Pahlawan Dingin Tanpa Tanda Jasa: Cara Kerja Pembuat Es Anda

Dari koktail dingin di malam musim panas hingga minuman dingin yang dikemas untuk piknik, es adalah kebutuhan modern yang sering kita anggap remeh. Sebelum freezer dan pembuat es otomatis digunakan secara luas, mendapatkan pasokan es yang stabil merupakan proses yang melelahkan yang melibatkan rumah es dan upaya logistik besar-besaran. Hari ini, yang rendah hati es maker , baik itu alat yang berdiri sendiri atau fitur di dalam lemari es Anda, melakukan keajaiban kecil ini dengan ilmu pengetahuan yang efisien dan menarik.

Ilmu Pembekuan: Dari Air ke Es

Pada intinya, pembuat es hanyalah sebuah mesin yang memanfaatkan sifat fisik air: ia berubah menjadi benda padat—es—ketika suhunya turun di bawah suhu normal. titik beku .

Perubahan Fase

Air terbuat dari molekul $H_2O$. Dalam keadaan cair, molekul-molekul ini terus bergerak, saling berpapasan. Untuk mengubah air cair menjadi es padat, kita harus mengeluarkan secukupnya energi panas (panas) untuk memperlambat molekul-molekul ini. Ketika molekul-molekul tersebut cukup melambat, gaya tarik-menarik antarmolekul mengunci molekul-molekul tersebut dalam pola yang kaku dan berulang yang disebut a kisi kristal . Transformasi ini dikenal sebagai a perubahan fase .

Siklus Pendinginan

Proses pembuangan panas adalah tugas dari sistem pendingin , yang pada prinsipnya identik dengan apa yang mendinginkan seluruh lemari es atau AC Anda. Siklus ini melibatkan empat komponen kunci dan cairan khusus yang disebut a pendingin .

• Kompresor: Ini adalah jantung dari sistem. Ini memberi tekanan pada zat pendingin berbentuk gas, yang secara dramatis meningkatkan suhunya.
• Kumparan Kondensor: Refrigeran panas dan bertekanan tinggi mengalir melalui kumparan, biasanya di bagian belakang atau bawah alat. Ia melepaskan panasnya ke udara sekitar (dapur). Saat mendingin, zat pendingin berubah kembali menjadi cair.
• Katup Ekspansi (atau Tabung Kapiler): Refrigeran cair melewati katup sempit, yang dengan cepat mengurangi tekanannya. Penurunan tekanan yang tiba-tiba ini menyebabkan zat pendingin langsung menjadi lebih dingin.
• Kumparan Evaporator: Di sinilah keajaiban terjadi pada pembuat es. Refrigeran cair super dingin mengalir melalui kumparan, yang biasanya bersentuhan langsung dengan baki pembentuk es. Permukaan dingin ini dengan cepat menarik panas keluar air, menyebabkan air membeku. Refrigeran, setelah menyerap panas, berubah kembali menjadi gas dan mengalir kembali ke kompresor untuk memulai siklusnya lagi.

Anatomi Pembuat Es Otomatis

Di sebagian besar lemari es modern, pembuat es otomatis bekerja dengan siklus sederhana dan berjangka waktu, biasanya menghasilkan sejumlah es setiap satu hingga dua jam.

Pasokan Air

Pertama, pembuat es membutuhkan air. SEBUAH katup solenoid mengontrol aliran air dari saluran utama rumah Anda (biasanya disaring) ke dalam saluran kecil, plastik atau logam es mold atau nampan. Katup ini biasanya dipicu oleh pengatur waktu atau sensor.

Pembekuan dan Penginderaan

Setelah cetakan terisi, kumparan evaporator di sekitar cetakan mulai mendinginkan air. Penentuan waktu untuk langkah ini sangatlah penting. Setelah air benar-benar membeku, salah satu dari dua metode umum mendanakan bahwa es sudah siap:

• Termostat/Pengatur Waktu: Sistem dasar menggunakan pengatur waktu sederhana. Setelah jangka waktu tertentu (misalnya 60 menit), mesin menganggap es tersebut padat.
• Sensor Optik (Sinar Inframerah): Sistem yang lebih canggih menggunakan sinar inframerah yang menyinari tempat penyimpanan es. Ketika balok terhalang oleh tumpukan es, mesin menghentikan produksi. Ketika levelnya turun, pancaran sinarnya tidak terblokir, dan produksi dilanjutkan. Hal ini sering disebut dengan a sensor penuh .

Memanen Es

Setelah es terbentuk sempurna, es tersebut harus dilepaskan dari cetakannya—proses yang disebut pemanenan .

• Elemen Pemanas: Kecil elemen pemanas dekat cetakan diaktifkan sebentar (sekitar 10-15 detik). Ini sedikit menghangatkan permukaan cetakan, cukup untuk melelehkan lapisan kecil es dan melepaskan kubusnya, namun tidak cukup untuk melelehkan kubus itu sendiri.
• Lengan Ejektor: Bermotor lengan ejektor atau menyapu lalu menyapu cetakan, mendorong kubus yang sudah lepas keluar dan masuk ke tempat penyimpanan di bawah. Yang keras bunyi berisik yang Anda dengar adalah suara kubus yang jatuh ke tempat sampah.

Mekanisme Pemutusan

Demi kenyamanan, pembuat es otomatis harus berhenti membuat es saat wadahnya penuh. Hal ini dicapai dengan a lengan penutup kawat (atau kawat jaminan). Lengan ini bertumpu di atas tumpukan es. Saat wadah es terisi, kubus mendorong lengan ke atas dan menahannya pada posisi 'atas'. Gerakan fisik ini memicu saklar, yang memberitahu pembuat es untuk menghentikan siklusnya. Setelah es digunakan dan tumpukannya turun, lengan akan jatuh kembali, memicu mesin untuk mulai membuat es lagi.

Siklus pembekuan, pemanasan, dan pengeluaran yang terus-menerus dan tenang merupakan bukti rekayasa cerdas, yang memberi kita pasokan air beku sempurna yang terus-menerus dan sesuai permintaan.

Beyond the Fridge: Pembuat Es Khusus

Meskipun pembuat es kulkas adalah yang paling umum, unit khusus menggunakan teknik berbeda untuk membuat jenis es tertentu untuk penggunaan komersial dan rumah.

Es Serpihan dan Nugget

• Serpihan es: Digunakan terutama di toko kelontong untuk makanan laut, es serpihan diproduksi dengan mengikis lapisan es dari drum vertikal yang didinginkan.
• Es Nugget (atau Es Kunyah): Pilihan populer di restoran dan rumah sakit, es lembut dan berpori ini dibuat dengan mengompresi serpihan es menjadi pelet kecil dan lapang.

Pembuat Es Bening

Keluhan umum pada es lemari es adalah tampilannya yang keruh, disebabkan oleh gelembung udara yang terperangkap dan mineral yang membeku di bagian tengah kubus. Pembuat es bening (sering digunakan oleh bartender atau untuk minuman kelas atas) atasi masalah ini dengan meniru proses pembekuan danau secara alami: mereka membekukan air perlahan and secara terarah .

Dengan membekukan air dari lapisan bawah atau atas terlebih dahulu dan menjaga agar air terus diaduk, gelembung udara dan kotoran akan terdorong keluar dan terkonsentrasi ke dalam sisa air terakhir yang membeku, yang biasanya dibuang. Hasilnya adalah es sebening kristal dan padat yang meleleh lebih lambat dan tidak mengencerkan minuman dengan cepat.