Hielo seco: qué es y para qué se usa
El hielo seco es el nombre que recibe el dióxido de carbono (CO2) en estado sólido cuya temperatura a presión atmosférica es la de -78,5 º C. En nuestro nuevo post, Lorena Sanz, experta del área de alimentación de Nippon Gases, nos cuenta todo sobre este producto que cada vez es más popular y sus diversos usos.
¿Cuáles son las principales características del hielo seco? ¿Cómo se consigue?
El dióxido de carbono está presente en la atmósfera en aproximadamente 0,03% de su volumen al nivel del mar. El C02 es un elemento fundamental del ciclo de la vida generándose durante la respiración de humanos y animales y siendo empleado como nutriente por los vegetales. Las plantas, a su vez, liberan oxígeno que como ya sabemos es necesario durante la respiración de los seres vivos.
A diferencia de los gases atmosféricos el CO2 no procede de plantas de separación de aire. Aunque en ocasiones se obtiene por procesos de combustión directa la forma habitual de producción de CO2 es como un sub-producto de diversos procesos industriales como lo siguientes:
– Subproducto de plantas de combustión de coque, fuel o gases derivados del petróleo.
– Subproducto de productos de fermentación.
– Pozos naturales.
– Subproducto de síntesis.
– Calcinación de piedra caliza.
Mediante tecnología avanzada se obtiene dióxido de carbono de gran pureza como subproducto de plantas petroquímicas que se refina con un tratamiento posterior de compresión, licuefacción, secado y desodorización. En las plantas de tratamiento se obtiene C02 en fase líquida almacenándolo a baja temperatura y baja presión (21 bar y -18ºC) en grandes depósitos preparados especialmente para proceder a su posterior distribución mediante cisternas de transporte.
¿Qué propiedades tiene el hielo seco?
| Temperatura | -78ºC |
| Humedad generada | 0% |
| Calor de sublimación | 136 kcal/kg |
| Calor de sublimación + calor específica (0ºC) | 152 kcal/kg |
| Densidad específica | 1,5 kg/dm3 |
| Densidad del gas sublimado | 2,7 kg/m3 |
Aunque la forma más común en la que se encuentra el CO2 sea en estado gaseoso, bajo determinadas condiciones se puede encontrar también en estado líquido o sólido como es el caso del hielo seco.
Estado gaseoso. A presiones y temperaturas normales. Pesa un 53% más que el aire, es incoloro, no tóxico, soluble en agua y normalmente inodoro.
Estado líquido. A bajas temperaturas y altas presiones el gas se licua y tiene una densidad similar a la del agua. Por encima de 31 ºC no se puede licuar a ninguna presión (temperatura crítica). El CO2 líquido sólo puede existir entre la temperatura crítica (31 ºC) y la del punto triple (-56,6°), correspondiéndole las presiones de 74,5 bar y 4.2 bar respectivamente. El punto triple (PT) es la temperatura y presión en la que existe el CO2 en las tres fases simultáneamente.
Estado sólido. Al expansionarse a la atmósfera el CO2 líquido se solidifica en forma de nieve carbónica. Esta nieve se sublima (pasa a estado gaseoso directamente) a -78,5ºC. La nieve carbónica comprimida con pistones hidráulicos a alta presión se convierte en hielo seco, compacto, traslúcido y de gran capacidad frigorífica (152 Kcal/kg.). Este hielo seco se produce y distribuye en formatos diversos: pellets de 3 mm. de diámetro, nuggets cilíndricos de 25 mm. de longitud, pastillas, bloques, etc.
El CO2 en recipientes cerrados está en equilibrio de fase gas y líquida por encima del punto triple. Cuando el hielo seco intercambia su frío latente con el medio circundante, se transforma de sólido a gas sin pasar por estado líquido: este proceso de transformación se denomina sublimación.
Cada kilogramo de hielo seco genera al sublimarse 136 Kilofrigorías. El gas producido, como el propio hielo seco, también se encuentra a una temperatura de -78,5 ºC; este gas cede además 14-16 frigorías extra, lo que permite obtener hasta 152 Kilofrigorías por cada kilogramo.
La comparativa de la eficacia termodinámica entre el hielo seco y el hielo de agua es muy ilustrativa:
- A igualdad de peso el hielo seco posee una capacidad refrigerante equivalente a un 170% respecto al hielo de agua tradicional
- Al ser la densidad del hielo seco superior a 1,5 Kgs./dm3 y la densidad del hielo de agua igual a 0,95 Kgs./dm3 resulta que, a igualdad de volumen de hielo utilizado, el hielo seco posee una capacidad refrigerante equivalente a un 270% respecto al hielo tradicional.
Todo esto implica que en aquellas aplicaciones en las que el volumen ocupado por el hielo es un factor crítico, el hielo seco constituye la mejor elección.
Hielo seco vs Glicol
Su calificativo se debe a que al ceder sus frigorías, el CO2 sólido se gasifica sin generar líquido, agua o humedad de ningún tipo. De hecho, al sublimarse se genera una atmósfera saturada de dióxido de carbono que al ser un gas seco,tiende a reducir el grado de humedad en el ambiente. Esta característica es muy interesante cuando se trata de conservar productos sensibles a la humedad.
Podemos ver un caso práctico, Para unas condiciones idénticas de temperatura ambiente (16°C) y humedad relativa (50%), la conservación dentro de una caja de poliestireno evolucionaría de forma diferente según empleemos placas glicoladas o Hielo Seco.
- Glicol: al introducir placas de glicol en el envase la temperatura disminuye y comienza a aumentar la humedad relativa en el interior de la caja. La consecuencia es que a los 30 minutos (aprox.), se logra alcanzar el punto de saturación del aire (punto de rocío) y se inicia la condensación de humedad sobre el producto a conservar
- Hielo seco: al introducir el hielo seco la temperatura disminuye más intensamente, se genera C02 gas seco y más pesado que el aire inicial. Este es desplazado hacia el exterior del envase y como consecuencia la humedad relativa disminuye hasta niveles cercanos al 20%.
¿Qué aplicaciones tiene el hielo seco?
Aplicaciones tradicionales:
Catering
- Transporte platos preparados (comedores empresas, colegios, etc)
- Cátering de líneas aéreas
- Conservación materias primas
Industria agro-alimentaria
- Refrigeración de masas (panadería, industria cárnica, etc.)
- Apoyo a congelación mecánica
- Transporte de muestras congeladas / refrigeradas
- Refrigeración e inertización de vegetales en campo (uvas, guisantes)
- Refrigeración de uva en cosecha y mostos en bodegas
- Limpieza criogénica
Industria farmaceutica / hospitales
- Ensayos de Laboratorio
- Conservación de reactivos, plasma, sueros, cultivos histológicos, etc.
- Microtomía, liofilización, etc.
- Transporte de reactivos, vacunas, cosméticos, etc.
Industria Química
- Enfriamiento rápido de plantas y reactores
- Ensayos de laboratorio
Industria del Metal
- Tratamiento Sub-Cero
- Calaje de piezas
- Ensayos de laboratorio
- Limpieza criogénica
Industria del Caucho / Plástico
- Desbarbado criogénico
- Crio-molienda
- Limpieza criogénica
Eventos y espectáculos
- Generación de niebla baja en espectáculos,
- efectos especiales, etc.
Seguridad
Nunca emplear hielo seco en áreas confinadas.
El hielo seco genera CO2 gas por sublimación pudiendo provocar una rápida asfixia por suboxigenación.
¡Evite el contacto con piel y ojos!
La baja temperatura del hielo seco (-78,5 ºC) puede causar una severa quemadura por contacto directo.
No manipule nunca hielo seco con las manos desnudas.
Es obligatorio el empleo de guantes protectores adecuados. Se recomienda el empleo de gafas de seguridad, ropa larga que cubra las extremidades y zapatos protectores.
Nunca ingiera hielo seco.
Si el hielo seco se ingiere accidentalmente puede causar una lesión interior severa por quemadura. Nunca ponga hielo seco en las bebidas para enfriarlas.
Mantener alejado el producto alejado del alcance de los niños.
Sólo los adultos deben ocuparse de la manipulación del hielo seco.
Aquiera el hielo seco en la presentación deseada.
Nunca corte un bloque de hielo seco por sí mismo; nunca use un martillo para convertir un bloque de hielo seco en pequeñas porciones.
Transporte de hielo seco en vehículos propios.
Mantenga bien ventilada la cabina de su vehículo durante el transporte de hielo seco. Nunca deje el hielo seco en un vehículo estacionado por tiempo prolongado. La sublimación de hielo seco en un vehículo de pasajeros puede producir la acumulación de concentraciones peligrosas de dióxido de carbono (CO2) pudiendo provocar asfixia. Puede transportarse sin especiales medidas de ventilación cuando el hielo seco se localice en una caja cerrada y separada del vehículo. Al abrir la zona cerrada destinada a la carga con hielo seco permita que se realice una buena ventilación durante 5 minutos antes de entrar.
No almacene nunca hielo seco en vidrio o contenedores herméticos.
El almacenamiento en contenedores herméticos o sellados pueden originar la rotura del contenedor por sobrepresión.
Nunca almacene hielo seco en cámaras de refrigeración o congelación ni en áreas confinadas.
El almacenamiento en cámaras de conservación de productos refrigerados o congelados, así como en cualquier área confinada sin la adecuada ventilación, puede provocar una suboxigenación ambiental con efectos letales.
No dejar hielo seco en suelos cerámicos o laminados.
Puede deteriorar los materiales de fijación del suelo. En su lugar, se recomienda emplear superficies de madera.
No poner hielo seco en contacto directo con alimentos/bebidas.
Puede ocasionar quemaduras superficiales en los alimentos. Las botellas o latas de bebidas pueden explotar.
No tire el hielo seco a la basura.
Permita que el hielo seco se sublime lentamente en un área bien ventilada donde no sea posible la saturación del aire por CO2 gas.
No elimine el hielo seco por fregaderos o toilets.
Puede deteriorar tuberías y materiales cerámicos.
No deposite el hielo seco en contenedores o áreas de acceso público.
Ante cualquier duda puedes contactar con nuestra experta en alimentación haciendo click aquí.