น้ำแข็งแห้ง (Dry ice) ประโยชน์ การผลิต และอันตรายต่อร่างกาย

238
  •  
  •  
  •  
  •  

น้ำแข็งแห้ง (Dry ice หรือ Cardice) เป็นคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ที่อยู่ในรูปของแข็ง มีสภาพเป็นสารเย็นจัด อุณหภูมิติดลบกว่า -78.5 องศาเซลเซียส (°C) ไม่เกิดการหลอมเหลว และไม่มีสารพิษปนเปื้อนหรือตกค้างในการใช้งาน ไม่เป็นสารอันตราย ง่ายต่อการเก็บรักษา และเคลื่อนย้าย จึงนิยมนำมาใช้สำหรับเป็นสารหล่อเย็น และสำหรับการแช่รักษาผลิตภัณฑ์ โดยเฉพาะในด้านอาหารหรืออุตสาหกรรมอาหารอย่างกว้างขวาง

ประวัติความเป็นมาน้ำแข็งแห้ง
น้ำแข็งแห้ง ถูกค้นพบครั้งแรกในประเทศฝรั่งเศส ในปี ค.ศ. 1835 โดยนักประดิษฐ์ชาวฝรั่งเศสชื่อ อาดรีอ็อง ฌ็อง เปียร์ ทิโลรีเยร์ (Adrien-Jean-Pierre Thilorier) โดยเขาได้ค้นพบว่า ถังบรรจุก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เหลวที่เมื่อเปิดฝาถังออกจะสังเกตพบควันของก๊าซลอยฟุ้งกระจายขึ้นมาอย่างรวดเร็ว ซึ่งควันเหล่านั้นเป็นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์  และเมื่อก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เหลวระเหิดจนหมดจึงพบว่ามีก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์บางส่วนเหลืออยู่ก้นถังในสถานะของแข็ง หรือ ที่เรียกว่า น้ำแข็งแห้ง

ต่อมา ในปี ค.ศ. 1924 ที่ประเทศสหรัฐอเมริกา ทอมัส บี. สเลต (Thomas B. Slate) ได้ยื่นจดลิขสิทธิ์น้ำแข็งแห้ง และการผลิตเพื่อการจำหน่าย ทำให้ทอมัส บี. สเลต เป็นคนแรกที่สามารถผลิตน้ำแข็งแห้งในระดับอุตสาหกรรมได้สำเร็จ และต่อมา ในปี ค.ศ. 1925 บริษัท ดรายไอซ์คอร์ปอเรชันออฟอเมริกา (DryIce Corporation of America) ได้ตั้งชื่อทางการค้าของน้ำแข็งแห้งว่า “ดรายไอซ์” (dry ice) และเป็นชื่อเรียกสามัญที่ใช้เรียกกันมาจนถึงปัจจุบัน

คุณสมบัติน้ำแข็งแห้ง
น้ำแข็งแห้ง คือ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ที่อยู่ในสภาพของแข็งที่เย็นจัด มีลักษณะเป็นก้อนสีขาว ไม่มีกลิ่น มีรูปทรงไม่แน่นอน ประกอบด้วยอะตอมของคาร์บอน (C) 1 อะตอม และออกซิเจน (O) 2 อะตอม มีมวลโมเลกุล 44.01 กรัม/โมล ไม่ละลายในตัวทำละลายใดๆ แต่จะระเหิดกลายเป็นก๊าซเมื่ออยู่ภายใต้ระบบเปิดที่อุณหภูมิห้อง และหากสัมผัสกับน้ำจะทำให้การระเหิดรวดเร็วยิ่งขึ้น

การผลิตน้ำแข็งแห้ง [3]
การผลิตน้ำแข็งแห้ง ประกอบด้วยขั้นตอนต่างๆ ดังนี้
1. นำก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เข้าสู่กระบวนการทำให้เป็นของเหลว จากนั้น ทำการลดความดันให้เหลือที่ 300 psi และลดอุณหภูมิให้เหลือที่ -21 องศาเซลเซียส (°C) ซึ่งเมื่อถึงระดับความดัน และอุณหภูมินี้ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ก็จะเริ่มเป็นของเหลว
2. ทำการลดความดันให้เหลือที่ 60.4 psi และลดอุณหภูมิให้เหลือที่ -56.6 องศาเซลเซียส (°C) ซึ่งเมื่อถึงระดับความดัน และอุณหภูมินี้ คาร์บอนไดออกไซด์เหลวก็จะเริ่มแข็งตัวเรื่อยๆ
3. ทำการลดอุณหภูมิลงจนเหลือที่ -78.5 องศาเซลเซียส (°C) ซึ่งเมื่อถึงระดับความดัน และอุณหภูมินี้ คาร์บอนไดออกไซด์เหลวก็จะจับตัวกันเป็นก้อน จนได้ผลิตภัณฑ์เป็นน้ำแข็งแห้ง

การใช้ประโยชน์น้ำแข็งแห้ง [1], [2]
น้ำแข็งแห้งมีอุณหภูมิเย็นจัด มีอุณหภูมิติดลบกว่า -78.5 องศาเซลเซียส (°C) ทำให้สิ่งที่อยู่ใกล้หรือสิ่งที่ถูกแช่มีสภาพเย็นจัดไปด้วย จึงนำมาใช้ประโยชน์สำหรับผลิตภัณฑ์ที่ต้องการเก็บรักษาไว้ที่อุณหภูมิต่ำ ประกอบด้วยผลิตภัณฑ์ในหลายด้าน นอกจากนั้น ยังใช้ประโยชน์เพื่อการอื่นได้ด้วยเช่นกัน
1. ด้านอาหาร
– ในด้านอาหาร ทั้งในระดับธุรกิจขนาดเล็ก ขนาดกลาง และขนาดใหญ่ระดับอุตสาหกรรม นิยมใช้น้ำแข็งแห้งสำหรับการแช่แข็งผลิตภัณฑ์ที่ต้องรักษาความสด หรือ ให้คงสภาพเป็นของแข็งไว้ อาทิ เนื้อสัตว์ เนื้อปลา ไอศกรีม อาหารปรุงสำเร็จ ผัก และผลไม้ เป็นต้น



2. ด้านอุตสาหกรรม
– น้ำแข็งแห้งในภาคอุตสาหกรรมถูกนำมาใช้สำหรับเป็นสารทำความสะอาด โดยการพ่นน้ำแข็งแห้งลงบนพื้นผิวของวัสดุ อาทิ ชิ้นงานเครื่องจักร แบบพิมพ์ แบบหล่อ เพื่อทำความสะอาดฝุ่น คราบน้ำมันไขมัน และคราบสกปรกอื่นๆ
– ถูกนำมาใช้เพื่อช่วยการแยกหรือทำลายชิ้นส่วนยางรถยนต์ หรือ วัสดุกันเสียงในรถยนต์ ที่ผลิตจากแอสฟัลต์ เพื่อให้ง่ายต่อการถอดรื้อ และซ่อมแซม

3. ด้านการแพทย์
– น้ำแข็งแห้ง ถูกใช้สำหรับแช่รักษาสภาพศพ แช่อวัยวะ แช่ตัวอย่างเชื้อ แช่รักษายา หรือสารเคมี และสิ่งที่ต้องใช้ในห้องปฏิบัติการ
– ใช้เป็นสารรักษาหูดที่ผิวหนัง โดยนำก้อนน้ำแข็งแห้งประคบให้ทั่วบริเวณก้อนหูด ซึ่งความเย็นจัดจะเข้าทำลายเนื้อเยื่อของก้อนหูดจนเซลล์ตาย และหลุดลอกออก แต่วิธีนี้จะทำให้เกิดแผลบริเวณก้อนหูด และอาจเกิดการอักเสบของแผลได้

4. ด้านวิทยาศาสตร์
ในห้องปฏิบัติการ มีการใช้นำแข็งแห้งสำหรับเก็บรักษาสภาพตัวทำละลายอินทรีย์ และถูกใช้ในขั้นตอนการเตรียมสารหรือทำให้เกิดปฏิกิริยาเคมีในสภาวะที่อุณหภูมิต่ำ รวมถึงใช้เป็นสารให้ความเย็นหรือช่วยลดอุณหภูมิของสารในสถานะก๊าซให้เป็นของเหลวในกระบวนการกลั่นต่างๆ

5. เกษตรกรรม
– น้ำแข็งแห้ง ถูกใช้เป็นสารแช่น้ำเชื้อสำหรับการผสมเทียมสัตว์ ทั้งน้ำเชื้อปลา กบ โค กระบือ เป็นต้น
– ใช้เป็นเหยื่อดักจับแมลงศัตรูพืช

6. ด้านนันทนาการ
น้ำแข็งแห้ง เมื่ออยู่ในสภาวะเปิดที่อุณหภูมิห้อง ด้วยการวางไว้ที่พื้นหรือแช่น้ำ น้ำแข็งแห้งจะดูดความร้อนจนเปลี่ยนสถานะกลับเป็นก๊าซอย่างรวดเร็ว ทำให้เกิดหมอกหรือควันฟุ้งกระจายปริมาณมาก ด้วยเหตุนี้จึงนำมาประยุกต์ใช้ในงานนันทนาการต่างๆ เพื่อเพิ่มความบันเทิง อาทิ คอนเสิร์ตนักร้องนักแสดง ละครเวที และวาระการเปิดงาน เป็นต้น

การใช้น้ำแข็งแห้งเพื่อเพิ่มความบันเทิงจะใช้นำแข็งแห้งบรรจุใส่ในภาชนะที่มีช่องปล่อยควันออกทางเดียวหรือสองทาง โดยในภาชนะจะมีการเติมน้ำเพื่อให้เกิดควันก๊าซได้รวดเร็ว และมีปริมาณมาก เพียงพอที่จะทำให้เกิดควันคล้ายกับเมฆหมอกได้ แต่หากไม่มีการเติมน้ำ การเกิดก๊าซนั้นจะเกิดช้า และมีปริมาณน้อย


การบรรจุ และภาชนะบรรจุ
ภาชนะที่ใช้บรรจุน้ำแข็งแห้งอาจทำจากโลหะหรือพลาสติก ซึ่งด้านในมีฉนวนกันความร้อนอีกชั้นเพื่อป้องกันความร้อนไม่ให้สัมผัสกับน้ำแข็งแห้ง หรือ อาจเป็นถังพลาสติกอย่างเดียว แต่มีความหนา และสามารถปิดได้สนิท

อันตรายน้ำแข็งแห้งต่อร่างกาย [1]
1. น้ำแข็งแห้งมีสภาวะเป็นของแข็งที่เย็นจัด หากจับหรือสัมผัสโดยตรงจะทำให้เกิดโรคความเย็นกัดได้ ซึ่งจะแสดงอาการผิวหนังไม้ เซลล์เนื้อเยื่อด้านในถูกทำลาย ทำให้เกิดอาการแสบร้อนอย่างรุนแรง และต่อมาเนื้อเยื่อจะเน่าเปื่อยกลายเป็นแผลลึก
2. น้ำแข็งแห้งที่สัมผัสกับน้ำหรือไม่สัมผัสในอุณหภูมิห้องในสภาวะเปิด น้ำแข็งแห้งจะระเหิดกลายเป็นหมอกควันของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ฟุ้งกระจายไปทั่ว หากอยู่ในสถานที่นั้น โดยเฉพาะสถานที่อับ การระบายอากาศไม่ดี อากาศดี และออกซิเจนก็จะถูกไล่ออกหมด คงเหลือแต่ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ และหากเกิดการสูดดมแล้วอาจทำให้หมดสติ และขาดอากาศหายใจจนเป็นสาเหตุทำให้เสียชีวิตได้
3. น้ำแข็งแห้งที่อยู่ในภาชนะปิดสนิท เมื่อได้รับความร้อนหรือได้รับอุณหภูมิเพิ่มขึ้น เช่น การเติมน้ำ น้ำแข็งแห้งจะเกิดการระเหิดกลายเป็นก๊าซแรงดันภายในภาชนะจนอาจทำให้เกิดการระเบิดได้ ยกตัวอย่างเช่น นำขวดพลาสติกใส่น้ำค่อนขวด จากนั้น นำก้อนน้ำแข็งแห้งใส่ในขวดพลาสติก ก่อนรีบปิดฝาให้มิดชิดทันที แล้วทิ้งไว้ ซึ่งจะเกิดการระเบิดของขวดพลาสติกภายในไม่กี่นาทีตามมา

เอกสารอ้างอิง
[1] wikipedia.org. Dry ice. ออนไลน์. สืบค้นเมื่อวันที่ 9 มีนาคม 2563. เข้าถึงได้ที่ : https://en.wikipedia.org/wiki/Dry_ice/.
[2] พัชร พิริยะวิทยะ. 2558. การศึกษาการทำความสะอาดโดยการพ่น-
ละอองน้ำแข็งแห้งที่ผลิตจากก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์.
[3] Parker, S.P.ed. 1992. McGraw-Hill encyclopedia of chemistry. New York.

ขอบคุณภาพจาก
– coulsoniceblast.com
– http://thaidryice.com


  •  
  •  
  •  
  •