Bạn có biết rằng khí nitơ là thành phần chiếm tỷ lệ lớn nhất trong không khí chúng ta hít thở? Cụ thể, không khí chứa khoảng 78% khí nitơ, 21% oxy, và 1% là các loại khí khác. Mặc dù cơ thể con người không sử dụng nitơ trực tiếp, nhưng loại khí này lại có nhiều ứng dụng hữu ích và phổ biến trong nhiều ngành công nghiệp. Nói cách khác, nguồn nitơ gần như vô tận này có thể được xử lý để đạt độ tinh khiết mong muốn, sẵn sàng phục vụ cho các nhu cầu sử dụng khác nhau.
Khí nitơ trong đóng gói thực phẩm
Khí nitơ là một chất khí trơ, không màu, không mùi và được ứng dụng phổ biến trong việc bảo quản thực phẩm và đồ uống. Với khả năng thay thế oxy trong môi trường đóng gói, nitơ đóng vai trò như một phương pháp bảo quản tự nhiên, giúp hạn chế quá trình oxy hóa—nguyên nhân chính gây ra sự hư hỏng của sản phẩm. Oxy có thể phản ứng với các thành phần như chất béo và đường, dẫn đến mùi khó chịu và làm thực phẩm xuống cấp.
Một ví dụ dễ thấy là khi một miếng táo bị thâm nâu sau khi cắt. Việc sử dụng nitơ trong bao bì giúp giữ cho thực phẩm tươi lâu hơn, bảo vệ dưỡng chất và ngăn chặn sự phát triển của vi sinh vật hiếu khí. Các loại thực phẩm được bảo quản tốt nhờ khí nitơ bao gồm thịt mỡ, cá, hạt, cà phê, rau củ và thực phẩm ăn liền.
Những ứng dụng khác của khí nitơ
Ứng dụng của khí nitơ trong ngành thực phẩm rất đa dạng. Bạn có nhận thấy rằng các túi khoai tây chiên thường có vẻ như được bơm căng phồng? Thực ra, phần không gian đó không phải là không khí mà là khí nitơ. Trong quá trình đóng gói, nitơ được sử dụng để đẩy oxy ra khỏi túi, giúp tăng thời gian bảo quản của sản phẩm. Đồng thời, lớp khí này còn tạo một lớp đệm bảo vệ để giữ được cấu trúc và chất lượng của khoai tây chiên.
Ngoài ra, nitơ còn được sử dụng trong các quy trình như tạo cấu trúc bông xốp (fluffing) nhằm thay đổi kết cấu thực phẩm và ngăn sự xâm nhập của oxy, thay thế lớp khí trung gian, làm trơ trong các quy trình để ngăn ngừa hiện tượng cháy nổ không mong muốn, kiểm soát các loại côn trùng gây hại và trong quá trình xông khói.
Trong quá trình xử lý nước cống
Khí nitơ đóng vai trò quan trọng trong xử lý nước ống và ngành sản xuất rượu, giúp kéo dài thời gian bảo quản và giữ được tính axit, màu sắc, mùi hương cũng như hương vị tự nhiên của rượu. Vì tính chất không hòa tan của nitơ trong nước, nó là lựa chọn hoàn hảo để chuyển rượu mà không ảnh hưởng đến chất lượng. Để đảm bảo độ sạch tuyệt đối, các chai được rửa sạch và sấy khô bằng khí nitơ trước khi được đổ đầy.
Quá trình sấy khô này diễn ra nhanh hơn so với khi dùng không khí thường do khí nitơ được tạo ra rất khô. Sau khi rượu được rót vào và trước khi đóng nắp, chai còn được khử khí nitơ để loại bỏ khí dư trong cổ chai, đảm bảo chất lượng tốt nhất. Ngoài ra, khí nitơ còn được ứng dụng trong các quy trình khác như sục khí lỏng có kiểm soát, rót và đóng chai hoặc lon bia, và vệ sinh các bình chứa và thùng.
Ứng dụng của khí nitơ trong sản xuất điện tử
Trong lĩnh vực sản xuất điện tử, việc tự sản xuất khí nitơ tại chỗ giúp các doanh nghiệp giảm đáng kể chi phí vận hành. Các quy trình như hàn sóng, hàn chọn lọc và hàn lại thường được thực hiện trong môi trường có nitơ, giúp đảm bảo chất lượng sản phẩm.
Nitơ tạo ra một môi trường bảo vệ, ngăn quá trình oxy hóa và các tác động tiêu cực của oxy đến mối hàn. Điều này giúp tránh hình thành tạp chất và giảm lượng chất hàn và thông lượng cần thiết, từ đó cải thiện chất lượng hàn. Kết quả là giảm thiểu việc làm lại và sửa chữa, tránh các lỗi như “râu thiếc” có thể gây đoản mạch trên bảng mạch. Đặc biệt, các nhà sản xuất hiện nay ưu tiên sử dụng chất hàn không chì để tuân thủ chỉ thị RoHS của EU về hạn chế các chất độc hại. Việc xử lý loại chất hàn này yêu cầu sử dụng nitơ như một khí bảo vệ trong suốt quá trình sản xuất.
Ứng dụng của khí nitơ trong phòng cháy nổ trong khai thác mỏ và hầm ngầm
Trong khai thác mỏ và các hầm ngầm, nồng độ cao của khí mỏ và bụi khô có thể dẫn đến cháy nổ tự phát dưới lòng đất. Để giảm thiểu nguy cơ này, các khu vực trong hầm không có nhân công thường được bơm phủ khí nitơ. Việc giảm lượng oxy trong không khí làm cho nguy cơ cháy nổ giảm đi đáng kể. Ngoài ra, nitơ cũng được sử dụng để dập tắt các đám cháy phát sinh trong quá trình khai thác hoặc đào hầm bằng cách nhanh chóng tạo ra môi trường trơ, hạn chế ngọn lửa lan rộng.
Cách khí nitơ được tạo ra
Khí nitơ chiếm khoảng 78% không khí mà chúng ta hít thở hàng ngày. Để thu được khí nitơ tinh khiết, người ta sử dụng kỹ thuật tách các phân tử nitơ khỏi các phân tử khác trong dòng khí nén khô và sạch, từ đó tạo ra nguồn khí nitơ được tinh chế.
Sử dụng máy tạo nitơ
Nhiều nhà máy lựa chọn tự sản xuất khí nitơ tại chỗ bằng cách sử dụng máy tạo khí nitơ. Phương pháp này mang lại sự linh hoạt trong sản xuất vì doanh nghiệp có thể tự kiểm soát nguồn khí nitơ với độ tinh khiết cần thiết vào thời điểm họ muốn. Việc tự tạo khí nitơ ngay tại nhà máy giúp loại bỏ sự phụ thuộc vào nhà cung cấp bên ngoài, tiết kiệm chi phí đặt hàng, nạp khí và vận chuyển. Điều này cũng giúp tối ưu hóa không gian lưu trữ, không cần phải dành chỗ cho các bình nitơ đầy hoặc rỗng.
Kết luận:
Nhiều doanh nghiệp đã chọn phương án tự sản xuất khí nitơ tại chỗ bằng cách sử dụng máy tạo khí nitơ. Điều này giúp họ chủ động kiểm soát lưu lượng, áp suất, và độ tinh khiết phù hợp với từng nhu cầu cụ thể. Lợi ích lớn khác của việc này bao gồm sự ổn định về chi phí, loại bỏ chi phí vận chuyển và thời gian chờ đợi, đồng thời đảm bảo chất lượng khí luôn đạt tiêu chuẩn.
