ドライアイス

ドライアイス(Dry ice)とは

炭酸ガスを固化成型した、固形二酸化炭素の商品名で、(1925年に工業的大量生産に成功した、アメリカのドライアイス・コーポレーションの商品名)
-78.9℃の純白大理石のような固体のことです。

我が国では、1928年同社から製造販売権を得て、日本ドライアイス株式会社(後の昭和炭酸株式会社)が設立され、製造販売が開始されました。
弊社は昭和炭酸株式会社の直販会社:昭炭商事株式会社(昭和炭酸株式会社に吸収合併後、2012年1月1日昭和電工ガスプロダクツ株式会社に社名変更)と、代理店契約を締結しております。

ドライアイスの性質

ドライアイスは大気圧の下では液体にはならず、周囲から熱を奪いながら、固体から直接気体の炭酸ガスになります。
この現象を昇華といいます。
直接気体になることから、氷のように冷却物を水で濡らすことがありません。
この冷却力は0℃の場合、1kgに付き152kcalで、氷(80kcal)の約1.9倍の能力があります。
比重は1.56(氷0.9の1.73倍)で、氷と違って水に沈みます。
昇華時の発生ガス量は0℃の場合で、もとの体積の約750倍1kgのドライアイスで約0.5m3のガスが発生し、密閉容器の場合のガス圧は70kg以上に達しますので、耐圧容器でない場合非常に危険です。

簡易極低温装置

上記のドライアイスの極低温(-78.9℃)を利用して、液体窒素のような手に入りにくい資材を使わなくても、容易に極低温装置を作ることが出来ます。
その方法は、右の表のような凝固点の低い寒剤を注いだ容器に、砕いたドライアイスを適量投入し、よくかき混ぜるだけで可能です。
ただし寒剤の取扱いには細心の注意が必要です。

図1

炭酸ガスの性質

水に溶けやすく、サイダーやコーラなど炭酸飲料全般に使われている、無色無臭無毒の気体で、水分と作用したとき、弱酸性の刺激臭を発生させます。
バクテリアやカビの繁殖を防止します。
食料品に含まれている、脂肪分の酸化を遅延する効果があります。
消火性を有しており、火気に対して安全です。
空気の約1.5倍の重さがあり、周囲の水分を凝結させながら、緩やかに下方へ流れる様が雲海に似ていることから、「白雲」の演出に使われます

ドライアイス、炭酸ガスの欠点

炭酸ガスは水に溶けやすく、弱酸性の刺激臭を発生させますので、生クリームなど、水分の多い食品に酸味が移ることがあります。
箱内が酸欠となるため、生きた食材等の輸送には向きません。
生ものは近づけすぎると、凍結する危険があります。

取扱注意事項

直接手で触れたり、口に入れない!
凍傷を起こすことがあります。
容器は絶対密閉しない!
非炭酸飲料用ペットボトル、注ぎ口がくびれた容器の場合は、フタをしなくても、破裂することがあります。
割って使うときは、布か包装紙の上から割る!
破片が目に入ることがあります。
地下室などの密室では絶対使用しない!
室内で使用する場合は、窓を開け、充分に換気を行う!
(お子様の集まる場所で使用するときは、窓の高さにも気を遣ってください。お子様の肩の高さより窓の位置が上にある場合は、大人は大丈夫でも、子供は酸欠に陥り、非常に危険です。)
車中に持ち込む場合は必ず後部トランクに入れてください!
酸欠を起こし危険です。
子供の手の届かない場所に保管する!
誤飲等の事故の危険性があります。

ドライアイス使用量の目安

小型容器の場合

小型保冷箱(厚さ2cm、発泡スチロール製)に、ドライアイス1kg入れた場合(外気温20℃~25℃)(冷蔵品は+7℃、冷凍品は-10℃以下で保冷)の保冷時間
保冷箱の内壁面積は箱の形状により大きく変化しますので下の表はあくまで目安です。正確には実測が必要です。
保冷効果は断熱材の材質、厚み、気密性に大きく左右されます。安全のため2割増量してください。
特に、保冷箱の蓋を開閉した場合は、急激に温度上昇しますのでご注意下さい。
アイスクリームは冷凍品の保持時間の1/2(2倍のドライアイスが必要)が目安です。

図2

保冷車、コンテナの場合

1時間当たりの必要ドライアイス重量
保冷車、コンテナ等は所定の温度まで予冷しておいてください。
下記の表には予冷に要するドライアイスの重量は含まれません。(断熱材ウレタン50mm使用)
安全のため2割増量してください。

図3

算定式

図4

A =保冷箱の内壁面積(㎡)

保冷箱の内壁面積

  • 20リットル箱・・・0.5㎡
  • 30リットル箱・・・0.6㎡
  • 50リットル箱・・・0.8㎡

保冷箱の内壁面積

  • 軽車両・・・10㎡
  • 2t積・・・21.4㎡
  • 6t積・・・45.6㎡
  • 10t積・・・75㎡
  • 750k積・・・14㎡
  • 3.5t積・・・31.9㎡
  • 8t積・・・54.4㎡
  • 15t積・・・85㎡

Hr = 輸送時間

℃ = 温度差(外気温-保冷温度)

K = 熱貫流率(熱伝導率/厚み)

  • 100mmの発泡スチロールで0.35~0.40
  • 50mmの発泡ポリウレタンで0.5~0.60
  • 防熱無しのバンボデーで6.0~10.0

詳しくはドライアイスQ&Aを参考にしてください。

 
ドライアイスの昇華速度

図5

ドライアイスは左図のような昇華曲線をたどりますので、ドライアイスのカットの仕方、包装の仕方等で昇華速度を目的の時間に調節することが必要です。

過大包装は保冷効果を妨げますし、過小包装は途中で昇華しきってしまい、急激な温度上昇を来します。