۰۴
مهر

دانشنامه جامع کمپرس یخ51

فصل ۵۱

 

دانشنامه جامع کمپرس یخ و ژل‌پک

 

طراحی ژل‌پک برای دماهای مختلف؛ مقایسه ژل‌پک‌های مخصوص ۰ تا ۵ درجه، ۵ تا ۱۰ درجه، زیر صفر و دماهای کنترل‌شده و بررسی اثر فرمول، نمک، پلی‌آکریلات، آب، تغییر فاز و بسته‌بندی بر دمای نهایی

 

51-1 ـ مقدمه

 

همه ژل‌پک‌ها برای رسیدن به یک دمای مشخص طراحی نمی‌شوند. یک بسته ممکن است برای حفظ دمای پایین نزدیک صفر درجه مناسب باشد، در حالی که بسته دیگری برای کاربردی طراحی شود که دمای آن نباید بیش از حد کاهش پیدا کند.

 

بنابراین در طراحی ژل‌پک باید ابتدا مشخص شود:

 

دمای شروع چیست؟ دمای هدف چیست؟ دمای قابل قبول چیست و محصول چه مدت باید در این محدوده باقی بماند؟

 

این موضوع به‌خصوص در حمل‌ونقل، تجهیزات صنعتی، جعبه‌های عایق و کاربردهای عمومی اهمیت دارد.

 

—

 

51-2 ـ مفهوم «دمای هدف»

 

دمای هدف، دمایی است که سیستم باید در اطراف آن کار کند.

 

برای نمونه می‌توان چهار محدوده طراحی تعریف کرد:

 

گروه| محدوده هدف نمونه

A| ۰ تا ۵°C

B| ۵ تا ۱۰°C

C| زیر صفر

D| دمای کنترل‌شده خاص

 

این محدوده‌ها صرفاً نمونه طراحی هستند و دمای واقعی هر محصول باید بر اساس کاربرد تعیین شود.

 

—

 

51-3 ـ تفاوت «دمای ژل‌پک» و «دمای محصول»

 

دمای خود ژل‌پک با دمای محصول داخل جعبه یکسان نیست.

 

یک ژل‌پک ممکن است در ابتدا بسیار سرد باشد، اما محصول داخل جعبه پس از مدتی به دمای دیگری برسد.

 

بنابراین هنگام ارزیابی عملکرد باید حداقل دو دما ثبت شوند:

 

– دمای ژل‌پک؛

– دمای محصول.

 

در طراحی دقیق‌تر، دمای هوای داخل جعبه نیز اندازه‌گیری می‌شود.

 

—

 

51-4 ـ ژل‌پک مخصوص ۰ تا ۵ درجه

 

برای این گروه هدف معمولاً جلوگیری از گرم‌شدن بیش از محدوده مشخص است.

 

در این حالت باید:

 

– ظرفیت سرمایشی کافی باشد؛

– ژل‌پک بیش از حد سرد نباشد؛

– تماس مستقیم با محصول در صورت ایجاد نقطه بسیار سرد کنترل شود؛

– عایق مناسب باشد.

 

دمای اولیه ژل‌پک یکی از مهم‌ترین متغیرهاست.

 

—

 

51-5 ـ ژل‌پک مخصوص ۵ تا ۱۰ درجه

 

در این طراحی، هدف می‌تواند کاهش سرعت گرم‌شدن محصول بدون ایجاد سرمایش شدید باشد.

 

برای چنین کاربردی ممکن است استفاده از ژل‌پک بسیار سرد ضروری نباشد.

 

علاوه بر دمای اولیه، مقدار جرم و عایق جعبه نیز باید بهینه شوند.

 

—

 

51-6 ـ ژل‌پک زیر صفر

 

در کاربردهای زیر صفر، طراحی پیچیده‌تر می‌شود.

 

باید مشخص شود:

 

– حداقل دمای موردنیاز چیست؛

– چه مقدار آب منجمد می‌شود؛

– فرمول در دمای پایین پایدار است یا خیر؛

– فیلم در حالت منجمد شکننده نمی‌شود؛

– انبساط هنگام انجماد کنترل شده است.

 

عبارت «زیر صفر» به تنهایی مشخصات کافی نیست؛ مثلاً -2°C و -20°C شرایط بسیار متفاوتی ایجاد می‌کنند.

 

—

 

51-7 ـ چرا افزودن نمک مطرح می‌شود؟

 

یکی از روش‌های شناخته‌شده برای پایین آوردن نقطه انجماد آب، افزودن مواد محلول مانند نمک‌ها است.

 

با افزایش غلظت ماده محلول، نقطه انجماد محلول کاهش می‌یابد.

 

اما در ژل‌پک پلی‌آکریلاتی یک مشکل مهم وجود دارد:

 

یون‌ها می‌توانند ظرفیت تورم پلی‌آکریلات را کاهش دهند.

 

بنابراین افزودن نمک یک راه‌حل ساده و بدون هزینه جانبی نیست.

 

—

 

51-8 ـ اثر نمک بر پلی‌آکریلات

 

پلی‌آکریلات سدیم در آب کم‌یون معمولاً نسبت به آب شور ظرفیت تورم بیشتری نشان می‌دهد.

 

وجود یون‌ها می‌تواند بر تعادل بارهای موجود در شبکه پلیمر اثر بگذارد و جذب آب را کاهش دهد.

 

بنابراین ممکن است:

 

کاهش نقطه انجماد

 

در مقابل:

 

کاهش ظرفیت جذب آب

 

قرار گیرد.

 

—

 

51-9 ـ تعادل میان نقطه انجماد و جذب آب

 

فرض کنید دو فرمول داشته باشیم:

 

فرمول A: آب + پلی‌آکریلات

 

فرمول B: آب + پلی‌آکریلات + مقدار مشخصی نمک

 

فرمول B ممکن است رفتار انجمادی متفاوتی داشته باشد، اما ممکن است حجم ژل یا ظرفیت نگهداری آب نیز تغییر کند.

 

بنابراین باید هر دو ویژگی اندازه‌گیری شوند.

 

—

 

51-10 ـ نمک زیاد؛ چرا همیشه بهتر نیست؟

 

افزایش نمک می‌تواند:

 

– نقطه انجماد را پایین‌تر ببرد؛

– ظرفیت جذب پلی‌آکریلات را کاهش دهد؛

– ویسکوزیته را تغییر دهد؛

– خوردگی برخی اجزا را افزایش دهد؛

– رفتار فیلم و دوخت را تحت تأثیر قرار دهد.

 

پس غلظت نمک باید با آزمون تعیین شود.

 

—

 

51-11 ـ آزمایش مرحله‌ای نمک

 

به جای افزودن مقدار زیادی نمک در یک مرحله، می‌توان یک ماتریس آزمایش ساخت.

 

مثلاً:

 

نمونه| نمک نسبی

A| صفر

B| کم

C| متوسط

D| بیشتر

 

برای هر نمونه بررسی شود:

 

– دمای انجماد؛

– زمان انجماد؛

– ظرفیت جذب؛

– آب آزاد؛

– رفتار ذوب؛

– پایداری ژل.

 

—

 

51-12 ـ تعیین نقطه انجماد واقعی

 

دمای فریزر با نقطه انجماد ماده یکی نیست.

 

ممکن است فریزر روی دمای خاصی تنظیم شده باشد، اما ماده داخلی به دلیل فرمول، ضخامت و انتقال حرارت در شرایط متفاوتی منجمد شود.

 

بنابراین باید دمای مرکز ژل‌پک اندازه‌گیری شود.

 

—

 

51-13 ـ مراحل انجماد ژل‌پک

 

در یک بسته آب‌پایه معمولاً می‌توان مراحل زیر را مشاهده کرد:

 

1. کاهش دمای محسوس؛

2. شروع تشکیل فاز جامد؛

3. ادامه تغییر فاز؛

4. کاهش دمای بخش‌های باقی‌مانده؛

5. رسیدن مرکز به شرایط پایدارتر.

 

مدت هر مرحله به فرمول، جرم، ضخامت و شرایط فریزر بستگی دارد.

 

—

 

51-14 ـ دمای شروع انجماد

 

دمای شروع انجماد در آب خالص و محلول نمکی یکسان نیست.

 

همچنین ژل پلیمر-آب الزاماً دقیقاً همان رفتار آب آزاد را ندارد.

 

به همین دلیل، دمای شروع انجماد باید برای فرمول نهایی اندازه‌گیری شود.

 

—

 

51-15 ـ نقش مقدار آب

 

در طراحی ژل‌پک، آب نقش اصلی در ظرفیت حرارتی دارد.

 

اگر مقدار آب افزایش یابد، ظرفیت گرمایی بالقوه افزایش می‌یابد.

 

اما اگر پلیمر برای نگهداری آن کافی نباشد، آب آزاد افزایش پیدا می‌کند.

 

پس افزایش آب باید همراه با کنترل ساختار ژل انجام شود.

 

—

 

51-16 ـ نقش پلی‌آکریلات

 

پلی‌آکریلات سدیم:

 

– آب را جذب می‌کند؛

– ساختار ژل ایجاد می‌کند؛

– حرکت آزاد آب را کاهش می‌دهد؛

– امکان ساخت بسته انعطاف‌پذیر را فراهم می‌کند.

 

اما مقدار مناسب پلیمر باید بر اساس نوع محصول و نسبت آب تعیین شود.

 

—

 

51-17 ـ حداقل مقدار پلیمر

 

برای تولید اقتصادی بهتر است ابتدا حداقل مقدار پلیمر لازم تعیین شود.

 

مثلاً با یک ماتریس آزمایشی می‌توان مقدار پلیمر را مرحله‌به‌مرحله افزایش داد تا نقطه‌ای که:

 

– آب آزاد کنترل شود؛

– ژل یکنواخت باشد؛

– انجماد قابل قبول باشد؛

– بسته پایدار بماند.

 

مشخص شود.

 

—

 

51-18 ـ آب آزاد در فرمول‌های دمایی

 

اگر مقدار زیادی آب آزاد باقی بماند، ممکن است رفتار انجماد و ذوب یکنواخت نباشد.

 

آب ممکن است در یک قسمت جمع شود و در قسمت دیگر ژل غلیظ‌تر باشد.

 

بنابراین یکنواختی فرمول برای کنترل دمای محصول اهمیت دارد.

 

—

 

51-19 ـ ژل‌پک با آب خالص

 

ساده‌ترین سیستم:

 

آب + فیلم مناسب

 

است.

 

این سیستم از نظر فرمول ساده و از نظر ظرفیت سرمایشی بالقوه مناسب است، اما انعطاف‌پذیری و کنترل آب آزاد می‌تواند محدودیت‌هایی داشته باشد.

 

همچنین رفتار آن بیشتر به یخ آب نزدیک است.

 

—

 

51-20 ـ ژل‌پک آب + پلی‌آکریلات

 

در این ساختار:

 

آب = بخش اصلی ظرفیت حرارتی

 

و

 

پلی‌آکریلات = نگهدارنده آب و ایجادکننده ساختار ژلی

 

است.

 

این ساختار برای تولید ژل‌پک انعطاف‌پذیر قابل بررسی است.

 

—

 

51-21 ـ ژل‌پک آب + پلی‌آکریلات + نمک

 

این ساختار زمانی مورد توجه قرار می‌گیرد که هدف، تغییر رفتار انجمادی باشد.

 

اما باید سه ویژگی همزمان بررسی شوند:

 

1. نقطه انجماد؛

2. جذب آب؛

3. ظرفیت سرمایشی واقعی.

 

ممکن است فرمولی نقطه انجماد پایین‌تری داشته باشد ولی از نظر ظرفیت سرمایشی یا پایداری ژل مناسب نباشد.

 

—

 

51-22 ـ دمای هدف ۰ تا ۵ درجه

 

برای این محدوده، یک روش طراحی مناسب این است:

 

– تعیین دمای اولیه ژل‌پک؛

– تعیین جرم؛

– آزمایش چند ضخامت؛

– بررسی عایق؛

– اندازه‌گیری دمای مرکز محصول؛

– تعیین زمان عبور از 5°C.

 

اگر محصول نباید یخ بزند، فاصله آن از ژل‌پک بسیار سرد نیز باید کنترل شود.

 

—

 

51-23 ـ دمای هدف ۵ تا ۱۰ درجه

 

در این محدوده می‌توان سیستم را طوری طراحی کرد که ژل‌پک سرمایش ملایم‌تری ایجاد کند.

 

در برخی شرایط ممکن است:

 

– جرم کمتر؛

– دمای اولیه بالاتر؛

– عایق مناسب؛

 

نتیجه مطلوب‌تری از یک ژل‌پک بسیار سرد ایجاد کند.

 

—

 

51-24 ـ طراحی برای زیر صفر

 

اگر هدف زیر صفر باشد، باید دمای دقیق تعیین شود.

 

مثلاً:

 

هدف -2°C

 

با:

 

هدف -10°C

 

تفاوت اساسی دارد.

 

نوع فرمول، نقطه انجماد، ظرفیت حرارتی، زمان انجماد و فیلم باید برای دمای موردنظر آزمایش شوند.

 

—

 

51-25 ـ اثر ضخامت بر دمای مرکز

 

بسته ضخیم ممکن است سطح آن خیلی سرد باشد ولی مرکز هنوز در دمای بالاتری قرار داشته باشد.

 

بنابراین برای کاربرد زیر صفر، تعیین دمای مرکز اهمیت ویژه‌ای دارد.

 

مشاهده یخ‌زدگی سطحی به معنی انجماد کامل مرکز نیست.

 

—

 

51-26 ـ اثر جرم بر دمای نهایی

 

افزایش جرم معمولاً ظرفیت حرارتی سیستم را افزایش می‌دهد.

 

اما اگر بسته بزرگ‌تر و ضخیم‌تر شود، زمان رسیدن مرکز به دمای موردنظر نیز می‌تواند افزایش یابد.

 

بنابراین جرم باید همراه با هندسه بررسی شود.

 

—

 

51-27 ـ فیلم برای دمای پایین

 

فیلم باید در حالت سرد یا منجمد:

 

– شکننده نشود؛

– ترک نخورد؛

– دوخت خود را حفظ کند؛

– در برابر ضربه مقاومت داشته باشد.

 

یک فیلم که در دمای اتاق مناسب است، الزاماً در دمای پایین نیز مناسب نیست.

 

—

 

51-28 ـ انبساط هنگام انجماد

 

آب هنگام تبدیل به یخ منبسط می‌شود.

 

بنابراین بسته نباید بدون درنظر گرفتن فضای کافی کاملاً پر شود.

 

پارامترهای مهم:

 

– فضای خالی؛

– انعطاف فیلم؛

– استحکام دوخت؛

– حجم انبساط.

 

هستند.

 

—

 

51-29 ـ Headspace یا فضای خالی

 

فضای خالی باید به‌صورت کنترل‌شده طراحی شود.

 

فضای بسیار کم می‌تواند فشار داخلی ایجاد کند.

 

فضای بسیار زیاد نیز می‌تواند:

 

– حجم مؤثر ژل را کاهش دهد؛

– حرکت ماده داخل بسته را افزایش دهد؛

– شکل بسته را نامنظم کند.

 

بنابراین مقدار مناسب باید با آزمون تعیین شود.

 

—

 

51-30 ـ دمای محصول و دمای ژل‌پک

 

فرض کنید ژل‌پک دمای -15°C داشته باشد.

 

این بدان معنا نیست که محصول نیز فوراً به -15°C می‌رسد.

 

انتقال حرارت محدود است و عایق و فاصله بین آنها نقش دارند.

 

بنابراین باید دمای محصول جداگانه اندازه‌گیری شود.

 

—

 

51-31 ـ جلوگیری از سرمایش بیش از حد

 

اگر محصول نباید یخ بزند، می‌توان از روش‌های زیر استفاده کرد:

 

– افزایش فاصله ژل‌پک؛

– استفاده از جداکننده؛

– تنظیم دمای اولیه ژل‌پک؛

– تغییر جرم ژل‌پک؛

– استفاده از چیدمان غیرمستقیم.

 

هدف، ایجاد یک محدوده دمایی کنترل‌شده است.

 

—

 

51-32 ـ نقش عایق در کنترل دما

 

عایق فقط مدت سرمایش را افزایش نمی‌دهد؛ بلکه می‌تواند نوسانات دما را نیز کاهش دهد.

 

با کاهش نرخ ورود گرما، تغییرات دما آهسته‌تر می‌شود.

 

رابطه ساده:

 

[

\dot Q=UA\Delta T

]

 

نشان می‌دهد کاهش U می‌تواند ورود گرما را کاهش دهد.

 

—

 

51-33 ـ عایق زیاد؛ یک راه‌حل بدون محدودیت نیست

 

افزایش عایق:

 

– فضای داخلی را کم می‌کند؛

– ممکن است وزن را افزایش دهد؛

– هزینه را افزایش می‌دهد.

 

بنابراین باید ضخامت اقتصادی و فنی مناسب انتخاب شود.

 

—

 

51-34 ـ مقایسه چهار طراحی دمایی

 

طراحی| هدف| دمای اولیه نمونه| عامل مهم

A| ۰–۵°C| پایین| کنترل سرمایش

B| ۵–۱۰°C| متوسط| سرمایش ملایم

C| زیر صفر| پایین‌تر| نقطه انجماد

D| دمای خاص| طبق کاربرد| آزمون اختصاصی

 

اعداد دمای اولیه در جدول صرفاً برای نمایش روش طراحی هستند.

 

—

 

51-35 ـ آزمایش با فرمول‌های مختلف

 

برای توسعه محصول می‌توان سه فرمول پایه تهیه کرد:

 

F1: آب + پلی‌آکریلات

 

F2: آب + پلی‌آکریلات با نسبت متفاوت

 

F3: آب + پلی‌آکریلات + مقدار آزمایشی ماده محلول

 

برای همه نمونه‌ها موارد زیر یکسان باشد:

 

– جرم؛

– ابعاد؛

– فیلم؛

– دمای فریزر؛

– زمان انجماد.

 

سپس عملکرد مقایسه شود.

 

—

 

51-36 ـ معیارهای مقایسه

 

هر فرمول باید حداقل از نظر موارد زیر ارزیابی شود:

 

معیار| اهمیت

نقطه/محدوده انجماد| بسیار مهم

زمان انجماد| مهم

ظرفیت سرمایشی| بسیار مهم

آب آزاد| مهم

نشتی| بحرانی

دوام چرخه‌ای| مهم

هزینه| مهم

قابلیت تولید| مهم

 

—

 

51-37 ـ منحنی دما ـ زمان

 

برای هر نمونه نمودار:

 

Temperature vs Time

 

تهیه شود.

 

از روی نمودار می‌توان بررسی کرد:

 

– چه زمانی به دمای پایین رسید؛

– چه مدت در محدوده هدف ماند؛

– چه زمانی شروع به گرم‌شدن کرد؛

– آیا نقطه تغییر فاز مشخص است یا خیر.

 

—

 

51-38 ـ اندازه‌گیری مرکز بسته

 

برای مقایسه فرمول‌ها، سنسور باید در موقعیت مشابه قرار گیرد.

 

اگر در یک نمونه سنسور نزدیک سطح و در نمونه دیگر در مرکز باشد، نتیجه قابل مقایسه نیست.

 

بنابراین موقعیت سنسور باید در دستورالعمل آزمون ثبت شود.

 

—

 

51-39 ـ آزمون در جعبه واقعی

 

پس از آزمون خود ژل‌پک، باید سیستم داخل جعبه بررسی شود.

 

ممکن است فرمولی در آزمایش مستقل عالی باشد، اما به دلیل چیدمان نامناسب در جعبه عملکرد مطلوبی نداشته باشد.

 

—

 

51-40 ـ نقش چیدمان در دماهای مختلف

 

برای محدوده نزدیک صفر، چیدمان باید از ایجاد نقطه بسیار سرد جلوگیری کند.

 

برای حمل زیر صفر، ممکن است نیاز به توزیع بیشتر سرمایش باشد.

 

بنابراین چیدمان نیز بخشی از طراحی دمایی است.

 

جهت پیام به گردآورنده: ۰۹۳۸۸۴۰۶۷۱۶

 

—

 

51-41 ـ کاربرد دمایی و انتخاب فرمول

 

به‌صورت کلی:

 

دمای نزدیک صفر:

تمرکز بر ظرفیت سرمایشی، کنترل دمای محصول و جلوگیری از یخ‌زدگی ناخواسته.

 

دمای ۵ تا ۱۰ درجه:

تمرکز بر سرمایش ملایم و کاهش سرعت گرم‌شدن.

 

زیر صفر:

تمرکز بر نقطه انجماد، رفتار فاز جامد و پایداری فیلم.

 

این تقسیم‌بندی راهنمای طراحی است، نه جایگزین آزمایش.

 

—

 

51-42 ـ نقش کیفیت آب

 

آب مورد استفاده می‌تواند بر رفتار پلی‌آکریلات اثر بگذارد.

 

آب دارای یون‌های بیشتر ممکن است تورم پلیمر را کاهش دهد.

 

بنابراین در توسعه فرمول بهتر است کیفیت آب ثابت نگه داشته شود.

 

در تولید انبوه، مشخصات آب ورودی باید بخشی از کنترل کیفیت باشد.

 

—

 

51-43 ـ pH و مواد محلول

 

pH و ترکیبات یونی می‌توانند بر رفتار پلیمر اثر بگذارند.

 

بنابراین اگر قرار است ماده‌ای برای کنترل دمای انجماد اضافه شود، باید اثر آن بر:

 

– تورم؛

– ویسکوزیته؛

– پایداری؛

– فیلم؛

– خوردگی

 

بررسی شود.

 

—

 

51-44 ـ آیا افزایش پلی‌آکریلات ظرفیت سرمایشی را زیاد می‌کند؟

 

نه لزوماً.

 

اگر افزایش پلیمر باعث شود مقدار آب در جرم کل کاهش یابد، ممکن است ظرفیت حرارتی کل حتی تغییر نامطلوبی پیدا کند.

 

بنابراین باید ظرفیت سرمایشی به ازای جرم کل محصول و نه فقط مقدار پلیمر بررسی شود.

 

—

 

51-45 ـ شاخص‌های مهم برای مقایسه اقتصادی

 

سه شاخص مفید:

 

[

E_m=\frac{Q}{m}

]

 

ظرفیت سرمایشی به ازای جرم.

 

[

E_v=\frac{Q}{V}

]

 

ظرفیت سرمایشی به ازای حجم.

 

[

E_c=\frac{Q}{Cost}

]

 

ظرفیت سرمایشی به ازای هزینه.

 

این شاخص‌ها برای انتخاب فرمول اقتصادی مفید هستند.

 

—

 

51-46 ـ آزمون چرخه‌ای

 

فرمولی که برای یک بار انجماد مناسب است، ممکن است پس از چند چرخه رفتار متفاوتی نشان دهد.

 

چرخه پیشنهادی:

 

انجماد → استفاده → ذوب → بررسی → انجماد مجدد

 

و تکرار چندباره.

 

پس از هر چرخه:

 

– ظاهر؛

– جرم؛

– نشتی؛

– آب‌اندازی؛

– عملکرد دمایی

 

بررسی شود.

 

—

 

51-47 ـ انتخاب فرمول نهایی

 

فرمول نهایی نباید فقط بر اساس پایین‌ترین نقطه انجماد انتخاب شود.

 

یک فرمول مناسب باید مجموعه‌ای از ویژگی‌ها را داشته باشد:

 

– دمای کاری مناسب؛

– ظرفیت سرمایشی کافی؛

– پایداری ژل؛

– نشتی پایین؛

– قابلیت تولید؛

– هزینه مناسب؛

– سازگاری با فیلم؛

– دوام چرخه‌ای.

 

—

 

51-48 ـ اشتباهات رایج

 

اشتباه ۱: فرض اینکه همه ژل‌پک‌ها برای همه دماها مناسب‌اند.

 

اشتباه ۲: افزودن نمک بدون بررسی اثر آن بر پلی‌آکریلات.

 

اشتباه ۳: تعیین دمای انجماد فقط بر اساس دمای فریزر.

 

اشتباه ۴: اندازه‌گیری فقط دمای سطح.

 

اشتباه ۵: بی‌توجهی به انبساط آب هنگام انجماد.

 

اشتباه ۶: مقایسه فرمول‌ها با جرم یا ابعاد متفاوت.

 

اشتباه ۷: استفاده از یک آزمایش برای نتیجه‌گیری قطعی.

 

—

 

51-49 ـ پروتکل پیشنهادی توسعه ژل‌پک دمایی

 

برای توسعه یک محصول دمایی:

 

1. دمای هدف را مشخص کنید.

2. دمای قابل قبول را تعیین کنید.

3. دمای اولیه ژل‌پک را مشخص کنید.

4. فرمول پایه را انتخاب کنید.

5. نسبت آب به پلیمر را آزمایش کنید.

6. در صورت نیاز اثر ماده محلول را بررسی کنید.

7. نقطه و رفتار انجماد را اندازه‌گیری کنید.

8. بسته واقعی را بسازید.

9. آزمون نشتی انجام دهید.

10. آزمون انجماد و ذوب انجام دهید.

11. داخل جعبه واقعی آزمایش کنید.

12. دمای مرکز محصول را ثبت کنید.

13. منحنی دما ـ زمان را تحلیل کنید.

14. فرمول و هندسه را اصلاح کنید.

15. پس از تکرار موفق، مشخصات تولید را تثبیت کنید.

 

جهت پیام به گردآورنده: ۰۹۳۸۸۴۰۶۷۱۶

 

—

 

51-50 ـ جمع‌بندی فصل

 

ژل‌پک را نمی‌توان فقط بر اساس این ویژگی که «سرد می‌شود» طبقه‌بندی کرد.

 

یک محصول حرفه‌ای باید برای دمای هدف مشخص طراحی شود.

 

چهار گروه مهم قابل بررسی عبارت‌اند از:

 

– ژل‌پک برای محدوده ۰ تا ۵°C؛

– ژل‌پک برای محدوده ۵ تا ۱۰°C؛

– ژل‌پک برای کاربردهای زیر صفر؛

– ژل‌پک برای دماهای کنترل‌شده و اختصاصی.

 

در فرمول‌های آب و پلی‌آکریلات، آب بخش اصلی ظرفیت حرارتی را فراهم می‌کند و پلی‌آکریلات نقش مهمی در نگهداری آب و ایجاد ساختار ژلی دارد.

 

اگر برای تغییر نقطه انجماد از نمک یا مواد محلول استفاده شود، باید یک نکته مهم در نظر گرفته شود:

 

کاهش نقطه انجماد ممکن است همزمان ظرفیت تورم پلی‌آکریلات را کاهش دهد.

 

بنابراین طراحی فرمول یک مسئله تعادلی است و باید با آزمایش انجام شود.

 

برای هر محصول بهتر است این موارد مشخص شوند:

 

[

T_{initial}

]

 

دمای اولیه،

 

[

T_{target}

]

 

دمای هدف،

 

و

 

[

t_{target}

]

 

مدت زمانی که باید در محدوده هدف باقی بماند.

 

سپس فرمول، مقدار آب، مقدار پلی‌آکریلات، ضخامت، فیلم، جرم، دمای انجماد و عایق بر اساس این نیاز طراحی شوند.

 

مهم‌ترین اصل این فصل آن است که دمای ژل‌پک، دمای داخل جعبه و دمای محصول سه مفهوم متفاوت هستند و برای طراحی دقیق باید هر سه در نظر گرفته شوند.

 

همچنین پایین آوردن دمای ژل‌پک همیشه به معنی عملکرد بهتر نیست. اگر محصول نباید یخ بزند، یک ژل‌پک بسیار سرد حتی می‌تواند باعث ایجاد نقطه سرد ناخواسته شود. در مقابل، اگر کاربرد واقعاً زیر صفر باشد، طراحی باید بر اساس دمای دقیق هدف و رفتار واقعی فرمول در آن دما انجام شود.

 

در نهایت، فرمول مناسب باید نه بر اساس یک ویژگی منفرد، بلکه بر اساس مجموعه‌ای از ظرفیت سرمایشی، دمای کاری، سرعت انجماد، پایداری ژل، دوام، نشتی، هزینه و قابلیت تولید صنعتی انتخاب شود.

 

جهت پیام به گردآورنده: ۰۹۳۸۸۴۰۶۷۱۶

 

پیشنهاد موضوع فصل ۵۲

 

روش ساخت ژل‌پک مخصوص دمای ۰ تا ۵ درجه؛ طراحی فرمول آب و پلی‌آکریلات، تعیین مقدار آب و پلیمر، انتخاب دمای انجماد، جلوگیری از یخ‌زدگی محصول، طراحی فیلم و آزمون حفظ دما در جعبه