الثلاجة هي اختراع أساسي في العالم الحديث، وهي آلة تقوم بتجميد أو تبريد الأطعمة أو المشروبات من أجل الحفاظ عليها، ويعد اختراع الثلاجة اختراعا مهما لأنها تسمح للإنسان بتخزين الطعام لفترات أطول مما يتيح له الوصول إلى نظام غذائي صحي ومتوازن، وبما أن الثلاجة تقوم بتبريد الطعام إلى ما يقرب من 40 درجة فهرنهايت، فإنها تقضي على نمو البكتيريا الضارة التي قد تتكاثر في درجات الحرارة الأكثر دفئا، فما هو تاريخ اختراع الثلاجة؟ كيفية عمل الثلاجة؟ وما هو التبريد التبخيري وأهم فوائده؟ تابعونا.
تاريخ اختراع الثلاجة
- قام المصريين والهنود بتخزين الجليد سنة 1000 قبل الميلاد لاستخدامه فى التبريد، وبعد ذلك ب 500 عام، تركوا أواني خزف خلال الليالي الباردة ليتم تجميدها بالثلج، وكانت حضارات أخرى، مثل الإغريق والرومان والعبرانيين، تقوم بحفر حفر ليسقط فيها الثلج وتم تغطيتها بمواد عازلة مختلفة لاستخدامها فى التبريد، وهناك أماكن مختلفة في أوروبا خلال القرن السابع عشر وجدت أن الملح الذي يذوب في الماء يخلق ظروف تبريد ويستخدم لصنع الثلج.
- وفي القرن الثامن عشر، جمع الأوروبيون الجليد في فصل الشتاء، وقاموا بإضافة الملح عليه، ثم قاموا بلفه في قماش من الصوف الناعم مثل ( قماش الفانيلا )، وقاموا بتخزينها تحت الأرض حيث استمر لعدة أشهر، ووفقا لمقال صدر في مجلة الجمعية الأمريكية لمهندسي التدفئة والتبريد وتكييف الهواء (أشري) عام 2004 ، أنه قد تم شحن الثلج إلى مواقع أخرى حول العالم.
- وأيضا كان الناس يضعون البضائع تحت الماء عندما لم يكن الجليد متوفرا، وأيضا كانوا يصنعون صناديق خشبية ويستخدمون الزنك والقصدير، ومواد عازلة مثل الفلين، ونشارة الخشب، أو الأعشاب البحرية ويملئون هذه الصناديق بالثلج أو الجليد لاستخدامها فى التبريد.
- بدأ مفهوم التبريد الميكانيكي عندما لاحظ ويليام كولين، وهو طبيب اسكتلندي، أن التبخير كان له تأثير فى التبريد في 1720، وأظهر أفكاره في عام 1748، عن استخدام بخار إيثيل إيثر فى التبريد.
- قام أوليفر إيفانز، وهو مخترع أمريكي بتصميم آلة تبريد تستخدم البخار بدلا من السائل في عام 1805، وفي عام 1820 استخدم عالم اللغة الإنجليزية مايكل فاراداي الأمونيا المسيلة في التبريد، وحصل جاكوب بيركنز، الذي عمل مع إيفانز على براءة اختراع جهاز (ضغط بخار) باستخدام الأمونيا السائلة في عام 1835 الذى يطلق عليه حاليا (الثلاجة).
- كما قام جون جوري وهو طبيب أمريكي، بتصنيع آلة مشابهة لتصميم إيفانز في عام 1842، وذلك لاستخدام الجليد ، لتهدئة المرضى الذين يعانون من الحمى الصفراء في مستشفى فلوريدا، وواصل المخترعون الآخرون في جميع أنحاء العالم تطوير تقنيات جديدة وتحسين تقنيات التبريد، وطور فرديناند كاريه، وهو مهندس فرنسي، الثلاجة التى تستخدم خليط يحتوي على الأمونيا والماء في عام 1859.
- اخترع كارل فون ليند وهو عالم ألماني آلة تبريد مثل الثلاجة، وذلك باستخدام الميثيل إيثر في عام 1873، وفي عام 1894، ألبرت مارشال المخترع الأمريكي حصل على براءة اختراع فى الثلاجة الميكانيكية الأولى في عام 1899.
- حصل أيضا عالم الفيزياء الشهير ألبرت أينشتاين على براءة اختراع في عام 1930، وذلك لإنشاء الثلاجة الصديقة للبيئة، والتى لا تعتمد على أجزاء متحركة، ولا تعتمد على الكهرباء، وانتشرت شعبية التبريد التجاري في نهاية القرن 19، وجاءت صناعة التعبئة والتغليف مع الثلاجة الأولى التي أدخلت في شيكاغو في عام 1900، وبعد ما يقرب من 15 عاما، استخدمت جميع مصانع اللحوم تقريبا الثلاجات، واعتبرت الثلاجة ضرورية في المنازل بحلول 1920، واليوم، جميع المنازل تقريبا لديها ثلاجة واحدة على الأقل.
فوائد التبريد
* يمكن استيراد وتصدير البضائع القابلة للتلف بأمان لمسافات طويلة.
* انخفضت أسعار المواد الغذائية بسبب توافرها.
* الحفاظ على الأعضاء لزراعتها.
* ظهور محلات السوبر ماركت التي تقدم مجموعة واسعة من الأطعمة.
* تقليل هدر الطعام وتلفه.
* الوجبات سهلة في التحضير.
* الوقاية بشكل أكبر من التسمم الغذائي.
التبريد التبخيري
بدأ مفهوم التبريد الميكانيكي عندما لاحظ الطبيب الاسكتلندي ويليام كولين أن التبخر له تأثير تبريد في عشرينيات القرن الثامن عشر، وقد أظهر أفكاره في عام 1748 عن طريق تبخير إيثيل الإيثر في الفراغ، وفقا لشركة الشراكة الميكانيكية، وهي شركة سباكة وتدفئة مقرها في ساسكاتون، ساسكاتشوان.
صمم أوليفر إيفانز، المخترع الأمريكي، آلة تبريد تستخدم البخار بدلا من السائل في عام 1805، لكنه لم يصنعها، وفي عام 1820، استخدم العالم الإنجليزي مايكل فاراداي الأمونيا المسالة لإحداث التبريد، وحصل جاكوب بيركنز، الذي عمل مع إيفانز على براءة اختراع لدورة ضغط البخار باستخدام الأمونيا السائلة في عام 1835، وفقا لتاريخ التبريد، ولهذا يطلق عليه أحيانا لقب أبو الثلاجة.
قام جون جوري، وهو طبيب أمريكي، ببناء آلة مشابهة لتصميم إيفانز في عام 1842، واستخدم جوري الثلاجة التي صنعت الثلج، لتبريد المرضى المصابين بالحمى الصفراء في أحد مستشفيات فلوريدا، وحصل جوري على أول براءة اختراع أمريكية لطريقته في صنع الثلج بشكل مصطنع في عام 1851، وواصل مخترعون آخرون حول العالم تطوير تقنيات جديدة وتحسين تقنيات التبريد الحالية، وفقا لموقع الشراكة الميكانيكية، بما في ذلك:
- قام فرديناند كاريه، وهو مهندس فرنسي، بتطوير الثلاجة التي تستخدم خليطًا يحتوي على الأمونيا والماء في عام 1859.
- اخترع العالم الألماني كارل فون ليند آلة تبريد ضاغطة محمولة باستخدام إيثر الميثيل في عام 1873، وفي عام 1876 تحول إلى الأمونيا. وفي عام 1894، طور ليندي أيضًا طرقا جديدة لتسييل كميات كبيرة من الهواء.
- ألبرت مارشال، مخترع أمريكي، حصل على براءة اختراع لأول ثلاجة ميكانيكية في عام 1899.
- حصل عالم الفيزياء الشهير ألبرت أينشتاين على براءة اختراع الثلاجة عام 1930 بفكرة إنشاء ثلاجة صديقة للبيئة لا تحتوي على أجزاء متحركة ولا تعتمد على الكهرباء.
نمت شعبية التبريد التجاري في نهاية القرن التاسع عشر بسبب مصانع الجعة، وفقا لموقع الشراكة الميكانيكية، حيث تم تركيب أول ثلاجة في مصنع جعة في بروكلين، نيويورك، في عام 1870، وبحلول مطلع القرن، كانت جميع مصانع الجعة تقريبا كان لديه ثلاجة، وتبعتها صناعة تعليب اللحوم مع ظهور أول ثلاجة في شيكاغو عام 1900، وفقا لمجلة هيستوري، وبعد مرور 15 عاما تقريبا، استخدمت جميع مصانع تعبئة اللحوم تقريبا الثلاجات.
كانت الثلاجة تعتبر ضرورية في المنازل من قبل عشرينيات القرن العشرين، وفقا لمجلة التاريخ، وكان أكثر من 90 بالمائة من المنازل الأمريكية تحتوي على ثلاجة، واليوم، تحتوي جميع المنازل في الولايات المتحدة تقريبا 99 بالمائة على ثلاجة واحدة على الأقل، وحوالي 26 بالمائة من المنازل الأمريكية لديها أكثر من ثلاجة واحدة، وفقا لتقرير صدر عام 2009 عن وزارة الطاقة الأمريكية.
كيف تعمل الثلاجة؟
تعمل الثلاجة اليوم بشكل مشابه جدا للثلاجات التي كانت موجودة منذ أكثر من مائة عام، عن طريق تبخير السوائل، وتتبخر المبردات، وهي المواد الكيميائية السائلة المستخدمة للتبريد، عند درجات حرارة منخفضة، ويتم دفع السوائل عبر الثلاجة من خلال الأنابيب وتبدأ في التبخر، وعندما تتبخر السوائل، فإنها تحمل الحرارة معها بينما تنتقل الغازات إلى ملف موجود على الجزء الخارجي من الثلاجة، حيث يتم إطلاق الحرارة، ويتم إرجاع الغازات إلى الضاغط، حيث تصبح سائلة مرة أخرى، وتتكرر الدورة.
سلامة الثلاجة
استخدمت الثلاجة المبكرة سوائل أو غازات قابلة للاشتعال أو سامة أو شديدة التفاعل أو مزيج منها، وفقا لوكالة حماية البيئة الأمريكية (EPA)، وقام توماس ميدجلي، وهو مهندس وكيميائي أمريكي، بالبحث في خيارات أكثر أمانا في عام 1926 ووجد أن المركبات التي تحتوي على الفلوريد تبدو أكثر أمانا إلى حد كبير، وازدادت شعبية مركبات الكلوروفلوروكربون (CFCs)، التي تسوقها شركة دوبونت باسم الفريون، حتى تبين أن المركبات ضارة بطبقة الأوزون في الغلاف الجوي بعد حوالي 50 عاما.
تستخدم معظم الثلاجات المصنعة اليوم مركبات الهيدروفلوروكربون (HFCs)، وفقا للجنة الطاقة في كاليفورنيا، وهي أكثر أمانا من مركبات الكربون الكلورية فلورية والعديد من الخيارات الأخرى، ولكنها لا تزال ليست الأكثر مثالية، وتحتفظ وكالة حماية البيئة (EPA) بقائمة محدثة من المواد المقبولة التي يمكن استخدامها في الثلاجات كمبرد.
تحافظ الثلاجة على سلامة الطعام، ولكن فقط إذا كانت تعمل في درجات حرارة مناسبة، وفقا لإدارة الغذاء والدواء الأمريكية، وعندما لا يتم الاحتفاظ بالثلاجات باردة بدرجة كافية، تنمو البكتيريا الضارة الموجودة داخل الأطعمة القابلة للتلف بسرعة ويمكن أن تلوث الطعام، مما يسبب تهيجا خفيفًا إلى تسمم غذائي شديد إذا تم تناوله، وتوصي إدارة الغذاء والدواء الأمريكية بضبط درجة حرارة الثلاجة بحد أقصى 40 درجة فهرنهايت (4.4 درجة مئوية)، وأيضا، لا ينبغي أن تكون الثلاجة معبأة بشكل مفرط، ويجب تنظيف الانسكابات على الفور.
الثلاجة في المستقبل
تشمل التقنيات الجديدة في مجال التبريد الثلاجة ذات الحالة الصلبة والثلاجة التي تستخدم المغناطيس، وقال توني أتي، الرئيس التنفيذي لشركة فونونيك، وهي شركة تصنيع إلكترونيات مقرها في دورهام بولاية نورث كارولينا، إن الثلاجة تقليديا تعتمد على ضواغط كبيرة، تولد الكثير من الحرارة ويمكنها بسهولة تسخين الغرفة، وحصلت الشركة على اسمها من نظرية الفونونات، وهي الجسيمات الكمومية التي تحمل الحرارة.
تستخدم الثلاجة ذات الحالة الصلبة سطح الثلاجة بالكامل لتبديد الحرارة ببطء شديد وبشكل متعمد بحيث تكون الزيادة في درجة حرارة الغرفة غير موجودة عمليا ويكون سطح الثلاجة باردا عند اللمس، وتتميز هذه الثلاجة أيضا بكونها خالية من المواد الضارة وعمليات التشغيل العالية، فضلا عن التحكم فيها بشكل أكثر دقة.
هناك نوع جديد آخر من الثلاجات يستخدم المغناطيس لتوفير ثلاجة خالية من الاهتزاز وصامتة وصديقة للبيئة، وتستخدم الثلاجة المغناطيسية، التي بنتها شركة هاير بالتعاون مع BASF و Astronautics، مفهوما يعتمد على التأثير المغناطيسي الحراري، الذي اكتشفه عام 1917 بيير فايس وأوغست بيكارد، الفيزيائيان الفرنسيان و السويسريون على التوالي، وفقا لمقالة كتبها أندريه كيتانوفسكي وآخرون، ومجموعة من العلماء من سلوفينيا والدنمارك، عام 2015 ونشرته دار نشر سبرينغر الدولية.
وفقا لبيان صحفي نشرته نيووير، فإن التخزين المناسب للنبيذ الأحمر له احتياجات محددة للغاية من أجل الحفاظ على المذاق والجودة، وتستخدم ثلاجة هاير مضخة حرارية مغناطيسية (باستخدام مادة تسخن في مجال مغناطيسي وتبرد عندما لا تكون كذلك) مع مبرد مائي، وفقا لبيان صحفي صادر عن شركة BASF، التي تعتمد على مواد خام وفيرة وبأسعار معقولة، كما تستخدم الثلاجة المغناطيسية طاقة أقل بنسبة تصل إلى 35 بالمائة من الثلاجات التقليدية.