Người hùng thầm lặng của sự thư giãn: Máy làm đá của bạn hoạt động như thế nào

Từ một ly cocktail mát lạnh vào một buổi tối mùa hè đến một thùng giữ lạnh dành cho chuyến dã ngoại, băng là một nhu cầu hiện đại mà chúng ta thường coi là đương nhiên. Trước khi tủ đông và máy làm đá tự động được sử dụng rộng rãi, việc có được nguồn cung cấp đá ổn định là một quá trình tốn nhiều công sức liên quan đến nhà chứa đá và nỗ lực hậu cần lớn. Ngày nay người khiêm nhường băng maker , cho dù là một thiết bị độc lập hay một tính năng bên trong tủ lạnh của bạn, đều thực hiện được điều kỳ diệu nhỏ này bằng khoa học hấp dẫn và hiệu quả.

Khoa học đóng băng: Từ nước đến băng

Về cốt lõi, máy làm đá chỉ đơn giản là một cỗ máy khai thác đặc tính vật lý của nước: nó biến thành chất rắn—băng—khi nhiệt độ của nó giảm xuống dưới nhiệt độ của nó. điểm đóng băng .

Sự thay đổi pha

Nước được tạo thành từ các phân tử $H_2O$. Ở trạng thái lỏng, các phân tử này liên tục chuyển động, trượt qua nhau. Để biến nước lỏng thành đá rắn, chúng ta phải loại bỏ đủ năng lượng nhiệt (nhiệt) để làm chậm các phân tử này. Một khi chúng đủ chậm, lực hấp dẫn giữa các phân tử sẽ khóa chúng thành một mô hình cứng nhắc, lặp đi lặp lại gọi là mạng tinh thể . Sự chuyển đổi này được biết đến như một thay đổi pha .

Chu trình làm lạnh

Quá trình loại bỏ nhiệt là công việc của hệ thống lạnh , về nguyên tắc giống hệt với thứ làm mát toàn bộ tủ lạnh hoặc máy điều hòa không khí của bạn. Chu trình này bao gồm bốn thành phần chính và một chất lỏng đặc biệt gọi là chất làm lạnh .

• Máy nén: Đây là trái tim của hệ thống. Nó tạo áp suất cho chất làm lạnh dạng khí, làm tăng nhiệt độ của nó lên đáng kể.
• Cuộn dây ngưng tụ: Chất làm lạnh nóng, áp suất cao chảy qua cuộn dây, thường ở mặt sau hoặc mặt dưới của thiết bị. Nó tỏa nhiệt vào không khí xung quanh (nhà bếp). Khi nguội đi, chất làm lạnh sẽ trở lại dạng lỏng.
• Van giãn nở (hoặc ống mao dẫn): Chất làm lạnh dạng lỏng đi qua một van hẹp, làm giảm áp suất của nó nhanh chóng. Sự giảm áp suất đột ngột này khiến chất làm lạnh ngay lập tức trở nên lạnh hơn rất nhiều.
• Cuộn dây bay hơi: Đây là nơi điều kỳ diệu xảy ra với máy làm đá. Chất làm lạnh dạng lỏng siêu lạnh chảy qua các cuộn dây, thường tiếp xúc trực tiếp với khay tạo đá. Bề mặt lạnh này nhanh chóng hút nhiệt ra ngoài của nước, làm cho nước đóng băng. Chất làm lạnh sau khi hấp thụ nhiệt sẽ chuyển trở lại thành khí và chảy trở lại máy nén để bắt đầu lại chu trình.

Cấu tạo của máy làm đá tự động

Trong hầu hết các tủ lạnh hiện đại, máy làm đá tự động hoạt động theo chu trình đơn giản, được tính giờ, thường tạo ra một mẻ đá sau mỗi một đến hai giờ.

Nguồn cung cấp nước

Đầu tiên, máy làm đá cần có nước. A van điện từ kiểm soát dòng nước từ đường ống chính trong nhà bạn (thường được lọc) thành một đường ống nhỏ, bằng nhựa hoặc kim loại băng mold hoặc khay. Van này thường được kích hoạt bởi bộ hẹn giờ hoặc cảm biến.

Đóng băng và cảm biến

Sau khi khuôn được đổ đầy, cuộn dây bay hơi xung quanh khuôn bắt đầu làm lạnh nước. Thời điểm của bước này là rất quan trọng. Khi nước đã đóng băng hoàn toàn, một trong hai phương pháp phổ biến sẽ báo hiệu rằng đá đã sẵn sàng:

• Bộ điều nhiệt/Hẹn giờ: Một hệ thống cơ bản sử dụng một bộ đếm thời gian đơn giản. Sau một khoảng thời gian xác định trước (ví dụ: 60 phút), máy sẽ coi băng ở dạng rắn.
• Cảm biến quang học (Tia hồng ngoại): Các hệ thống phức tạp hơn sử dụng chùm tia hồng ngoại chiếu qua thùng chứa đá. Khi chùm tia bị chặn bởi một đống băng, máy sẽ ngừng sản xuất. Khi mức độ giảm xuống, chùm tia sẽ được mở khóa và quá trình sản xuất sẽ tiếp tục. Điều này thường được gọi là một cảm biến đầy đủ .

Thu hoạch băng

Sau khi băng được hình thành hoàn toàn, nó phải được giải phóng khỏi khuôn—quá trình này được gọi là thu hoạch .

• Yếu tố làm nóng: Một cái nhỏ yếu tố làm nóng gần khuôn được kích hoạt trong thời gian ngắn (khoảng 10-15 giây). Điều này làm ấm bề ​​mặt khuôn một chút, vừa đủ để làm tan chảy một lớp băng nhỏ và giải phóng các khối, nhưng không đủ để làm tan chảy các khối.
• Cánh tay phun: Một cơ giới cánh tay phóng hoặc cào sau đó quét ngang khuôn, đẩy các khối đã rời ra và cho vào thùng chứa bên dưới. Sự ồn ào cục cục bạn nghe thấy là âm thanh của các khối rơi vào thùng.

Cơ chế tắt

Để thuận tiện, máy làm đá tự động cần ngừng làm đá khi thùng chứa đầy. Điều này đạt được bằng một cánh tay ngắt dây (hoặc dây bảo lãnh). Cánh tay này nằm trên đống băng. Khi thùng đá đầy, các khối sẽ đẩy cánh tay lên và giữ nó ở vị trí 'lên'. Chuyển động vật lý này kích hoạt một công tắc, thông báo cho máy làm đá dừng chu trình của nó. Sau khi đá được sử dụng và khối đá rơi xuống, cánh tay sẽ rơi xuống, khiến máy bắt đầu làm đá trở lại.

Chu kỳ đóng băng, làm nóng và đẩy nước liên tục, yên tĩnh là minh chứng cho kỹ thuật thông minh, cung cấp cho chúng tôi nguồn cung cấp nước đông lạnh hoàn hảo, liên tục theo yêu cầu.

Ngoài tủ lạnh: Máy làm đá đặc biệt

Trong khi máy làm đá trong tủ lạnh là loại phổ biến nhất, các đơn vị chuyên dụng sử dụng các kỹ thuật khác nhau để tạo ra các loại đá cụ thể cho mục đích thương mại và gia đình.

Đá vảy và đá viên

• Đá vảy: Được sử dụng chủ yếu trong các cửa hàng tạp hóa trưng bày hải sản, đá vảy được sản xuất bằng cách cạo một lớp băng ra khỏi thùng đứng đã được làm lạnh.
• Nugget Ice (hoặc đá nhai): Là lựa chọn phổ biến trong các nhà hàng và bệnh viện, loại đá mềm, xốp này được tạo ra bằng cách nén đá vảy thành những viên nhỏ, thoáng khí.

Máy làm đá trong suốt

Một phàn nàn phổ biến về đá tủ lạnh là nó có vẻ ngoài đục, gây ra bởi bọt khí bị mắc kẹt và khoáng chất đóng băng ở giữa khối. Máy làm đá trong suốt (thường được người pha chế rượu hoặc đồ uống cao cấp sử dụng) giải quyết vấn đề này bằng cách bắt chước quá trình đóng băng hồ tự nhiên: chúng đóng băng nước từ từ và theo hướng .

Bằng cách đóng băng nước từ lớp dưới cùng hoặc lớp trên cùng trước và giữ cho nước được khuấy liên tục, bọt khí và tạp chất sẽ bị đẩy ra ngoài và tập trung vào phần nước cuối cùng để đóng băng, phần nước này thường bị loại bỏ. Kết quả là đá đặc, trong như pha lê, tan chậm hơn và không làm loãng đồ uống nhanh chóng.