सुपरक्रिटिकल ड्रॉयिंग

सुपरक्रिटिकल सुखाने, जिसे क्रिटिकल पॉइंट सुखाने के रूप में भी जाना जाता है, तरल को त्रुटिहीन और नियंत्रित प्रकार से निकालने की प्रक्रिया है। यह माइक्रोइलेक्ट्रोमैकेनिकल प्रणाली (एमईएमएस) के उत्पादन, मसालों को सुखाने, एरोजेल के उत्पादन, कॉफी के डिकैफिनेशन और जैविक नमूनों के निर्माण में उपयोगी है।

चरण आरेख

जैसे ही तरल शरीर में पदार्थ तरल से गैस की सीमा को पार करता है (चरण आरेख में हरा तीर देखें), तरल सीमित दर पर गैस में परिवर्तित जाता है, जिससे तरल की मात्रा घट जाती है। जब यह विषम वातावरण के भीतर होता है, तो तरल शरीर में पृष्ठ तनाव किसी भी ठोस संरचना के विरुद्ध होता है जो तरल के संपर्क में हो सकता है। तरल-गैस-ठोस जंक्शन के रूप में इस पृष्ठ तनाव से मृदुल संरचनाएँ जैसे कोशिका भित्ति, सिलिका जेल में डेन्ड्राइट और माइक्रोइलेक्ट्रोमैकेनिकल उपकरणों की छोटी मशीनरी खंडित हो जाती है।

इससे बचने के लिए, प्रतिरूप चरण आरेख पर तरल-गैस सीमा को पार किए बिना तरल चरण से गैस चरण तक दो संभावित वैकल्पिक पथों के माध्यम से लाया जा सकता है। फ्रीज-सुखाने में, इसका तात्पर्य बाईं ओर घूमना है (कम तापमान, कम दबाव; नीला तीर)। चूँकि, कुछ संरचनाएँ (चरण संक्रमण) ठोस-गैस सीमा से बाधित होती हैं। दूसरी ओर, सुपरक्रिटिकल ड्रायिंग, उच्च-तापमान, उच्च-दबाव पक्ष (लाल तीर) पर दाईं ओर रेखा के चारों ओर होता है। तरल से गैस तक का यह मार्ग किसी भी चरण के संक्रमण को पार नहीं करता है, इसके अतिरिक्त सुपरक्रिटिकल क्षेत्र से निकलता है, जहाँ गैस और तरल के मध्य का अंतर क्रियान्वित नहीं होता है। सुखाने के महत्वपूर्ण बिंदु पर तरल चरण और वाष्प चरण का घनत्व समान हो जाता है।

तरल पदार्थ

चरण आरेख कार्बन डाईऑक्साइड के सुपरक्रिटिकल क्षेत्र (हल्का नीला) दिखा रहा है।

सुपरक्रिटिकल सुखाने के लिए उपयुक्त तरल पदार्थों में कार्बन डाइऑक्साइड (क्रिटिकल पॉइंट (ऊष्मप्रवैगिकी) 304.25 केल्विन 7.39 पास्कल (यूनिट) या 31.1°C पर 1072 पाउंड-बल प्रति वर्ग इंच) और फ़्रीऑन (≈300 K 3.5–4 MPa या 25-0 °C पर 500–600 साई पर) सम्मिलित हैं। नाइट्रस ऑक्साइड का कार्बन डाइऑक्साइड के समान भौतिक व्यवहार है, किन्तु इसकी सुपरक्रिटिकल अवस्था में शक्तिशाली ऑक्सीकारक है। पानी के सुपरक्रिटिकल गुण इसके महत्वपूर्ण बिंदु तापमान (647 के, 374 डिग्री सेल्सियस) पर प्रतिरूप को संभावित ऊष्मा की क्षति और ऐसे उच्च तापमान और दबाव (22.064 एमपीए, 3,212 साई) पर पानी की संक्षारकता के कारण असुविधाजनक होती है।

ऐसी अधिकांश प्रक्रियाओं में एसीटोन का उपयोग सर्वप्रथम इन दो तरल पदार्थों की पूर्ण मिश्रण क्षमता का शोषण करते हुए सभी पानी को धोने के लिए किया जाता है। एसीटोन को तब उच्च दबाव वाले तरल कार्बन डाइऑक्साइड से धोया जाता है, जो अब उद्योग मानक है कि फ्रीऑन अनुपलब्ध है। तरल कार्बन डाइऑक्साइड को तब तक गर्म किया जाता है जब तक कि इसका तापमान क्रिटिकल बिंदु से आगे नहीं बढ़ जाता है, उस समय दबाव को धीरे-धीरे छोड़ा जा सकता है, जिससे गैस बच जाती है और सूखे उत्पाद को छोड़ देती है।

यह भी देखें

• फ्रीज द्र्यिंग