ما هو التبريد المُسبق أو “Pre-Cooling”؟

التبريد المُسبق أو “Pre-Cooling” هو تقنية في الصناعات المتعلقة بتخزين وتبريد المنتجات الغذائية الطازجة والقابلة للفساد. في هذه العملية، يتم وضع المنتجات في فترة زمنية قصيرة قبل المرحلة الرئيسية للتبريد (مثل التخزين في الثلاجة أو التجميد) في بيئة مراقبة، بحيث يتم تقليل درجة حرارتها إلى قرب نقطة التجميد، ويُطلق عليها اصطلاحًا “التبريد المُسبق” أو “Pre-Cooling”.

استخدام وظيفة الغرفة المبردة المسبقة والغرض من استخدام البرودة المسبقة

الهدف الرئيسي لاستخدام غرفة التبريد المسبق هو خلق فضاء معزولًا بظروف حرارية مثلى (حوالي درجة مئوية واحدة) ورطوبة مناسبة لتبريد المنتجات قبل عمليات التخزين أو التجميد النهائية. من خلال خفض درجة حرارة المنتجات قبل دخولها مرحلة التبريد الرئيسية، يقلل مستوى الطاقة المطلوبة للوصول إلى درجة حرارة المنتجات المستهدفة.

 تكمن أهمية هذه التحسينات في كفاءة الطاقة لسببين رئيسيين. أولاً، يتم تقليل كمية الطاقة المستهلكة في عملية التبريد الرئيسية، وبالتالي يتم تقليل التكاليف الطاقية. ثانياً، من خلال إزالة الحرارة الأولية من المنتجات، يتم الحفاظ على جودتها بشكل جيد وتقليل سرعة الأنشطة الإنزيمية والكائنات الدقيقة في المنتجات.

فوائد استخدام البرودة المسبقة

تأثيرات إيجابية عديدة يمكن أن تحدث نتيجة لعملية البرودة المسبقة، بالإضافة إلى زيادة كفاءة الطاقة، وتشمل هذه التأثيرات:

• الحفاظ على جودة المنتجات: پيساهم البرودة المسبقة في خفض درجة حرارة المنتج بشكل سريع، مما يقلل من نمو البكتيريا، والطفيليات، والعمليات الإنزيمية، والتغيرات الكيميائية التي قد تؤدي إلى فساد المنتج. يمكن لهذه العملية أن تؤثر إيجاباً في الحفاظ على النضارة والملمس والطعم والقيمة الغذائية للمنتجات.
• تقليل التكاليف: من خلال الاستفادة الأمثل من أنظمة التبريد مثل البرودة المسبقة وتحسين أدائها، يتم تقليل تكاليف استهلاك الطاقة وإنتاج وصيانة المنتجات. كما يساعد تقليل الفاقد من المنتجات ناتج عن التخزين غير السليم في تخفيض تكاليف عملية البرودة المسبقة بشكل كبير.
• تحسين عملية الإنتاج: يقلل البرودة المسبقة من الوقت و الطاقة اللازمة لتخفيض درجة حرارة المنتجات في الثلاجة، وبالتالي يساعد في الحفاظ على توازن الطاقة فيها.

باختصار، يلعب البرودة المسبقة دوراً مهماً في تحسين عمليات تجهيز وتخزين المنتجات الغذائية من خلال تحسين عملية التبريد، وتقليل الفاقد، والحفاظ على جودة المنتجات، وزيادة كفاءة الطاقة.

غرفة التبريد المسبق هي وسيلة تبريد تستخدم لخفض درجة الحرارة الابتدائية الناتجة عن العمليات الميدانية قبل عملية التجميد أو التخزين في الثلاجة. تلعب غرف التبريد المسبق دورًا بارزًا في الحفاظ على جودة المنتجات في مختلف الصناعات.

أنواع مُسْتَخْدَمَة البرودة المسبقة

تُستخدم أنظمة البرودة المسبقة على نطاق واسع في صناعات مختلفة مثل صناعة الذبائح، والزراعة، وصيد الأسماك، و صناعة الألبان و صناعات الطعام بشكل عام. تستخدم هذه الأنظمة أساليب متنوعة تتناسب مع نوع المنتج لتقليل درجة حرارته. فيما يلي بعض الأنواع الشائعة لأنظمة البرودة المسبقة:

• غرفة البرودة المسبقة، مجمد البرودة المسبقة أو برودة المسبقة بالتداول الهوائي (Air-circulating Precooler): يستخدم هذا النوع من أنظمة البرودة المسبقة مروحين ذوي سرعة وحجم عالٍ لإنشاء تدفق هواء قوي لتبريد المنتجات. يتم وضع المنتجات في غرفة البرودة المسبقة في المصنع، وتقليل درجة حرارتها يتم عن طريق مراوح المشغل التي توفر تدفق هوائي سريع على المنتجات. هذه الطريقة، التي أصبحت الآن الأكثر شيوعًا في إيران، تستخدم لتبريد اللحوم والدواجن بعد الذبح في مسلخ الذبائح، وكذلك لتبريد الفواكه والخضروات الطازجة. قدرة غرف البرودة المسبقة عادةً تتراوح بين 1 إلى 20 طن أو حتى أكثر في كل وردية.

• برودة المسبقة بالماء أو التبريد بالماء (Hydrocoolers): في عملية التبريد بالماء، يتم تخفيض درجة حرارة المنتجات عن طريق غمرها في ماء بارد أو، إذا كانت سائلة، عن طريق تبادل حراري مع الماء من خلال مبادل حراري. يتم توفير الماء البارد في هذه العملية عن طريق مبادل حراري أنبوبي متجعد أو بنك جليد يشكل دورة تبريد باستخدام مجموعة من ضواغط ومكثفات. تُستخدم هذه الطريقة لتبريد لحوم الدجاج، وأيضًا بشكل غير مباشر لتبريد الحليب بعد الحلب باستخدام برودة الحليب في مزارع الألبان. هذه الطريقة نسبيًا سريعة لأن معامل نقل الحرارة للماء يمكن أن يكون في نطاق 500 إلى 10,000 واط/م²ك، وهو أعلى بكثير من هواء التداول الذي يكون هذا المعامل في نطاق 10 إلى 100 واط/م²ك.

• برودة المسبقة بالثلج (Icing): عادةً ما يتم تنفيذ هذا النوع من أساليب التبريد المسبق باستخدام أنواع الثلج مثل الثلج المفتت (Flake Ice) والثلج السائل (Slurry Ice). يتم وضع المنتجات في اتصال مباشر مع الثلج ويتم تخفيض درجة حرارتها بسرعة. يتم استخدام هذه الطريقة بشكل رئيسي لتبريد الأسماك وبشكل عام المنتجات البحرية بعد الصيد على متن السفن، وبالطبع الخضروات في موقع الحصاد.

هذه أمثلة على أنواع أنظمة البرودة المسبقة، وهناك أساليب أخرى للبرودة المسبقة قد لا تكون شائعة على نطاق صناعي. اختيار النوع المناسب لأنظمة البرودة المسبقة يعتمد بشكل كبير على نوع المنتج، وقدرة الإنتاج، واحتياجات التبريد، والظروف المحيطية، وأيضًا على عوامل مثل سرعة تدفق الهواء أو الماء، ودرجة حرارة الهواء، والرطوبة النسبية، والهندسة وخصائص الحرارة للمنتج، والتعبئة والتغليف، وتوزيع المنتج في اختيار نوع البرودة المسبقة.

أجزاء غرفة التبريد المسبق

• غرفة أو هيكل البرودة المسبقة

ُعزل غرفة التبريد المسبق بواسطة لوحات البولي يوريثان ذات الكثافة 40 كجم/م³ وسماكة 10 سنتيمتر، وتُغطى بطبقتين من صاج الألومنيوم الملون بسمك 0.5 ملم والمؤكسد بتقنية “آنودايز”. في الواقع، لا حاجة لبناء غرفة التبريد المسبقة باستخدام مواد البناء، ولكن يجب استخدام الخرسانة فقط للأرضية. يتم تصنيع باب غرفة التبريد المسبقة من النوع الخاص بالمستودعات بسماكة 10 سنتيمتر، ويتم تشكيله باستخدام البولي يوريثان المحقون، مع صاج ملون ومجهز بملحقات وقفل.

• مشغل غرفة التبريد المسبق

يتألف مشغل التبخير، الذي يقوم بخفض درجة حرارة المبرد من خلال إنشاء تدفق هوائي قوي، من جزئين رئيسيين هما الملف الحلزوني والمروحة. يتم تصنيع ملف مشغل غرفة التبريد المسبق من أنابيب النحاس مع زعانف الألمنيوم لاستخدام الفريون (R22-R134a-R404a،…)، ويمكن صنعه من أنابيب فولاذية أو من الفولاذ المقاوم للصدأ أو الألمنيوم لاستخدام المبرد الأمونياك. تتميز مروحي مشغل الهواء بكونها من النوع المحوري، حيث تتمتع بقدرة على تحريك كمية كبيرة من الهواء بسرعة عالية لتحقيق أقصى كفاءة.

• وحدة التكثيف أو وحدة المحرك

تتطلب غرفة التبريد المسبق دورة تبريد يمكن تشكيلها عبر وحدة تكثيف للحالات الصغيرة وبسعة أقل، أو من خلال محرك مركزي للحالات الأكبر وبسعة أعلى. يمكن أن تكتمل هذه المجموعة بواسطة مضخات الحرارة المختلفة مثل المكبسية والدورانية بتكوينات هرمية هرمية أو مفتوحة. يمكن لهذه المجموعة، باستخدام لوحة كهربائية وبمساعدة صمامات ومراقبي التحكم، توفير التبريد بشكل مستمر بكفاءة عالية لغرف التبريد المسبقة.

الرطوبة في غرفة التبريد المسب

مستوى الرطوبة في غرفة التبريد المسبق هو عامل مهم في الحفاظ على جودة المنتجات. أفضل قيمة للرطوبة النسبية (RH) هي حوالي 95%. يجب أن تظل نسبة الرطوبة في غرفة التبريد المسبق في نطاق صغير وبتذبذب قليل. زيادة الرطوبة إلى حد كبير قد تخلق ظروفًا لتشكيل الندى على المنتجات وقد تؤدي إلى تلفها بواسطة تشكيل بلورات كبيرة وكبيرة الحجم والتي قد تتسبب في تكسير وتلف الهيكل الخلوي للمنتج. كما يمكن أن يؤدي انخفاض نسبة الرطوبة في الهواء داخل غرفة التبريد المسبق إلى خروج الرطوبة من المنتج إلى الهواء وتجعيد سطح المنتجات. تفقد الماء داخل المنتج، بالإضافة إلى ذلك، يؤدي إلى فقدان وزن المنتجات.

العوامل المؤثرة في اختيار، شراء، وتشغيل مبرّد السلع المسبق

أثناء التخطيط لتعريف عملية تبريد مسبق للمنتجات، يجب مراعاة عدة عوامل متنوعة. سنستعرض فيما يلي العوامل الرئيسية التي تؤثر في اختيار جهاز التبريد المسبق وسعته.

• نوع المنتج: ُعتبر نوع المنتج عاملًا رئيسيًا في اختيار جهاز التبريد المسبق. كثافة الخلايا، ومستوى السكر والدهون في كل منتج تتفاوت، وبالتالي يحمل كل نوع قدرة حرارية خاصة به. لتحقيق القدرة التبريدية المطلوبة لتبريد كل منتج، يجب اختيار جهاز مناسب له.
• تصميم التعبئة: يجب أن تكون عبوات المنتجات مصممة بحيث توفر سطحًا كافيًا من الفتحات أو الشقوق لضمان تداول كمية كافية من الهواء. يجب ضبط هذه الشقوق بحيث يمكن للهواء البارد التحرك بحرية حول المنتج. في بعض الحالات التي لا توجد فيها هذه الإمكانية، سيزيد حمل التبريد بشكل كبير.
• نسبة حجم المنتج إلى سطحه: مكلما كانت نسبة حجم المنتج إلى سطحه أقل، كانت عملية التبريد أسرع. على سبيل المثال، يتم تبريد التفاح بشكل أسرع من برد البطيخ.
• استخدام الماء أو الثلج كوسيلة للتبريد المسبق: يجب أخذ حساسية بعض المنتجات مثل الفاصوليا الخضراء أو الطماطم في اعتبارك عند استخدام الماء أو الثلج كطريقة للتبريد المسبق.

أخيرًا، يُفضل التواصل معنا قبل شراء جهاز التبريد المسبق، حتى يقدم خبراؤنا أفضل طريقة للتبريد المسبق بسعة تبريد كافية ومناسبة للمنتج المرغوب.

المبرد الأولي ضروري للغاية للحفاظ على نضارة وجودة المنتجات. تنظم غرفة المبرد الأولي التنفس للمنتجات الحية مثل الفواكه، وتحافظ على وزنها وجودتها وتمنع التدهور والتلين والذبول وفقدان الماء. بالإضافة إلى ذلك، توفر هذه الغرفة إمكانية استخدام معدات أصغر للثلاجة من خلال التحكم في درجة حرارة المنتجات قبل دخولها إلى الثلاجة.

ظروف و درجات حرارة تبريد المنتجات المختلفة

بسبب تنوع المنتجات واحتياجات تبريدها الخاصة، يُفضل إجراء تقدير خاص لدرجات الحرارة والسعات لكل مشروع. ومع ذلك، يمكن تقديم بعض الأمثلة على بعض المنتجات الشائعة. يرجى ملاحظة أن هذه القيم تُعتبر تقديرات تقريبية لدرجات حرارة غرف التبريد المسبق، وقد تختلف في الواقع اعتمادًا على ظروف المشروع واحتياجاته المحددة.