تونل انجماد
تونل انجماد دستگاهی حیاتی در صنایع مختلف، به خصوص صنایع غذایی، است که امکان انجماد سریع محصولات را فراهم می‌کند. این فرآیند سریع انجماد به حفظ کیفیت، بافت، طعم، بو و ارزش غذایی محصولات کمک شایانی می‌کند. برخلاف سردخانه‌های زیر صفر که عمدتاً برای نگهداری طولانی‌مدت محصولات منجمد استفاده می‌شوند، تونل‌های انجماد با هدف کاهش سریع دمای محصولات به زیر نقطه انجماد طراحی شده‌اند. سرعت بالا در فرآیند انجماد تونلی، از تشکیل کریستال‌های یخی بزرگ در بافت محصول جلوگیری کرده و به حفظ ساختار سلولی آن کمک می‌کند.
روش‌های انجماد با سرعت بالا
در محیط‌های صنعتی و تجاری، برای انجماد محصولات معمولاً از دو روش انجماد آرام و انجماد سریع استفاده می‌شود. انجماد سریع، که هدف اصلی تونل‌های انجماد است، به حفظ کیفیت محصولات کمک بیشتری می‌کند. روش رایج و متداول منجمد کردن محصولات، انجماد سریع است که به چند صورت اصلی انجام می‌گیرد:
منجمد کردن به وسیله گردش هوای سرد
در این روش، هوای سرد شده در اوپراتور با استفاده از فن بر روی محصولات وزیده می‌شود و دما را سریعاً کاهش می‌دهد. چیدمان محصولات برای گردش بهتر هوا مهم است و معمولاً از اوپراتورهای زمینی و هوایی استفاده می‌شود. تونل‌های انجماد جریان هوا از این روش استفاده می‌کنند که در آن هوای سرد با سرعت بالا و دمای معمولاً زیر 30- درجه سانتی‌گراد به کار می‌رود.
منجمد کردن محصولات به وسیله تماس غیر مستقیم
در این روش غالباً از فریزرهای با اوپراتور صفحه‌ای استفاده می‌شود که مبرد درون صفحات جریان دارد و محصولات مستقیماً با صفحات تماس می‌یابند. سرعت انجماد به ظرفیت انتقال حرارت سطح مقطع اوپراتور بستگی دارد. این روش معمولاً برای محصولات با حجم کم یا سطح صاف و منظم مناسب است. در کاربردهای تجاری بزرگ، سردخانه‌های چند صفحه‌ای با صفحات موازی و نیروی هیدرولیک برای افزایش سرعت انجماد استفاده می‌شوند.
روش غوطه‌وری محصولات در سیال با دمای منفی صفر
در این روش، محصولات در مایعی سرد (مانند آب نمک، کلرید سدیم یا شکر) غوطه‌ور می‌شوند. انتقال حرارت در مایعات بسیار خوب است. این روش برای منجمد کردن محصولات به صورت بسته‌بندی مجزا و جلوگیری از چسبیدن آن‌ها مناسب است. محصولات باید در بسته‌بندی‌های غیر قابل نفوذ باشند. یکی از معایب آن احتمال نفوذ مایع سرد شونده به محصول است.
انجماد کرایوژنیک
در این روش از مواد سرمازا مانند نیتروژن مایع (در دمای 196- درجه سانتی‌گراد) یا دی اکسید کربن مایع (در دمای 56.6- درجه سانتی‌گراد) استفاده می‌شود. ماده سرمازا مستقیماً بر روی محصولات پاشیده شده و باعث انجماد بسیار سریع می‌شود. این روش برای محصولات حساس یا محصولاتی که نیاز به انجماد بسیار سریع دارند، مناسب است.
انواع تونل انجماد
تونل‌های انجماد بر اساس نوع سیستم سرمایش، نوع نوار نقاله و نحوه عملکرد به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند
تونل انجماد سریع (IQF)
این نوع رایج‌ترین تونل برای انجماد سریع است که محصولات را به صورت مجزا منجمد می‌کند تا به یکدیگر نچسبند. در این تونل‌ها معمولاً از گردش هوای سرد با سرعت و دمای بسیار پایین استفاده می‌شود.
تونل انجماد خطی (In-line)
در این نوع، محصولات به صورت خطی بر روی نوار نقاله حرکت می‌کنند و معمولاً با روش غوطه‌ورسازی در هوای سرد (Fluidization) یا گردش هوای سرد منجمد می‌شوند. ظرفیت این تونل‌ها معمولاً بالا است و برای انجماد سبزیجات و میوه‌های خرد شده مناسب هستند.
تونل انجماد مارپیچی (Spiral)
این نوع دارای نوار نقاله‌ای است که به صورت مارپیچ در فضای تونل حرکت می‌کند و فضای کمتری را اشغال می‌کند. برای محصولات مختلفی مانند قطعات مرغ، گوشت، همبرگر و غذاهای نیمه‌آماده مناسب است و معمولاً در خط تولید پیوسته استفاده می‌شود. ظرفیت آن‌ها متنوع است اما معمولاً کمتر از تونل‌های خطی است.
تونل انجماد فلودایزینگ (Fluidizing)
این زیرمجموعه از تونل‌های سریع، برای انجماد محصولات کوچک و دانه‌ای مانند نخود فرنگی یا ذرت شیرین طراحی شده است که محصولات با جریان هوای سرد معلق می‌شوند تا انجماد یکنواخت انجام شود.
تونل انجماد کرایوژنیک
از نیتروژن مایع یا دی اکسید کربن مایع به عنوان مبرد استفاده می‌کند و سرعت انجماد بسیار بالایی دارد. هزینه عملیاتی آن به دلیل مصرفی بودن ماده سرمازا معمولاً بالاتر است.
تونل انجماد تماسی یا صفحه‌ای
در این نوع، محصولات بین صفحات سرد شده منجمد می‌شوند و بیشتر برای محصولات با سطح صاف مناسب است. مصرف انرژی در این روش می‌تواند کمتر باشد.
تونل انجماد ضد انفجار (Explosion Proof) و دریایی (SeaWater)
این تونل‌ها برای کاربردهای خاص و محیط‌های ویژه مانند سکوهای نفتی یا کشتی‌ها طراحی می‌شوند.
بر اساس تعداد نوار نقاله
تک نوار نقاله (برای انجماد یک نوع محصول) و چند نوار نقاله (برای انجماد همزمان چند نوع محصول با تنظیمات مستقل)
کاربردهای تونل انجماد
تونل‌های انجماد عمدتاً برای منجمد کردن سریع محصولات مختلف، به‌ویژه مواد غذایی، به منظور حفظ کیفیت و افزایش ماندگاری آن‌ها به کار می‌روند. کاربردهای اصلی شامل موارد زیر است
- انواع سبزیجات و میوه‌جات (مانند نخود فرنگی، لوبیا سبز، ذرت، قارچ، هویج، گل کلم، پیاز، گوجه فرنگی، بروکلی، توت فرنگی، سیب زمینی نیم‌پخت)
- انواع ماهی و میگو و محصولات دریایی
- غذاهای آماده و نیمه‌پخته (مانند پیتزا، ناگت، برگر، سیب‌زمینی سرخ کرده نیمه‌آماده)
- محصولات لبنی مانند بستنی، پنیر و خامه
- مواد شیمیایی و بیولوژیکی حساس به دما
- تخم مرغ
- شکلات
- انواع گوشت قرمز و ماکیان (مانند قطعات مرغ، پاته و فیله مرغ، مرغ سوخاری، پاته گوشت، قطعات گوشت، میت بال، همبرگر، گوشت گاو)
- محصولات نان، شیرینی و خمیرهای نیمه‌آماده
- امکان استفاده برای فریز کردن پساب صنعتی (نیاز به بررسی و مشاوره بیشتر)
- داروها، واکسن‌ها و ترکیبات حساس در صنایع دارویی
- مواد اولیه در صنایع غذایی با حجم تولید بالا
- پشتیبانی از سیستم‌های زنجیره سرد
- پلاسما
چه صنایعی از تونل انجماد استفاده می‌کنند؟
صنایع فرآوری مواد غذایی (شامل فرآوری گوشت، مرغ، ماهی و میگو، میوه و سبزیجات، محصولات نانوایی، لبنیات، تولید غذاهای آماده و نیمه‌آماده)
صنایع دارویی (برای انجماد داروها، واکسن‌ها و مواد حساس)
صنایع شیمیایی و بیولوژیکی (برای مواد حساس به دما)
شرکت‌های لجستیک و حمل و نقل سردخانه‌ای
قیمت تونل انجماد
قیمت تونل انجماد تحت تأثیر عوامل متعددی قرار دارد. برای استعلام قیمت دقیق، معمولاً نیاز به تماس با کارشناسان فروش تولیدکنندگان است. عوامل کلیدی مؤثر بر قیمت عبارتند از
انوع تونل انجماد
انواع مختلف (جریان هوا، نیتروژن مایع، دی اکسید کربن، صفحه‌ای، مارپیچ) قیمت‌های متفاوتی دارند. تونل‌های کرایوژنیک به دلیل مصرفی بودن ماده سرمازا معمولاً هزینه اولیه و عملیاتی بالاتری دارند. تونل‌های مارپیچی نیز ممکن است به دلیل طراحی پیچیده گران‌تر باشند.
ظرفیت تونل انجماد
ظرفیت که بر اساس میزان محصول قابل انجماد در ساعت (کیلوگرم در ساعت) یا روز (تن در روز) تعیین می‌شود. تونل‌های با ظرفیت بالاتر به دلیل ابعاد بزرگتر و سیستم‌های قوی‌تر، قیمت بیشتری دارند.
نوع سیستم خنک‌کننده و تجهیزات تبرید
استفاده از گازهای مبرد خاص، نوع کمپرسور (پیستونی، اسکرو، اسکرال)، کندانسور، اوپراتور و کیفیت برند آن‌ها بر قیمت تأثیرگذار است. سیستم‌های پیشرفته‌تر با کنترل دقیق دما و رطوبت نیز هزینه را افزایش می‌دهند.
ابعاد و اندازه تونل
ابعاد کلی تونل بر اساس نیاز و فضای موجود تعیین می‌شود و تونل‌های بزرگتر هزینه بیشتری دارند.
تکنولوژی و تجهیزات اضافی
امکانات جانبی مانند کنترل‌های دیجیتال، سیستم‌های پایش، اتوماسیون، و عایق‌های حرارتی با کیفیت بالا قیمت را افزایش می‌دهند. سفارشی‌سازی دستگاه نیز می‌تواند هزینه را بالا ببرد.
نوع محصول و شرایط خاص انجماد
محصولاتی که نیاز به سرعت انجماد بسیار بالا، دمای پایین‌تر یا کنترل رطوبت دقیق دارند، نیازمند سیستم‌های پیچیده‌تر و گران‌تر هستند.
برند و کشور سازنده تجهیزات
برندهای شناخته‌شده و تولیدکنندگان در کشورهایی با فناوری پیشرفته معمولاً قیمت بالاتری دارند، اما ممکن است کیفیت و عمر طولانی‌تری داشته باشند.
هزینه نصب و راه‌اندازی
این هزینه بخشی از قیمت کلی محسوب می‌شود و به تخصص نیاز دارد.
هزینه‌های نگهداری و تعمیرات
اگرچه این هزینه بر قیمت خرید اولیه تأثیر ندارد، اما هزینه‌های پیچیدگی سیستم و نیاز به نگهداری بیشتر باید در ارزیابی کلی در نظر گرفته شود.
هزینه عملیاتی
شامل هزینه سرمایش (برق یا مصرف ماده سرمازا) و هزینه اپراتور (اگر لازم باشد) نیز باید در ارزیابی هزینه کلی در نظر گرفته شود.
انجماد سریع
استفاده از انجماد سریع در تونل‌های انجماد مزایای قابل توجهی نسبت به روش‌های انجماد آهسته دارد
حفظ کیفیت محصول
مهم‌ترین مزیت، جلوگیری از تشکیل کریستال‌های یخی بزرگ در بافت مواد غذایی است. این امر باعث حفظ ساختار سلولی، بافت، طعم، بو، رنگ طبیعی و ارزش غذایی (حداقل از دست رفتن مواد مغذی و ویتامین‌ها) می‌شود.
افزایش ماندگاری
انجماد سریع رشد میکروارگانیسم‌ها (مانند کپک و باکتری) و فعالیت‌های آنزیمی را متوقف کرده و به طور قابل توجهی عمر مفید محصول را افزایش می‌دهد. همچنین با عبور سریع از محدوده دمایی بحرانی تشکیل کریستال یخ (حدود 1- تا 4- درجه سانتی‌گراد)، از آسیب به محصول جلوگیری می‌شود.
کاهش زمان فرآیند
زمان انجماد از ساعت‌ها (3 تا 72 ساعت در انجماد آرام) به چند دقیقه کاهش می‌یابد. این امر باعث افزایش سرعت فرآیندهای سردسازی و بهره‌وری در خطوط تولید می‌شود.
بهینه‌سازی مصرف انرژی
برخی از تونل‌های انجماد سریع (مانند تونل‌های تماسی) ممکن است نسبت به سیستم‌های سنتی مصرف انرژی بهینه‌تری داشته باشند. (هرچند تونل‌های جریان هوا و کرایوژنیک ممکن است مصرف انرژی بالایی داشته باشند).
امکان کارکرد مداوم و اتوماسیون
تونل‌های انجماد معمولاً به صورت پیوسته در خط تولید کار می‌کنند و امکان اتوماسیون و کاهش وابستگی به نیروی انسانی وجود دارد.
کاهش هدر رفت مواد غذایی
میزان ضایعات ناشی از انجماد نامناسب به حداقل می‌رسد.
جلوگیری از چسبیدن محصولات
به خصوص در روش IQF، محصولات به صورت مجزا منجمد شده و به یکدیگر نمی‌چسبند.
قابلیت تنظیم
امکان تنظیم دقیق دما، رطوبت، سرعت جریان هوا و سرعت نوار نقاله وجود دارد.
مراحل انجماد به روش IQF
فرآیند انجماد در تونل IQF معمولاً به صورت پیوسته و در مراحل زیر انجام می‌شود
- ورود محصول: محصولات غذایی به صورت منظم و با فاصله مشخص، معمولاً توسط نوار نقاله، وارد تونل انجماد می‌شوند. در فریزرهای IQF ممکن است لرزشی وجود داشته باشد تا محصولات از هم جدا بمانند.
- قرارگیری در معرض هوای سرد: در داخل تونل، جریان هوای بسیار سرد با دمای پایین (معمولاً زیر 30- درجه سانتی‌گراد، در برخی موارد 35- تا 60- درجه سانتی‌گراد) و با سرعت بالا توسط فن‌ها روی محصولات دمیده می‌شود. در تونل‌های کرایوژنیک، ماده سرمازا مستقیماً پاشیده می‌شود.
- کاهش سریع دما و تشکیل کریستال‌های یخ ریز: هوای سرد به سرعت از اطراف محصولات عبور کرده و دمای آن‌ها را کاهش می‌دهد. دمای هسته محصول بدون وقفه به دمای مطلوب انجماد می‌رسد. با کاهش سریع دما و عبور فوری از محدوده دمایی بحرانی (1- تا 4- درجه سانتی‌گراد)، آب موجود در بافت محصولات به شکل کریستال‌های یخ بسیار ریز درمی‌آید.
- خروج محصول منجمد: پس از طی مسیر در تونل، محصولات به حالت کاملاً منجمد و آماده بسته‌بندی یا ذخیره‌سازی در سردخانه‌های زیر صفر (معمولاً با دمای 18- درجه سانتی‌گراد) از سمت دیگر تونل خارج می‌شوند.
