Es Kering

Latar Belakang

Es kering adalah nama yang diberikan untuk karbon dioksida ketika dalam keadaan padat. Karbon dioksida ditemukan di atmosfer bumi; itu adalah gas yang dikeluarkan manusia dan tanaman digunakan untuk fotosintesis. Senyawa kimia ini tidak berwarna, tidak berbau, tidak berasa, dan sekitar 1,5 kali lebih padat dari udara. Karbon dioksida berubah dari gas menjadi padatan putih buram saat berada di bawah tekanan dan pada suhu rendah, berubah menjadi padat pada 109°F (178,5°C). Es kering diproduksi terutama dalam dua bentuk, baik sebagai balok es kering yang beratnya lebih dari 50 lb (22,7 kg) atau dalam potongan-potongan kecil yang ukurannya bervariasi dari ukuran sebutir beras hingga pelet yang lebih besar. Es kering tidak meleleh, melainkan menyublim, artinya padatan berubah langsung menjadi gas (melewati keadaan cair) saat suhu naik dan padatan mulai menghilang. Fitur yang tidak biasa ini menghasilkan efek merokok, dan es kering tampak mengepul saat menyublim. Dengan demikian, es kering sering digunakan untuk mensimulasikan kabut atau asap.

Es kering itu sendiri tidak beracun, tetapi permukaan padatannya sangat dingin sehingga tidak boleh disentuh tanpa sarung tangan. Selain itu, meskipun gasnya stabil dan lembam, ia lebih berat daripada udara dan dapat terkonsentrasi di area rendah atau ruang tertutup. Ketika konsentrasi karbon dioksida di udara melebihi 5%, karbon dioksida menjadi beracun. Jadi, setiap area di mana es kering digunakan harus berventilasi baik.

Hal ini relatif sederhana untuk mengubah karbon dioksida dari gas menjadi padat. Banyak produsen es kering ada di Amerika Serikat, dan es kering dikirim ke seluruh bagian negara itu untuk berbagai kegunaan. Ini adalah refrigeran penting untuk menjaga makanan tetap dingin dan mencegah pertumbuhan bakteri selama pengiriman. Es kering yang digunakan untuk mendinginkan atau membekukan makanan harus sangat bersih dan dianggap "food grade" untuk memastikan bahwa makanan yang disentuhnya tidak akan terkontaminasi. Karena padatan menyublim daripada meleleh, es kering dalam jumlah besar dapat dimasukkan ke dalam kontainer pengiriman tanpa harus memperhitungkan volume air leleh yang terakumulasi saat es digunakan sebagai pendingin. Penggunaan terkait makanan sangat luas dan mencakup pembekuan cepat makanan untuk penggunaan masa depan di pabrik pengolahan makanan, memperlambat pertumbuhan ragi aktif di toko roti, dan menjaga makanan tetap dingin untuk katering untuk industri penerbangan.

Kegunaan lain termasuk:memperlambat pertumbuhan kuncup bunga di pembibitan agar tanaman tetap segar bagi konsumen, pembekuan kilat di industri karet selama pembuatan, menyerap kebocoran pendingin amonia, dan menciptakan asap untuk produksi teater. Aplikasi es kering terbaru yang paling signifikan adalah peledakan es kering (atau pembersihan) di mana pelet es kering dilemparkan ke permukaan untuk dibersihkan dengan kecepatan tinggi. Pelet mengupas permukaan kontaminan, menyublim ke atmosfer, dan tidak meninggalkan gas beracun. Satu-satunya yang tersisa adalah kotoran atau cat yang tertinggal untuk dibuang.

Sejarah

Es kering tidak ditemukan, melainkan sifat karbon dioksida padat ditemukan pada awal abad kedua puluh. Ini pertama kali diproduksi secara komersial pada 1920-an di Amerika Serikat. Sebuah usaha komersial merek dagang nama es kering pada tahun 1925 dan karbon dioksida padat telah disebut sebagai es kering sejak saat itu. Sampai baru-baru ini, es kering sering disebut sebagai es panas, referensi fakta bahwa ketika seseorang menyentuh permukaan yang dingin tangan terasa terbakar.

Tampaknya Prest-Air Devices Company di Long Island, New York pertama kali berhasil memproduksi es kering pada tahun 1925. Juga pada tahun itu, Schrafft's dari New York City pertama kali menggunakan produk tersebut untuk menjaga agar es krimnya yang terkenal tidak meleleh di dalam ruang tamu mereka. Es kering jauh lebih banyak digunakan untuk pendinginan dan pembekuan makanan pada pertengahan abad kedua puluh daripada saat ini. Hampir setiap toko es krim di dunia menggunakan es kering untuk menjaga es krim tetap beku sampai setelah Perang Dunia II, ketika pendinginan listrik menjadi terjangkau dan efisien. Pembuatan es kering tidak berubah secara signifikan dalam beberapa dekade dan merupakan proses yang relatif sederhana untuk menekan dan mendinginkan gas karbon dioksida. Penggunaan es kering agak berkurang dengan munculnya pendinginan listrik yang lebih baik. Beberapa perkembangan terakhir untuk penggunaannya termasuk penggunaan pelet dalam peledakan atau pembersihan dan peningkatan penggunaannya dalam pengangkutan spesimen medis, termasuk jantung, anggota badan, dan jaringan, untuk pemasangan kembali dan transplantasi.

Bahan Baku

Satu-satunya bahan baku yang digunakan dalam pembuatan es kering adalah karbon dioksida. Bahan baku ini merupakan produk sampingan dari pemurnian gas yang dikeluarkan selama pembuatan atau pemurnian produk lainnya. Sebagian besar karbon dioksida yang digunakan dalam pembuatan es kering di Amerika Serikat berasal dari pemurnian gas yang dilepaskan selama pemurnian minyak bumi dan amonia. Karbon dioksida yang dipancarkan selama proses ini disedot dan "digosok" untuk menghilangkan kotoran untuk karbon dioksida food grade yang pada akhirnya akan menjadi es kering.

Manufaktur
Proses

1. Karbon dioksida dicairkan dengan mengompresi dan mendinginkan, mencairkan pada tekanan sekitar 870 lb/in ² (395 kg/cm ² ) pada suhu kamar. Karbon dioksida cair dipompa, melalui perpipaan, ke dalam tangki penampung besar sehingga produsen es kering dapat mengeluarkan cairan yang dibutuhkan.
2. Karbon dioksida cair dikirim dalam jumlah besar, terkadang beratnya berton-ton. Dengan demikian, sebagian besar produsen es kering memilih untuk menempatkan pabrik mereka dekat dengan kilang minyak atau amonia untuk menjaga biaya transportasi tetap terjangkau. Karbon dioksida cair berpendingin dan bertekanan disalurkan langsung ke tangki bertekanan atau gerbong yang dimiliki oleh produsen es kering dan menuju ke pabrik.
3. Bagasi tangki ditarik ke pabrik dan membuang karbon dioksida cair ke tangki besar di lokasi. Tangki-tangki ini menahan cairan di bawah tekanan, menjaganya tetap dingin sehingga tetap dalam keadaan cair. Tangki-tangki ini terletak berdekatan dengan dinding pabrik dan, melalui perpipaan, cairan dibawa langsung ke dalam bila diperlukan untuk pembuatan.
4. Karbon dioksida cair dilepaskan, sekali lagi melalui pipa, dari tangki yang berdekatan melalui dinding pabrik dan ke dalam mesin es kering. Ketika cairan bergerak dari lingkungan bertekanan tinggi ke tekanan atmosfer, ia mengembang dan menguap dengan kecepatan tinggi, menyebabkan cairan mendingin hingga titik bekunya yaitu 109°F (−78,3°C). Sebuah nosel memasukkan cairan ke dalam blok atas mesin es kering, yang tingginya kira-kira 16 kaki (4,9 m). Pers ini termasuk blok besar di bagian atas yang dapat memberikan tekanan ekstrim pada produk yang dibawa ke dalamnya. Ketika karbon dioksida cair mengenai blok mesin es kering, ia segera membeku karena sekarang berada pada suhu kamar. Karbon dioksida sekarang menyerupai salju.
5. Salju ini, sekarang berada di bagian atas pers, harus dipadatkan menjadi balok es kering. Jadi, bagian atas mesin press ini naik turun dengan tekanan luar biasa (sekitar 60 ton), menekan salju menjadi balok es kering yang padat. Ini adalah proses sekitar lima menit. Jika balok padat, biasanya lebarnya sekitar 2 kaki (61 cm) dan tinggi 10 inci (25 cm), dengan berat sekitar 220 lb (100 kg).
6. Balok es kering putih buram ini didorong keluar dari mesin pres dan ke roller. Gergaji pneumatik memotong balok menjadi dua dan balok didorong ke gergaji lain yang memotong balok yang lebih kecil lagi. Jadi, balok tunggal yang dibuat dalam mesin es kering sekarang menjadi empat bagian, masing-masing dengan berat sekitar 55 lb (25 kg).
7. Balok yang lebih kecil dimasukkan ke dalam wadah yang menjaga agar balok tetap dingin sehingga sublimasi dijaga seminimal mungkin. Jika dikirim sebagai potongan yang tidak dibungkus, mereka harus dikemas dengan rapat dalam wadah, Pembentukan es kering merupakan rangkaian reaksi kimia. umumnya termasuk empat blok, dengan sangat sedikit udara yang diizinkan di dalam untuk mengurangi sublimasi. Jika satu blok dilepas selama pengiriman, blok lainnya akan segera mulai menghilang. Banyak produsen es kering membungkus balok dengan kertas menggunakan mesin (sebaiknya tidak menyentuh permukaan yang sangat dingin) dan mengirimkannya ke distributor atau grosir.

Kontrol Kualitas

Masalah kontrol kualitas terutama berkisar pada kadar karbon dioksida yang digunakan dalam pembuatan es kering food grade. Baru-baru ini, pemerintah federal menetapkan standar yang cukup ketat untuk kemurnian karbon dioksida yang digunakan dalam pembuatan es kering, menyebabkan produsen untuk mensertifikasi dan menguji karbon dioksida cair yang digunakan, serta kemurnian produk yang diproduksi.

Masalah kontrol kualitas lainnya termasuk memastikan bahwa tangki dan peralatan bekerja dengan tepat. Jika tekanan tidak dijaga dengan baik, produk tidak dapat diproduksi. Memindahkan produk dengan cepat dan efisien dari pemotongan ke penyimpanan sangat penting, karena es kering dengan cepat menyublim pada suhu kamar, sehingga mengurangi berat dan harga produk yang dapat dijual. Pengiriman harus mengemas blok dengan padat untuk mengurangi sublimasi dalam perjalanan juga.

Produk Sampingan/Limbah

Tidak ada bahan kimia signifikan yang dibuat dalam produksi es kering. Karena produk dibuat hanya dari karbon dioksida, ketika produk menyublim, gas dilepaskan ke atmosfer. Satu-satunya limbah yang dapat dideteksi adalah sublimasi produk dalam bentuk blok, yang dijaga seminimal mungkin.

Masa Depan

Sementara penggunaan es kering dalam pendinginan dan penyimpanan makanan mungkin berkurang, penggunaannya di area lain menjanjikan. Seperti disebutkan di atas, pembersih rumah dan operator mesin tertarik pada pelet es kering kecil karena kemampuannya untuk membombardir rumah atau mesin pada tekanan tinggi, menghilangkan kotoran atau kontaminan lainnya, dan kemudian menghilang ke atmosfer. Baru-baru ini sebuah perusahaan telepon menggunakan pelet es kering untuk membersihkan peralatan pengujian elektronik sensitif dengan aman tanpa menggunakan pelarut berbahaya. Bengkel bodi mobil telah menemukan bahwa mengoleskan es kering ke penyok di tubuh terkadang dapat menghilangkan cacat. Juga, tes pada balok es kering menganjurkan untuk menjatuhkannya ke lubang gopher untuk membasmi hama atau meletakkannya di halaman belakang untuk menarik nyamuk agar menjauhkan mereka dari manusia.

Tempat Belajar Lebih Lanjut

Buku

Russell, Allan S. Ensiklopedia Sains &Teknologi McGraw-Hill. Jil. 5. New York:1997.

Buku Jawaban Sains yang Praktis. Edisi kedua Detroit:1997.

Lainnya

"Es kering." Halaman Web Tentang.com. Agustus 2001. .

halaman rumah dryicelnfo.com. Juli 2001. .

Wawancara dengan Chuck Hines. Pemilik Perusahaan Es Kering Arktik. Baltimore. 31 Juli 2001.

Nancy EV Bryk