یخ خشک چیست؟ از تولید تا کاربردهای شگفت‌انگیز

مقدمه‌ای بر یخ خشک (دی اکسید کربن جامد)

یخ خشک، نام رایج دی اکسید کربن در حالت جامد است که به دلیل ویژگی‌های منحصر به‌ فرد خود، به‌ویژه توانایی تصعید مستقیم از حالت جامد به گاز بدون عبور از فاز مایع، در صنایع مختلف کاربرد فراوانی دارد. در فشار اتمسفری (۱ بار) دمای یخ خشک به ۷۸.۵- می رسد و اگر دما از این بالا تر  باشد سریعا تصعید شده و به گاز تبدیل می‌شود.

ویژگی های فیزیکی و شیمیایی یخ خشک

یخ خشک حالت جامد کربن دی اکسید با فرمول شیمیایی (CO2) می‌باشد. یخ خشک سفید رنگ، بدون بو و غیر سمی است. دمای آن در فشار اتمسفری ۷۸.۵- درجه سانتی گراد می‌باشد. چگالی آن در حدود ۱.۵ تا ۱.۶ گرم بر سانتی متر مکعب است. یخ خشک نقطه ذوب ندارد زیرا مستقیما از حالت جامد به حالت گاز ( تصعید) تبدیل می‌شود. لازم به ذکر است که این ویژگی در کاربرد های صنعتی بسیار مهم است.  گرچه یخ خشک به‌طور کلی ماده‌ای غیرسمی محسوب می‌شود، اما در صورت تجمع بیش از حد گاز دی‌اکسید کربن حاصل از تصعید آن در فضاهای بسته، می‌تواند موجب کاهش غلظت اکسیژن و در نتیجه ایجاد خطر خفگی برای انسان شود. از این‌رو، استفاده از یخ خشک در محیط‌های فاقد تهویه مناسب نیازمند رعایت اصول ایمنی است.

یخ خشک چگونه تولید می‌شود؟

یخ خشک  حاصل فشرده سازی و سرد کردن گاز کربنیک می‌باشد. دی اکسید کربن در ابتدا با افزایش فشار و با کمک چیلر و مبرد ها  تبدیل به مایع می‌شود. پس از این مرحله با کاهش ناگهانی فشار، دی اکسید کربن مایع منبسط شده و این انبساط باعث کاهش شدید دما شده و بخشی از دی اکسید کربن مایع به دی اکسید کربن جامد یا همان یخ خشک تبدیل می‌گردد.

معرفی و مقایسه انواع فرم‌های یخ خشک

یخ خشک در صنایع مختلف در اشکال مختلفی ظاهر می‌شود که با توجه به کاربرد، شکل مورد نظر انتخاب می‌گردد. یخ خشک به صورت بلوک که به شکل مکعب است اغلب در صنایع پزشکی، غذایی و حمل و نقل های حساس استفاده می‌شود. از ویژگی های این نوع می‌توان به دوام بالاتر اشاره کرد. یخ خشک به شکل بلوک دیر تر تصعید شده و ماندگاری بالاتری دارد.

یخ خشک به صورت گرانولی یکی از اشکال پر کاربرد است. یخ خشک گرانولی شکل دانه دانه یخ خشک می‌باشد که قطر هر دانه معمولا بین ۱.۵ تا ۵ میلی متر می‌باشد. این نوع یخ خشک به دلیل سطح تماس بالا با محیط و سرعت تبخیر زیاد، برای مصارف خاص صنعتی و آزمایشگاهی بسیار مفید است. این شکل از یخ خشک به دلیل سطح تماس بالا و خنک سازی سریع برای خنک سازی های آنی استفاده می گردد. همچنین برای تمیز کاری صنعتی از همین نوع استفاده می‌شود.

یخ خشک به صورت لوله ای هم موجود می‌باشد. یخ خشک های لوله ای به دلیل ضخامت کم سرعت تصعید بالایی دارند. در هنگام استفاده از یخ خشک لوله‌ای همانند بقیه اشکال یخ خشک باید از دستکش استفاده نمود و موارد ایمنی را رعایت کرد.

یخ خشک به صورت پودری به شکل دانه های بسیار ریز می‌باشند که تصعید بسیار سرد و سریعی دارند و برای استفاده بدون لوازم ایمنی بسیار خطرناک می‌باشد. یخ خشک در جایی که نیاز به سرمای شدید و سریع باشد بسیار موثر و قابل استفاده است. برای جلوه های نمایشی به دلیل تشکیل مه غلیظ مناسب تر است.

کاربرد های یخ خشک در صنایع مختلف

کاربرد یخ خشک در حمل مواد غذایی

یخ خشک برای حمل نقل مواد غذایی فاسد شدنی بسیار مناسب است زیرا می‌تواند دمای مواد غذایی را در دمای استاندارد نگه دارد. و از فاسد شدن مواد غذایی جلوگیری کند. یخ خشک به دلیل تصعید شدن رطوبت را به صفر می‌رساند و از تشکیل آب جلوگیری می‌شود. همچنین به دلیل دمای بسیار پایین باعث توقف رشد باکتری و کپک ها می‌شود.  نکته قابل توجه در استفاده یخ خشک در صنعت غذایی این است که یخ خشک مورد استفاده قرار گرفته باید دارای گرید خوراکی باشد تا بتوان از آن در صنعت غذایی استفاده نمود.  شرکت گاز اردستان تولید کننده کننده کربن دی اکسید و یخ خشک در گرید خوراکی می‌باشد.

یخ خشک به عنوان خنک کننده صنعتی

به دلیل دمای بسیار پایین یخ خشک و تغییر فاز مستقیم آن از جامد به گاز، به عنوان خنک کننده در بسیاری از صنایع استفاده می‌شود. در صنعت تراشکاری و برش کاری مخصوصا در حوزه هوا فضا و برای قطعات حساس برای خنک کردن آن‌ها از یخ خشک استفاده می‌شود. هم چنین در آزمایشگاه ها نیز برای کنترل دما واکنش، از یخ خشک و استون برای ایجاد حمام سرد استفاده می‌شود.

کاربرد یخ خشک در صنعت پزشکی

برای حمل و نقل دارو ها و واکسن ها از یخ خشک استفاده می‌کنند زیرا مانع فاسد شدن آنها می‌شود و دمای آنهارا پایین نگه می‌دارد. در دوران کرونا برخی از واکسن ها مثل فایزر که نیاز به دمای زیر ℃۷۰- داشت را با استفاده از یخ خشک حمل می‌کردند. همچنین در درمان بیماری های پوستی برای فریز کردن بافت آسیب دیده پوست از یخ خشک استفاده می‌شود.

مزایای استفاده از یخ خشک در صنعت

استفاده از یخ خشک در صنعت مزایایی دارد که صنعتگران را به استفاده از آن ترغیب می‌کند. به عنوان مثال در تمیز کاری صنعتی با استفاده از یخ خشک، نیاز به مواد شیمیایی نیست و به سطع آسیبی وارد نمی‌کند، همچنین رطوبتی بر جای نخواهد گذاشت. یخ خشک می‌‎تواند بدون نیاز به برق یا هر نیروی دیگر دما را پایین نگه داشته و از خرابی و فاسد شدن مواد جلوگیری کند. همچنین سمی نبودن یخ خشک و تولید نکردن مواد شیمیایی حین استفاده، یخ خشک را پر کاربرد تر می‌کند.

تفاوت یخ خشک با یخ معمولی چیست؟

یخ خشک با یخ معمولی از نظر ساختار، فرمول شیمیایی، دما، کاربرد ها و خطرات متفاوت‌اند. یخ خشک یا همان دی اکسید کربن جامد با فرمول شیمیایی  CO2و یخ معمولی یا همان آب یخ زده با فرمول شیمیایی H2O می‌باشد. از نظر دمایی یخ معمولی در دمای ℃۰ و یا بالاتر ذوب شده و به مایع تبدیل می‌شود اما یخ خشک در دمای ℃۷۸.۵- و یا بالاتر مستقیما تصعید می‌شود یعنی مستقیما به  فاز گاز تبدیل شده و هیچ رطوبتی از خود به جا نمیگذارد. یخ معمولی هیچ خطری نداشته اما تماس مستقیم پوست با یخ خشک می‌تواند دچار سوختگی سرد شود. از نظر کاربرد نیز یخ معمولی اغلب برای مصارف خانگی و نوشیدنی ها می‌باشد و اما یخ خشک مصارف صنعتی دارد.

نحوه نگهداری ایمن یخ خشک به چه گونه است؟

برای نگهداری یخ خشک به دلیل تصعید در دمای پایین باید از ظروف عایق استفاده شود تا ماندگاری یخ خشک را افزایش دهد. اما باید دقت داشت که ظروف نفوذ نا پذیر و در کاملا بسته برای نگهداری یخ خشک مناسب نمی‌باشد زیرا با تصعید یخ خشک و تجمع فشار گاز دی اکسید کربن امکان انفجار وجود دارد. پس باید ظرف راه نفوذ و تهویه مناسب داشته باشد تا از تجمع گاز جلوگیری شود و انفجاری رخ ندهد.

سخن پایانی

یخ خشک به عنوان شکل جامد دی‌اکسید کربن، یکی از مهم‌ترین و کاربردی‌ترین مواد در صنایع مختلف است که به دلیل ویژگی‌های منحصر به فردی مانند دمای بسیار پایین (-۷۸.۵ درجه سانتی‌گراد)، عدم ایجاد رطوبت و قابلیت تولید بخار مه‌آلود، توانسته جایگاه ویژه‌ای در خنک‌سازی، تمیزکاری، حمل و نقل مواد حساس و صنایع نمایشی پیدا کند.

تنوع اشکال یخ خشک امکان استفاده هدفمند و بهینه را برای کاربردهای متنوع فراهم می‌کند. هر شکل با ویژگی‌های خاص خود، بسته به نیاز کاربران می‌تواند مزایا و محدودیت‌هایی داشته باشد که شناخت درست آنها به انتخاب بهینه کمک می‌کند.

در نهایت، یخ خشک با ترکیب ویژگی‌های فیزیکی منحصر به فرد و تنوع کاربردها، به عنوان یک ماده ارزشمند در بسیاری از حوزه‌ها باقی خواهد ماند و همواره نقشی کلیدی در توسعه صنعتی و علمی ایفا خواهد کرد. شما می‌توانید انواع گرید های یخ خشک را از مجتمع تولیدی اردستان تهیه نمایید.