น้ำแข็งแห้ง

การทำน้ำแข็งแห้ง

การทำน้ำแข็งแห้ง หลักการทำ คือ เพิ่มความดัน และลดอุณหภูมิ วัตถุดิบที่ใช้คือ ก๊าซ CO2

แผนผังการทำน้ำแข็งแห้ง

การทำน้ำแข็งแห้ง

          น้ำแข็งแห้ง (dry ice) คือ คาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ที่อยู่ในสถานะของแข็งที่อุณหภูมิประมาณ -79 0C
กระบวนการทำน้ำแข็งแห้งพิจารณาได้จากแผนภาพต่อไปนี้
เริ่มต้นนำก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์มาทำให้เป็นของเหลวก่อน โดยกระบวนการ Liquefaction คือนำก๊าซดังกล่าวมาเพิ่มความดันและลดอุณหภูมิ หลังจากได้คาร์บอนไดออกไซด์เหลวแล้ว จึงนำมาทำให้แห้งและทำให้บริสุทธิ์ด้วยวิธีการที่เหมาะสม จากนั้นจึงนำมาเพิ่มความดันและลดอุณหภูมิอีกครั้ง จนได้ความดันประมาณ 18 atm และอุณหภูมิประมาณ -25 0C จึงอัดคาร์บอนไดออกไซด์เหลวนั้นผ่านรูพรุน จะได้คาร์บอนไดออกไซด์แข็ง หรือน้ำแข็งแห้งที่มีลักษณะคล้ายเกล็ดน้ำแข็งซึ่งสามารถนำไปอัดเป็นก้อนได้
นำแข็งแห้งมีอุณหภูมิต่ำมาก สามารถระเหิดกลายเป็นไอได้โดยตรง จึงนำมาใช้ประโยชน์ในอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้องกับความเย็น หรือที่ต้องการอุณหภูมิต่ำ ๆ เช่น การแช่แข็งสัตว์น้ำ การทำไอศครีม การรักษาผักและผลไม้ให้สด เป็นต้น
         น้ำแข็งแห้งคืออะไร? เหมือนหรือแตกต่างจากน้ำแข็งธรรมดาทั่วไปอย่างไร? มีอันตรายมากน้อยแค่ไหน? คำถามเหล่านี้อาจจะเกิดขึ้นในใจผู้อ่านหลาย ๆ ท่าน หลังจากที่มีข่าวคราวผลกระทบจากน้ำแข็งแห้งเกิดขึ้นหลายครั้งในช่วงที่ผ่านมา
        น้ำแข็งแห้ง (dry ice) เป็นคาร์บอนไดออกไซด์ในสถานะของแข็ง เรียกอีกชื่อหนึ่งว่าคาร์บอนไดออกไซด์แข็ง หรือ solid carbon dioxide เตรียมได้จากการนำก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์มาผ่านกระบวนการอัดและทำให้เย็นลงภายใต้ความดันสูงกลายเป็นคาร์บอนไดออกไซด์เหลว แล้วลดความดันลงอย่างรวดเร็วโดยการพ่นคาร์บอนไดออกไซด์เหลวสู่ความดันบรรยากาศ ผลที่ได้คือเกล็ดน้ำแข็งคล้ายเกล็ดหิมะ แล้วจึงนำมาอัดเป็นรูปแบบและขนาดต่าง ๆ ตามวัตถุประสงค์ของการนำไปใช้ ซึ่งมีทั้งรูปแบบเป็นก้อน (block) ขนาดครึ่งถึง 15 กิโลกรัม เป็นแผ่น (slice) ขนาดตั้งแต่ครึ่งถึง 1 กิโลกรัมเป็นแท่ง (pellet) ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 3 มิลลิเมตร 9 มิลลิเมตร และ 15 มิลลิเมตร เป็นต้น



 ถึงแม้น้ำแข็งแห้งจะมีประโยชน์นานัปการ หากการใช้โดยขาดความระมัดระวังหรือรู้เท่าไม่ถึงการณ์ก็อาจก่อให้เกิดโทษได้เช่นกัน ผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นได้จากน้ำแข็งแห้ง ได้แก่ จากการสัมผัส หากจับต้องด้วยมือเปล่าหรือสัมผัสกับผิวหนังโดยตรงจะทำให้ผิวหนังไหม้จากความเย็นจัด (frost-bite) ได้ จากการระเบิดซึ่งเกิดจากการบรรจุน้ำแข็งแห้งในภาชนะปิดสนิทไม่มีช่องระบายอากาศทำให้เกิดการสะสมของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ระเหิดออกมา เมื่อถึงระดับหนึ่งจะเกิดแรงดันและระเบิดในที่สุด ดังนั้นในการขนส่งน้ำแข็งแห้งปริมาณมาก ๆ จะต้องเก็บในภาชนะบรรจุน้ำแข็งโดยเฉพาะที่มีช่องระบายอากาศ ซึ่งนอกจากจะเป็นการป้องกันการระเบิดแล้วยังช่วยลดอัตราการระเหิดของน้ำแข็งได้ ผลกระทบอีกอย่างที่จะเกิดขึ้นได้ก็คือ การเก็บน้ำแข็งแห้งปริมาณมากในห้องแคบ ๆ หรือห้องเพดานต่ำที่การระบายอากาศไม่ดีพอ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ระเหิดออกมาจะแทนที่ออกซิเจนที่ทำให้ขาดอากาศหายใจได้ ดังนั้นห้องที่ใช้หรือเก็บรักษาน้ำแข็งแห้ง หรือห้องแสดงคอนเสิร์ตที่ต้องใช้น้ำแข็งแห้งในปริมาณมาก ๆ จึงควรที่จะจัดให้มีที่ระบายอากาศอย่างเพียงพอ โดยปกติก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จะหนักกว่าอากาศจึงควรที่จะจัดให้มีที่ระบายอากาศอย่างเพียงพอ โดยปกติก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จะหนักกว่าอากาศจึงมักจะลอยอยู่ในระดับต่ำ ดังนั้นการระบายอากาศที่ดีจึงควรมีการระบายอากาศทางด้านล่าง
        จะเห็นได้ว่าการใช้น้ำแข็งแห้งในปริมาณมากส่วนใหญ่จะนำมาใช้ในทางอุตสาหกรรม ผู้บริโภคโดยทั่วไปอาจมีโอกาสสัมผัสน้ำแข็งแห้งได้จากรถจำหน่ายไอศกรีม น้ำแข็งแห้งที่แช่มากับอาหารหรือไอศกรีม ซึ่งเป็นปริมาณที่น้อยเมื่อเทียบกับการใช้ในภาคอุตสาหกรรม แต่อย่างไรก็ตาม สิ่งที่ต้องพึงระวังก็คือ น้ำแข็งแห้งไม่ใช่น้ำแข็งหรือไอศกรีมห้ามบริโภคโดยตรงโดยเด็ดขาด อย่าหยิบจับน้ำแข็งแห้งด้วยมือเปล่า หากน้ำแข็งแห้งนั้นห่อด้วยกระดาษจะเป็นการป้องกันการสัมผัสได้อีกทางหนึ่ง แต่ถ้าหากเกิดอาการน้ำแข็งกัดจากการสัมผัสให้ล้างด้วยน้ำปริมาณมาก ๆ ก่อนไปพบแพทย์ ข้อพึงระวังอีกประการหนึ่งก็คือ อย่านำน้ำแข็งแห้งมาเป็นอุปกรณ์เล่นสนุก โดยเฉพาะต้องระวังในเด็ก ๆ ที่อาจรู้เท่าไม่ถึงการณ์ เช่น การบรรจุในขวดปิดสนิทซึ่งจะทำให้เกิดการระเบิดได้ นอกจากนี้อย่านำน้ำแข็งแห้งเก็บในตู้เย็นเพราะจะทำให้ระบบทำความเย็นหยุดการทำงานได้เนื่องจากน้ำแข็งแห้งมีความเย็นมากกว่าความเย็นในตู้เย็น


       น้ำแข็งแห้งหรือดรายไอซ์ (Dry ice) หรือชื่อที่เป็นทางการคือ คาร์บอนไดออกไซด์แข็ง (Solid carbon dioxide) ในปัจจุบันได้มีการนำมาใช้กันมาก ซึ่งน้ำแข็งแห้งนั้นมีสถานะเป็น
      ของแข็ง มีความเย็นจัดถึง ลบ ๗๙ องศาเซลเซียส ที่อุณหภูมิห้องจะระเหิดเป็นก๊าซโดย ไม่หลอมละลายเป็นของเหลวเหมือนน้ำแข็งทั่วไป
ด้วยคุณสมบัติของน้ำแข็งแห้ง จึงสามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้หลายทาง เช่น ใช้ใน
อุตสาหกรรมการถนอมอาหารและไอศกรีม ใช้ในการขนส่งเวชภัณฑ์ ใช้ในการทำหมอกควันในการแสดงบนเวทีต่าง ๆ รวมทั้งใช้ในอุตสาหกรรมด้านทำความสะอาดเครื่องจักร
อันตรายของน้ำแข็งแห้งอยู่ที่
๑. การหยิบจับ สัมผัส น้ำแข็งแห้งโดยตรง เพราะจะทำให้บริเวณที่สัมผัสไหม้จากความเย็นจัดได้ ดังนั้นจึงห้ามสัมผัสน้ำแข็งแห้งโดยตรง
๒. อาจทำให้เกิดระเบิดในกรณีที่นำน้ำแข็งแห้งมาใส่ภาชนะที่ปิดสนิท เนื่องจากแรงดันที่เกิดขึ้นจากการที่น้ำแข็งแห้ง ระเหิดกลายเป็นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์สะสมจนถึงระดับหนึ่งที่สามารถระเบิดได้
๓. การใช้น้ำแข็งแห้งในห้องแสดงคอนเสิร์ต ควรต้องมีการจัดการระบายอากาศที่ดีพอ โดยเฉพาะการระบายอากาศทางด้านล่าง เพื่อป้องกันการสะสมของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งจะทำให้ขาดอากาศหายใจได้
๔. หากใช้น้ำแข็งแห้งเพื่อความเย็นของไอศกรีม ควรห่อน้ำแข็งแห้งด้วยกระดาษหรือบรรจุในถุงกระดาษให้เรียบร้อย