أخبار الشركة عن كيف يعمل التجفيف بالتجميد

المبدأ الأساسي في التجفيف بالتجميد تسامي، التحول من مادة صلبة مباشرة إلى غاز.تمامًا مثل التبخر ، يحدث التسامي عندما يكتسب الجزيء طاقة كافية للتحرر من الجزيئات المحيطة به.سوف يتسامى الماء من مادة صلبة (جليد) إلى غاز (بخار) عندما تمتلك الجزيئات طاقة كافية لتحررها ولكن الظروف ليست مناسبة لتكوين سائل.

هناك نوعان من العوامل الرئيسية التي تحدد ماذا مرحلة(صلبة أو سائلة أو غازية) تأخذ المادة: الحرارة والضغط الجوي.لكي تأخذ المادة أي مرحلة معينة ، يجب أن تكون درجة الحرارة والضغط ضمن نطاق معين.بدون هذه الشروط ، لا يمكن أن توجد تلك المرحلة من المادة.يوضح الرسم البياني أدناه قيم الضغط ودرجة الحرارة اللازمة لمراحل مختلفة من الماء.

يمكنك أن ترى من الرسم البياني أن الماء يمكن أن يأخذ شكلاً سائلًا عند مستوى سطح البحر (حيث يكون الضغط مساويًا 1 ضغط جوي) إذا كانت درجة الحرارة بين نقطة تجمد مستوى سطح البحر (32 درجة فهرنهايت أو 0 درجة مئوية) وغليان مستوى سطح البحر نقطة (212 فهرنهايت أو 100 درجة مئوية).ولكن إذا قمت بزيادة درجة الحرارة فوق 32 فهرنهايت مع الحفاظ على الضغط الجوي أقل من 0.06 ضغط جوي (ATM) ، يكون الماء دافئًا بدرجة كافية لإذابة الجليد ، ولكن لا يوجد ضغط كافٍ لتكوين سائل.يصبح غازا.

هذا هو بالضبط ما تفعله آلة التجفيف بالتجميد.تتكون الآلة النموذجية من غرفة التجفيف بالتجميد مع عدة أرفف متصلة بوحدات التسخين ، وملف تجميد متصل بضاغط الثلاجة ، ومضخة تفريغ.

في معظم الماكينات ، يمكنك وضع المواد المراد حفظها على الرفوف عندما لا تزال غير مجمدة.عندما تغلق الغرفة وتبدأ العملية ، تقوم الآلة بتشغيل الضواغط لخفض درجة الحرارة في الغرفة.تتجمد المادة صلبة ، مما يفصل الماء عن كل ما يحيط به ، على المستوى الجزيئي ، رغم أن الماء لا يزال موجودًا.

بعد ذلك ، تقوم الآلة بتشغيل مضخة التفريغ لإخراج الهواء من الغرفة ، مما يقلل الضغط الجوي إلى أقل من 0.06 ATM.تقوم وحدات التسخين بتطبيق كمية صغيرة من الحرارة على الأرفف ، مما يؤدي إلى تغير مرحلة الجليد.نظرًا لأن الضغط منخفض جدًا ، يتحول الجليد مباشرة إلى بخار ماء.يتدفق بخار الماء من حجرة التجفيف بالتجميد ، متجاوزًا ملف التجميد.يتكثف بخار الماء على ملف التجميد في شكل ثلج صلب ، بنفس الطريقة التي يتكثف بها الماء مثل الصقيع في يوم بارد.(راجع كيفية عمل الثلاجات للحصول على مزيد من المعلومات حول المكثفات وملفات التبريد.)

يستمر هذا لعدة ساعات (حتى أيام) بينما تجف المادة تدريجيًا.تستغرق العملية وقتًا طويلاً لأن ارتفاع درجة حرارة المادة يمكن أن يغير بشكل كبير التكوين والهيكل.بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يؤدي تسريع عملية التسامي إلى إنتاج المزيد من بخار الماء في فترة زمنية ، ثم يمكن لنظام الضخ إزالته من الغرفة.هذا يمكن أن يعيد ترطيب المادة إلى حد ما ، مما يقلل من جودتها.

بمجرد تجفيف المادة بشكل كافٍ ، يتم غلقها في عبوة خالية من الرطوبة ، غالبًا باستخدام مادة تمتص الأكسجين.طالما أن العبوة آمنة ، يمكن أن تظل المادة على الرف لسنوات وسنوات دون أن تتحلل ، حتى يتم استعادتها إلى شكلها الأصلي بقليل من الماء (تبقى كمية قليلة جدًا من الرطوبة ، وبالتالي ستفسد المادة في النهاية) .إذا كان كل شيء يعمل بشكل صحيح ، فستخضع المادة للعملية برمتها دون أن تتضرر تمامًا!