Технологічний процес
Сухим льодом прийнято називати тверду форму вуглекислого газу. Вона являє собою речовина, яке, як і звичайний лід, не має ні смаку, ні запаху. В процесі танення воно переходить в газоподібну форму і просто випаровується, не залишаючи ніяких слідів (звідси і назва). Сам вуглекислий газ, або CO2, у великій кількості міститься в атмосфері. Однак для потреб промисловості зазвичай використовується побічний продукт бензинових, спиртових і деяких інших виробництв (існуючі на сьогоднішній день технології дозволяють вловлювати його і зберігати до запитання в спеціальних резервуарах).
Сухий лід застосовується в самих різних областях у вигляді гранул, які можуть мати різний розмір. Існує два основні методи їх отримання. Перший з них називається скоблении. На сьогоднішній день він вважається застарілим і використовується порівняно рідко. Суть даного методу полягає в механічній обробці великих блоків, одержуваних в спеціальних камерах. В результаті утворюються дрібні гранули, які нагадують кристали цукру або звичайний сніг. Через невдалий співвідношення між обсягом і площею зовнішньої поверхні вони швидко переходять в газоподібну форму (даний процес називається сублімацією), що не дуже практично.
У зв'язку з цим найбільш популярними є гранули високої щільності, чий діаметр становить 2-3 міліметрів, а довжина 2,5-10,2 міліметрів. Для їх виробництва застосовується пристрій, який називається пеллетайзером. Процес протікає в кілька етапів:
Отримання вихідної сировини
Зріджений вуглекислота перетворюється в так званий сухий сніг. Щоб підвищити ефективність даного процесу, слід знижувати її температуру поступово (для цього використовуються теплообмінники), а також забезпечити вихід випарів вуглекислого газу.
гранулювання
Кінчений продукт може бути отриманий двома основними способами. Перший передбачає використання спеціального преса, оснащеного матрицею. Від розміру її осередків залежить і розмір майбутніх Ранул. Однак більш ефективним методом вважається пресування, при якому сухий сніг під тиском проходить через спеціальну форму.
Готові гранули можна використовувати відразу. Однак найчастіше їх поміщають в ізольовані контейнери. де і здійснюється процес зберігання.
устаткування
Мінімальний набір обладнання, необхідного для виробництва сухого льоду, включає в себе наступні найменування:
- Пеллетайзер.
- Ізотермічний модуль для зберігання рідкого двоокису вуглецю.
- Термоізоляційний контейнер.
Основну роль відіграє все ж пеллетайзер. У його конструкцію обов'язково входить камера пеллетаціі. Саме в неї заливається рідка двоокис вуглецю. Далі через інжекторні клапани (їх число може бути різним) вона надходить в компресійні камери. Тут тиск починає знижуватися до тих пір, поки воно практично не зрівняється з атмосферним. При цьому приблизно половина рідини, яка надійшла перетворюється в газоподібний стан і випаровується (в деяких модулях є система, що відповідає за її рекуперацію), а інша перетворюється в сухий сніг. За допомогою приводних поршнів і колінчастого цей матеріал або проштовхується через екструзійну матрицю (утворюються при цьому довгі нитки ламаються на окремі гранули), або потрапляє під спеціальний прес, оснащений матрицею з отворами різного розміру. Кількість вироблених гранул безпосередньо залежить від часу, протягом якого були відкриті інжекторні клапани, а також від їх пропускної здатності.
Ізотермічний модуль для зберігання рідкого двоокису вуглецю є резервуар циліндричної форми, всередині якого підтримуються постійний тиск і температура. В результаті двоокис вуглецю залишається в рідкому стані. Завдяки цьому, а також деяким іншим конструктивним особливостям ізотермічного модуля є можливість перевозити дана речовина від місця виробництва до місця, де на його основі виготовляються гранули сухого льоду. Безпека забезпечує спеціальна захисна арматура. Наявність вимірювальних приладів дозволяє контролювати масу і робочий тиск продукту. Для його видачі використовуються кульові крани, а також гнучкі рукава високого тиску. Захисний кожух охороняє як сам ізотермічний модуль, так і його вміст від несприятливих зовнішніх впливів (в першу чергу нагрівання).
Якщо ви не плануєте використовувати гранули сухого льоду відразу ж після отримання, то доведеться придбати обладнання для їх зберігання. Для цієї мети підійде термоізоляційний контейнер. Цей пристрій складається з кришки і корпусу. Простір між подвійними стінками заповнюється речовиною, яке забезпечує ефективну термоізоляцію, допомагаючи підтримувати температуру на потрібному рівні і тим самим запобігти танення сухого льоду до тих пір, поки він не буде використаний за призначенням. Також не слід забувати про фурнітуру, до складу якої входять петлі, замки і підйомники, що дозволяють фіксувати кришку в піднятому стані.
установка лінії
Для ефективної організації виробництва має сенс об'єднати перераховане вище обладнання в одну лінію. При цьому слід дотримуватися певних умов. Так приміщення повинно бути досить добре вентильованим. Якщо система рекуперації в конструкції пеллетайзера не передбачена, а обсяги виробництва великі, то концентрація вуглекислого газу може помітно зрости (нормальний рівень становить від 0,04 до 0,08%), що в свою чергу негативно впливає на здоров'я людини. Можуть з'являтися такі симптоми, як підвищена стомлюваність, відчуття неспокою, помірна гіпертензія. Згодом також змінюється pH крові.
В процесі монтажу також слід передбачити, яким саме способом буде доставлятися і як зберігатися сировину, тобто рідка двоокис вуглецю. З цією метою зручно використовувати сам ізотермічний модуль. Однак для цього в його конструкції повинна бути передбачена можливість використовувати ізотермічний модуль в якості напівпричепа. В іншому випадку доведеться обзавестися спеціальною цистерною, а також установкою, яка буде підтримувати необхідний рівень тиску під час того, як рідка двоокис вуглецю буде зливатися в стаціонарний резервуар.
Ще одним важливим моментом є завантаження готових гранул в термоізоляційні контейнери. Якщо немає можливості встановити даний пристрій таким чином, щоб сухий лід відразу потрапляв в нього, можна використовувати звичайний конвеєр. При цьому слід мати на увазі, що в процесі його використання не вдасться уникнути нагріву гранул. Через це частина речовини буде втрачена в результаті його випаровування. Інші особливості монтажу безпосередньо залежать від технічних характеристик використовуваного обладнання, які містяться в інструкції до нього, а також від цілей, з якими планується використовувати сухий лід.