Hogyan készül a szárazjég?

Útmutatók

Dacára annak, hogy az ammónia feldolgozásának egyszerű melléktermékeként indult, a szárazjégnek számtalan felhasználási területe van, különösen az élelmiszer-előállítás, az orvostudomány, az ipar és a közlekedés területén. Ebben az útmutatóban részletesen bemutatjuk a szárazjég előállításának módját, a különböző formáit és ipari alkalmazásait. Először azonban röviden összefoglaljuk, hogy mi is az a szárazjég. Ha inkább az érdekli, hogy ki szállíthat Önnek szárazjeget, akkor nézze meg a legjobb szárazjég-beszállítókról szóló útmutatónkat is, vagy tudjon meg többet a szárazjég-robbantásról a témáról szóló útmutatónkban.

Egy pillantás:

1. Mi a szárazjég?
2. Hogyan készül a szárazjég?
3. A szárazjég formái
4. Szárazjég-előállító gépek
5. Szárazjég alkalmazások

Mi a szárazjég?

A szárazjég a fagyasztott szén-dioxid másik neve. Ez az anyag, amely -109 F fok körül fagy meg, azért népszerű, mert szilárd formája normál légköri nyomáson közvetlenül gázzá szublimálódik, és nem hagy maga után nedvességet. Mivel a szárazjég egyszerűen szén-dioxid, ezért nem mérgező, és súrolva biztonságos az élelmiszerek közelében. Alacsony hőmérséklete miatt azonban égési sérüléseket okozhat, ha csupasz bőrhöz ér, és a fulladás veszélyének elkerülése érdekében jól szellőző helyiségekben kell kezelni.

Hogyan készül a szárazjég?

A szárazjég melléktermékként kezdi életét; ammónia, kőolaj vagy más vegyi anyagok finomításából nyerik. Ezt a gázt gyakran az ammónia előállítási folyamatából nyerik, mivel ez a leghatékonyabb módja a szén-dioxid előállításának, de az Egyesült Államokban nagyrészt az etanolgyártás folyamatából is származik. A földgázt elégetik, hogy szétválasszák a szén- és hidrogénatomokat, majd a hidrogént nitrogénnel kombinálva ammónia keletkezik. A visszamaradt szén ezután oxigénnel keveredve szén-dioxidot állít elő.

A begyűjtés után az élelmiszerekkel való érintkezésre szánt szén-dioxidot tisztítják, hogy élelmiszeripari minőségű legyen. Ezt úgy érik el, hogy átfuttatják egy CO2-adszorbenssel ellátott kamrán. Ahogy a szén-dioxid adszorbeálódik, a visszamaradó gázokat kiszellőztetik, hogy termikus oxidátoron vagy fáklyán keresztül ártalmatlanítsák. Amint a kamra a szén-dioxiddal töltött adszorbens kivételével kiürült, az adszorbenst felmelegítik, hogy a megtisztított gázt a tiszta CO2 fúvásával felszabadítsák. A felesleges szén-dioxidot ezután el lehet távolítani, és tovább lehet küldeni a következő lépésre, ahol cseppfolyósítják. Ezt úgy érik el, hogy a CO2-t körülbelül 870 lbs/in2 nyomáson összenyomják és lehűtik. A cseppfolyósítás után el lehet küldeni egy gyárba, ahol feldolgozzák a végleges szilárd formájára.

A folyékony szén-dioxidot nyomáscsökkentéssel szilárddá alakítják. A CO2 egy normál légköri nyomású tartályba kerül egy tágulási szelepen keresztül, amely megszünteti a folyadék nyomását, hogy az újra elgázosodhasson. Ahogy a gáz kitágul, csökkenti a hőmérsékletet a tartályban, és a szén-dioxidnak valamivel kevesebb, mint a felét szilárddá fagyasztja, mielőtt gázzá válhatna. A szén-dioxidnak ez a 46%-a hóvá válik, és egy prés felső lemezére kondenzálódik, amely aztán körülbelül öt percig 60 tonna erővel összenyomja, hogy egy tömböt hozzon létre. A szárazjég-pelletekhez a havat egy pelletizálóban lévő süllyesztékeken keresztül extrudálják.

Ha a havat tömb alakúra tömörítik, akkor egy két láb széles tömb gördül ki a kamrából egy szállítószalagon. Onnan pneumatikus fűrészek vágják a kívánt méretre. Miután a pelletek vagy blokkok elkészültek, szorosan szigetelt csomagolásba kell csomagolni őket, hogy elkerüljék a gázzá szublimálódást. Néha a blokkokat papírba vagy más anyagba is csomagolják a további védelem érdekében.

A szárazjég formái

A szárazjeget az alkalmazástól függően többféle formában árulják:

• A nagy sűrűségű szárazjég tovább tart és könnyebben kezelhető. Ez a legjobb típus a robbantásos tisztításhoz, mivel keményebb, mint a hagyományos szárazjég, és megfagyasztja a felületet, amire rázúdul, így az törékenyebbé válik.
• A pelleteket, amelyek nagy felületüknek köszönhetően a leggyorsabban olvadnak, fagyasztott élelmiszerek, húsfeldolgozás, laboratóriumi kísérletek, valamint laboratóriumi minták és vérplazma szállítása esetén használják. A fogyasztók és a színházi cégek is használják őket ködhatások létrehozására. A pelletek különböző méretekben kaphatók. A rizspelleteket, amelyek a legkisebb méretűek, robbantásra használják.
• A szeleteket vagy lapokat hűtőtárolásra és szállításra is használják élelmiszerek és orvosi készletek, valamint repülőgépekben élelmiszerek tartósítására. Ezek gyakran 10x10x2 hüvelyk méretűek, de egyedi méretben is kaphatók.
• A tömbök általában körülbelül 60 fontot nyomnak, és 10x10x12 hüvelykes méretben kaphatók. Ezek olvadnak a leglassabban, mivel ezeknek van a legkisebb felületük és a legnagyobb térfogatuk. Gyakran használják őket hidegsugárfúvó gépekhez, amelyek teljes blokkokhoz vannak felszerelve.

Szárazjég-előállító gépek

A szárazjég-előállító gépek többféle típusban kaphatók, de alapvetően ugyanazon az alapelven működnek, mint amit fentebb leírtunk – nevezetesen a szén-dioxidban fázisváltozást vezetnek be azáltal, hogy a folyékony formáját átvezetik egy tágulási szelepen, így lehetővé téve, hogy légköri nyomás alatt kitáguljon, gázzá alakuljon és szárazjéghavat (fagyott szén-dioxidot) hozzon létre. A fázisváltozásból származó elpárolgási hő hatására a hőmérséklet lecsökken, és lehetővé teszi a szárazjég-hó keletkezését. A felesleges CO2-gázt vagy visszanyerik későbbi felhasználásra (nagyobb, kifinomultabb termelőberendezéseknél), vagy a légkörbe engedik (kisebb, egyszerűbb kialakítású és kisebb termelési teljesítményű berendezéseknél).

A szárazjég-előállító gépek egyik típusa az úgynevezett pelletizáló, amely, mint a neve is mutatja, szárazjég-pelleteket állít elő. A pelletizátorok különböző méretekben kaphatók a termelési kapacitásuk alapján, amelyet jellemzően kg/óra vagy lbs/óra egységben mérnek. A termelési kapacitás tartalmazhat egy specifikációt a CO2 bemeneti nyomására vonatkozóan is, olyan nyomásegységekben, mint a bar vagy a psi. Minél nagyobb a termelési kapacitás, annál nagyobb lesz a gép alapterülete, és annál több CO2-folyadék fogy a szárazjég előállítása során. A használandó modell kiválasztása alapvetően a termelési kapacitástól és a szárazjég kívánt stílusától függ, ami a tervezett alkalmazástól függ.

A gépek működési elve meglehetősen egyszerű. Folyékony CO2-t fecskendeznek a pelletizáló gépek szárazjégprésébe, ahol az gyorsan kitágul és gázzá párolog, amely -109oF (-78,3oC) fagyáspontra hűl. Miután a szárazjéghó kialakult, egy hidraulikus dugattyú segítségével összenyomják a szárazjeget, és egy extruderlemezen vagy pelletszerszámon keresztül préselik. A lemezek különböző szerszámnyílásméretekkel kaphatók, amelyek lehetővé teszik különböző pelletméretek, például 1/8″, ¼”, 3/8″, 5/8″ vagy ¾” kialakítását. A kisebb méretű pelletek robbantási alkalmazásokhoz, a nagyobb méretűek pedig hűtési célokra használhatók. A pelleteket általában a szárazjég tárolására/szállítására használható szigetelt tartályokba fejtik ki. A szárazjég-előállító gépek egyes modelljei több extruderlemezzel rendelkeznek, amelyek igény szerint automatikusan cserélhetők, míg mások kézi váltást igényelnek. A speciális reformer gépek képesek szárazjég-pelleteket felvenni és sűrű szárazjégblokkokat előállítani úgy, hogy a pelleteket egy formaüreghez préselik. Léteznek blokkpréselő gépek is, amelyek közvetlenül a folyékony CO2-bevitelből állítják elő a szárazjeget blokk formájában. A blokkokat gyakran meghatározott méretre vágják, és a vevőknek adják el a sajátos specifikációik alapján.

Néhány szárazjég-előállító gépet úgy terveztek, hogy folyékony szén-dioxiddal működjön, amelyet tartályokban tárolnak, és nyomás alatt álló tartályokban szállítják teherautóval vagy vasúti kocsival. Más esetekben a szárazjég-előállító létesítmények kőolaj- vagy ammónia-finomítók közvetlen közelében helyezkedtek el, ahol a szén-dioxid-gáz az etanol- vagy ammóniagyártás melléktermékeként keletkezik. Ez a közelség minimalizálja a költségeket és azokat a távolságokat, ahonnan a CO2-gázellátás könnyen beszerezhető. Ezekben az esetekben csővezeték vezethető közvetlenül a finomítóktól a szárazjég-előállító létesítményig. A szárazjég-előállító gépek egyes modelljeit kettős párhuzamos redundanciával tervezték, amely lehetővé teszi, hogy a műveletek a gép egyik oldalán folytatódjanak, míg a másik oldalon karbantartás folyik.

Ahol a CO2 gázforráshoz való hozzáférés nem áll rendelkezésre, a szárazjég nagyüzemi előállítására szolgáló magasabb kategóriájú rendszerek további képességekkel egészítik ki a szárazjég-előállító gépeket, amelyek lehetővé teszik, hogy önellátóbbá és hatékonyabbá váljanak a termelési műveletekben. Ez magában foglalja a CO2-generátorok hozzáadását, amelyek lehetővé teszik, hogy az üzem fosszilis tüzelőanyagok, például dízel, kerozin vagy földgáz közvetlen elégetéséből szén-dioxid-gázt állítson elő.

Szárazjég-alkalmazások

A CO2 párolgási képessége, amely nem hagy pocsolyákat, számos iparágban népszerű hűtőeszközzé teszi. A szárazjeget használják továbbá gyorsfagyasztásra a gumi és élelmiszergyártásban, ammónia hűtőszivárgások kitisztítására, robbantásra, amely lehetővé teszi a felhasználó számára, hogy a homokhoz vagy más közegekhez képest kíméletesebben robbanthasson, anélkül, hogy annyi takarítást kellene végeznie.

• Szállítás. Ez az anyag használható kis csomagok vagy szállítási tartályok számára bármihez, amit hidegen kell tartani, beleértve az élő növényeket, az élelmiszereket, a vegyi anyagokat és az orvosi készleteket. Még az aszfalt állandó hőmérsékleten tartására is használják az üzem és a munkaterület között.
• Élelmiszerek és italok. A szárazjeget számos élelmiszer tartósítására használják, a gyümölcsöktől és zöldségektől kezdve a gabonaféléken, a húson és halon át a fagylaltig. Jelentős a kereslete az italgyártóknak a szénsavas italok, például az üdítők gyártásához. A szárazjeget a baktériumok és a penész elpusztítására is használják a kereskedelmi konyhákban.
• Orvostudomány. Hőmérséklete és az, hogy normál nyomáson nem képes nedvességet hagyni maga után, a szárazjég elriasztja a baktériumok és a penészgomba szaporodását. Ezért az élelmiszerek mellett vakcinák, orvosi minták, szervátültetések és orvosi kellékek tárolására is használják. Gyakran használják a bőrhibák, például szemölcsök eltávolítására, vagy kemoterápiás betegek hideg sapkájában a hajhullás lassítására.
• Gyártás. A szárazjeget a műanyag- és gumigyártásban használják a fröccsöntött alkatrészek glettmentesítésére, mivel a glett törékennyé válik és összezsugorítja az alkatrészt. Az anyagok zsugorodására való képessége miatt a csapágyak és hüvelyek belsejében lévő gumi és fém szerelvények illesztésére is használják. A vegyipari gyártók is használják ezt az anyagot a sók, dioxán, benzil-alkohol és aceton kémiai reakcióinak lassítására vagy leállítására, valamint lúgok semlegesítésére.
• Egyéb ipari felhasználások. A fagyasztott szén-dioxidot tisztítószerként használják az olajiparban, valamint az élelmiszeriparban; a munkások más összetevőkkel kombinálják, hogy a paraffint és az olajat leválasszák a tartályokban lévő többi lerakódástól, hogy azok feldolgozhatók legyenek. Arra is használják, hogy kiszorítsák az oxigént a gyúlékony biztonsági tartályokból, amikor azok javításra szorulnak, vagy hogy használat közben távol tartsák az oxigént a gyúlékony vegyi anyagoktól.

Következtetés

A fagyasztott szén-dioxidot elválasztással, fagyasztással és tömörítéssel olyan változatos alkalmazásokhoz szükséges formába lehet alakítani, mint az élelmiszer tartósítás, bőrkezelés és műanyaggyártás. A szárazjég előállításának és felhasználásának feltárása után reméljük, hogy ezt a tudást felhasználva hatékonyabban tudja majd beszerezni azt, amire vállalatának szüksége van. Ha készen áll arra, hogy elkezdje a szárazjég-gépek vagy beszállítók beszerzését, kérjük, nézze meg a Beszállítói kereső oldalunkat, amely több mint 500 000 berendezés- és anyagszállítóról tartalmaz információkat az Egyesült Államokban és Kanadában.

Források:

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 szárazjég szállítók
• All About Dry Ice Blasting