Технология криогенного измельчения применяется в различных областях. Известно, что при тонком и высокоскоростном измельчении доля энергии, затрачиваемая на преодоление трения, составляет 80-90% от ее общего расхода.
С конца 60-х годов в странах Западной Европы и США стали применять технологии измельчения при температурах глубокого холода – криоизмельчение (криопомол).
Свойство материалов увеличивать хрупкость при низких температурах (от -100°C до -190°C) дало возможность применять криотехнологии для измельчения любых твердых тел, в том числе взрывоопасных веществ. В качестве хладагента был выбран азот. Этот газ наиболее подходит, т. к. инертен (без внешнего воздействия не вступает в реакцию), пожаро– и взрывобезопасен. Так появилась технология криопомола азотом.Криопомол азотом применяется в промышленности, пищевой и фармакологической индустриях.
На основании технологии криопомола разработан метод криогенной резки – высокоточного способа получения заготовок из любого материала. Принцип действия заключается в управляемом разрушении материала мощной направленной струей жидкого азота, подаваемого под давлением.
Промышленное применение.
- Утилизация отходов: автомобильные покрышки, пластмассы, полимеры и другие материалы, выделяющие токсические вещества в атмосферу при нагреве. Предметы измельчаются в гранулы, отделяются от металлических и прочих примесей. Полученная крошка идет на последующую переработку уже как сырье.
- Утилизация холодильной техники – криотехнологии позволяют избежать попадания вредных веществ в атмосферу.
- Производство быстротвердеющего высококачественного цемента. В специальную установку загружается сырье и шихта, через патрубок из аппарата подается жидкий азот, выделенный из воздуха. По истечении определенного времени полученный высокомарочный цемент выгружается из криостата.
- Получение металлических нанопорошков для синтеза новых соединений. При таком способе частицы сохраняют постоянные размеры при нагревании до 900–950°C и отличаются повышенной стойкостью к спеканию за счет образования на поверхности оксидно-нитридной пленки.
Пищевая индустрия
- Сублимационное консервирование продуктов питания (мясо, молоко, чай, кофе, фрукты, овощи и др.) – высушивание и измельчение с помощью жидкого азота. Полученные порошки сохраняют способность быстро восстанавливаться. Это свойство широко используется при заготовке сухих концентратов: кофейного напитка, муки из цикория, сухого молока и др.
- Производство специй: перца, семян горчицы, корицы, мускатного ореха, трав и пр. При традиционном способе измельчения температура процесса повышается, что приводит к окислению и потере эфирных составляющих сырья. Криопомол азотом предотвращает эти негативные процессы, позволяя сохранить первоначальные свойства.
Фармакология и космецевтика
- Криопорошки – как продукт криоизмельчения лекарственного сырья широко применяются при производстве БАД. Щадящая технология позволяет получить частицы размерами до 0,5 мкм без потери витаминов и минералов. При обычном помоле активные вещества усваиваются не полностью, т.к. связаны с довольно большой молекулой белка. При низких температурах микроэлементы переходят в свободное состояние – хелатные соединения, легко усваиваемые организмом человека. Например, порошки амаранта, чаги, облепихи, валерианы, зародышей пшеницы и др.
- Космецевтика – симбиоз косметологии и фармакологии. Производители выпускают лечебную косметику, включающую в состав криопорошки лечебных растений или компонентов пилинга (яичная скорлупа).
Преимущества метода
Суммарное воздействие азота и низких температур дает ряд эффектов:
1. Предотвращение окисления, испарения и карамелизации сырья.
2. Сохранение цвета, эфирных масел, аромата и вкуса.
3. Сохранение витаминов, аминокислот и полной биологической активности исходного продукта.
4. Отсутствие химических примесей.
5. Атмосфера жидкого азота предотвращает выбросы при переработке опасных веществ за счет исключения взаимодействия материала и атмосферы.
6. Криопомол азотом безопасный, экологичный и не оказывает влияния на человека.
Криоизмельчение поможет в борьбе с объемными взрывами на невзрывоопасных производствах. Известны случаи в мукомольных цехах и на предприятиях по переработке сахара. В помещениях скапливается взвесь мелких частиц, большая площадь контакта пыли с кислородом создает взрывоопасную смесь, которая при случайном попадании искры вспыхивает в доли секунды, охватывая весь объем вещества. Сам принцип криопомола азотом исключает подобные явления.