ما هو IQF أو آلة التجميد السريع الفردية؟

IQF (Individual Quick Freezing) أو جهاز التجميد السريع الفردي عمدة مشتركة لتجميد الفواكه، التوت، الخضروات، البطاطس الفرنسية، الجمبري، وقطع صغيرة من اللحم والدجاج. يتم استخدام هذا الجهاز من خلال تقليل الوقت الملموس للتجميد، مما يجعل بلورات الثلج تكون صغيرة بما يكفي حتى لا تتسبب في تدمير وتمزيق هيكل المنتج، مما يسمح للهيكل الخلوي للمنتج بالبقاء سليمًا إلى حد كبير. المعلمات مثل الرائحة والشكل الظاهري وطعم المنتجات لها علاقة مباشرة بالطاقة الحيوية وصحة هيكل الخلية.

جهاز IQF هو مجمد تدفقي يقوم بتجميد المواد الغذائية عند درجة حرارة تتراوح بين 35- إلى 40- مئوية من خلال إنشاء تدفق هوائي بسرعة عالية. في الأساليب الأخرى للتجميد التي تتم في قاعات المجمدات الهوائية أو مجمدات اللوحات، يتم تجميد المنتجات على شكل كتل من الثلج وتلتصق ببعضها، ولكن في طريقة IQF تتجمد المنتجات فرديًا ومنفصلة عن بعضها البعض.

تعتبر IQF أو التجميد السريع الفردي واحدة من أهم الابتكارات في صناعة الأغذية. تم تطوير IQF في أوائل القرن العشرين وحتى اليوم تُستخدم كحل حديث وفعال لتجميد المنتجات المختلفة فردياً، بما في ذلك الفواكه والخضروات وقطع اللحم والدجاج والسمك.

مقارنة جهاز IQF مع طرق التجميد الميكانيكية الأخرى

كانت أولى أجهزة التجميد الميكانيكي تتضمن حزام ناقل بشبكة من الفولاذ المقاوم للصدأ داخل نفق التجميد، حيث قامت بتلبية احتياجات التجميد لمنتج واحد في خط الإنتاج. كانت النقطة الضعيفة الرئيسية لهذا النظام هي التحكم الضعيف في تدفق الهواء، مما أدى إلى كفاءة منخفضة في عملية نقل الحرارة والتجميد. بالمقابل، تقوم أجهزة IQF بتدوير الهواء البارد بشكل عمودي على طبقات المنتجات و تعزز التماس الجيد بين الهواء البارد وجسيمات المنتج، مما يزيد من كفاءة عملية التجميد.

أداء و عملية جهاز التجميد السريع

في طريقة التجميد الفردي السريع أو IQF، يتم توجيه المنتجات داخل حجرة الجهاز من خلال حزام ناقل بشبكة من الفولاذ المقاوم للصدأ (304 أو 316). داخل حجرة IQF، يتم تدوير الهواء البارد بدرجة حرارة -40 درجة مئوية بسرعة عالية على المنتج بواسطة مروحيات، مما يقلل من درجة حرارة نواة المنتج إلى -18 درجة مئوية. بعد التجميد، يتم إخراج المنتجات من الجهة الأخرى للجهاز IQF وتكون جاهزة للتعبئة و التخزين في الثلاجة.

أجهزة التجميد الفردي السريع أو IQF يمكن أن تكون لديها سعة تجميد تتراوح بين 500 إلى 15000 كيلوجرام في الساعة. وفقًا لسعة جهاز IQF ومتطلبات التصميم، يوفر نظام التبريد الذي يعمل بالفريون أو الأمونيا تبريد جهاز IQF.

أجزاء جهاز التجميد الفردي IQF

جهاز التجميد الفردي IQF مكون من أجزاء متنوعة. فيما يلي تقديم أجزاء الجهاز الرئيسية لجهاز التجميد الفردي IQF:

• حزام النقل IQF

يتولى حزام النقل مسؤولية توجيه المنتج إلى داخل كابينة IQF وخروجه منها. يمكن أن يكون حزام النقل مصنوعًا من الفولاذ المقاوم للصدأ أو البلاستيك أو الألمنيوم، ويتمتع بالخصائص التالية:

• الحزام الناقل يتحرك بسهولة ونعومة لتجنب التلف وفقد المنتج. كما أن الحزام الناقل لديه قدرة اهتزاز (اهتزاز) لتجنب التصاق المنتجات ببعضها.
• يتم تنظيف حزام الناقل IQF بسهولة لتقليل استهلاك الماء ومواد التنظيف وكذلك لتقليل وقت تنظيف الجهاز إلى الحد الأدنى.
• من الناحية الصحية، يتماشى حزام الناقل مع معايير FDA و EC1935/2004 للاتصال المباشر مع المواد الغذائية.
• يكون حزام الناقل مقاومًا، ويكون خطر تلوثه وتلفه منخفضًا جدًا.
• تكلفة صيانة وصيانة حزام الناقل منخفضة للغاية، ويمكن تعديله بسهولة للتوسع أو استبدال جزء من الحزام.

• محرك حزام الناقل IQF

• يعمل حزام الناقل في جهاز IQF بواسطة محرك كهربائي بقدرة متناسبة مع قدرة الجهاز. يمكن تعديل سرعة وعزم حزام الناقل بالكامل من خلال محرك تحويل التردد (VFD) أو وحدة التروس من خلال شاشة اللمس HMI.

• مراوح تدوير الهواء

تم تصميم واختيار المراوح في جهاز التجميد السريع IQF بما يتناسب مع قدرة التجميد لتكون قادرة على إحداث تيار هوائي وسرعة مطلوبة على سطح المنتج. تكون المراوح من النوع الصناعي ومناسبة للعمل في درجات حرارة التجميد، وتحتوي على إمكانيات خدمة وتنظيف سهلة.

• المشغل لجهاز IQF

يتم تبريد الهواء داخل الغرفة بواسطة مشغل IQF، والذي يمكن أن يكون مصنوعًا من الألومنيوم أو الفولاذ المجلفن عميقًا (للاستخدام مع المبردات الأمونياك) أو النحاس (للاستخدام مع المبردات الفريون). يكون تباعد الشرائط للمشغل من النوع المركب بين 12-14 ملم لتمكين تحقيق فواصل زمنية كحد أقصى بين العناصر الساخنة.

• هيكل الجهاز

يتألف هيكل جهاز IQF من صفائح وبروفيلات ومعدات الجزء الداخلي (باستثناء المحركات وصناديق التروس والعناصر الخاصة) من الفولاذ المقاوم للصدأ بتصنيف 304. كما يتم عزل جدران الجهاز بواسطة عازل بولي يوريثان بسماكة 15 سم وكثافة 40 مع طلاء داخلي من الفولاذ المقاوم للصدأ بسمك 0.8 ملم. وتم تجهيز الفتحات قابلة للتعديل في مداخل ومخارج جهاز IQF لتقليل الفاقد الحراري.

• لوحة التحكم الكهربائية

تم تجميع لوحة التحكم الكهربائية لجهاز IQF باستخدام معدات ومعايير عالمية ومن علامات تجارية موثوقة. يتم التحكم في الجهاز بسهولة عبر نظام الأتمتة وواجهة الشاشة التي يمكن للمشغل من خلالها تعديل معلمات مثل سرعة السير الناقل، ودرجة حرارة جهاز IQF، وإدارة الألواح الحارقة وما إلى ذلك.

خصائص جهاز IQF من شركة أطلس للتبريد

• سير ناقل متين ومستدام مصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ بدرجة 304 (يمكن أيضًا طلب الفولاذ المقاوم للصدأ بدرجة 316).
• لفائف المبخر مصنوعة من الفولاذ المجلفن والألومنيوم والنحاس بكفاءة عالية ومجهزة بمعدات نظام التفاوت.
• مراوح قوية وفعالة بقوة الدفع الهوائي.
• بيع جهاز IQF في شكل مجهز في المصنع.
• استخدام الألومنيوم والفولاذ المقاوم للصدأ 304 لجميع الأجزاء الداخلية.

فوائد التجميد السريع IQF

• الحفاظ على جودة المنتج:

يمنع التجميد السريع (IQF) بشكل فعال تلف خلايا المواد الغذائية في عملية التجميد بشكل مقارنة مع المنتجات التي تتم تجميدها بتقنيات التجميد البطيء. كما يمنع فقدان الطعم والمواد الغذائية الطازجة في الطعام. يمكن القول بأنه لا تحدث تغييرات في جودة المنتجات المجمدة باستخدام جهاز IQF قبل وبعد إذابة الثلج.

• تقليل وقت التجميد

يكون وقت التجميد في جهاز IQF أقل بكثير من غيرها من الطرق. على سبيل المثال، يستغرق التجميد التقليدي للبازلاء الخضراء على الأقل 4 ساعات، في حين يمكن تقليل هذا الوقت إلى 4 دقائق باستخدام أجهزة IQF. يساهم ذلك في تقليل تبخر السطحي من سطح المنتج وفي النهاية يقلل بشكل ضئيل من فقدان الوزن.

• تقليل هدر الطعام

التجميد السريع IQF هو عملية تجميد تقوم بتجميد قطع الطعام بشكل فردي. لذلك، يتم تجميد المواد الغذائية بشكل منفصل وتعبئتها. مع تقسيم وتعبئة الطعام بشكل منفصل، يكفي أن تأخذ الكمية المطلوبة عند الحاجة وتستهلك بعد الإذابة، ولن يكون هناك حاجة لتذويب، على سبيل المثال، سمك كامل وكبير. تقليل سرعة فساد الطعام بهذه الطريقة يمكن أن يكون جاذبًا للأعمال مثل المطاعم والفنادق.

عيوب التجميد السريع IQF

• سعر جهاز IQF ليس رخيصًا!

سعر أجهزة IQF مقارنة بالقدرة المماثلة في أساليب أخرى مثل أنفاق التجميد أعلى. ومع ذلك، يجب مراعاة أن جودة التجميد في طريقة التجميد السريع IQF تكون أفضل بكثير.

• احتلال مساحة أكبر

جهاز IQF يحتاج إلى مساحة أكبر مقارنة بغرف التجميد. في الواقع، يتسبب طول السير الناقل الذي ينقل المنتجات للتجميد من جهة واحدة إلى داخل كابينة IQF ومن الجهة الأخرى إلى زيادة طول جهاز IQF.

أنواع أجهزة IQF

• جهاز IQF خطي أو مستمر

يوجه جهاز IQF الخطي المنتجات عبر سير ناقل مجهز بمهتز من جهة إلى داخل كابينة IQF ويخرجها من الجهة الأخرى بحالة مجمدة. اتجاه إدخال وإخراج المنتج في هذا النوع من أجهزة IQF هو في اتجاه واحد. يمكن أن تصل قدرة التجميد لهذا النموذج من 1000 إلى 15000 كيلوغرام في الساعة. يتصل الجهاز بمحركات التبريد (فريون أو أمونياك). يُستخدم هذا النموذج عادةً لمنتجات مثل الخضروات غير الورقية مثل البازلاء، الحمص، الذرة، الفاصوليا الخضراء، الجزر، الملفوف والبطاطا المقلية (البطاطا نصف مطهوة).

• الفريزر اللولبي

يُستخدم هذا النموذج أساسًا للتجميد في خطوط إنتاج مصانع الأغذية. قدرة التجميد في IQF اللولبي عادة ما تكون بين 500 إلى 5000 كيلوغرام في الساعة. يُستخدم الفريزر اللولبي عادةً لمنتجات مثل قطع الدجاج واللحوم، كتل اللحم، السمبوسة، الهمبرغر، السمك الخام أو الجزء النصف جاهز.

• IQF بالنيتروجين السائل

يتبخر النيتروجين السائل عند درجة حرارة 196- درجة مئوية تحت الضغط الجوي. في جهاز IQF بالنيتروجين السائل، يُوجه المواد الغذائية عبر سير ناقل إلى داخل حجرة تم تنظيم درجة حرارتها بواسطة النيتروجين السائل بين 50- و 190- درجة مئوية. يتم توجيه النيتروجين السائل من خزان الكرايوجينيك إلى فتحات النيتروجين ويتم حقنه داخل الحجرة من خلال فوهات فائقة الدقة (Micro-Hole). في هذه الأثناء، تقوم مراوح الإخراج بتبخير النيتروجين المتبخر بسرعة من داخل الكابينة إلى الهواء الطلق. يتم تبخير المواد الغذائية أيضًا عند التماس مع النيتروجين السائل، وتنخفض درجة حرارتها بسرعة.

تعريف النيتروجين السائل

النيتروجين السائل، أو ما يُختصر باسم LN2 (Liquid Nitrogen)، هو أزوت في حالة سائلة عند درجة حرارة أقل من -195.79 درجة مئوية وضغط 1 جو. يتم إنتاج النيتروجين السائل عن طريق تقطير الهواء جزءاً فجزءاً. النيتروجين السائل هو سائل عديم اللون ذو لزوجية منخفضة يستخدم على نطاق واسع كمبرد. حوالي 80٪ من الهواء الذي نتنفسه هو غاز النيتروجين، لذا لا يوجد قلق صحي خاص عند التعامل مع هذه المادة، على الرغم من أنه يجب مراعاة أن الاتصال المباشر مع الجلد يمكن أن يؤدي إلى حدوث حروق شديدة وتلف في الأنسجة الخلوية للجلد.

الخصائص الفيزيائية للنيتروجين السائل

النيتروجين السائل أو LN2 هو سائل محايد، لا رائحة له، لا لون له، غير قابل للاشتعال، وشديد البرودة. يعتبر النيتروجين السائل سائلاً كرايوجينيًا يمكنه تجميد أنسجة حية بسرعة. لنقل وتخزين النيتروجين السائل، يتطلب الأمر زجاجة مع ضغط وفراغ. تتراوح فترة الاحتفاظ بهذه الزجاجات، اعتمادًا على الحجم والتصميم، من عدة ساعات إلى عدة أسابيع. ولكن تطوير صهاريج فراغية فائقة العزلة قد فتح الباب للحفاظ على ونقل النيتروجين السائل لفترات طويلة مع فقد 1٪ في اليوم.

النيتروجين السائل في عملية التجميد السريع باستخدام النيتروجين السائل (IQF)

النيتروجين في الواقع يشكل أكثر من 78٪ من الهواء الذي نتنفسه، لذا لا يسبب أي قلق في تواصله مع المواد الغذائية. من جهة أخرى، نظرًا للسرعة الكبيرة في عملية التجميد، يتم إنشاء بلورات الثلج بحجم صغير جدًا ولا تلحق أي ضرر بالأنسجة الخلوية للمنتج. لذلك، يتم الحفاظ على جودة المنتج، بما في ذلك المظهر والطعم واللون إلى حد كبير.

سعة آلات التجميد السريع باستخدام النيتروجين السائل تتراوح بين 500 كيلوغرام في الساعة وحتى 10000 كيلوغرام في الساعة أو أكثر، ويمكن طلب هذه الآلات حسب الطلب. يمكن استخدام هذه الآلات لأنواع مختلفة من المواد الغذائية مثل: الأسماك، الجمبري، قطع اللحم والدجاج، الفواكه، الحلويات، الخبز، وما إلى ذلك.