Сколько жидкого CO₂ нужно на тонну сухого льда

Гранулятор превращает в сухой лёд меньше половины жидкости, которую получает, — остальное мгновенно испаряется. Что это значит для счёта за сырьё, объёма ёмкости и давления на входе.

Сухой лёд — это твёрдый диоксид углерода, и делают его из того же жидкого CO₂, который покупает пивоварня или сварочный цех. Неожиданностью для тех, кто планирует цех, становится коэффициент переработки: из килограмма жидкости килограмма гранул не выходит.

Почему льдом становится меньше половины

Жидкий CO₂ приходит к гранулятору под давлением около 20 бар при температуре −20 °C. Когда его выпускают до атмосферного давления, часть мгновенно переходит в газ, а тепло, которое забирает это испарение, замораживает остальное в снег с температурой −78,5 °C. Дальше снег прессуют в гранулы или блоки.

Физика фиксирует соотношение примерно на уровне 40–45% снега и 55–60% газа мгновенного вскипания. На практике это означает 2,2–2,5 кг жидкого CO₂ на килограмм сухого льда, если газ вскипания просто стравливают. Производства, возвращающие этот газ на сжижение, снижают показатель до 1,1–1,2 — но для этого нужна система рекуперации, а не один лишь гранулятор.

Цифры в правой колонке и объясняют, почему цех сухого льда — тяжёлый потребитель даже при скромном выпуске. Ёмкость на 50 м³ вмещает около 48 тонн — это меньше двух недель запаса для линии 200 кг/ч на полных сменах. Объём хранения здесь подбирают под график поставок значительно жёстче, чем в большинстве других применений.

Давление — параметр, который ломается первым

Гранулятору нужна жидкость в узком диапазоне давления, обычно около 18–21 бар. Длительный большой отбор охлаждает содержимое ёмкости, и давление падает — а гранулятор, получающий жидкость ниже своего диапазона, начинает выдавать мягкую гранулу низкой плотности, которая быстрее сублимирует уже в термобоксе клиента.

• Змеевик подъёма давления, подобранный под непрерывный расход, а не под средний.
• Изолированные жидкостные линии, максимально короткие по компоновке.
• Линия сброса газа вскипания, выведенная наружу: это большой непрерывный поток, а не струйка.
• Газоанализ в цехе, потому что CO₂ непрерывно выделяют и гранулятор, и складируемый продукт.

Чистота: лёд наследует её от жидкости

Сухой лёд для охлаждения пищевых продуктов, перевозки фармацевтики или очистки пищевого оборудования контактирует с продуктом, поэтому жидкий CO₂ за ним должен быть пищевым по ISBT. Ничто в процессе грануляции не очищает газ — всё, что есть в жидкости, попадает в гранулу, а потом сублимирует прямо на продукт. Входной контроль должен стоять у ёмкости, до того как жидкость дойдёт до машины.

В Украине сухой лёд в промышленных объёмах производит, в частности, IceLab — производства в Киеве и Львове с мощностью до 400 кг/ч и складом сырья на 60 тонн. Именно этот склад здесь показателен: при такой производительности снабжение CO₂ приходится строить как непрерывное промышленное питание, а не как периодическую закупку.

Что посчитать до заказа гранулятора

1. Реальный нужный выход гранул за смену, включая сезонные пики.
2. Потребность в жидком CO₂ по норме 2,2–2,5 кг на килограмм льда, если вы не покупаете ещё и рекуперацию.
3. Объём хранения, который принимает одну полную автоцистерну с рабочим резервом.
4. Непрерывный расход и производительность системы подъёма давления, удерживающей входной диапазон.
5. Вентиляцию и газоанализ для цеха и для склада готового продукта.