خشک‌کردن انجمادی یا فریز درایینگ یکی از پیشرفته‌ترین روش‌های حذف آب یا حلال از مواد منجمد شده است. این فرآیند شامل سه مرحله‌ی اصلی است: پیش‌انجماد، خشک‌سازی اولیه و خشک‌سازی ثانویه که همگی توسط دستگاه فریز درایر انجام می‌شود.

فریز درایینگ به‌ویژه در صنایع دارویی کاربرد فراوانی دارد؛ چراکه باعث پایداری کشت‌های میکروبی، نگهداری از نمونه‌های زیستی و بازیابی محصولات واکنش‌های شیمیایی می‌شود. از دیگر کاربردهای آن می‌توان به خشک‌کردن نمونه‌های ماهی، قارچ، خاک و حتی داروهای ضدسرطان اشاره کرد.

محصولاتی که به‌درستی با این روش خشک می‌شوند، نیازی به نگهداری در یخچال نخواهند داشت و می‌توان آن‌ها را در دمای محیط برای مدت طولانی ذخیره نمود.

 

اجزای اصلی دستگاه فریز درایر

هر دستگاه فریز درایر از بخش‌های زیر تشکیل شده است:

  • سیستم سرمایشی
  • سیستم خلأ
  • سیستم کنترل
  • محفظه محصول یا منیفولد
  • کندانسور

سیستم سرمایشی

این بخش وظیفه‌ی خنک‌سازی کندانسور را برعهده دارد. همچنین در دستگاه‌های دارای قفسه، این سیستم می‌تواند سینی‌ها را نیز برای منجمد کردن محصول، خنک کند.

سیستم خلأ

این سیستم شامل یک پمپ وکیوم (خلأ ) مجزا است که به کندانسور بدون نشتی و محفظه‌ی محصول متصل می‌شود تا فشار محیط را کاهش داده و فرآیند تصعید را تسهیل کند.

سیستم کنترل

کنترل‌کننده‌های دستگاه می‌توانند ساده یا پیشرفته باشند. مدل‌های پیشرفته دارای قابلیت تنظیم دما، فشار و حتی برنامه‌ریزی کامل یک چرخه خشک‌سازی هستند. انتخاب نوع کنترلر به کاربرد دستگاه (آزمایشگاهی یا تولیدی) بستگی دارد.

محفظه محصول

محفظه‌ی محصول می‌تواند به‌صورت منیفولد با بالن‌های متصل یا یک اتاقک با قفسه‌هایی برای قرارگیری محصول باشد.

کندانسور

کندانسور وظیفه دارد بخار حاصل از تصعید یخ را جذب کرده و آن را دوباره به یخ جامد تبدیل کند. یخ تجمع یافته در کندانسور پس از اتمام فرآیند به‌صورت دستی تخلیه می‌شود. دمای کندانسور باید به‌اندازه‌ای پایین باشد که بخار به‌راحتی در آن تقطیر شود.

در دستگاه‌های دارای قفسه، کندانسور می‌تواند درون محفظه اصلی (داخلی) یا در محفظه‌ای مجزا (خارجی) نصب شود.

انواع دستگاه‌های فریز درایر

از نظر ساختار محفظه‌ی محصول، دستگاه‌های فریز درایر به سه نوع تقسیم می‌شوند:

  1. مدل منیفولد – محصول به‌صورت پیش‌منجمد در بالن‌ها قرار می‌گیرد.
  2. مدل قفسه‌ای (Shelf Dryer) – محصول روی سینی یا مستقیماً روی قفسه‌ها چیده می‌شود.
  3. مدل ترکیبی – قابلیت استفاده از هر دو روش بالا را دارد.

از لحاظ اندازه و نوع کاربرد نیز فریز درایرها به سه گروه تقسیم می‌شوند:

  1. مدل‌های آزمایشگاهی رومیزی – مناسب برای تحقیقات و توسعه
  2. مدل‌های پایلوت – برای توسعه فرآیند و مقیاس‌سازی تولید
  3. مدل‌های صنعتی بزرگ – مناسب برای تولید انبوه

شایان ذکر است که مدل‌های پایلوت علاوه بر مقیاس‌سازی، برای تولیدات کم‌حجم نیز کاربرد دارند.

 

مزایای فریز درایینگ

خشک‌کردن انجمادی مزایای قابل‌توجهی نسبت به سایر روش‌های خشک‌سازی دارد، از جمله:

  • حفظ بهتر مواد مغذی حساس به گرما
  • عدم ایجاد تغییرات فیزیکی نظیر سفتی یا جمع‌شدگی
  • حفظ طعم، بو و ارزش غذایی مواد
  • ایجاد منافذ میکروسکوپی در محصول که باعث تسهیل بازآب‌سازی (hydration) می‌شود
  • افزایش ماندگاری مواد دارویی تا چندین سال

لازم به ذکر است که برخی ترکیبات فرّار نظیر اسید استیک و الکل‌ها ممکن است در این فرآیند نیز از دست بروند.

در نهایت، فریز درایینگ یک روش ایمن، مؤثر و پیشرفته برای خشک‌سازی مواد است که به‌طور گسترده در صنایع دارویی، غذایی و تحقیقاتی مورد استفاده قرار می‌گیرد.