Investigar y presentar un ensayo científico sobre el nitrógeno líquido, proceso de obtención, almacenamiento, manejo seguro y su uso en la gastronomía. (Quinta Clase)
Nitrógeno Líquido
El nitrógeno líquido es nitrógeno puro en estado líquido a una temperatura igual o menor a su temperatura de ebullición, que es de –195,8 °C a una presión de una atmósfera. El nitrógeno líquido es incoloro e inodoro.
Se produce industrialmente en grandes cantidades por destilación fraccionada del aire líquido. A la hora de manipular es recomendable leer la HDSP (hoja de seguridad del producto) debido a que es un gas inerte (desplaza el oxígeno) y debido a su baja temperatura puede producir quemaduras.
Proceso de Obtención
La obtención del nitrógeno se da a través de un proceso denominado destilación. Fenómeno natural, la destilación puede ser observada cuando pequeñas gotas de agua se condensan en los vidrios de las ventanas en días fríos. También la formación de lluvias constituye de cierta forma, un proceso natural de destilación.
La destilación es un proceso caracterizado por un doble cambio en el estado físico, en que una sustancia, inicialmente en estado líquido es calentada hasta alcanzar la temperatura de ebullición, transformándose en vapor y nuevamente enfriada hasta que toda la masa retorne al estado líquido.
El proceso ha sido utilizado desde la antigüedad para la purificación de sustancias y fabricación de aceites esenciales. En el caso de la lluvia, la vaporización se da no por ebullición y si por evaporación a baja temperatura.
La mayoría de los métodos utilizados durante el proceso de purificación de mezclas homogéneas se basa en la destilación simple, que consiste en la evaporación parcial de la mezcla líquida, a fin de separar sus componentes. Las sustancias más volátiles, esto es, con más bajo punto de ebullición, se vaporizan primero; al pasar por un condensador, se licuan, siendo fácilmente recogidas en un recipiente.
Ese procedimiento es válido para la purificación de líquidos con impurezas volátiles disueltas y para la separación de mezclas cuyos componentes presentan puntos de ebullición bien diferenciados.
Cuando los puntos de ebullición de los componentes de una mezcla son muy próximos, la destilación simple no permite una buena separación, siendo necesario repetir el proceso varias veces.
Ese procedimiento, denominado destilación fraccionada, es muy utilizado en el control del tenor alcohólico de bebidas del tipo aguardiente, como whisky, ron, gin y caña. Además de esto, constituye el proceso fundamental de refinado del petróleo, para la obtención de gasolina, queroseno y demás derivados.
La destilación puede, también, ser realizada a seco, o en ausencia de vapor de agua, para la producción de alquitrán y carbón vegetal a partir de la madera o de la hulla.
La obtención del nitrógeno y oxígeno gaseoso a partir del aire atmosférico se realiza por medio de la destilación atmosférica. En este proceso, el aire atmosférico es enfriado progresivamente hasta la formación de una fase líquida rica en oxígeno, que se condensa a una temperatura superior a la del nitrógeno.
A continuación esa fase es llevada a ebullición, a través de un calentamiento gradual con presión constante, siendo el vapor así obtenido, proporcionalmente más rico en nitrógeno que la mezcla inicial.
Si durante la evaporación de la fase líquida, la cantidad de vapor en contacto con esa fase fuera aumentada, impidiendo que el equilibrio entre las dos fases sea alcanzado, la temperatura de ebullición crece progresivamente, en tanto el líquido se torna cada vez más pobre en nitrógeno. Repitiendo esa operación algunas veces, es posible obtener un residuo constituido de oxígeno prácticamente puro.
Almacenamiento
El depósito criogénico de aluminio, el vaporizador, el embudo y el equipo de protección personal (guantes, gafas y casco) se encuentran ubicados en la sala de cirugía menor del Centro de Salud Talavera-Centro.
Los envases que contengan nitrógeno líquido deben colocarse siempre:
- En posición vertical, para lo cual se habilitará un sistema de sujeción a la pared.
- En zonas libres de riesgo de incendio.
- Lejos de fuentes de calor.
- La temperatura ambiente no debe alcanzar los 50º C.
Las envases están equipados con sistemas de seguridad para controlar la presión interna, por lo que, en condiciones normales, ventearán el producto periódicamente. Por este motivo no se debe poner nada encima del tapón del depósito. Todos los venteos deben ser canalizados al exterior del edificio. Para que la sala esté bien ventilada, debemos asegurarnos de que siempre una de las ventanas se encuentre abierta
Manejo Seguro
- Manipule el NL con extremo cuidado, el contacto de este con la piel puede causar heridas de consideración producto de la congelación de los tejidos epiteliales.
Trate de evitar que objetos congelados con NL entren en contacto con su piel.
- Un objeto enfriado con NL puede adherirse a su piel y arrancarla y usted intenta separarlo.
- La vista puede dañarse cuando gotas de nitrógeno (salpicaduras) entran en contacto directo con la córnea.
Utilice siempre pinzas o cucharas para retirar cualquier objeto de los contenedores.
La Ropa Protectora puede reducir riesgos en el manipuleo de Nitrógeno Líquido.
- Guantes aislantes o de cuero grueso deben emplearse siempre que se maneje un objeto que ha estado en contacto con el NL. Se recomienda el uso de guantes tipo mitón para que puedan ser retirados rápidamente en caso que el nitrógeno líquido caiga dentro de ellos.
- Utilizar gafas para evitar que las salpicaduras dañen la vista.
Uso en la gastronomía
El nitrógeno es un gas incoloro e inodoro que se condensa en forma de líquido para utilizarse en la cocina. Su punto de ebullición es de 196 grados bajo cero y su uso no implica ningún riesgo para la salud. Los alimentos sometidos a las bajas temperaturas del nitrógeno líquido conservan todo su sabor, color y olor. El nitrógeno líquido cuece, igual que el fuego, pero a 196 grados bajo cero.
Cuando se añade nitrógeno líquido a un alimento en realidad no se está añadiendo ningún ingrediente. Únicamente se le está aportando frío, mucho frío (el nitrógeno pasa de estado gaseoso a estado líquido a -196ºC). ¿Qué se consigue con esto? Dado que gran parte de la mayoría de los alimentos está constituida por agua, se produce una casi inmediata congelación de la totalidad del agua del mismo. Esta congelación es especialmente rápida cuando el nitrógeno líquido se mezcla con una crema para hacer un helado, ya que al tratarse de dos líquidos, el contacto al mezclarse es muy íntimo.