يصل إلى نطاق التجمد.
2. إزالة الحرارة أثناء تغير الحالة.
3. مواصلة تبريد المنتج حتى الوصول إلى درجة الحرارة الداخلية النهائية.

وهذا يخلق طلبًا كبيرًا على التبريد.

كما أن تركيبة الطعام لها دور مهم أيضًا.

فالمحتوى المائي، والدهون، والمواد الصلبة، وكثافة المنتج، بالإضافة إلى التغليف، كلها عوامل تؤثر على سلوك التجميد.

وهذا سبب آخر يجعل الحساب العام "بالتيريتيرية الحرارية لكل قدم مكعب" غير كافٍ للتجميد الصناعي السريع.

اختيار الضاغط

يجب أن توفر ضواغط غرف التجميد السريع سعة كافية في ظل ظروف التشغيل الصعبة ذات درجات الحرارة المنخفضة.

يعتمد الاختيار على:

• السعة التبريدية المطلوبة
• درجة حرارة التبخير
• درجة حرارة التكثيف
• الظروف المحيطة
• المبرد
• نطاق تشغيل الضاغط
• الإمداد الكهربائي
• دورة الإنتاج

لا تحدد القدرة الحصانية الاسمية وحدها سعة التجميد السريع القابلة للاستخدام.

يجب تقييم السعة في ظروف التشغيل الفعلية عند درجات الحرارة المنخفضة.

نطاق تشغيل الضاغط

تؤدي درجات حرارة التبخير المنخفضة، مقترنة بظروف بيئية مرتفعة، إلى تشغيل صعب للضاغط.

يجب على المهندسين الحفاظ على عمل الضاغط ضمن نطاق التشغيل المعتمد.

وتشمل الظروف ذات الصلة ما يلي:

• ضغط الشفط
• ضغط التفريغ
• درجة حرارة التبخر
• درجة حرارة التكثيف
• المبرد
• حمل المحرك

يضمن الاختيار الصحيح التشغيل الموثوق به طوال دورة التجميد بأكملها.

نسبة ضغط عالية

غالبًا ما ينتج عن تشغيل المجمدات السريعة نسبة ضغط أكبر مقارنة بالتبريد بدرجة الحرارة المتوسطة.

تؤثر نسبة الضغط الأعلى على:

• سعة الضاغط
• استهلاك الطاقة
• درجة حرارة التفريغ
• كفاءة التشغيل
• حمل الضاغط

ويكتسب هذا الأمر أهمية خاصة في المناخات الحارة.

تشكل درجة حرارة التبخر المنخفضة مقترنة بدرجة الحرارة المحيطة الخارجية المرتفعة أحد أكثر التوليفات صعوبة بالنسبة لمعدات التبريد.

معدات التكثيف

يحتاج قسم التكثيف إلى التخلص من كل الحرارة المستخرجة من المنتج بالإضافة إلى الحرارة المتولدة من عملية الضغط.

لذلك، يحتاج نظام التجميد السريع إلى قدرة عالية على التخلص من الحرارة.

يأخذ اختيار المكثف في الاعتبار:

• إجمالي حمل التبريد
• درجة الحرارة المحيطة
• سعة الضاغط
• موقع المعدات
• تدفق الهواء
• المبرد

قد يؤدي أداء المكثف ذي السعة المنخفضة إلى إعاقة عملية التجميد السريع الكاملة.

الظروف المحيطة المرتفعة

تقوم شركة Freezewize بتصدير أنظمة التبريد إلى مناطق ذات مناخات مختلفة.

قد يواجه جهاز التجميد السريع الذي يعمل في تكساس أو أريزونا درجات حرارة مدخل مكثف أعلى بكثير مقارنة بالنظام الذي يعمل في شمال أوروبا.

تؤثر درجات الحرارة المحيطة المرتفعة على:

• ضغط التكثيف
• سعة الضاغط
• متطلبات الطاقة
• التخلص من الحرارة
• نطاق تشغيل النظام

لذلك، يجب أن يستند التصميم إلى الظروف البيئية المحلية الواقعية.

لا ينبغي نسخ تكوين واحد لمجمد التجميد السريع دون تغيير في كل سوق.

الظروف المحيطة المنخفضة

تخلق المناخات الباردة تحديات مختلفة للمكثف.

قد تتطلب المعدات الخارجية المعرضة لدرجات حرارة شتوية منخفضة جدًا التحكم المناسب في ضغط التكثيف وفقًا لتصميم النظام.

يجب تقييم المشاريع على نطاق درجات الحرارة المحيطة السنوية المتوقعة.

يحمي التصميم الصيفي من ذروة التخلص من الحرارة.

يضمن التصميم الشتوي استقرار تشغيل التبريد.

درجة حرارة تحميل المنتج

تؤدي درجة حرارة المنتج الواردة إلى تغييرات كبيرة في حمل العملية.

أمثلة:

المنتج الذي يصل عند +2 درجة مئوية

مقابل

المنتج الذي يصل عند +20 درجة مئوية

يؤدي إلى اختلاف كبير في متطلبات إزالة الحرارة قبل الوصول إلى درجة حرارة القلب المجمدة.

لذلك، يجب أن تحدد بيانات الإنتاج درجة الحرارة الفعلية للمنتج عند وصوله بدلاً من قيمة افتراضية.

وهذا أمر مهم بشكل خاص في معالجة اللحوم والدواجن والمأكولات البحرية، بالإضافة إلى الأطعمة الجاهزة.

حجم الدفعة

غالبًا ما يتم التجميد السريع على دفعات.

تشمل المعلومات المفيدة ما يلي:

• الكيلوغرام أو الرطل لكل دفعة
• عدد الدفعات في اليوم
• الفترة الزمنية بين الدفعات
• وقت التحميل
• وقت التفريغ
• وقت التعقيم
• وقت إزالة الجليد

يختلف النظام المصمم لدفعة واحدة كل 12 ساعة عن النظام المتوقع أن يعالج دورات متتالية مستمرة.

يؤثر جدول الإنتاج على استخدام المعدات بالإضافة إلى متطلبات الاستعادة.

الإنتاج المستمر

تحتاج بعض المنشآت الصناعية إلى عملية تجميد شبه مستمرة.

وهذا يغير أولويات النظام.

قد يتعين أن يأخذ التصميم في الاعتبار ما يلي:

• غرف تجميد متعددة
• مبخرات متعددة
• ضواغط متدرجة
• التكرار
• تسلسل عملية إزالة الجليد
• استمرارية الإنتاج

يمكن أن تصبح غرفة السفع الواحدة عنق زجاجة في الإنتاج عندما يتوقف التجميد بسبب عملية إزالة الجليد أو الصيانة.

تستفيد المنشآت ذات الإنتاجية العالية من بنية نظام مصممة وفقًا لسير العمل الفعلي في المصنع.

التجميد السريع للحوم

تعد معالجة اللحوم أحد التطبيقات الرئيسية لمجمدات التجميد السريع.

تشمل مدخلات التصميم المهمة ما يلي:

• نوع المنتج
• الذبيحة، أو القطع، أو الكرتون، أو المنتج المعبأ
• سماكة المنتج
• درجة الحرارة عند الدخول
• كتلة الدفعة
• درجة الحرارة النهائية في القلب
• وقت التجميد

قد تتطلب منتجات اللحوم الكبيرة وقت تجميد أطول بسبب المسافة الأكبر لنقل الحرارة داخليًا.

يصبح ترتيب المنتجات حول مجرى الهواء أمرًا بالغ الأهمية.

التجميد السريع للدواجن

يمكن أن تشمل تطبيقات الدواجن ما يلي:

• الدجاج الكامل
• أجزاء الدجاج
• الدواجن المعبأة
• العلب الكرتونية
• المنتجات الجاهزة

يؤثر شكل المنتج على تعرضه لتدفق الهواء.

تحد الكرتونات المكتظة من التلامس المباشر مع الهواء البارد مقارنةً بالمنتجات المرتبة بشكل فردي.

يجب أن يعكس نظام التبريد بالإضافة إلى تخطيط الرفوف شكل التعبئة الفعلي.

التجميد السريع للمأكولات البحرية

غالبًا ما تتطلب منشآت المأكولات البحرية خفضًا سريعًا لدرجة الحرارة للأسماك أو منتجات المأكولات البحرية المصنعة.

تشمل العوامل الرئيسية ما يلي:

• أبعاد المنتج
• الرطوبة
• التغليف
• درجة الحرارة الأولية
• درجة الحرارة المستهدفة
• حجم الدفعة

يمكن أن تؤثر الرطوبة العالية بالإضافة إلى رطوبة المنتج أيضًا على تكوّن الصقيع في المبخر.

تستحق استراتيجية إزالة الجليد اهتمامًا خاصًا.

تجميد الأطعمة الجاهزة

كما يدعم التجميد السريع:

• الوجبات الجاهزة
• منتجات المخابز
• الأطعمة الجاهزة
• الخضروات المجمدة
• المنتجات المصنعة

لكل منتج خصائص فيزيائية مختلفة.

لا ينبغي لنظام التبريد أن يعتمد على افتراض عام واحد لوقت التجميد لجميع أنواع الأطعمة.

قد تصبح تجارب المنتجات أو الحسابات العملية التي تم التحقق منها مهمة عند تطبيق أهداف إنتاج دقيقة.

جودة المنتج

يُستخدم التجميد السريع عادةً عندما يرغب المشغلون في تقليل وقت التجميد مع الحفاظ على جودة المنتج من خلال معالجة خاضعة للرقابة.

يؤثر معدل التجميد على تكوين الجليد داخل الأغذية.

يؤدي التجميد الأسرع والخاضع للرقابة عمومًا إلى تكوين هياكل جليدية أصغر حجمًا مقارنةً بالتجميد البطيء، مما يساعد في تقليل الأضرار المادية التي تلحق ببنية الأغذية.

لا تزال جودة المنتج النهائي تعتمد على:

• المواد الخام
• التعبئة
• ظروف التخزين
• معدل التجميد
• درجة الحرارة النهائية
• طريقة التذويب

تساعد غرفة التجميد السريع في مراقبة جودة المنتج، لكن معدات التبريد وحدها لا تحدد الجودة النهائية للأغذية.

التحكم في فتح الباب

تتسبب أبواب غرف التجميد السريع في دخول كميات كبيرة من الحرارة والرطوبة أثناء التحميل.

يمكن أن تظل أبواب المنصات أو العربات الكبيرة مفتوحة لفترات طويلة.

وهذا يؤثر على:

• حمل التبريد
• تكوّن الصقيع
• تكوّن الجليد على الأرضية
• الصقيع في المبخر
• وقت الاسترداد

لذلك، يجب أن يقلل سير عمل التحميل من وقت فتح الباب غير الضروري.

يجب أن يتوافق نوع الباب وحجم الفتحة وحركة المرور بالإضافة إلى الإحكام مع تصميم نظام التبريد.

تكامل أبواب المجمدات

تتطلب تطبيقات غرف التجميد السريع أنظمة أبواب مناسبة لظروف درجات الحرارة المنخفضة.

وتشمل العوامل المهمة ما يلي:

• العزل
• حشية مانعة للتسرب
• إطار مُدفأ عند الحاجة
• عتبة مُدفأة عند الحاجة
• حجم الباب
• حركة المرور
• سرعة الإغلاق

يمكن أن يشكل المدخل الضعيف مصدر رطوبة دائم داخل غرفة التجميد السريع عالية الأداء.

يمكن تنسيق أنظمة التبريد من Freezewize مع أبواب المجمدات المعزولة أثناء تصميم المشروع بالكامل.

عزل الأرضية

تتعرض أرضيات غرف التجميد السريع لفروق كبيرة في درجات الحرارة.

يساعد العزل المناسب للأرضية على تقليل دخول الحرارة من بلاطة المبنى أو الأرض.

يجب أن يأخذ تصميم الأرضية في الاعتبار ما يلي:

• درجة حرارة الغرفة
• مدة دورة التجميد
• حالة أرضية المبنى
• الأحمال الهيكلية
• حركة منصات التحميل
• الرافعات الشوكية
• التصريف

يجب التعامل مع أرضيات غرف التجميد الصناعية السريعة على أنها بناء حراري وهيكلي في آن واحد.

عزل الألواح

تحتاج الجدران والسقف أيضًا إلى عزل متوافق مع التشغيل في درجات الحرارة المنخفضة.

يؤدي ضعف أداء الغلاف إلى زيادة الحمل الإجمالي للنظام بشكل مستمر.

تشمل العناصر المهمة ما يلي:

• سماكة الألواح
• مفاصل الألواح
• الزوايا
• انتقالات السقف
• فتحات الأبواب
• فتحات الخدمات

إن زيادة سعة التبريد ليست بديلاً فعالاً عن التصميم السيئ للغلاف.

تسرب الهواء

لتسرب الهواء تأثيران داخل غرفة التجميد السريع:

دخول الحرارة.

تدخل الرطوبة.

يمكن أن تتحول الرطوبة إلى صقيع أو جليد.

وبالتالي، يؤدي تسرب الهواء المتكرر إلى زيادة كل من حمل التبريد ومتطلبات إزالة الصقيع.

تحتاج مفاصل الألواح والأبواب وفتحات التمرير، بالإضافة إلى انتقالات السقف، إلى إحكام إغلاق خاضع للرقابة.

مستشعرات درجة الحرارة

يمكن أن تستخدم أجهزة التحكم في غرف التجميد السريع عدة قياسات لدرجة الحرارة وفقًا لمتطلبات العملية.

وتشمل القياسات الممكنة ما يلي:

• درجة حرارة هواء الغرفة
• درجة حرارة المبخر
• درجة حرارة قلب المنتج
• درجة حرارة الهواء المرتجع

تخدم هذه القياسات أغراضًا مختلفة.

يتحكم مستشعر الغرفة في بيئة التبريد.

يساعد مستشعر المنتج في تحديد مدى تقدم عملية التجميد عند الحاجة.

يمكن أن تدعم أجهزة استشعار المبخر منطق إزالة الجليد أو الحماية.

يُعد وضع المستشعر في المكان الصحيح أمرًا مهمًا.

مسبار درجة حرارة قلب المنتج

عندما تتطلب عملية التحكم درجة حرارة جوهر المنتج المستهدفة، يوفر مسبار المنتج المناسب معلومات مباشرة.

يجب أن يعكس وضع المجس حالة المنتج بشكل دقيق.

قد يشير قياس السطح الخارجي فقط إلى وجود ظروف باردة قبل أن تصل درجة حرارة مركز المنتج إلى الدرجة المستهدفة.

يمكن لعمليات الدُفعات استخدام بيانات درجة الحرارة الداخلية جنبًا إلى جنب مع الوقت وظروف الغرفة للتحقق من تقدم عملية التجميد.

تظل الإجراءات الدقيقة لسلامة الأغذية خاصة بكل منشأة.

نظام التحكم

يحتاج نظام التبريد في غرفة التجميد السريع إلى عناصر تحكم تتناسب مع عملية الإنتاج.

يمكن أن تشمل وظائف التحكم ما يلي:

• درجة حرارة الغرفة
• تدرج الضواغط
• مراوح المبخر
• إذابة الجليد
• مستشعرات المنتج
• توقيت الدورة
• وظائف الإنذار
• حماية الضغط
• حالة النظام

قد تتضمن الأنظمة الكبيرة أيضًا ميزات المراقبة أو تسجيل البيانات وفقًا لمتطلبات المشروع.

يجب أن تدعم أدوات التحكم تشغيل العملية بدلاً من مجرد تشغيل المعدات أو إيقافها.

التحكم في دورة التجميد

قد تتضمن تسلسلات التجميد السريع العملية ما يلي:

1. تحميل المنتج
2. إغلاق الباب
3. بدء التجميد السريع
4. التبريد بتدفق هواء عالي
5. مراقبة المنتج أو الوقت
6. الوصول إلى الحالة المستهدفة
7. تفريغ المنتج
8. إذابة الجليد أو التعقيم عند الحاجة
9. التحضير للدورة التالية

يعتمد التسلسل الفعلي على عملية الإنتاج.

إن فهم هذه الدورة أثناء التصميم يساعد في تحديد حجم التبريد واستعادة الطاقة اللازمة لإذابة الجليد بشكل صحيح.

وظائف الإنذار

تشمل الإنذارات المحتملة ما يلي:

• ارتفاع درجة حرارة الغرفة
• تعطل المستشعر
• عطل في الضاغط
• ارتفاع الضغط
• انخفاض الضغط
• تعطل المروحة
• دورة تجميد ممتدة
• حالة فتح الباب

تعتمد الإنذارات المطلوبة على المنشأة.

قد يحتاج مصنع الإنتاج إلى منطق إنذار مختلف عن منشأة تجميد الدُفعات الأصغر حجمًا.

الحمل الكهربائي

غالبًا ما تتطلب أنظمة التجميد السريع استهلاكًا كبيرًا للكهرباء.

ويمكن أن تشمل الأحمال ما يلي:

• الضواغط
• مراوح المكثف
• مراوح المبخر
• سخانات إزالة الجليد
• أجهزة التحكم
• سخانات الصرف
• سخانات الأبواب

لذلك، يجب البدء في التصميم الكهربائي في وقت مبكر.

متطلبات بيانات المشروع:

• الجهد الكهربائي
• الطور
• التردد
• الطاقة المتاحة
• متطلبات التحكم

تحتاج التكوينات الكهربائية الأمريكية إلى تأكيد محدد قبل تصنيع المعدات.

استراتيجية المبرد

لا تستخدم Freezewize مبردًا واحدًا في كل نظام تبريد للمجمدات السريعة.

يعتمد اختيار المبرد على:

• السوق المستهدفة
• السعة
• التطبيق
• توافق الضاغط
• درجات حرارة التشغيل
• متطلبات السلامة
• توافر الخدمة
• اللوائح المحلية

وبالتالي، يتم إنتاج الأنظمة وفقًا لمتطلبات المبردات المناسبة لكل منطقة.

ويدعم هذا النهج المشاريع في جميع أنحاء الولايات المتحدة وأوروبا وأفريقيا والشرق الأوسط، بالإضافة إلى الأسواق الدولية الأخرى.

غرف التجميد السريع في الولايات المتحدة

بالنسبة للسوق الأمريكية، يجب التمييز بوضوح بين أنظمة التجميد السريع وغرف التجميد القياسية.

يُعد التجميد السريع في الأساس تطبيقًا لتبريد العمليات، حيث إن المعدات مصممة لإزالة كميات كبيرة من المنتجات بسرعة بدلاً من مجرد الحفاظ على درجة حرارة التخزين المجمدة.

يجب أن تراعي هندسة المشروع ما يلي:

• عملية معالجة الأغذية
• كمية المنتج
• وقت التجميد
• درجة الحرارة المستهدفة في قلب المنتج
• تكوين الغرفة
• متطلبات المبرد
• الإمداد الكهربائي
• اللوائح المحلية المعمول بها
• تركيب المعدات

يساعد هذا التمييز أيضًا على منع تقديم عروض أسعار لمعدات التخزين والتجميد غير المناسبة لعملية التجميد الصناعية.

تحديد حجم غرفة التجميد السريع

يتطلب تحديد الحجم الصحيح لنظام التبريد في غرفة التجميد السريع معلومات أكثر مما يتطلبه عرض أسعار غرفة التجميد العادية.

يجب أن تطلب شركة Freezewize ما يلي:

أبعاد الغرفة

الطول والعرض والارتفاع.

نوع المنتج

اللحوم، الدواجن، المأكولات البحرية، الأطعمة الجاهزة، المخبوزات، المنتجات الزراعية، أو أي منتج آخر.

وزن الدفعة

الكتلة القصوى للمنتج في كل دورة.

درجة الحرارة عند الدخول

درجة الحرارة قبل التجميد.

درجة الحرارة المستهدفة في قلب المنتج

درجة الحرارة الداخلية المطلوبة للمنتج.

وقت التجميد

المدة القصوى المقبولة للدورة.

أبعاد المنتج

السماكة والشكل وحجم الكرتون.

التعبئة

مفتوحة، ملفوفة، معبأة في أكياس، معبأة في صناديق، موضوعة على منصات نقالة.

ترتيب المنتج

على الرفوف، على عربات، على منصات نقالة، معلقة، على أرفف.

الدورات اليومية

عدد الدفعات.

درجة الحرارة المحيطة

الظروف المحيطة بمعدات التكثيف.

حركة فتح وإغلاق الباب

نمط التحميل والتفريغ.

العزل

بناء الجدران والسقف والأرضية، بالإضافة إلى الباب.

الإمداد الكهربائي

الجهد، الطور، التردد.

متطلبات المبرد

يتم اختيارها وفقًا للمنطقة المقصودة.

بدون هذه المدخلات، يصعب اختيار المجمد السريع بدقة.

النظام مقابل وحدة التكثيف

قد يحتاج العميل الذي يطلب التجميد السريع إما إلى مكون تبريد أو إلى نظام كامل.

وحدة التكثيف ذات درجة الحرارة المنخفضة

توفر معدات جانب التكثيف.

نظام التبريد لمجمدات التجميد السريع

يتضمن عملية تبريد منسقة:

• الضاغط
• معدات التكثيف
• المبخر السريع
• تدفق هواء عالي
• أجهزة التحكم في التمدد
• أنابيب المبرد
• إزالة الجليد
• أجهزة الاستشعار
• أجهزة التحكم الكهربائية
• منطق العملية

يجب أن يظل هذا الاختلاف واضحًا عبر صفحات منتجات Freezewize.

نظام التبريد السريع مقابل نظام التجميد

لدى Freezewize الآن منتجان منفصلان للنظام:

نظام تبريد غرفة التجميد

مصمم بشكل أساسي للتخزين المجمد.

نظام التبريد بالتجميد السريع

مصمم بشكل أساسي لتجميد المنتجات بسرعة.

يمنع هذا الفصل تداخل الكلمات المفتاحية، كما يساعد العملاء على اختيار المعدات وفقًا للعملية الفعلية.

السؤال ليس:

"ما درجة البرودة المطلوبة للغرفة؟"

بل السؤال الأهم هو:

"هل نقوم بتخزين منتجات مجمدة أم بتجميد المنتجات بشكل فعال؟"

هذا القرار يحدد فئة نظام التبريد التي يجب تقييمها.

التكامل الكامل لمجمدات التجميد السريع

تقوم شركة Freezewize Cooling System بتصميم وتوريد وتركيب أنظمة التبريد للمجمدات السريعة كحلول تجميد صناعية متكاملة.

يشمل نطاق التسليم الجاهز ما يلي:

• تصميم المشروع
• حساب حمولة المنتج
• حساب عملية التجميد
• حساب حمل التبريد
• هندسة التبريد للمجمدات السريعة
• معدات التكثيف ذات درجة الحرارة المنخفضة
• المبخرات الصناعية السريعة
• تخطيط تدفق الهواء
• أنابيب التبريد
• تنسيق عملية إزالة الجليد
• أجهزة التحكم الكهربائية
• الأتمتة
• ألواح غرف التبريد المعزولة
• أبواب المجمدات
• أنظمة الأرضيات
• التركيب
• الاختبار
• التشغيل
• التسليم النهائي

يتيح هذا النهج المتكامل تقييم سعة التبريد في غرفة التجميد السريع، ودرجة حرارة قلب المنتج، ووزن الدفعة، ووقت التجميد، وتدفق الهواء، وعزل الغرفة، والظروف المحيطة، واستراتيجية إزالة الجليد، والمبرد، بالإضافة إلى الطلب على الكهرباء، وذلك ضمن عملية واحدة منسقة.

بالنسبة للحوم، والدواجن، والمأكولات البحرية، والأطعمة الجاهزة، وإنتاج الأطعمة المجمدة، ومصانع تجهيز الأغذية، ومنشآت سلسلة التبريد، أو مشاريع التجميد الصناعية، اتصل بشركة Freezewize Cooling System لتصميم نظام تبريد للمجمدات السريعة بناءً على الحمولة الفعلية للمنتج، ودرجة الحرارة الواردة، ودرجة الحرارة الداخلية المستهدفة، ووقت التجميد، وهندسة الغرفة، بالإضافة إلى جدول الإنتاج.