در این مقاله قصد داریم به یخ خشک، نحوه تولید، ویژگی‌ها و کاربرد آن بپردازیم. به طور خلاصه يخ خشک همان دی‌اكسيد‌كربن ((CO2 منجمد‌شده است. دی‌اكسيد‌كربن در شرايط عادی محيط به صورت گاز وجود دارد. با استفاده از خواص ترموديناميكی و فيزيكی اين گاز می‌توان به روش نسبتا ساده‌ای آن را به جامد تبديل كرد.
توليد يخ خشک
نحوه توليد يخ خشک به‌سادگی با نمودار P-h قابل توضيح است. ملاحظه می‌شود كه نقطه سه‌گانه دی‌اكسيد‌كربن در فشار 5.18 atm و دمای 56.6°C قرار دارد. اين بدان معناست كه اگر مايع دی‌اكسيد‌كربن با فشار بالا (حدود 20bar) را در يک مخزن داشته باشيم و در اثر انبساط فشار آن را به فشار نقطه سه‌گانه کاهش دهيم ، سه حالت مايع، گاز و جامد با يكديگر توليد می‌شوند. اگر فشار به پایين‌تر از فشار نقطه سه‌گانه مثلا 1 atm برسد، حالت جامد و گاز ايجاد خواهد شد.
توضيح دقيق‌تر توليد يخ خشک بدين صورت است كه توسط يك كمپرسور فشار گاز دی‌اكسيد‌كربن را بالا برده و سپس این گاز گرم بسیار داغ توسط يك مبدل حرارتی (كندانسور) خنک شده و تقطير می‌شود. مايع دی‌اكسيد‌كربن از دستگاه انبساط عبور كرده و فشار آن كاهش می‌يابد. خروجی دستگاه انبساط به يك مخزن خالی راه دارد كه فشار داخل آن 1 atm است. در اثر كاهش فشار ، مايع به گاز تبديل شده و دمای آن نيز كاهش می‌يابد. حدود 46 درصد از گاز منجمد می‌شود و به حالت برف در می‌آيد. باقيمانده 54 درصد به‌صورت گاز به محيط منتقل شده و يا مجددا مورد استفاده قرار می‌گيرد. يخ خشک برف مانند به داخل مخازنی منتقل می‌شود و تحت فشار قرار گرفته و به‌صورت بلوک يخ و يا هر شكل ديگر در می‌آيد.
نکته: هر چقدر فشردگی يخ خشک بيشتر باشد، مدت زمان بیشتری در حالت جامد باقی می‌ماند.
دمای يخ خشک -78°C است و با گرفتن حرارت مستقيما به گاز تبديل می‌شود (تصعيد).
مشخصات فيزيكی یخ خشک
در جدول زير مشخصات فيزيكی يخ خشک نشان داده شده‌است.
| مقدار | واحد | مشخصات فيزيكی يخ خشک |
| 464.303 | kg/m³ | جرم مخصوص بحرانی |
| 73.51 | bar (a) | فشار بحرانی |
| 31 | °C | دمای بحرانی |
| 1.9766 | kg/m³ @ 0°C | جرم مخصوص گاز |
| 1020.22 | kg/m³ @ -18°C | جرم مخصوص مايع |
| 1009.02 | kJ/kg (-18°C) | گرمای نهان تبخير |
| -78.5 | °C | دمای تصعيد |
| 2.237 | m³ CO2 Gas/m³ H2O | مقدار حلاليت در آب |
| -56.11 / 5.17 | °C / bar(a) | نقطه سه‌گانه |
| 0.015 | Centipoises @ 0°C | ويزكوزيته گاز |
| 0.14 | Centipoises @ -18°C | ويزكوزيته مايع |
| CO2 | - | فرمول شيمیایی |
| معدنی | - | خانواده شيميایی |
| هر كيلوگرم يخ خشک در اثر تصعيد به 0.47 متر مكعب گاز دی‌اكسيد‌كربن تبديل می‌شود. | مقدار تصعيد | |
نحوه حمل و نقل و نگهداری يخ خشک قبل از مصرف
برای حمل يخ خشک، باید از مخازن عايق‌شده استفاده كرد. هرچقدر هم كه عایق مخزن خوب باشد، باز هم عمل تصعيد صورت می‌گيرد و حدود 2.5 الی5 كيلوگرم یخ خشک در 24 ساعت تصعيد می‌شود.
تذکر: چون يخ خشک بسيار سرد است بايد برای جابجایی آن از دستكش‌های عايق‌دار استفاده كرد.
خطر: هيچوقت يخ خشک را در مخازنی كه كاملا آب‌بندی است ذخيره نكنيد زيرا در اثر تصعيد فشار داخل مخزن افزايش يافته و باعث انفجار مخزن می‌شود.
كاربردهای يخ خشک
1- خنک كردن نوشيدنی‌ها
برای خنک كردن نوشيدنی می‌توان يخ خشک به آن اضافه كرد به شرطی كه این يخ خشک بهداشتی باشد. منظور از يخ خشک بهداشتی اين است كه گاز دی‌اكسيد‌كربن استفاده شده در تهيه يخ خشک به همان كيفيتی باشد كه در نوشابه‌های گازدار تزريق می‌شود. از قطعات بزرگ يخ خشک برای این کار استفاده كنيد و هيچگاه يخ معمولی به آن اضافه نكنيد. يخ خشک از يخ معمولی سنگين‌تر است لذا به زير سطح نوشيدنی می‌رود.
تذکر: هيچوقت يخ خشک را نخوريد و فقط اجازه دهيد تا نوشابه را سرد كند.
وقتي كه دمای نوشيدنی هم‌اندازه دمای محيط باشد، اضافه كردن يخ خشک باعث ايجاد مه می‌شود.
2- تميز كاری سطوح
از یخ خشک می‌توان همانند عمل سندبلاست استفاده كرد. برای اين منظور يخ خشک به‌صورت قطعات ريز مانند دانه‌های برنج توليد می‌شود. دستگاه‌هايی ساخته شده‌اند كه با فشار اين دانه‌های ريز يخ خشک را پرتاب می‌كنند. با این دستگاه‌ها می‌توان مانند دستگاه سندبلاست سطوح مختلف را از روغن و آلودگی‌های ديگر تميز كرد.
3- ايجاد مه برای جلوه‌های ویژه در فيلم‌سازی يا تئاتر
هر‌گاه يخ خشک درون آب گرم قرار گيرد، مه ايجاد می‌شود. هرچقدر كه آب گرم‌تر باشد مه بيشتری توليد می‌شود. حدود 5 كيلو يخ خشک در 20 ليتر آب گرم، مه‌ای تولید می‌کند که تقریبا 15 دقیقه باقی می‌ماند. بعد از مدتی آب سرد شده و مقدار يخ خشک كمتر می‌شود و لذا مه كمتری ايجاد خواهد شد. برای ادامه بايد يخ بيشتری در آب ريخت و همچنين آب را گرم كرد. با استفاده از يک فن كوچک می‌توان مسير مه را به‌دلخواه تغيير داد.
4- پروژه‌های آموزشی در مدارس
می‌توان با استفاده از يخ خشک چندين پروژه آموزشی برای دانش آموزان درست كرد. مثلا می‌توان يك كوه آتشفشان ساخت. برای اين كار يک ظرف كه داخل آن آب گرم است تهيه و روی آن را به‌صورت يك كوه تزیين كنيد. وقتی كه يخ خشك داخل آب‌گرم ريخته شود مه توليد شده و مانند يك كوه آتشفشان به نظر می‌رسد.
5- نگهداری مواد غذایی منجمد شده در حمل و نقل
با استفاده از مخزن عايق شده می‌توان مواد غذایی منجمد شده را در مجاورت يخ خشک قرار داد تا زمان طولانی حمل و نقل باعث خراب شدن محصول نشود.
تذکر: اگر مواد غذایی غير منجمد در مجاورت يخ خشک قرار گيرد ، منجمد شده و كيفيت آن از بين می‌رود.
نحوه نگهداری و استفاده ايمن از يخ خشک
يخ خشک بسيار سرد است لذا برای جابجایی حتما از دستكش‌های مناسب استفاده كنيد.
خطر: تماس با يخ خشک باعث انجماد سريع سلول‌های دست می‌شود و صدماتی مانند سوختگی ايجاد می‌كند.
در اثر تصعيد يخ خشک، گاز دی‌اکسیدکربن ايجاد می‌شود. اين گاز از هوای معمولی سنگين‌تر است و لذا به سطح پایين محيط منتقل شده و هوای معمولی را به بالا هدايت می‌كند. اگر مقدار دی‌اكسيد‌كربن در محيط زياد شود باعث خفگی انسان خواهد شد. در اثر تنفس بيش از اندازه دی‌اكسيد‌كربن، نفس كشيدن انسان سخت می‌شود و ناخن‌ها و لب‌ها به رنگ آبی تيره در می‌آید.
تذکر: در محيطی كه يخ خشک نگهداری يا استفاده می‌شود، حتما تهويه مناسبی در نظر گرفته شود تا گاز دی‌اكسيد‌كربن را به خارج هدايت كند.
هيچوقت يخ خشک را در مخازن كاملا آب‌بندی شده قرار ندهيد زيرا در اثر تصعيد فشار داخل مخزن افزايش يافته و باعث انفجار می‌شود.
سطحی كه يخ خشک روی آن قرار می‌گيرد بايد مناسب دمای پایين باشد در غير اين صورت در اثر سرمای شديد سطح مربوطه ترک می‌خورد.
خطر: يخ خشک را در دسترس كودكان قرار ندهيد.
مقاله‌ای که خواندید به قلم مهندس زاره انجرقلی، از متخصصین سامانه رهجو نوشته شده است. اگر می‌خواهید بیشتر از اطلاعات و آموزش‌های این استاد بزرگوار استفاده کنید، حتما فیلم آموزش سردخانه را در سامانه رهجو تماشا کنید تا دقیق‌ترین و کامل‌ترین اطلاعات را در مورد سردخانه و عیب‌یابی و تعمیر آن به‌دست آورید.