Отримання і застосування Азоту
У лабораторії Азот легко може бути отриманий при нагріванні концентрованого нітриту амонію: NH4NO2 → N2 + 2H2O. Технічний спосіб одержання Азоту заснований на поділі попередньо зрідженого повітря, який потім піддається разгонке.
Основна частина видобутого вільного Азоту використовується для промислового виробництва аміаку, який потім в значних кількостях переробляється на Азотну кислоту, добрива, вибухові речовини і т.д. Крім прямого синтезу аміаку з елементів, промислове значення для зв'язування Азоту повітря має розроблений в 1905ціанамідний метод, заснований на тому, що при 10000С карбід кальцію (отримуваний накаливанием суміші звістці вугілля в електричній печі) реагує з вільним Азотом: CaC2 + N2 → CaCN2 + C . Утворений ціанамід кальцію при дії перегрітого водяної пари розкладається з виділенням аміаку: CaCN2 + 3H2O → CaCO3 + 2NH3.
Вільний Азот застосовують у багатьох галузях промисловості: як інертну середу при різноманітних хімічних і металургійних процесах, для заповнення вільного простору в ртутних термометрах, при перекачуванні горючих рідин і т.д. Рідкий Азот застосовується у різних холодильних установках. Його зберігають і транспортують в сталевих контейнерах Дьюара, газоподібний Азот в стислому вигляді - в балонах. Широко застосовують багато сполуки Азоту. Виробництво пов'язаного Азоту стало посилено розвиватися після 1-ї світової війни і зараз досягло величезних масштабів.
Азот - один з найбільш часто використовуваних газів в промисловості, виробництво Азоту в промисловості у вигляді газу або рідини відбувається шляхом використання декількох технологій:
Мембранне воздухоразделеніе - технологія, при якій не використовуються криогенні температури для поділу газів. Принцип виробництва Азоту з повітря заснований на різній швидкості проникнення газів через полімерну мембрану. Мембранний Азотні установки дозволяють виробляти дуже дешевий Азот чистотою до 99.9%, вони є економічно кращим вибором при помірних обсягах споживання.
Адсорбционное воздухоразделеніе - виробництво Азоту з використанням цієї технології засновано на селективному поглинанні спеціальними речовинами, адсорбентами, різних компонентів повітря. Виробництво Азоту установками короткоцикловой адсорбції найпереважніше, коли потрібна велика продуктивність по Азоту середньої чистоти.
Кріогенне воздухоразделеніе - процес, при якому виробництво Азоту відбувається шляхом стискання та охолодження до кріогенних температур атмосферного повітря, і перетворення його рідина. Після цього скраплений повітря через різних точок кипіння основних компонентів - Азоту, кисню, аргону і водню розділяється в дистиляційних колонах. Виробництво Азоту за допомогою цієї технології вигідно тільки тоді, коли потрібні великі обсяги Азоту дуже високої чистоти.
Застосування Азоту в харчовій промисловості.
Застосування Азоту в харчовій промисловості дуже велике. Крім того, що Азот входить до складу різних амінокислот, корисних для людини, також Азот використовується в різних холодильних установках, застосовуваних на харчових виробництвах для тривалого зберігання продуктів.
Заморожування є найдавнішим методом зберігання продуктів (по крайней мере, в холодному кліматі). Різні інженерні рішення в цій галузі з'явилися лише в XVIII-XIX столітті.
Заморожені продукти вживали тисячі років тому. Протягом останніх двох століть багато хто намагався вдосконалити ледодельную машину і дерев'яні льодовики. Перший прототип холодильника був продемонстрований в Глазго в 1748 році. В кінці XIX століття почалося комерційне використання заморозки при транспортуванні і зберіганні. На початку XX століття американець Кларенс Бірдсей, працюючи на Лабрадорі, вперше спробував морожені продукти ескімосів. Кларенс вирішив поєднати природний холод і досягнення прогресу у вигляді холодильника. І в 1924 році він заснував першу компанію по випуску свіжозамороженої риби: заморожували її тоді в жерстяних контейнерах за допомогою охолодженого хлориду кальцію до температури мінус 40 °. У 1920-х роках виникла технологія швидкої заморозки. Її поява обумовлена деякими особливостями заморожування харчових продуктів.
При охолодженні води до 0 ° C в обсязі починається утворення центрів кристалізації і зростання кристалів льоду. У продуктах, зважаючи на наявність в клітинному соку розчинених речовин, цей процес відбувається при температурах від -1 до -4 ° C. Освіта великих кристалів льоду призводить до руйнування клітинних стінок, порушення фактури продукту і, при відтаванні, витікання клітинного соку, погіршення смакових якостей і втрати товарного вигляду.
Щоб уникнути таких небажаних ефектів, при заморожуванні харчових продуктів необхідно можливо швидко подолати діапазон температур від -1 до -4 ° C, запобігши тим самим зростання великих кристалів льоду. Крім того, швидке охолодження перешкоджає змерзання окремих фрагментів продукції в монолітну масу. Власне, в цьому і полягають основні переваги методів швидкої заморозки перед традиційними методами.
Існує ряд способів швидкої заморозки, в яких використовується охолодження продукції потоком повітря, різними соляними розчинами, вуглекислотою, рідким Азотом і т.д. Застосовують охолодження за допомогою занурення в холодоагент, приміщення продукту в струмінь розпорошеного холодоагенту, контакту з охолодженими поверхнями (саме цей метод швидкої заморозки був розроблений першим). Одним з найбільш ефективних методів є кріогенна заморозка з використанням рідкого Азоту. Низька температура кипіння (-195.8 ° C), хімічна інертність і биогенная природа роблять Азот ідеальним холодоагентом для харчової промисловості.
Повітряні камери заморожування
Найбільшого поширення, в зв'язку з невеликими капітальними витратами і відносної технічної простотою, отримали повітряні камери охолодження і заморожування. У камері розміщується воздухоохладитель з примусовою циркуляцією повітря, а сама холодильна машина розміщується поза камерою.
При конструктивної схожості технічних рішень камер зберігання і охолодження
Для рівномірного розподілу повітряних потоків "холодного" повітря омиває продукт, більш доцільно проводити завантаження камери продуктом покладеним на багатоярусні візки, які потім закочуються в камеру, завдяки використанню такої технології забезпечується рівномірний доступ до продукту повітря, скорочується час холодильної обробки, спрощуються вантажно-розвантажувальні роботи і скорочуються втрати холоду через відчинені двері. Так само, як варіант, можлива установка в камері багатоярусних стелажів на яких і розміщується продукція.