انجماد (Freezing)، از گسترده ترین روش های مورد استفاده برای نگهداری مواد غذایی است. علاوه بر آن، در Biotechnology برای حفاظت از مواد زیستی، بسیار ضروری است.
پزشکی و سایر رشته های زیستی، به لطف امکان ذخیره طولانی مدت داروهای زیستی (Biopharmaceutical Substances) در دماهای پایین، جهش بزرگی در درمان بیماری های مختلف داشتند.
البته در مورد مواد زیستی مانند بافت انسانی، فرایند انجماد به سادگی قرار دادن مواد غذایی در فریزر نیست بلکه روشی بسیار پیچیده است و از دستورالعمل های مختلفی پیروی می کند.
در این مقاله، به تعریف فرایند انجماد، چگونگی آن و انواع روش های انجماد پرداخته شده، لطفا این مطلب را تا پایان دنبال کنید.
بیشتر بخوانید: همه نکاتی که درباره تونل انجماد IQF باید بدانید
تعریف انجماد
تغییر حالت (Phase) به این معنی است که حالت فیزیکی ماده تغییر کند اما ترکیب شیمیایی آن ثابت بماند. این تغییر حالت می تواند به صورت تبدیل جامد به مایع، مایع به گاز، گاز به جامد و … باشد.
فرایند انجماد، فرآیندی است که طی آن ماده از حالت مایع به جامد تبدیل می شود و هنگامی رخ می دهد که حرکت مولکول های مایع به قدری آهسته شود که با وجود جاذبه برقرار شده بین آن ها، مولکول ها در موقعیت های به نسبت ثابتی، به عنوان یک جامد مرتب شوند.
با سرد شدن مایع، انرژی متوسط مولکول ها کاهش می یابد. این گرمای حذف شده به اندازه ای است که نیروهای جاذبه بین مولکولی، مولکول ها را به هم نزدیک کرده و در نهایت انجماد صورت می گیرد. دمایی که در آن یک مایع به جامد تبدیل می شود نقطه انجماد نام دارد. مثلا نقطه انجماد آب 0 درجه سانتی گراد یا 32 درجه فارنهایت است.
بیشتر بخوانید: قیمت تونل انجماد IQF و تولید سیستم انجماد سریع
تغییرات دما طی انجماد
برای مثال، روند تغییر دمای آب طی انجماد را در نظر می گیریم. فرض کنیم دمای اولیه آب، بالاتر از 0 درجه سانتی گراد است. با سرد شدن آب و رسیدن به دمای 0 درجه سانتی گراد، انجماد آغاز شده و کریستال های یخ نمایان می شوند.
سپس طی رشد بلورهای یخ، دمای مخلوط آب و یخ، 0 درجه سانتی گراد باقی می ماند و در نهایت، پس از انجماد کامل آب، کریستال های یخ، سرد شده و دمای آن ها به سرعت افت می کند. این روند دمایی در منحنی زیر نمایش داده شده است.
انواع روش های انجماد
بسته به تجهیزات مورد استفاده و سرعت، انواعی از فرایندهای انجماد وجود دارد که در ادامه توضیح داده شده اند.
شما میتوانید برای آگاهی بیشتر مقاله تونل انجماد چیست؟ را مطالعه کنید.
- انجماد سریع/ آهسته (Fast/Slow Freezing)
طی انجماد سریع، اغلب، کریستال های یخ به شکل میله های سوزنی با اندازه ذرات 0.5 – 100 میکرومتر ایجاد می شود در حالی که انجماد آهسته، معمولا کریستال های یخی به شکل ذرات استوانه یا بلوک مانند با اندازه ذراتی در محدوده 100 – 1000 میکرومتر تشکیل می دهد. در فرایند انجماد آهسته آسیب غیر قابل برگشتی به سلول وارد شده که موجب پارگی غشای سلولی می شود با این حال انجماد سریع موجب بهبود کیفیت ماده غذایی می شود.
- انجماد تماسی (Contact Freezing)
روشی است که عمدتا در مورد غذاهای دریایی و ماهی استفاده می شود. این فرایند با استخراج گرما از غذا توسط تماس با صفحات رسانای حرارتی در دماهای بسیار پایین صورت می گیرد. این روش منجر به سرد شدن سریع و یکنواخت ماده غذایی می شود.
- Cryogenic Freezing
در این روش، فرایند انجماد با استفاده از سیالات برودتی مانند نیتروژن، دی اکسید کربن، فریون و … رخ می دهد. اگر چه این روش بسیار پر هزینه است، با این حال ابزاری بسیار قدرتمند در علوم زیستی، برای حفظ انواع مختلف سلول و بسیاری از مواد زیستی دیگر است بنابراین نه تنها در تحقیقات، بلکه در کاربردهای بالینی مانند حفظ سلول های بنیادی مورد استفاده در روش لقاح آزمایشگاهی (IVF)، ژن درمانی و نیز درمان با استفاده از سلول های بنیادی به کار می رود.
- انجماد انفجاری (Blast Freezing)
این روش مستلزم آن است که غذا ظرف کمتر از 4 ساعت، از دمای +70 درجه سانتی گراد به -18 درجه برسد. قوانین فعلی در مورد مواد غذایی، بیان می کنند که همه مواد غذایی باید در سریع ترین زمان ممکن سرد شوند. در این روش مواد غذایی در معرض هوای بسیار سرد قرار می گیرند به این ترتیب، با انجماد سریع و ایجاد کریستال های یخ کوچک، آسیب کمتری به ساختار سلولی وارد می شود.
- Fluidized Bed Freezing
این روش، راه حل مناسبی برای انجماد سریع و کارآمد مواد غذایی کوچک مانند میوه های خرد شده، سبزیجات، گوشت، مرغ، غذاهای دریایی و محصولات لبنی است.
- انجماد تونل مارپیچ (Spiral Tunnel Freezing)
در این روش، یک فریزر مارپیچ، طی یک فرایند خنک کننده کاملا کنترل شده، محصولات غذایی را روی یک تسمه نقاله مارپیچی پیوسته حمل می کند. در این نوع انجماد، دمای داخلی فریزر می تواند به -100 درجه سانتی گراد نیز برسد.
بیشتر بخوانید: تونل انجماد اسپیرال چیست و کاریرد تونل انجماد مارپیچی
- انجماد غوطه وری (Immersion Freezing)
از سریع ترین روش های انجماد و برای سرد کردن پوسته یا انجماد عمیق، ایده آل است. سیستم شامل یک تسمه نقاله است که از حمام نیتروژن مایع عبور می کند. با تنظیم دمای حمام و نیز زمان عبور از آن، می توان شرایط انجماد را با توجه به نیازهای مختلف تغییر داد.
- انجماد با آب نمک (Brine Freezing)
در این روش، از محلول آب نمک در دماهای بسیار پایین، برای انجماد محصولات غذایی استفاده می شود. این روش، کارآمدترین و مقرون به صرفه ترین روش برای انجماد مواد غذایی به ویژه محصولات دریایی است.
سخن پایانی
فرایند انجماد باید به درستی دنبال شود زیرا یک روش انجماد نامناسب، می تواند به محصول آسیب برساند. بر این اساس، انتخاب درست تجهیزات به گونه ای که بتوان شرایط و روند انجماد را به درستی تنظیم کرده و پیش برد بسیار مهم است. شرکت فراسرد با سال ها تجربه در زمینه طراحی و ساخت تجهیزات برودتی و بهره گیری از کارشناسان مجرب، آماده ارائه خدمات متناسب با نیاز شماست. لطفا به این منظور، با شرکت تماس حاصل فرمایید.
منابع مورد استفاده:
https://www.intarcon.com/en/freezing-food
https://dsidantech.com/solutions/plate-freezing
سوالات متداول
_ اصول انجماد مواد غذایی کدامند؟
- حفظ دمای پایین برای کند کردن رشد و فعالیت میکروارگانیسم ها
- اطمینان از بسته بندی مناسب برای جلوگیری از سوختگی در فریزر
- استفاده از شرایط مناسب انجماد برای هر ماده غذایی و در نتیجه حفظ طعم و ارزش مواد غذایی
_ سوختگی فریزر مواد غذایی چیست؟
این سوختگی، شامل لکه های سفید رنگ و خشک شده ای است که روی سطح غذاهای منجمد ظاهر می شوند. اگر چه این موضوع، شما را بیمار نمی کند اما موجب از بین رفتن طعم و کیفیت مواد غذایی خواهد شد. چنین غذاهایی قابل خوردن هستند و کافی است که قسمت های سوخته را قبل یا بعد از پختن غذا جدا کنید.
_ آیا انجماد ماده غذایی موجب بهبود کیفیت آن می شود؟
وضعیت غذای تازه در هنگام انجماد، عامل اصلی تعیین کننده کیفیت آن در حالت انجماد است. به عبارت دیگر، کیفیت مواد غذایی منجمد نمی تواند بهتر از کیفیت آن ها قبل از انجماد باشد.