ドライアイスの製造方法

Brittany Henneberry

アンモニア処理の単なる副産物として始まったドライアイスですが、特に食品製造、医療、工業、輸送の分野で無数の用途があります。 このガイドでは、ドライアイスの製造方法、さまざまな形状、および産業上の応用について詳しく説明します。 まず、ドライアイスとは何かについて簡単に説明します。 また、ドライアイス ブラストに関するガイドも参照してください。

概要:

1. ドライアイスとは何ですか?
2. ドライアイスはどのように作られるのか
3. ドライアイスの形状
4. ドライアイス製造機
5. ドライアイスの用途

ドライアイスとは？ 氷点下109度で凍るこの素材は、通常の大気圧下では固体がそのまま気体に昇華し、湿り気を残さないため、人気があります。 ドライアイスは単なる二酸化炭素なので毒性がなく、洗浄すれば食品周辺でも安全です。 ただし、低温のため、素肌に触れると火傷をすることがあります。また、窒息の危険を避けるため、換気のよい場所で取り扱う必要があります。 このガスは、二酸化炭素を最も効率的に発生させるアンモニア製造工程から採取されることが多いのですが、アメリカではエタノール製造工程からの供給も多いのです。 天然ガスを燃やして炭素原子と水素原子を分離し、水素を窒素と結合させてアンモニアを作る。

収穫後、食品と接触する二酸化炭素は、食品グレードにするためにスクラビングされる。 これは、二酸化炭素の吸着剤を入れたチャンバーを通すことで実現します。 二酸化炭素が吸着されると、残りのガスは熱酸化装置またはフレアーを使って廃棄されるために排出されます。 チャンバーから二酸化炭素を吸着した吸着剤以外がなくなると、吸着剤が加熱され、クリーンな二酸化炭素が一気に放出される。 余分な二酸化炭素は除去され、次の工程に送られ、そこで液化される。 これは、約870 lbs/in2の圧力でCO2を圧縮し、冷却することで実現される。

液体二酸化炭素は、減圧によって固体になります。 通常の大気圧のタンクに膨張弁からCO2が入り、液体の圧力を抜いて再びガス化させる。 気体が膨張するとタンク内の温度が下がり、気体になる前に半分弱の二酸化炭素が固体に凍る。 この46％の二酸化炭素が雪となり、プレス機の上板に凝縮され、60トンの力で約5分間圧縮され、ブロックが作られる。 ドライアイスペレットの場合は、ペレタイザーのダイを通して押し出されます。

ブロック状に圧縮された雪は、幅2フィートのブロックがベルトコンベアーに乗ってチャンバーから転がり出てきます。 そこから空気圧のノコギリで必要な大きさにカットします。 ペレットやブロックができたら、昇華してガスにならないよう、断熱材でしっかり梱包する必要がある。 また、ブロックを紙などで包んで保護を強化することもあります。

ドライアイスの形状

ドライアイスは、用途に応じていくつかの種類の形状で販売されています:

• 高密度ドライアイスは長持ちして扱いやすくなっています。
• ペレットは、表面積が大きいため最も早く溶け、冷凍食品、食肉加工、実験室での実験、実験用試料や血漿の輸送に使用されます。 また、消費者や劇団が霧を発生させるためにも使用されています。 ペレットには様々なサイズがある。 最も小さいサイズのライスペレットは発破に使われる。
• スライスやスラブも、食品や医薬品の冷蔵保存や輸送、食品保存のための航空機内などに使用される。 彼らはしばしば10x10x2インチですが、彼らはまた、カスタムサイズに来ることができます。
• ブロックは通常約60ポンドの重さで、10x10x12インチの大きさで来る。 これらは、最小の表面積とほとんどのボリュームを持っているので、最も遅く溶かす。 そのため、このような場合、このような弊順の弊順の弊順の弊順の弊順の弊順の弊順の弊順の弊順の弊順の弊順の弊順の弊順の弊順の弊順の弊順の弊順の弊順の弊順の弊順の弊順の弊順の弊順の弊順の弊順の弊順の弊順の弊順の弊順の弊順の弊順の弊順の弊順の弊順の弊順の弊順の弊順之之を宙亟した彜rで、これを宙亟すると同時にこれをドライアイスのドライアイス製造機械のドライアイス製造機械でドライアイスを製造します。 相変化による気化熱で温度が下がり、ドライアイススノーが生成される。

  ドライアイス製造機の1つにペレタイザーというものがあり、その名の通りドライアイスペレットを製造します。 ペレタイザーは、通常、kg/時間またはlbs/時間の単位で測定される生産能力に基づいて、さまざまなサイズで利用可能です。 生産能力には、CO2 の入口圧力（bar または psi などの圧力単位）も含まれることがあります。 生産能力が高いほど、機械の設置面積が大きくなり、ドライアイスの生産に消費される CO2 の量が多くなります。 使用するモデルを選択するのは、基本的に生産能力と、意図する用途によって異なる、希望するドライアイスのスタイルによります。

  これらの機械の動作原理は、かなり単純です。 液体の CO2 がペレタイザー機のドライアイス プレスに注入され、急速に膨張して蒸発し、凝固点 -109oF (-78.3oC) まで冷却された気体となります。 ドライアイススノーが形成されると、油圧ピストンでドライアイスを圧縮し、押し出し機プレートまたはペレットダイに押し通します。 プレートには、1/8″, ¼”, 3/8″, 5/8″, ¾” など、さまざまなペレットサイズを形成できるよう、ダイの開口寸法が異なるものが用意されています。 小さいサイズのペレットはブラスト用途に使用され、大きいサイズのペレットは冷却目的に使用されることがあります。 ペレットは、通常、ドライアイスの保管/出荷に使用できる断熱容器に排出されます。 ドライアイス製造装置には、複数の押出板を自動交換できるものと、手動交換が必要なものがあります。 また、ドライアイスのペレットを金型に押し付け、高密度のドライアイスブロックを製造する改質機もあります。 また、液体CO2を供給してブロック状のドライアイスを直接製造するブロックプレス機もあります。

  多くのドライアイス製造機は、タンクに貯蔵され、トラックや鉄道車両で加圧タンクに運ばれる液体二酸化炭素を使用して動作するように設計されています。 また、ドライアイスの生産設備は、エタノールやアンモニアの生産の副産物として炭酸ガスが生産される石油やアンモニアの精製所に近接して設置されているケースもありました。 このように近接していることで、コストと炭酸ガスの供給が容易に得られる距離を最小にすることができる。 このような場合、製油所からドライアイス製造施設まで直接パイプラインが引かれることもある。 ドライアイス製造機のモデルによっては、2 並列冗長設計になっており、片側が修理中であっても運転を継続できます。

  二酸化炭素ガス源へのアクセスが不可能でない場合、ドライアイスの大規模生産用の高級システムでは、ドライアイス製造機にさらに機能を追加し、生産作業においてより自給自足で効率的にできるようにします。 これには、ディーゼル、灯油、または天然ガスなどの化石燃料の直接燃焼から二酸化炭素ガスを生成する CO2 ジェネレータの追加が含まれます。

  ドライアイスの用途

  CO2 は水たまりを残さずに蒸発する能力により、複数の業界にわたって人気のある冷却手段となっています。 ドライアイスは、ゴムおよび食品製造での瞬間凍結、アンモニア冷凍の漏れの清掃、ブラスト、砂や他の媒体よりも穏やかにブラストすることができ、清掃もそれほど必要ありません。

  • 運送。 この材料は、生きた植物、食品、化学薬品、医療品など、保冷が必要なものの小包や輸送容器に使用することができます。 工場と作業現場との間でアスファルトを一定の温度に保つためにも使用されます。
  • 食品と飲料。 ドライアイスは、果物や野菜、穀物、肉や魚、アイスクリームなど、さまざまな食品の保存に使用されます。 ソーダのような炭酸飲料の製造には、飲料メーカーからの需要が著しくあります。 また、ドライアイスは、業務用厨房の細菌やカビの殺菌にも使われています
  • 医療用。 ドライアイスは、その温度と常圧で水分を残さないことの間で、細菌やカビの繁殖を抑制することができます。 そのため、食品だけでなく、ワクチン、医療用サンプル、臓器移植、医療用品の保管にも使用されます。 また、イボなどの皮膚の欠陥を取り除くためや、化学療法患者の脱毛を遅らせるためのコールドキャップにもよく使用されます
  • 製造。 ドライアイスは、プラスチックやゴムの製造において、成形された部品のバリ取りを行うために使用されます。バリ取りを行うと、部品がもろくなり、収縮するからです。 また、材料を収縮させる能力があるため、ベアリングやスリーブ内のゴムや金属の継ぎ手の取り付けにも使用されています。 化学メーカーはまた、塩、ジオキサン、ベンジルアルコール、アセトンなどの化学反応を遅らせたり止めたりするため、またアルカリを中和するためにこの材料を使用する。
  • その他の産業用用途。 冷凍二酸化炭素は石油産業や食品産業で洗浄剤として使用されている。作業員が他の成分と組み合わせて、パラフィンや油をタンク内の他の堆積物から分離し、処理することができるようにする。 また、可燃性タンクの修理が必要なときに内部の酸素を押し出したり、可燃性化学物質の使用時に酸素を遠ざけたりするのにも使用されます。

  まとめ

  分離、冷凍、圧縮により、凍った二酸化炭素は食品保存、皮膚治療、プラスチック生産など、さまざまな用途に合わせて形を作ることができます。 ドライアイスがどのように製造され、どのように使用されるかについて説明しましたが、この知識を活かして、貴社が必要とするものをより効果的に調達していただければと思います。 ドライアイスの機械やサプライヤーをお探しの場合は、Supplier Discovery ページをご覧ください。このページには、米国およびカナダの 500,000 以上の装置および材料サプライヤーに関する情報が掲載されています。

  Sources:

  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
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