یخچال‌فریزر

اختراع یخچال‌فریزر

-
جاکوب پرکینز

تصور کنید که در یک روز گرم تابستانی و در حالی که از شدت گرما لباس‌هایتان خیس عرق شده است، به خانه باز می‌گردید. احتمالاً اولین تصمیمی که می‌گیرید، نوشیدن یک لیوان آب خنک و رفع عطش ناشی از گرما است. دقیقاً آبی بر روی آتش! کار ساده‌ای در پیش رو دارید، کافی است به سراغ یخچال‌ رفته، شیشه آب را برداشته و آبی سرد و گوارا بنوشید.

اما طرف دیگر ماجرا، این فرض محال است که در چنین موقعیتی، یخچالی برای خنک نگه داشتن آب در خانه نداشتید. واقعیت این است که اگرچه وجود یخچال و فریزر در دنیای مدرن کنونی، یک امر رایج و کاملاً پیش‌پاافتاده است، اما اگر لحظه‌ای به نبود دستگاه کاربردی فکر کنید، آن‌وقت به ارزش و نقش کلیدی آن بیشتر پی می‌برید. از آنجا که بسیاری از مواد غذایی، در دمای محیط دچار فساد زودرس می‌شوند، این اختراع مهم، با افزایش دوره استفاده از مواد غذایی، بهره‌وری تولیدات غذایی را افزایش داده و از منظر اقتصادی هم، نقش بی‌بدیلی در جوامع ایفا می‌کند.

اما این اختراع مهم تاریخی، چه زمانی، کجا و چگونه به یک محصول کاربردی تبدیل شد؟ تا قبل از اختراع یخچال، مردم با مواد غذایی خود چه می‌کردند؟ روند توسعه و تکامل این اختراع چگونه طی شده است؟

تا قبل از معرفی سیستم‌های برودتی مکانیکی، مردم مجبور به استفاده از شرایط محیطی برای جلوگیری از فاسد شدن مواد غذایی بودند. برای این منظور، یا از برف و یخ‌های موجود در محیط استفاده می‌شد یا مجبور به پایین آوردن برف از بالای کوه‌ها می‌شدند. اولین انبارهای مورد استفاده برای تازه نگه داشتن مواد غذایی، حفره‌هایی بود که در زمین کنده شده و با چوب یا کاه پوشانده می‌شد. ذخیره‌سازی مواد غذایی همراه با مقداری برف و یخ در این انبارهای زیرزمینی، فساد آن‌ها را تا حدی به تأخیر می‌انداخت. حتی در برخی مناطق، محیط‌هایی ویژه برای نگهداری یخ‌های تولیدی در زمستان ایجاد نموده که نیاز آن‌ها را تا زمستان بعدی تأمین کند. این روند برای قرن‌های متمادی ادامه داشت تا این‌که ظهور یخچال و فریزهای مدرن، همه چیز را تغییر داد و نیاز به انبارهای یخی و اولیه برای خنک نگه داشتن مواد غذایی را از بین برد.

ایده اولیه یخچال‌فریزر، در سال ۱۷۴۸ میلادی، توسط یک مخترع اسکاتلندی به نام ویلیام کولن (William Cullen) معرفی شد. اگرچه این اختراع به شدت خلاقانه بود، اما در عمل مورد استفاده قرار نگرفت و به صورت یک ایده صرف باقی ماند. در ادامه و در سال ۱۸۰۵ میلادی، اولیور اوانز (Oliver Evans)، نقشه‌ای فنی و کاملاً دقیق برای اولین دستگاه تبرید طراحی نمود. اما این طرح نوآورانه هم به مرحله عمل نرسید، تا این‌که در سال ۱۸۳۴ میلادی، اولین دستگاه کاربردی برودتی، توسط جاکوب پرکینز (Jacob Perkins) ساخته شد. دستگاه ابداعی پرکینز که از چرخه فشرده‌سازی بخار برای کاهش دما استفاده می‌کرد، اگرچه از نمونه‌های پیشینیان جلوتر بود، اما باز هم از نظر تجاری، به موفقیت قابل‌ملاحظه‌ای دست نیافت.

یک دهه بعد، یک پزشک آمریکایی به نام جان گوری (John Gorrie)، با الهام از طرح اولیه اولیور ایوانز، یخچال خود را طراحی و تولید نمود. وی از این دستگاه برای خنک‌سازی هوا و درمان بیماران مبتلا به تب زرد استفاده می‌کرد. تقریباً از نیمه دوم قرن نوزدهم میلادی بود که رقابت بر سر بهبود کارایی یخچال و توسعه آن آغاز شد. در این مسیر، حفاظت از اختراعات و نوآوری‌ها از طریق ثبت در سیستم پتنت، در دستور کار مخترعین قرار گرفت. برای مثال در سال ۱۸۷۶ میلادی، یک مهندس آلمانی به نام کارل ون لیندن (Carl von Linden)، اقدام به ثبت فرآیند میعان گاز به‌عنوان بخشی از فناوری پایه تبرید نمود. البته این نخستین فعالیت‌های ثبت اختراع در این حوزه به حساب نیامده و پیش از وی، الکساندر توینینگ (Alexander Twining) در سال ۱۸۵۰، جیمز هریسون (James Harrison) در سال ۱۸۵۶ و فردیناند کاره (Ferdinand Carré) در سال ۱۸۶۰ میلادی، اختراعات خود را در انگلیس و فرانسه به ثبت رسانیدند. حتی گفته می‌شود که جاکوب پرکینز نیز، اختراع خود برای فشرده‌سازی بخار را به ثبت رسانیده و موفق به دریافت پتنت شده است.

جیمز هریسون، مخترع استرالیایی- اسکاتلندی، توسعه و تجاری‌سازی اختراعات خود را به صورت جدی دنبال می‌کرد. وی علاوه بر ساخت نخستین دستگاه یخ‌ساز مکانیکی، یخچال‌های مبتنی بر فشرده‌سازی بخار را به کارخانجات بسته‌بندی گوشت و تولید نوشیدنی می‌فروخت و تا سال ۱۸۶۱ میلادی، ده‌ها نمونه از این دستگاه‌ها در کارخانجات مختلف مورد استفاده قرار گرفت و حتی برخی از آن‌ها به خانه‌های مردم هم راه یافت.

جالب اینجاست که نخستین «US» پتنت با موضوع یخچال و سایر دستگاه‌های خنک‌کننده، سال‌ها بعد (۱۸۹۸ میلادی) به ثبت رسید. این پتنت که از سوی آلبرت مارشال (Albert T Marshall) به ثبت رسیده بود، نهایتاً در تاریخ ۸ آگوست سال ۱۸۹۹، مورد تأیید دفتر ثبت اختراعات و علائم تجاری آمریکا قرار گرفته و گواهی آن با شماره «US 630617» صادر شد. دستگاه ابداعی مارشال، شامل قطع اتوماتیک موتور در شرایط خاص و تنظیم خودکار آب مورد استفاده در فرایند خنک‌سازی مبرد بود. وی در دو دهه بعدی، پتنت‌های دیگری هم به ثبت رسانید و در نهایت، مجموعه آن‌ها را به شرکت «Automatic Refrigeration Company» واگذار نمود. این شرکت در سال ۱۹۱۴ میلادی، نخستین یخچال فریز خانگی خود را به بازار عرضه کرد و در سال ۱۹۱۸، با تغییر نام به «Kelvinator»، اولین یخچال مجهز به کنترل دما را معرفی نمود. بنا بر گزارش‌ها، تا سال ۱۹۲۳ میلادی، تقریباً ۸۰  درصد از بازار یخچال‌ها در آمریکا، در اختیار این شرکت بود؛ تا این‌که در سال ۱۹۲۷ میلادی، با عرضه یخچال مشهور «Monitor-Top» از سوی جنرال الکتریک، رقابت بین تولیدکنندگان داغ‌تر از گذشته شد.

لازم به تأکید است که یکی از مهم‌ترین نقاط عطف در مسیر توسعه و تکامل یخچال‌ها، معرفی گاز فریون (Freon) به‌عنوان یک استاندارد ایمن برای ماده مبرد است. طی سال‌های ۱۸۹۰ تا ۱۹۲۹ میلادی که یخچال به محیط‌های خانگی ورود نمود، استفاده از گازهای سمی مانند آمونیاک، متیل کلرید و دی‌اکسید گوگرد به‌عنوان ماده مبرد، موجب چندین سانحه مرگبار شد. در واکنش به این موضوع، سه شرکت آمریکایی «Frigidaire»، جنرال موتورز و «DuPont»، در یک پروژه تحقیقاتی مشترک، روشی ایمن‌تر برای خنک‌سازی یخچال‌ها توسعه دادند. خروجی نهایی این همکاری، کشف گاز فریون بود که در عرض چند سال، به استانداردی مشترک برای تمامی یخچال‌های تولیدی تبدیل شد. البته چند دهه بعد، مشخص شد که کلروفلوروکربن‌ها، از نظر زیست‌محیطی مضر بوده و اثرات منفی بر لایه ازون دارند. در سال‌های اخیر، برخی کشورها سعی در کاهش استفاده از این ماده داشته‌اند و حتی مبردهای جایگزینی مانند «HFO-1234yf» بکار گرفته شده است.

شایان ذکر است که امروزه، یخچال‌هایی از سوی شرکت‌های پیشرو در صنعت معرفی شده‌اند که برای خنک‌سازی مواد غذایی، از انرژی خورشیدی، مغناطیسی و صوتی بهره می‌برند. البته این فناوری‌های بسیار پیشرفته، راهی طولانی تا تجاری‌سازی کامل در پیش داشته و هنوز هم همان مبردها و کمپرسورهای قدیمی به‌عنوان فناوری غالب مورد استفاده قرار می‌گیرند.