Hvordan fremstilles tøris?

Vejledninger

Tøris er oprindeligt blot et biprodukt fra ammoniakforarbejdning, men har nu et utal af anvendelsesmuligheder, især inden for fødevareproduktion, medicin, industri og transport. I denne guide vil vi gå i detaljer med, hvordan tøris fremstilles, de forskellige former, den findes i, og dens industrielle anvendelser. Først vil vi dog dække et kort resumé af, hvad tøris er. Hvis du er mere interesseret i, hvem der kan levere tøris til dig, kan du også læse vores guide om de bedste leverandører af tøris, eller du kan få mere at vide om sprængning med tøris i vores guide om emnet.

Op et øjeblik:

1. Hvad er tøris?
2. Hvordan fremstilles tøris?
3. Former af tøris
4. Tørisproduktionsmaskiner
5. Tørisanvendelser

Hvad er tøris?

Tøris er et andet navn for frossen kuldioxid. Dette materiale, som fryser omkring -109 grader F, er populært, fordi dets faste form sublimerer direkte til gas under normalt atmosfærisk tryk og ikke efterlader nogen fugtighed. Da tøris blot er kuldioxid, er det også ugiftigt og, når det er skrubbet, sikkert i nærheden af fødevarer. På grund af den lave temperatur kan den dog forårsage forbrændinger, når den kommer i berøring med bar hud, og den bør håndteres i velventilerede områder for at undgå kvælningsfare.

Hvordan fremstilles tøris?

Tøris starter sit liv som et biprodukt; den høstes fra raffinering af ammoniak, petroleum eller andre kemikalier. Denne gas tages ofte fra ammoniakproduktionsprocessen, da det er den mest effektive måde at producere kuldioxid på, men i USA kommer den også i høj grad fra ethanolproduktionsprocessen. Naturgas brændes for at adskille kulstof- og brintatomer, og brinten kombineres derefter med nitrogen for at fremstille ammoniak. Det resterende kulstof kan derefter blandes med ilt for at fremstille kuldioxid.

Når det er høstet, bliver kuldioxid, der skal komme i kontakt med fødevarer, renset for at gøre det fødevaregodkendt. Dette gøres ved at køre det gennem et kammer med et CO2-adsorbent. Efterhånden som kuldioxiden adsorberes, udluftes de resterende gasser til bortskaffelse via en termisk oxidator eller et fakkel. Når kammeret er tomt for alt andet end det kuldioxidfyldte adsorptionsmiddel, opvarmes adsorptionsmidlet for at frigive den rensede gas med en fejeblæsning af ren CO2. Den overskydende kuldioxid kan derefter fjernes og sendes videre til det næste trin, hvor den bliver flydendegjort. Dette sker ved at komprimere og afkøle CO2’en ved et tryk på ca. 870 lbs/in2. Når den er blevet flydende, kan den sendes til en fabrik for at blive forarbejdet til sin endelige faste form.

Den flydende kuldioxid forvandles til et fast stof ved hjælp af trykaflastning. CO2 kommer ind i en tank med normalt atmosfærisk tryk gennem en ekspansionsventil, som fjerner trykket i væsken, så den kan forgases igen. Når gassen udvider sig, falder temperaturen i tanken, hvorved lidt mindre end halvdelen af kuldioxiden fryser til et fast stof, før den kan blive til gas. Disse 46 % af kuldioxiden bliver til sne og kondenserer på den øverste plade af en presse, som derefter komprimerer den i ca. fem minutter under 60 tons kraft for at skabe en blok. For at opnå tørispiller ekstruderes sneen gennem dørene i en pelleteringsmaskine.

Hvis sneen komprimeres til blokform, rulles en tre meter bred blok ud af kammeret på et transportbånd. Herfra skærer pneumatiske save den til den ønskede størrelse. Når pellets eller blokke er fremstillet, skal de pakkes tæt ind i isolerede emballager for at undgå sublimering til gas. Nogle gange pakkes blokkene også ind i papir eller andre materialer for at give ekstra beskyttelse.

Former for tøris

Tøris sælges i flere typer af former afhængigt af anvendelsen:

• Tøris med høj densitet holder længere og er lettere at håndtere. Det er den bedste type til sprængning, da den er hårdere end almindelig tøris, og den fryser den overflade, den pelleterer, for at gøre den mere skør.
• Pellets, som smelter hurtigst takket være deres store overfladeareal, anvendes til frosne fødevarer, kødforarbejdning, laboratorieforsøg og transport af laboratorieprøver og blodplasma. De bruges også af forbrugere og teaterselskaber til at skabe tågeeffekter. Pellets fås i en række forskellige størrelser. Rispiller, som er den mindste størrelse, bruges til sprængning.
• Skiver eller plader bruges også til køleopbevaring og transport af fødevarer og medicinske forsyninger samt i flyvemaskiner til konservering af fødevarer. De er ofte 10x10x2 tommer, men de kan også fås i tilpassede størrelser.
• Blokke vejer normalt omkring 60 lbs og fås i størrelser på 10x10x12 tommer. Disse smelter langsomst, da de har det mindste overfladeareal og det største volumen. De bruges ofte til maskiner til koldstrålesprængning, der er udstyret til hele blokke.

Maskiner til fremstilling af tøris

Tørismaskiner fås i flere forskellige typer, men grundlæggende fungerer de efter det samme grundprincip, som blev beskrevet ovenfor – nemlig at indføre en faseændring i kuldioxid ved at tage den flydende form og føre den gennem en ekspansionsventil og dermed lade den udvide sig under atmosfærisk tryk, danne gas og skabe tøris-sne (frossen kuldioxid). Fordampningsvarmen fra faseændringen får temperaturen til at falde og muliggør dannelsen af tøris-sne. Den overskydende CO2-gas genvindes enten til senere brug (i større, mere sofistikerede produktionsanlæg) eller udledes til atmosfæren (i mindre enheder med enklere design og lavere produktionsudbytte).

En type tørisproduktionsmaskine er kendt som en pelletizer, der, som navnet antyder, producerer tørispiller. Pelletizer fås i forskellige størrelser baseret på deres produktionskapacitet, som typisk måles i enheder af kg/time eller lbs/time. Produktionskapaciteten kan også indeholde en specifikation for CO2’s indgangstryk i trykenheder som f.eks. bar eller psi. Jo større produktionskapacitet, jo større vil maskinens fodaftryk være, og jo mere CO2-væske vil blive forbrugt i produktionen af tøris. Valget af en model til brug afhænger i det væsentlige af produktionskapaciteten og den ønskede stil af tøris, som afhænger af den påtænkte anvendelse.

Driftsprincippet for disse maskiner er ret ligetil. Flydende CO2 sprøjtes ind i en tørispresser i pelleteringsmaskinerne, hvor det hurtigt ekspanderer og fordamper til en gas, der afkøles til sit frysepunkt på -109oF (-78,3oC). Når tøris-sneen er dannet, bruges et hydraulisk stempel til at komprimere tørisen og tvinge den gennem en ekstruderplade eller en pilleform. Der findes plader med forskellige dimensioner af døråbninger, som gør det muligt at danne forskellige pelletstørrelser som f.eks. 1/8″, ¼”, 3/8″, 5/8″ eller ¾”. Mindre pellets kan anvendes til sprængning, mens større pellets kan anvendes til køleformål. Pellets udstøbes typisk i isolerede beholdere, der kan anvendes til opbevaring/forsendelse af tøris. Nogle modeller af tørisproduktionsmaskiner er udstyret med flere ekstruderplader, der automatisk kan udskiftes efter behov, mens andre kræver manuel udskiftning. Specialiserede reformermaskiner er i stand til at tage tørispiller og producere tætte tørisblokke ved at komprimere pillerne mod et formhul. Der findes også blokpressemaskiner, som direkte producerer tøris i blokform fra den flydende CO2-tilførsel. Blokkene skæres ofte til bestemte størrelser og sælges til kunderne på grundlag af deres særlige specifikationer.

Mange tørisproduktionsmaskiner er konstrueret til at fungere ved hjælp af flydende kuldioxid, der opbevares i tanke og leveres i trykbeholdere med lastbil eller jernbanevogn. I andre tilfælde er produktionsanlæg for tøris placeret i umiddelbar nærhed af olie- eller ammoniakraffinaderier, hvor kuldioxidgassen produceres som et biprodukt af ethanol- eller ammoniakproduktionen. Denne nærhed minimerer omkostningerne og de afstande, hvorfra der let kan skaffes CO2-gas. I disse tilfælde kan der føres en rørledning direkte fra raffinaderierne til tørisproduktionsanlægget. Nogle modeller af tørismaskiner er konstrueret med dobbelt parallel redundans, hvilket gør det muligt at fortsætte driften på den ene side af maskinen, mens den anden side serviceres.

Når der ikke er adgang til en CO2-gaskilde, tilføjer de mere avancerede systemer til produktion af tøris i stor skala yderligere funktioner til tørisproduktionsmaskinerne, hvilket gør dem i stand til at blive mere selvforsynende og effektive i deres produktionsaktiviteter. Dette omfatter tilføjelse af CO2-generatorer, der gør det muligt for anlægget at producere kuldioxidgas fra direkte forbrænding af fossile brændstoffer såsom diesel, petroleum eller naturgas.

Tørisanvendelser

CO2’s evne til at fordampe uden at efterlade vandpytter gør det til et populært køleværktøj på tværs af flere industrier. Tøris bruges også til lynfrysning i gummi- og fødevareproduktion, til oprydning af ammoniak-køleudslip, til sprængning, som gør det muligt for brugeren at sprænge mere skånsomt end sand eller andre medier uden at have så meget oprydning.

• Transport. Dette materiale kan bruges til små pakker eller forsendelsescontainere til alt, der skal opbevares koldt, herunder levende planter, fødevarer, kemikalier og medicinske forsyninger. Det bruges endda til at holde asfalt ved en konstant temperatur mellem fabrikken og byggepladsen.
• Fødevarer og drikkevarer. Tøris anvendes til konservering af en række fødevarer, fra frugt og grøntsager til korn, kød og fisk til is. Det er betydeligt efterspurgt af drikkevareproducenter til fremstilling af kulsyreholdige drikkevarer som sodavand. Tøris bruges også til at dræbe bakterier og skimmelsvamp i storkøkkener.
• Medicinsk. Mellem dens temperatur og dens manglende evne til at efterlade fugt ved normalt tryk modvirker tøris bakterier og skimmelvækst. Derfor bruges den ud over til fødevarer også til opbevaring af vacciner, medicinske prøver, organtransplantationer og medicinske forsyninger. Det bruges også ofte til at fjerne hudfejl som f.eks. vorter eller i kolde hætter til kemoterapipatienter for at bremse deres hårtab.
• Fremstilling. Tøris anvendes i plast- og gummifremstilling til at afstøde formstøbte dele, da det gør flashingen skør og får delen til at krympe. Dens evne til at krympe materialer fører også til, at den anvendes til montering af gummi- og metalfittings inde i lejer og bøsninger. Kemiske producenter bruger også dette materiale til at bremse eller stoppe kemiske reaktioner i salte, dioxan, benzylalkohol og acetone samt til at neutralisere alkalier.
• Andre industrielle anvendelser. Frossen kuldioxid anvendes som rengøringsmiddel i olieindustrien såvel som i fødevareindustrien; arbejdere kombinerer det med andre ingredienser for at adskille paraffin og olie fra resten af aflejringerne inde i tanke, så de kan behandles. Det bruges også til at skubbe ilten ud inde i brændbare indeslutningstanke, når de skal repareres, eller til at holde ilten væk fra brændbare kemikalier, når de er i brug.

Slutning

Gennem adskillelse, frysning og komprimering kan frossen kuldioxid formes til de nødvendige former til så forskellige anvendelser som fødevarekonservering, hudbehandling og plastfremstilling. Efter denne udforskning af, hvordan tøris produceres og anvendes, håber vi, at du vil bruge denne viden til at finde mere effektivt frem til det, din virksomhed har brug for. Hvis du er klar til at begynde at søge efter tørismaskiner eller leverandører, opfordrer vi dig til at tjekke vores side Supplier Discovery ud, som indeholder oplysninger om over 500.000 udstyrs- og materialeleverandører i hele USA og Canada.

Kilder:

1. https://www.swtc.edu/Ag_Power/air_conditioning/lecture/expansion_valve.htm
2. https://www.cryonomic.com/en/dry-ice-process
3. https://dryiceinfo.com/mfn.htm
4. https://www.continentalcarbonic.com/how-is-dry-ice-made.html
5. http://www.madehow.com/Volume-7/Dry-Ice.html
6. https://www.verdict.co.uk/how-is-co2-produced-commercially-shortage/
7. https://sulfatrap.com/applications/carbon-dioxide-purification/food-grade-carbon-dioxide/
8. https://www.pacificdryice.com/the-different-forms-of-dry-ice-and-their-common-uses/
9. https://crystalicela.com/4-common-commercial-and-industrial-uses-for-dry-ice/
10. https://emergencyice.com/alternative-uses-for-ice/
11. https://www.wbur.org/commonhealth/2020/09/04/covid-vaccine-dry-ice-shortage
12. https://www.ascoco2.com/us/dry-ice-production/dry-ice-production

• Top leverandører af tøris
• Allt om tørisblæsning