Neopěvovaný hrdina Chill: Jak funguje váš výrobník ledu

Od mrazivého koktejlu na letní večer až po chladničku sbalenou na piknik, led je moderní nutnost, kterou často považujeme za samozřejmost. Před rozšířeným používáním mrazniček a automatických výrobníků ledu bylo získání stálé dodávky ledu pracným procesem zahrnujícím ledárny a masivní logistické úsilí. Dnes pokorní led maker , ať už jde o samostatný spotřebič nebo funkci uvnitř vaší chladničky, provádí tento malý zázrak s efektivní a fascinující vědou.

Věda zmrazování: Od vody k ledu

Výrobník ledu je ve svém jádru jednoduše stroj, který využívá fyzikální vlastnosti vody: změní se v pevnou látku – led – když její teplota klesne pod bod mrazu .

Změna fáze

Voda se skládá z molekul $H_2O$. V kapalném stavu se tyto molekuly neustále pohybují a klouzají jedna přes druhou. Aby se kapalná voda proměnila v pevný led, musíme ji dostatečně odebrat tepelné energie (teplo), aby se tyto molekuly zpomalily. Jakmile se dostatečně zpomalí, přitažlivé síly mezi molekulami je uzamknou do tuhého, opakujícího se vzoru zvaného a krystalová mřížka . Tato transformace je známá jako a změna fáze .

Chladící cyklus

Proces odvodu tepla je úkolem chladicí systém , což je principiálně totožné s tím, co chladí celou vaši lednici nebo klimatizaci. Tento cyklus zahrnuje čtyři klíčové komponenty a speciální kapalinu zvanou a chladivo .

• kompresor: Toto je srdce systému. Natlakuje plynné chladivo, což dramaticky zvýší jeho teplotu.
• Cívky kondenzátoru: Horké vysokotlaké chladivo proudí spirálami, obvykle na zadní nebo spodní straně spotřebiče. Uvolňuje své teplo do okolního vzduchu (kuchyně). Při ochlazování se chladivo mění zpět na kapalinu.
• Expanzní ventil (nebo kapilární trubice): Kapalné chladivo prochází úzkým ventilem, který rychle snižuje jeho tlak. Tento náhlý pokles tlaku způsobí, že chladivo okamžitě výrazně zchladne.
• Cívky výparníku: Zde se stane kouzlo výrobníku ledu. Superchlazené kapalné chladivo proudí spirálami, které jsou obvykle v přímém kontaktu s miskou na výrobu ledu. Tento studený povrch rychle přitahuje teplo ven vody, což způsobí zamrznutí vody. Chladivo, které absorbovalo teplo, se přemění zpět na plyn a proudí zpět do kompresoru, kde se cyklus znovu spustí.

Anatomie automatického výrobníku ledu

Ve většině moderních chladniček pracuje automatický výrobník ledu v jednoduchém, časovaném cyklu, obvykle vyrábí dávku ledu každou jednu až dvě hodiny.

Zásobování vodou

Za prvé, výrobník ledu potřebuje vodu. A solenoidový ventil řídí tok vody z hlavního potrubí vašeho domova (obvykle filtrované) do malého, plastového nebo kovového led mold nebo zásobník. Tento ventil je typicky spouštěn časovačem nebo senzorem.

Zmrazování a snímání

Jakmile je forma naplněna, spirály výparníku kolem formy začnou chladit vodu. Načasování tohoto kroku je zásadní. Jakmile je voda zcela zmrzlá, jedna ze dvou běžných metod signalizuje, že je led připraven:

• Termostat/časovač: Základní systém používá jednoduchý časovač. Po předem stanovené době (např. 60 minut) stroj předpokládá, že led je pevný.
• Optický senzor (infračervený paprsek): Sofistikovanější systémy využívají infračervený paprsek svítící přes zásobník na led. Když paprsek zablokuje hromada ledu, stroj zastaví výrobu. Když hladina klesne, paprsek se odblokuje a výroba pokračuje. To je často označováno jako a plný senzor .

Sklizeň ledu

Jakmile je led plně vytvořen, musí být uvolněn z formy - proces známý jako sklizeň .

• Topné těleso: malý topné těleso v blízkosti formy se krátce aktivuje (asi 10-15 sekund). To mírně zahřeje povrch formy, jen tolik, aby rozpustil malou vrstvu ledu a uvolnil kostky, ale ne natolik, aby se kostky roztavily.
• Rameno vyhazovače: A motorizovaný vyhazovací rameno nebo hrábě pak zametají přes formu a vytlačují uvolněné kostky ven a do úložného koše níže. nahlas cinknutí slyšíte zvuk kostek padajících do koše.

Vypínací mechanismus

Pro pohodlí musí automatické výrobníky ledu zastavit výrobu ledu, když je zásobník plný. Toho je dosaženo a drátěné vypínací rameno (nebo kauční drát). Toto rameno spočívá na hromadě ledu. Když se nádoba na led plní, kostky tlačí rameno nahoru a drží je v poloze „nahoře“. Tento fyzický pohyb aktivuje spínač, který říká výrobníku ledu, aby zastavil svůj cyklus. Jakmile je led použit a hromada klesne, rameno spadne zpět dolů a spustí stroj, aby znovu začal vyrábět led.

Nepřetržitý, tichý cyklus zmrazování, ohřevu a vypouštění je důkazem chytrého inženýrství, které nám poskytuje nepřetržitou dodávku dokonale zmrzlé vody na vyžádání.

Beyond the Fridge: Speciální výrobníky ledu

Zatímco lednice výrobník ledu je nejběžnější, specializované jednotky používají různé techniky k vytvoření specifických typů ledu pro komerční a domácí použití.

Vločka a nugetový led

• Vločkový led: Vločkový led, který se používá především ve výkladech obchodů s potravinami pro mořské plody, se vyrábí seškrabováním vrstvy ledu z chlazeného vertikálního bubnu.
• Nugget Ice (nebo žvýkací led): Tento měkký, porézní led, oblíbený v restauracích a nemocnicích, se vyrábí slisováním ledových vloček do malých, vzdušných pelet.

Čiré výrobníky ledu

Častou stížností na led z lednice je jeho zakalený vzhled způsobený zachycenými vzduchovými bublinami a minerály zamrzajícími do středu kostky. Čiré výrobníky ledu (často používané barmany nebo pro špičkové nápoje) to řeší napodobováním procesu přirozeného zamrzání jezera: zmrazují vodu pomalu a směrově .

Tím, že se voda nejprve zmrazí ze spodní nebo horní vrstvy a voda se neustále míchá, vzduchové bubliny a nečistoty se vytlačují a koncentrují do posledního kousku vody, aby zmrzly, což se obvykle vyhodí. Výsledkem je křišťálově čistý, hustý led, který taje pomaleji a neředí nápoje tak rychle.