دانشنامه جامع کمپرس یخ11
فصل ۱۱
دانشنامه جامع کمپرس یخ و ژلپک
حمل و نگهداری داروها و فرآوردههای حساس به دما با استفاده از ژلپک، کمپرس یخ و بستهبندیهای سردکننده
مقدمه
بسیاری از مواد، فرآوردهها و محصولات در برابر تغییرات دما حساس هستند. برای بعضی از این محصولات، افزایش دما میتواند موجب کاهش کیفیت، تغییر خواص فیزیکی، کاهش پایداری یا حتی غیرقابلمصرف شدن محصول شود. به همین دلیل، موضوع حمل و نگهداری زنجیره سرد یکی از حوزههای مهم در صنایع دارویی، غذایی، آزمایشگاهی، زیستفناوری و برخی فرآوردههای شیمیایی است.
در چنین شرایطی، ژلپک، آیسپک و کمپرسهای سردکننده میتوانند بهعنوان یکی از اجزای سیستم بستهبندی و حمل سرد مورد استفاده قرار گیرند.
البته یک نکته بسیار مهم وجود دارد:
ژلپک بهتنهایی تضمینکننده حفظ دمای یک محصول نیست.
عملکرد واقعی یک بسته حمل سرد به مجموعهای از عوامل وابسته است؛ از جمله نوع ماده سردکننده، جرم آن، دمای اولیه، نوع جعبه، ضخامت عایق، حجم محصول، دمای محیط، مدت حمل، نحوه چیدمان و وجود یا نبود پایش دما.
بنابراین، طراحی یک بسته سرد حرفهای باید بهصورت یک سیستم حرارتی کامل انجام شود.
۱۱-۱ ـ زنجیره سرد چیست؟
زنجیره سرد مجموعهای از فرآیندها و تجهیزات است که برای حفظ یک محصول در محدوده دمایی مورد نیاز، از زمان تولید تا زمان مصرف، مورد استفاده قرار میگیرد.
این زنجیره میتواند شامل موارد زیر باشد:
محل تولید
انبار
سردخانه
بستهبندی
وسیله حمل
مرکز توزیع
داروخانه یا آزمایشگاه
مرکز درمانی
محل مصرف نهایی
اگر محصولی در تمام این مراحل در محدوده دمایی مشخص خود باقی بماند، زنجیره سرد آن بهدرستی مدیریت شده است.
اما اگر محصول حتی برای مدت کوتاهی در دمای نامناسب قرار گیرد، بسته به نوع محصول ممکن است کیفیت آن تحت تأثیر قرار گیرد.
به همین دلیل، در حمل محصولات حساس به دما، تنها سؤال این نیست که:
«آیا داخل بسته سرد است؟»
بلکه سؤال اصلی این است:
«آیا دمای محصول در تمام مدت حمل در محدوده مجاز باقی مانده است؟»
۱۱-۲ ـ چرا ژلپک در حمل سرد اهمیت دارد؟
ژلپک وسیلهای نسبتاً ساده است، اما میتواند مقدار قابل توجهی انرژی گرمایی را جذب کند.
هنگامی که ژلپک سرد یا منجمد میشود، انرژی مورد نیاز برای گرم شدن و در برخی انواع برای تغییر فاز آن، از محیط اطراف گرفته میشود.
در یک بسته عایق، این ویژگی باعث میشود ورود گرما به داخل بسته تا حدی جبران شود.
به زبان ساده:
محیط بیرون گرم است → گرما به سمت داخل بسته حرکت میکند → ژلپک این انرژی را جذب میکند → افزایش دمای فضای داخل کندتر میشود.
بنابراین ژلپک را میتوان بخشی از یک سیستم مدیریت حرارتی دانست.
۱۱-۳ ـ تفاوت ژلپک با یخ معمولی
یخ آب یکی از سادهترین مواد سردکننده است.
وقتی آب به یخ تبدیل میشود، هنگام ذوب شدن مقدار زیادی انرژی دریافت میکند. همین ویژگی باعث میشود یخ برای ایجاد محیط سرد مؤثر باشد.
اما ژلپک میتواند مزایایی داشته باشد که استفاده از یخ معمولی را در بسیاری از بستهبندیها کمتر مطلوب میکند.
از جمله:
کاهش احتمال نشت آب
شکلپذیری بهتر
امکان طراحی در ابعاد مختلف
قابلیت استفاده در بستهبندیهای خاص
تماس بهتر با سطوح مختلف
امکان تولید فرمولاسیونهایی با رفتار حرارتی متفاوت
با این حال، نباید تصور کرد که هر ژلپکی الزاماً از یخ معمولی بهتر است.
ظرفیت سرمایشی واقعی باید بر اساس آزمون اندازهگیری شود.
۱۱-۴ ـ محدوده دمایی محصول، اولین معیار طراحی
قبل از انتخاب ژلپک باید مشخص شود محصول قرار است در چه دمایی نگهداری و حمل شود.
برای مثال، ممکن است یک محصول به:
دمای محیط
دمای خنک
دمای یخچالی
دمای نزدیک صفر
دمای زیر صفر
یا شرایط انجماد
نیاز داشته باشد.
این تفاوت بسیار مهم است.
برای نمونه، ژلپکی که برای خنک نگه داشتن یک محصول در محدوده یخچالی طراحی شده، الزاماً برای حمل محصولی که باید منجمد باقی بماند مناسب نیست.
بنابراین قبل از انتخاب ماده سردکننده باید مشخص شود:
دمای مطلوب محصول چیست؟
سپس باید مشخص شود:
حداقل و حداکثر دمای قابل قبول محصول چیست؟
۱۱-۵ ـ ژلپک سرد و ژلپک منجمد
یکی از اشتباهات رایج این است که تمام ژلپکها را یکسان فرض کنیم.
در عمل، روش آمادهسازی ژلپک اهمیت زیادی دارد.
یک ژلپک ممکن است صرفاً در دمای پایین قرار داده شود، در حالی که نوع دیگری قبل از استفاده کاملاً منجمد شود.
تفاوت دمای اولیه باعث تفاوت قابل توجه در رفتار حرارتی بسته میشود.
برای همین در دستورالعمل حمل باید مشخص شود:
ژلپک چه مدت در سردخانه قرار گیرد؟
دمای سردخانه چقدر باشد؟
چه زمانی از سردخانه خارج شود؟
آیا ژلپک باید کاملاً منجمد باشد؟
آیا محصول نباید مستقیماً با ژلپک بسیار سرد تماس داشته باشد؟
این موارد باید برای هر کاربرد بهصورت آزمایشی تعیین شوند.
۱۱-۶ ـ خطر تماس مستقیم محصول با ژلپک بسیار سرد
یکی از نکات مهم در بستهبندی سرد، جلوگیری از تماس مستقیم بعضی محصولات حساس با ماده سردکننده بسیار سرد است.
ممکن است هدف این باشد که محصول مثلاً خنک بماند، اما تماس مستقیم با ژلپک منجمد باعث شود بخشی از محصول بیش از حد سرد شود.
در چنین شرایطی ممکن است:
محصول یخ بزند
خواص فیزیکی آن تغییر کند
بستهبندی آسیب ببیند
ساختار محصول تغییر کند
یا کیفیت آن کاهش یابد.
به همین دلیل، در برخی طراحیها بین ژلپک و محصول از یک لایه جداکننده استفاده میشود.
این لایه میتواند بهصورت یک مانع فیزیکی یا بخشی از طراحی بستهبندی باشد.
۱۱-۷ ـ نقش جعبه عایق
ژلپک هرچقدر هم ظرفیت سرمایشی مناسبی داشته باشد، اگر داخل یک بستهبندی بسیار ضعیف قرار گیرد، سرمای آن بهسرعت از دست خواهد رفت.
به همین دلیل، جعبه عایق یکی از مهمترین اجزای سیستم حمل سرد است.
عایق باعث کاهش سرعت انتقال گرما از محیط بیرون به داخل میشود.
مواد مختلفی میتوانند برای ساخت بستهبندی عایق مورد استفاده قرار گیرند، اما عملکرد واقعی هر ماده به:
ضخامت
چگالی
ساختار سلولی
رطوبت
نحوه اتصال قطعات
وجود درز
و شرایط محیطی
وابسته است.
۱۱-۸ ـ چرا ضخامت عایق اهمیت دارد؟
بهطور کلی افزایش ضخامت عایق میتواند انتقال حرارت را کاهش دهد.
اما افزایش ضخامت همیشه به معنی بهترین طراحی نیست.
چون با افزایش ضخامت:
وزن بسته افزایش مییابد
حجم مفید داخل کاهش مییابد
هزینه افزایش مییابد
فضای حمل بیشتری مورد نیاز است.
بنابراین باید بین:
ظرفیت سرمایشی + عایقکاری + وزن + حجم + هزینه
تعادل ایجاد شود.
۱۱-۹ ـ نقش حجم خالی داخل بسته
فضای خالی داخل جعبه نیز بر عملکرد حرارتی تأثیر دارد.
هرچه حجم داخل بسته بیشتر باشد، ممکن است مقدار بیشتری از هوای داخلی وجود داشته باشد و سطح انتقال حرارت نیز افزایش پیدا کند.
از طرف دیگر، اگر محصول و ژلپکها بدون طراحی مناسب داخل جعبه قرار گیرند، جریانهای داخلی هوا میتوانند به انتقال گرما کمک کنند.
بنابراین چیدمان داخل بسته اهمیت دارد.
۱۱-۱۰ ـ چیدمان ژلپکها
نحوه قرار دادن ژلپکها یکی از عوامل مهم در طراحی بسته سرد است.
یک روش ساده این است که تمام ژلپکها در یک سمت محصول قرار داده شوند.
اما این روش الزاماً بهترین حالت نیست.
در بسیاری از طراحیها تلاش میشود سرمایش از چند جهت انجام شود.
برای مثال، بسته ممکن است شامل:
ژلپک در بالا
ژلپک در پایین
ژلپک در اطراف
و لایه عایق در بیرون
باشد.
هدف این است که ورود گرما از مسیرهای مختلف کنترل شود.
البته تعداد و محل دقیق ژلپکها باید با آزمون تعیین شود.
۱۱-۱۱ ـ اهمیت قسمت بالایی بسته
در بسیاری از بستهها، قسمت بالایی اهمیت ویژهای دارد.
زیرا ممکن است بسته از بالا در معرض شرایط محیطی قرار گیرد و اگر درپوش عایق ضعیف باشد، انتقال حرارت افزایش یابد.
به همین دلیل در طراحی حرفهای باید موارد زیر بررسی شود:
ضخامت درپوش
آببندی
فاصله ژلپک تا درپوش
تماس عایق با دیواره
امکان عبور هوا
و نحوه بسته شدن جعبه.
۱۱-۱۲ ـ تعداد ژلپکها چگونه تعیین میشود؟
نمیتوان یک عدد ثابت برای همه بستهها تعیین کرد.
تعداد مورد نیاز به عوامل مختلف بستگی دارد:
جرم محصول
هرچه جرم محصول بیشتر باشد، انرژی حرارتی بیشتری در سیستم وجود دارد.
دمای اولیه محصول
محصولی که از ابتدا سرد است با محصولی که دمای بالاتری دارد شرایط یکسانی ندارد.
دمای محیط
حمل در تابستان و زمستان میتواند نتایج کاملاً متفاوتی ایجاد کند.
مدت حمل
بستهای که برای چند ساعت طراحی شده با بستهای که باید چند روز عملکرد داشته باشد، یکسان نیست.
نوع عایق
عایق بهتر میتواند نیاز به ماده سردکننده را کاهش دهد.
۱۱-۱۳ ـ یک محاسبه ساده برای درک ظرفیت سرمایشی
برای درک اولیه میتوان از مفهوم ظرفیت گرمایی استفاده کرد.
مقدار انرژی مورد نیاز برای افزایش دمای یک ماده تقریباً از رابطه زیر قابل بیان است:
Q = m × Cp × ΔT
که در آن:
Q مقدار انرژی گرمایی است.
m جرم ماده است.
Cp ظرفیت گرمایی ویژه است.
ΔT تغییر دما است.
اما برای ژلپکهای دارای تغییر فاز، موضوع پیچیدهتر میشود و گرمای نهان نیز اهمیت پیدا میکند.
در حالت کلی میتوان نوشت:
Q = m × Cp × ΔT + m × L
که L بیانگر گرمای نهان تغییر فاز است.
این رابطه تنها یک مدل پایه برای درک موضوع است و برای طراحی واقعی باید خواص حرارتی واقعی ماده و شرایط حمل در نظر گرفته شود.
۱۱-۱۴ ـ چرا وزن ژلپک مهم است؟
افزایش جرم ماده سردکننده معمولاً ظرفیت جذب گرمایی سیستم را افزایش میدهد.
اما افزایش جرم مشکلاتی نیز دارد:
وزن بسته افزایش پیدا میکند.
هزینه حمل افزایش مییابد.
فضای بیشتری اشغال میشود.
هزینه مواد اولیه افزایش پیدا میکند.
بنابراین هدف طراحی این نیست که:
«هرچه ژلپک بیشتر، بهتر»
بلکه هدف این است که:
«مقدار مناسب ژلپک برای مدت و شرایط مورد نظر»
تعیین شود.
۱۱-۱۵ ـ مدت نگهداری سرمای بسته
یکی از مهمترین سؤالات در طراحی ژلپک این است که:
این بسته چند ساعت سرد میماند؟
پاسخ این سؤال بدون مشخص کردن شرایط آزمایش معنی دقیقی ندارد.
برای مثال:
یک بسته ممکن است در دمای محیط ۲۰ درجه عملکرد مناسبی داشته باشد، اما همان بسته در محیط ۴۰ درجه عملکرد کاملاً متفاوتی داشته باشد.
بنابراین بیان عباراتی مانند:
«این ژلپک ۲۴ ساعت سرد میماند»
بدون مشخص کردن شرایط آزمایش، میتواند گمراهکننده باشد.
بهتر است عملکرد به شکل دقیقتری گزارش شود:
دمای محیط
دمای اولیه ژلپک
وزن ژلپک
وزن محصول
نوع و ضخامت عایق
حجم بسته
مدت زمان آزمایش
دمای ثبتشده داخل بسته.
۱۱-۱۶ ـ پایش دما در حمل
برای محصولات حساس به دما، تنها استفاده از ژلپک کافی نیست.
یکی از مهمترین تجهیزات سیستم حمل سرد، دماسنج یا ثبتکننده دما است.
ثبتکننده دما میتواند نشان دهد که محصول در طول مسیر در چه شرایطی قرار داشته است.
این موضوع بهخصوص در حملهای طولانی اهمیت بیشتری دارد.
زیرا ممکن است هنگام تحویل، بسته هنوز سرد باشد اما در بخشی از مسیر برای مدتی در دمای نامناسب قرار گرفته باشد.
بدون ثبت دما، تشخیص چنین اتفاقی دشوارتر است.
۱۱-۱۷ ـ دماسنج با دیتالاگر چه تفاوتی دارد؟
دماسنج معمولی معمولاً دمای لحظهای را نشان میدهد.
اما دیتالاگر میتواند دما را در طول زمان ثبت کند.
برای مثال میتوان تنظیم کرد که دستگاه هر چند دقیقه یک بار دما را ثبت کند.
در پایان مسیر، نمودار تغییرات دما قابل بررسی خواهد بود.
این اطلاعات میتواند برای:
کنترل کیفیت
بررسی عملکرد بسته
شناسایی خطا
اعتبارسنجی حمل
و اصلاح طراحی
استفاده شود.
۱۱-۱۸ ـ آزمون عملکرد یک بسته ژلپکی
برای توسعه یک محصول حرفهای، بهتر است نمونه بستهبندی تحت آزمون واقعی قرار گیرد.
یک آزمایش ساده میتواند شامل موارد زیر باشد:
مرحله اول: آمادهسازی
ژلپکها در شرایط مشخص سرد یا منجمد شوند.
مرحله دوم: آمادهسازی محصول آزمایشی
محصول یا مادهای با جرم مشخص در بسته قرار گیرد.
مرحله سوم: نصب حسگر
حسگر دما در نقطهای قرار گیرد که دمای واقعی محصول را بهتر نشان دهد.
مرحله چهارم: بستهبندی
تمام اجزای بسته طبق دستورالعمل مشخص قرار گیرند.
مرحله پنجم: قرار دادن در محیط آزمایش
بسته در دمای مشخص محیط قرار گیرد.
مرحله ششم: ثبت دما
دمای داخل بسته در فواصل مشخص ثبت شود.
مرحله هفتم: تحلیل
مشخص شود چه مدت دما در محدوده مورد نظر باقی مانده است.
۱۱-۱۹ ـ آزمون در شرایط سخت
اگر یک محصول برای حمل در شرایط مختلف طراحی میشود، بهتر است فقط یک آزمایش انجام نشود.
برای مثال میتوان شرایط مختلف را بررسی کرد:
دمای محیط پایین
دمای محیط متوسط
دمای محیط بالا
زمان حمل کوتاه
زمان حمل طولانی
بسته کمحجم
بسته پرحجم
حداقل مقدار ژلپک
مقدار پیشنهادی ژلپک
مقدار بالاتر ژلپک.
این کار کمک میکند محدوده عملکرد واقعی بسته مشخص شود.
۱۱-۲۰ ـ نقش فصل و دمای محیط
یک بسته سرد که در زمستان عملکرد بسیار خوبی دارد، الزاماً در تابستان همان عملکرد را ندارد.
در هوای گرم، اختلاف دمای داخل و بیرون بیشتر است و گرما با سرعت بیشتری وارد بسته میشود.
در مناطق گرم نیز ممکن است تابش مستقیم خورشید باعث افزایش شدید دمای سطح بیرونی بسته شود.
بنابراین برای حمل تابستانی باید شرایط سختتری در نظر گرفته شود.
۱۱-۲۱ ـ تابش مستقیم خورشید
تابش خورشید میتواند دمای سطح خارجی بسته را بسیار بیشتر از دمای هوای محیط افزایش دهد.
به همین دلیل نباید صرفاً دمای هوا را معیار طراحی قرار داد.
اگر بسته در معرض تابش مستقیم قرار میگیرد، بهتر است در طراحی و آزمون این شرایط نیز در نظر گرفته شود.
بهخصوص برای:
حمل خودرو
بارگیری
تخلیه
توقف در فضای باز
و انتقال بین ساختمانها
این مسئله اهمیت دارد.
۱۱-۲۲ ـ بستهبندی چندلایه
یک سیستم حمل سرد میتواند از چند لایه تشکیل شود:
لایه اول: محصول
لایه دوم: جداکننده یا محافظ
لایه سوم: ژلپک
لایه چهارم: عایق
لایه پنجم: جعبه بیرونی
در بعضی طراحیها ممکن است ترتیب یا تعداد لایهها متفاوت باشد.
هدف اصلی این است که همزمان:
ورود گرما کاهش یابد.
سرمایش کافی فراهم شود.
محصول از سرمای بیش از حد محافظت شود.
بسته در برابر ضربه و حملونقل مقاوم باشد.
۱۱-۲۳ ـ ژلپک و بستهبندی دارویی
در حمل برخی فرآوردههای دارویی، کنترل دما اهمیت ویژهای دارد.
اما باید تأکید کرد که:
نوع ژلپک باید بر اساس دمای مجاز همان محصول انتخاب شود.
نمیتوان صرفاً به دلیل اینکه یک ژلپک «بسیار سرد» است، آن را برای هر دارویی مناسب دانست.
برای بعضی محصولات، سرمای بیش از حد نیز میتواند مشکل ایجاد کند.
بنابراین طراحی بسته باید با مشخصات نگهداری محصول هماهنگ باشد.
۱۱-۲۴ ـ حمل نمونههای آزمایشگاهی
برخی نمونههای آزمایشگاهی نیز ممکن است نیازمند کنترل دما باشند.
در این کاربردها معمولاً چند موضوع مهم است:
مدت زمان انتقال
دمای مورد نیاز
حجم نمونه
حساسیت نمونه
فاصله مرکز نمونهگیری تا آزمایشگاه
دمای محیط
نوع بستهبندی.
برای مسیرهای کوتاه، ممکن است یک بسته کوچک کافی باشد؛ اما برای مسیرهای طولانی، طراحی دقیقتر ضروری است.
۱۱-۲۵ ـ استفاده از ژلپک در حمل مواد غذایی
ژلپک در بستهبندی و حمل برخی مواد غذایی نیز کاربرد دارد.
در این کاربرد، علاوه بر ظرفیت سرمایشی، مسئله ایمنی بستهبندی اهمیت زیادی دارد.
ماده داخلی ژلپک نباید در اثر پارگی بسته به محصول منتقل شود.
بنابراین طراحی پوشش خارجی و مقاومت مکانیکی بسته اهمیت زیادی پیدا میکند.
در کاربردهای غذایی باید الزامات مربوط به تماس یا عدم تماس مواد بستهبندی با غذا نیز رعایت شود.
۱۱-۲۶ ـ ژلپک یکبارمصرف و چندبارمصرف
از نظر اقتصادی و زیستمحیطی، قابلیت استفاده مجدد اهمیت دارد.
یک ژلپک چندبارمصرف میتواند پس از هر چرخه:
استفاده شود.
گرم شود.
دوباره سرد یا منجمد شود.
برای حمل بعدی آماده شود.
اما تعداد چرخههای قابل استفاده مجدد به کیفیت ساخت بستگی دارد.
اگر پوسته ژلپک ضعیف باشد، تکرار چرخههای سرمایش و گرمایش میتواند باعث:
ترک
تغییر شکل
نشتی
یا کاهش عمر محصول
شود.
۱۱-۲۷ ـ پوسته ژلپک
پوسته خارجی ژلپک باید بتواند شرایط حمل را تحمل کند.
ویژگیهای مهم پوسته شامل:
مقاومت در برابر پارگی
انعطافپذیری مناسب
مقاومت در برابر دمای پایین
مقاومت در برابر ضربه
آببندی مناسب
سازگاری با ماده داخلی
است.
اگر پوسته در دمای پایین شکننده شود، احتمال شکست در زمان حمل افزایش مییابد.
۱۱-۲۸ ـ آزمایش نشتی
یکی از آزمونهای مهم برای ژلپک، بررسی نشتی است.
نمونه باید در شرایط مختلف مورد بررسی قرار گیرد:
سرمایش
انجماد
یخزدایی
فشار
خم شدن
ضربه
و تکرار چرخه.
هدف این است که مشخص شود آیا پوسته پس از چندین چرخه همچنان سالم باقی میماند یا خیر.
۱۱-۲۹ ـ اهمیت طراحی گوشههای ژلپک
گوشهها و نقاط اتصال در بسیاری از بستهها نقاط حساس هستند.
اگر شکل بسته بهگونهای باشد که در گوشهها تنش زیادی ایجاد شود، احتمال آسیب افزایش پیدا میکند.
بنابراین در طراحی صنعتی باید علاوه بر ماده داخلی، به:
شکل هندسی
محل جوش یا اتصال
ضخامت فیلم
شعاع گوشهها
و روش پر کردن
توجه شود.
۱۱-۳۰ ـ پر کردن بیش از حد ژلپک
یکی دیگر از نکات مهم در تولید، مقدار پرشدگی بسته است.
پر کردن بیش از حد ممکن است باعث شود فضای کافی برای تغییر حجم در شرایط مختلف وجود نداشته باشد.
از طرف دیگر، پر کردن بسیار کم ممکن است شکل بسته را نامناسب کند و سطح تماس آن کاهش یابد.
بنابراین مقدار پرشدگی باید بر اساس فرمولاسیون و رفتار حرارتی و مکانیکی ماده تعیین شود.
۱۱-۳۱ ـ ژلپک و تغییر حجم
برخی مواد هنگام تغییر دما تغییر حجم میدهند.
اگر بسته کاملاً پر و بدون فضای مناسب باشد، انبساط میتواند فشار داخلی ایجاد کند.
به همین دلیل، در طراحی صنعتی باید تغییرات حجمی ماده در چرخه سرد و گرم شدن بررسی شود.
این موضوع بهخصوص برای محصولاتی که چندین بار منجمد و ذوب میشوند اهمیت دارد.
۱۱-۳۲ ـ چرا اعتبارسنجی بستهبندی اهمیت دارد؟
وقتی یک بسته قرار است برای محصول حساس به دما استفاده شود، نباید تنها بر اساس تجربه یا حدس طراحی شود.
باید نشان داده شود که بسته در شرایط تعریفشده میتواند دمای مورد نظر را حفظ کند.
این فرآیند را میتوان بهصورت کلی اعتبارسنجی عملکرد حرارتی بستهبندی نامید.
در این فرآیند معمولاً شرایط واقعی یا حتی سختتر از شرایط واقعی شبیهسازی میشود.
۱۱-۳۳ ـ حمل کوتاه و حمل طولانی
نیازهای این دو نوع حمل متفاوت است.
برای حمل کوتاه:
جرم ژلپک ممکن است کمتر باشد.
بستهبندی میتواند کوچکتر باشد.
زمان مورد نیاز برای سرمایش محدودتر است.
برای حمل طولانی:
عایق اهمیت بیشتری پیدا میکند.
ظرفیت سرمایشی بیشتری نیاز است.
پایش دما اهمیت بیشتری دارد.
شرایط محیطی باید دقیقتر بررسی شود.
بنابراین نمیتوان یک طراحی واحد را برای همه مسیرها مناسب دانست.
۱۱-۳۴ ـ طراحی بسته برای حمل شهری
حمل شهری ممکن است شامل:
جابهجایی کوتاه
توقفهای متعدد
باز و بسته شدن خودرو
تحویل چندمرحلهای
باشد.
در چنین شرایطی زمان واقعی خارج از شرایط کنترلشده ممکن است بیشتر از زمان رانندگی باشد.
بنابراین طراحی باید کل فرآیند را در نظر بگیرد، نه فقط مدت حرکت خودرو.
۱۱-۳۵ ـ طراحی بسته برای حمل بینشهری
در حمل بینشهری، زمان و شرایط محیطی اهمیت بیشتری پیدا میکند.
ممکن است بسته چند ساعت یا بیشتر در مسیر باشد.
در این شرایط باید مواردی مانند:
دمای محیط
زمان توقف
زمان بارگیری
زمان تخلیه
وضعیت خودرو
شرایط انبار موقت
در نظر گرفته شود.
۱۱-۳۶ ـ حمل در خودرو
قرار گرفتن بسته داخل خودرو میتواند بر عملکرد آن تأثیر بگذارد.
در تابستان، داخل خودروی بسته میتواند بسیار گرم شود.
بنابراین نباید تنها بر اساس دمای معمول محیط طراحی کرد.
همچنین محل قرارگیری بسته داخل خودرو اهمیت دارد.
بستهای که در معرض تابش مستقیم قرار دارد شرایطی متفاوت از بستهای دارد که در قسمت داخلی و سایه قرار گرفته است.
۱۱-۳۷ ـ باز و بسته شدن مکرر
هر بار باز شدن بسته، بخشی از هوای سرد داخل خارج میشود و هوای گرم وارد آن میشود.
اگر بسته چند بار در طول مسیر باز شود، مدت حفظ دما میتواند کاهش پیدا کند.
به همین دلیل برای سیستمهایی که نیاز به دسترسی مکرر به محتویات دارند، طراحی باید متفاوت باشد.
۱۱-۳۸ ـ اشتباهات رایج در استفاده از ژلپک
چند اشتباه متداول عبارتاند از:
اشتباه اول: استفاده از هر ژلپکی برای هر محصول
دمای عملکرد ژلپک باید با نیاز محصول هماهنگ باشد.
اشتباه دوم: توجه نکردن به عایق
ژلپک قوی در یک جعبه ضعیف ممکن است عملکرد مناسبی نداشته باشد.
اشتباه سوم: قرار دادن ژلپک بسیار سرد مستقیماً روی محصول حساس
این کار ممکن است باعث سرمایش بیش از حد شود.
اشتباه چهارم: محاسبه نکردن زمان حمل
ظرفیت سرمایشی باید متناسب با مدت حمل باشد.
اشتباه پنجم: نداشتن ثبتکننده دما
در حمل محصولات حساس، عدم ثبت دما میتواند امکان بررسی شرایط واقعی مسیر را کاهش دهد.
۱۱-۳۹ ـ آیا ژلپک بهتنهایی جایگزین یخچال است؟
خیر.
ژلپک یک منبع سرمایشی محدود است.
یخچال یا سردخانه میتواند بهطور مستمر گرما را از محیط خارج کند، اما ژلپک تنها مقدار مشخصی ظرفیت جذب گرما دارد.
بنابراین ژلپک برای حمل یا نگهداری موقت طراحی میشود و نباید بهطور کلی جایگزین تجهیزات سرمایشی فعال تلقی شود.
۱۱-۴۰ ـ ژلپک بهعنوان ذخیره انرژی سرمایشی
میتوان ژلپک را نوعی ذخیرهکننده انرژی سرمایشی در نظر گرفت.
در مرحله آمادهسازی، انرژی از ژلپک خارج میشود.
سپس در هنگام حمل، ژلپک بهتدریج انرژی گرمایی محیط را جذب میکند.
بنابراین:
مرحله سرمایش ژلپک → ذخیره ظرفیت سرمایشی → انتقال → جذب گرمای محیط
چرخه اصلی عملکرد آن است.
۱۱-۴۱ ـ طراحی اقتصادی ژلپک
برای تولید صنعتی، فقط عملکرد حرارتی اهمیت ندارد.
هزینه نیز بسیار مهم است.
هزینه نهایی شامل موارد مختلفی است:
ماده داخلی
پوسته
تولید
پر کردن
آببندی
کنترل کیفیت
بستهبندی
انبار
حملونقل
و ضایعات تولید.
بنابراین بهترین طراحی صنعتی الزاماً بیشترین ماده سردکننده را ندارد.
هدف باید رسیدن به بهترین نسبت عملکرد به هزینه باشد.
۱۱-۴۲ ـ کاهش هزینه حمل
یکی از مزیتهای طراحی صحیح ژلپک و جعبه عایق این است که میتوان با بهینهسازی:
وزن
ابعاد
تعداد ژلپک
ضخامت عایق
و حجم بسته
هزینه حمل را کاهش داد.
در حمل در مقیاس بالا، حتی کاهش چند صد گرم در هر بسته میتواند در مجموع اثر اقتصادی قابل توجهی داشته باشد.
۱۱-۴۳ ـ بازیافت و ملاحظات زیستمحیطی
در تولید ژلپک باید به پایان عمر محصول نیز توجه شود.
دو بخش اصلی عبارتاند از:
پوسته
ماده داخلی
اگر پوسته از مواد پلیمری ساخته شده باشد، امکان بازیافت آن به نوع پلیمر و سیستم بازیافت موجود وابسته است.
همچنین ماده داخلی نباید بدون بررسی مشخصات ایمنی و زیستمحیطی در محیط رها شود.
بنابراین برای تولید صنعتی، داشتن دستورالعمل دفع یا بازیافت مناسب اهمیت دارد.
۱۱-۴۴ ـ ژلپک مناسب برای تولید صنعتی چه ویژگیهایی دارد؟
یک ژلپک صنعتی مناسب معمولاً باید ترکیبی از ویژگیهای زیر را داشته باشد:
ظرفیت سرمایشی مناسب
ثبات کیفیت
پوسته مقاوم
نشتی پایین
قابلیت استفاده مجدد در صورت طراحی برای آن
وزن منطقی
قیمت مناسب
قابلیت تولید در ابعاد مختلف
مقاومت در برابر چرخههای سرد و گرم
قابلیت بستهبندی و حمل آسان.
هیچیک از این ویژگیها بهتنهایی کافی نیست.
۱۱-۴۵ ـ نتیجهگیری فصل یازدهم
ژلپک یکی از سادهترین و در عین حال کاربردیترین اجزای سیستمهای حمل سرد است.
اما عملکرد واقعی آن به تنهایی تعیین نمیشود.
یک سیستم موفق حمل سرد از مجموعهای از عوامل تشکیل میشود:
ژلپک مناسب + بستهبندی مناسب + عایق مناسب + چیدمان صحیح + دمای اولیه مناسب + زمان حمل مشخص + پایش دما
بنابراین اگر هدف استفاده از ژلپک برای حمل محصولات حساس به دما باشد، باید ابتدا محدوده دمایی محصول مشخص شود و سپس بستهبندی متناسب با شرایط واقعی طراحی و آزمایش شود.
بهویژه در حمل فرآوردههای حساس، نمیتوان صرفاً با قرار دادن چند ژلپک در یک جعبه ادعا کرد که محصول برای مدت مشخصی در دمای مناسب باقی خواهد ماند.
۰ دیدگاه