پیش سرد کن یا Pre-Cooling چیست؟

پیش سردکن یا (Pre-cooling) یک تکنیک در صنایع مرتبط با نگهداری و سرمایش محصولات غذایی تازه و فساد پذیر است. در این فرآیند، محصولات در یک بازه زمانی کوتاه قبل از مرحله اصلی سرمایش (مانند نگهداری در سردخانه و یا انجماد) در محیطی کنترل شده قرار می‌گیرند تا دمای آنها به نزدیکی نقطه انجماد کاهش یابد که اصطلاحاً به آن پیش سرد کردن یا پیش سرد سازی محصول گفته می شود.

کاربرد اتاق پیش سردکن و هدف استفاده از پیش سردکن

هدف اصلی اتاق پیش سردکن ایجاد یک فضای عایق شده با شرایط دمایی بهینه (حدود صفر درجه سانتیگراد) و رطوبت مناسب برای پیش سردسازی محصولات قبل از فرآیند نگهداری و یا انجماد نهایی است. با کاهش دمای محصولات قبل از ورود به مرحله سرمایش اصلی، میزان انرژی مورد نیاز برای دستیابی به دمای نهایی محصولات مورد نظر کاهش می‌یابد.

 این بهبود در بهره‌وری انرژی به دو دلیل اهمیت دارد. اولاً، میزان انرژی مصرفی در فرآیند سرمایش اصلی کاهش یافته و هزینه‌های انرژی متعاقباً کاهش می‌یابد. ثانیاً، با حذف گرمای اولیه محصولات، کیفیت آنها به خوبی حفظ شده و فعالیت آنزیمی و میکروارگانیسم ها به سرعت در محصولات کاهش می یابد.

مزایای استفاده از پیش سردکن

پیش سرد سازی محصولات علاوه بر افزایش بهره وری انرژی، تأثیرات دیگری روی محصولات و فرآیند سرمایش دارد که عبارتند از:

• حفظ کیفیت محصولات: پیش سردکن با کاهش سریع دما رشد باکتریایی، انگلی و فرآیندهای آنزیمی و تغییرات شیمیایی که می‌تواند به خراب شدن محصول منجر شود، را کاهش می‌دهد. این فرآیند می‌تواند در حفظ تازگی، بافت، طعم و ارزش غذایی محصولات را تأثیر مثبتی ایجاد کند.
• کاهش هزینه‌ها: با بهره گیری بهینه از سیستم های برودتی مانند پیش سردکن و بهبود عملکرد آنها، هزینه‌های مربوط به مصرف انرژی و تولید و نگهداری محصولات کاهش می‌یابد. همچنین کاهش ضایعات محصولات ناشی از نگهداری غیر اصولی نیز به کاهش هزینه پیش سرد سازی کمک شایانی می کند.
• بهینه سازی فرآیند: پیش سردکن با ایجاد شرایط یکنواخت سرمایشی در محصولات قبل از نگهداری در سردخانه، به حداقل رساندن زمان و توان لازم جهت کاهش دمای محصولات در سردخانه و حفظ تراز انرژی در آن کمک شایانی می‌کند.

به طور خلاصه، پیش سردکن با بهینه سازی فرآیند سرمایش، کاهش ضایعات، حفظ کیفیت محصولات و افزایش بهره‌وری انرژی نقش مهمی را در فرآوری و نگهداری محصولات غذایی دارد.

انواع پیش سردکن

پیش سردکن‌ها در صنایع مختلف از جمله کشتارگاهی، کشاورزی، ماهیگیری، لبنیات و کلاً صنایع غذایی به طور گسترده استفاده می‌شوند. این سیستم‌ها از روش‌های مختلفی متناسب با نوع محصول برای کاهش دمای آنها استفاده می‌کنند. در ادامه، به برخی از انواع رایج پیش سردکن‌ها اشاره شده است:

• اتاق پیش سردکن، سردخانه پیش سردکن یا پیش سردکن وزشی (Air-circulating Precooler): این نوع پیش سردکن‌ها با بکارگیری فن های با سرعت و حجم هوا دهی بالا برای ایجاد جریان هوای قوی جهت سردکردن محصولات استفاده می‌کنند. محصولات در اتاق پیش سردکن سردخانه صنعتی قرار می‌گیرند و فن های اواپراتور با وزش هوا با سرعت بالا بر روی محصولات دمای آنها را کاهش می دهد. این روش که امروزه در ایران رایج ترین نوع پیش سردکن می باشد برای سردکردن لاشه های دام و طیور کشتار شده در کشتارگاه ها و میوه جات و سبزیجات تازه چیده شده مورد استفاده قرار می‌گیرد. ظرفیت اتاق های پیش سرد کن معمولاً بین ۱ تا ۲۰ تن و حتی بیشتر در هر شیفت می باشد.

• پیش سردکردن با آب یا هیدروکولینگ (Hydrocoolers): در پیش سرد کردن با روش هیدروکولینگ، محصولات با غوطه وری در آب سرد یا اگر مایع باشند در تبادل حرارت با آب از طریق یک مبدل حرارتی دمایشان کاهش می یابد. آب سرد مورد استفاده در این روش توسط یک مبدل حرارتی شل و تیوب و یا یک آیس بانک که با یک مجموعه کمپرسور و کندانسور تشکیل یک سیکل تبرید را می دهند، تأمین می شود. این روش برای کاهش دمای لاشه مرغ و همچنین به صورت غیر مستقیم برای سرد کردن شیر پس از دوشیده شدن به وسیله شیر سردکن در دامداری ها استفاده می‌شود. این روش نسبتاً سریع می باشد چون ضریب انتقال حرارت آب می تواند در بازه ۵۰۰ تا ۱۰/۰۰۰ W/m^۲K باشد که خیلی بیشتر از هوای در حال سیرکوله می باشد که این مقدار برایش در بازه ۱۰ تا ۱۰۰ W/m^۲K است.

• پیش سردکردن با یخ (Icing): این نوع روش پیش سردکردن‌ معمولاً با استفاده از یخ پولکی (Flake Ice) و یخ دوغابی (Slurry Ice) انجام می شود. محصولات در تماس مستقیم با یخ ها قرار می‌گیرند و به سرعت دمای آنها کاهش می یابد. در این روش در واقع برای ایجاد سرمایش از گرمای نهان ذوب یخ (۸۰ cal/gr) که خیلی بیشتر از گرمای ویژه آن (cal/gr 0/5) می باشد استفاده می شود. این روش بیشتر برای سردکردن ماهی ها و کلاً آبزیان پس از صید بر روی شناور و البته سبزیجات در محل برداشت مورد استفاده قرار می‌گیرد.

اینها البته چند نمونه از انواع پیش سردکن‌ها هستند روش های دیگری نیز برای پیش سردسازی وجود دارند که خیلی در مقیاس صنعتی رایج نیستند. هر کدام از این روش‌ها بسته به نوع محصول، ظرفیت تولید، نیازهای سرمایشی و شرایط محیطی، مزایا و محدودیت‌های خود را دارند. انتخاب مناسب ترین نوع پیش سردکن بیشتر وابسته به نوع محصول است و البته به عوامل فوق و نیازهای خاص هر صنعت نیز بستگی دارد. همچنین عواملی مانند سرعت جریان هوا یا آب، دمای هوا، رطوبت نسبی، هندسه و خواص حرارتی محصول و بسته بندی و چیدمان در انتخاب نوع پیش سردکن مؤثر هستند.

اجزای اتاق پیش سردکن

• اتاق یا بدنه پیش سردکن

اتاق پیش سردکن از ساندویچ پانل پلی اورتان با چگالی ۴۰kg/m^۳ و با ضخامت ۱۰ سانتیمتر و با دو رو ورق آلوزینک رنگی آنادایز شده با ضخامت ۰/۵ میلیمتر عایق می شود. در واقع نیازی به ساخت اتاق پیش سردکن با  استفاده از مصالح ساختمانی نمی باشد فقط برای کفسازی باید از بتن استفاده کرد. درب پیش سردکن از نوع سردخانه ای با ضخامت ۱۰ سانتیمتر ساخته شده با پلی یورتان تزریقی با دو رو ورق رنگی به همراه یراق و قفل می باشد.

• اواپراتور پیش سردکن

اواپراتور که وظیفه تبخیر مبرد با ایجاد جریان هوای قوی می باشد از دو قسمت اصلی کویل و فن ساخته شده است. کویل اواپراتور پیش سردکن از جنس لوله های مسی با فین آلومینیومی برای استفاده فریون ها ( R22-R134a-R404a,…) و از لوله فولادی، استنلس استیل یا آلومینیومی برای استفاده با مبرد آمونیاک ساخته می شود. فن های اواپراتور از نوع آکسیال هستند که توانایی حجم جابجایی هوای زیاد با سرعت بالا را دارند برای دستیابی به راندمان حداکثری دارا می باشند.

• کندانسینگ یونیت یا موتورخانه

پیش سردکن برای سرمایش نیاز به یک سیکل تبرید دارد که می تواند با استفاده از یک کندانسینگ یونیت برای موارد کوچکتر و با ظرفیت کمتر و یا از طریق یک موتورخانه مرکزی تشکیل شده باشد. انواع مختلفی از کمپرسور های برودتی اعم از پیستونی، اسکرو با پیکربندی های سمی هرمتیک یا اُپن تایپ می توانند با ترکیب کندانسور های تبخیری، هوا خنک و آب خنک سیکل تبرید را کامل کنند. این مجموعه با استفاده از یک تابلو برق و به کمک شیرآلات و کنترلر ها برودت را به صورت پایدار و با بازدهی بالا برای پیش سردکن ها تأمین می کنند.

رطوبت در اتاق پیش سرد کن

میزان رطوبت اتاق سردکن یک عامل مهم در حفظ کیفیت محصولات است. بهترین مقدار رطوبت نسبی (RH) حدود ۹۵% می باشد. رطوبت در اتاق پیش سردکن باید در یک بازه کوچک و با نوسان خیلی کم حفظ شود. افزایش بیش از حد رطوبت نسبی شرایط را برای ایجاد شبنم روی محصولات مهیا کرده و ممکن است منجر به سرما زدگی محصولات شود بدین معنی که تشکیل کریستال های بزرگ و بُرنده یخ باعث پارگی و آسیب دیدگی بافت سلولی محصول می شود. همچنین در صورت کاهش رطوبت نسبی هوای درون اتاق پیش سردکن تا حد کمتر از رطوبت داخل محصول، ممکن است منجر به ایجاد جریان رطوبت از محصول به هوا اتاق شده و روی پوست محصولات چروکیدگی ایجاد شود. از دست دادن آب درون محصول علاوه بر این باعث افت وزنی محصولات نیز می شود.

عوامل مؤثر بر انتخاب، خرید و راه اندازی پیش سردکن

هنگام برنامه‌ریزی برای تعریف یک فرآیند پیش سرد کردن محصولات، عوامل مختلفی را باید در نظر گرفت. مهمترین عواملی که در انتخاب پیش سردکن و ظرفیت آن مؤثر هستند را در ادامه با هم مرور می کنیم.

• نوع محصول مهمترین عامل در انتخاب پیش سرد کن می باشد. میزان تراکم سلولی، میزان قند و چربی موجود در هر محصول متفاوت بوده و بنابراین ظرفیت گرمایی ویژه خاص خود را دارا می باشد. برای دستیابی به ظرفیت برودتی مورد نیاز برای پیش سرد کردن هر محصول باید انتخاب دستگاه متناسب با آن صورت گیرد.
• بسته بندی محصولات باید طوری طراحی شود که از وجود سطح کافی به شکل سوراخ ها یا شکاف های تهویه جهت گردش هوای کافی اطمینان حاصل شود. این شکاف‌ها باید به گونه‌ای تنظیم شوند که هوای سرد بتواند آزادانه روی محصول حرکت کند. البته در برخی موارد که این امکان وجود نداشته باشد بار برودتی به شدت افزایش خواهد یافت.
• هر چه نسبت حجم به سطح محصول کمتر باشد پروسه سرد سازی سریعتر انجام می شود، به عنوان مثال، سیب سریعتر از هندوانه خنک می شود.
• برای استفاده از آب یا یخ به عنوان روش پیش سردسازی می بایست حتماً حساسیت برخی از محصولات مانند لوبیا سبز یا گوجه فرنگی مد نظر گرفته شود.

در نهایت پیشنهاد می شود قبل از خرید پیش سردکن با ما تماس بگیرید تا کارشناسان ما مناسب ترین روش پیش سرد کردن را با ظرفیت برودتی کافی و متناسب با محصول مورد نظر به شما پیشنهاد دهند.

شرایط و دمای پیش سردکن محصولات مختلف

به دلیل تنوع گسترده محصولات و نیازهای خاص سرمایش آنها بهتر است برای هر پروژه نیاز سنجی دمایی و ظرفیت به صورت اختصاصی انجام شود. با این حال، می‌توان برخی از محصولات رایج را به عنوان مثال ارائه داد. لطفاً توجه داشته باشید که این مقادیر دما سردخانه پیش سردکن حدودی هستند و ممکن است در شرایط واقعی و بسته به نیازهای هر طرح متفاوت باشند.