Oxid uhličitý lze získávat z jeho přírodních podzemních ložisek. V Répcelaku (Maďarsko), který představuje největší přírodní zdroj oxidu uhličitého v Evropě, získáváme ročně více než 100000 tun CO₂. Kromě toho používáme v jiných místech oxid uhličitý vznikající v chemickém průmyslu a čistíme jej na jakost požadovanou v potravinářském průmyslu

Existuje řada možností výroby oxidu uhličitého, které se používají v průmyslovém měřítku. Jsou zpravidla založeny na separaci a vyčištění CO₂ z průmyslových a přírodních zdrojů na požadovanou kvalitu. Vyrobený produkt je skladován v tepelně izolovaných velkoobjemových zásobnících v kapalném stavu. Z těchto zásobníků je pak distribuován dále.

Druhy CO₂ dle normy ČSN 65 1742 jsou:

• Oxid uhičitý kapalný pro potraviny a nápoje podle EIGA (European Industrial Gas Association)
• Oxid uhličitý kapalný 3.0 pro potravinářské účely
• Oxid uhličitý kapalný 2.5 pro svařování
• Oxid uhličitý kapalný 2.0
• Oxid uhličitý pevný
• Oxid uhličitý kapalný pro medicinální účely
• Oxid uhličitý kapalný pro hasící účely (podle ČSN EN 25 923 Požární ochrana – Hasiva – oxid uhličitý

Z toho vyplývá i možné použití oxidu uhličitého. Tento článek pojednává o použití v potravinářství, kde kvalitu CO₂ upravují obecně závazné předpisy. Použití je poměrně široké a lze rozdělit do následujících skupin, pro účely:

• Výroby stolních vod a limonád sycených oxidem uhličitým
• Čepování limonád
• Čepování piva
• Balení potravin v ochranné atmosféře

Kromě potravinářského průmyslu je použitelnost CO₂ v oblastech: svařování v aktivních ochranných atmosférách, použití jako hasícího média. V průmyslu se dá dále použít v následujících aplikacích: při výrobě uhličitanů a dalších chemikálií, pro neutralizaci alkálií, při výrobě pěnového kaučuku, při dehydrataci penicilínu, pro superkritické extrakce, v plynových laserech, při úpravě pitné vody. Další použití může být ve zdravotnictví, kde se využívá stimulující účinek CO₂ na nervový systém. Pevné CO₂ (suchý led) se používá jako chladící médium, případně jako tryskací prostředek k čištění povrchů.

V porovnání s čepováním (především piva) stlačeným vzduchem je CO₂ vhodný pro hygienickou nezávadnost a proto, že brání v přístupu kyslíku a dalších cizorodých látek, které mohou nepříznivě ovlivnit chuťové vlastnosti piva. Zároveň ale hrozí, že dojde k přesycení piva oxidem uhličitým, což má za následek chuťové znehodnocení nápoje. V posledních letech jsou proto z těchto důvodů pro čepování piva stále více používány směsi oxidu uhličitého a dusíku. Tyto směsi zaručují neměnné chuťové vlastnosti piva po celou dobu čepování sudu.

Typy lahví, barevné značení, příslušenství

Tlaková láhev je nádoba pro skladování a přepravu plynů při tlaku vyšším než atmosférický tlak, tzv. stlačené plyny. Tlakové lahve mají širokou škálu použití v závislosti na náplni. Mohou obsahovat medicinální plyny, dýchací směsi, plyny užívané v potravinářství, technické plyny, aj.

Pro dodávku potravinářských plynů se používají ocelové tlakové lahve o objemu 10 až 50 litrů. Tlak v plné lahvi je 3,5 MPa (CO₂ při 0⁰C) až 20 MPa (směsi CO₂ a dusíku) Náplň tlakové lahve je ve formě stlačeného plynu, nebo zkapalněného plynu pod tlakem. Tlakové lahve jsou vybaveny uzavíracím ventilem se standardizovaným připojením.

Pro základní rozlišení o jaký druh plynu nebo směsi se jedná, slouží značení tlakových lahví dle ČSN EN 1089. Na tlakové lahvi musí být vyraženy údaje předepsané normou ČSN EN 1089-1 a umístěny informační nálepky dle ČSN EN 1089-2. Pro rychlou orientaci o náplni slouží barevné značení dle ČSN EN 1089-3 (CO₂ je dle zmíněné normy značen šedým pruhem v horní zaoblené části lahve).

Pro připojení lahví k výčepnímu zařízení je nutné používat pouze redukční ventily od renomovaných výrobců, kteří jsou zárukou splnění všech požadovaných technických a bezpečnostních parametrů. Redukční ventily se vyrábí v široké škále provedení, vždy je proto nutné se přesvědčit, že je ventil vhodný pro plyn nebo směs plynů, které chcete použít.

Klasifikace bezpečnosti z hlediska zákona č. 157/1998 Sb. o chemických látkách a přípravcích není CO₂ klasifikován jako nebezpečná látka, protože dle fyzikálně chemických vlastností nevykazuje žádnou nebezpečnost. Určité nebezpečí vzniká při vdechování, nicméně účinek na lidský organismus se velmi liší při nízkých a vysokých koncentracích (při nízkých koncentracích se projevuje štiplavým zápachem, kdy dochází k dráždění dýchacího centra a k prohloubení a urychlení dýchání – může při tom docházet k bolestem hlavy. Dýchání atmosféry s koncentrací 8-15 % CO₂ může způsobit bolesti hlavy, nevolnost, zvracení, poruchy rovnováhy a postupně i ztrátu vědomí. Zde hrozí i udušení v důsledku nedostatku kyslíku. Při vyšších koncentracích dochází poměrně rychle k oběhové nedostatečnosti vedoucí ke komatu a smrti). Problém je, že při dýchání atmosféry s vysokým obsahem CO₂ se žádný varovný zápach neprojevuje. CO₂ je těžší než vzduch, proto hrozí riziko jeho hromadění zejména vnízko položených uzavřených prostorech jako jsou jámy, sklepy a podobně. Zvlášť pokud je tento prostor malý a je v něm nedostačující nebo žádná výměna vzduchu, může dojít k nebezpečnému nárůstu koncentrace CO₂ velmi snadno a rychle.

Česká legislativa upravující podmínky ochrany zdraví při práci stanovuje, že přípustný expoziční limit (PEL) pro CO₂ v pracovním prostředí je 9000 mg.m^-3 a nejvyšší přípustná koncentrace v pracovním prostředí (NKP-P) je 45 000 mg.m^-3.

Další možné riziko, které hrozí při neodborném používání CO₂, je poškození zdraví působením chladu. CO₂ je dodáván jako zkapalněný plyn, jeho teplota je tedy stejná jako teplota okolí a produkt je pod tlakem kapalný. Jakmile jej však začneme z obalu odebírat, dochází k poklesu teploty produktu vlivem výparného expanzního tepla, které je mu odebíráno. To se projeví ochlazováním příslušenství a rozvodů, se kterým je produkt v kontaktu a při výraznějším poklesu teploty tyto části namrzají. Efekt ochlazování je tím větší, čím rychlejší je odběr plynu. Při rychlém úniku produktu do atmosféry dochází k tvorbě vloček pevného CO₂, které mají teplotu za normálních atmosférických podmínek – 78 °C.

Pokud při neodborném zacházení dojde k delšímu kontaktu některé části těla s velmi chladným plynným (nebo pevným) CO₂ dochází ke vzniku omrzlin různého stupně.

Provozní podmínky při používání CO₂ by měly být takové, aby nedocházelo k nadměrnému ochlazování odebíraného CO₂ a příslušenství. Pro přibližnou orientaci lze uvést, že odběr z lahve by neměl přesáhnout 10% náplně plné lahve za hodinu při teplotě 15-20 °C.

Pokud je odběr vyšší, je vhodné připojit k odběru více lahví současně. Pokud je odběr produktu velmi vysoký, může též docházet k situaci, že CO₂ přechází do pevného stavu „suchého ledu“ a může vytvořit uvnitř hadic či potrubí „zátku“, která zcela zamezí dalšímu proudění. V uzavřeném prostoru může docházet k nárůstu tlaku vlivem sublimace CO₂ což vede buď k roztržení potrubí či hadice nebo k vystřelení „zátky“ značnou rychlostí ven.

Dále může vzniknout i nebezpečí koroze lahve, k čemuž je však zapotřebí splnit základní podmínku – přítomnost vody. Např. pokud je lahev připojena k výčepnímu zařízení a je z ní odebrán veškerý obsah, může dojít ke zptnému nasátí čepovaného nápoje (pivo, limonáda) do lahve. V lahvi navíc vždy zůstane zbytkový CO₂, který vede k okyselení. Pak už podmínky umožňují poměrně rychlou korozi a záleží na tom, jak dlouho bude v lahvi toto prostředí působit. Pokud bude působit dlouhodobě, roste riziko, že dojde vlivem koroze ke ztenčení stěny lahve a toto ztenčení může vést až k roztržení lahve. Pokud se použije redukční ventil, který zabraňuje zpětnému proudění, tento problém bude eliminován.

U CO₂ stejně jako u ostatních zkapalněných plynů, se tlak v lahvi výrazně mění s teplotou, protože tlak v lahvi vždy odpovídá tlaku par při dané teplotě. Na rozdíl od stlačených plynů, kde tlak plynu při odebírání postupně klesá, je tlak v lahvi se zkapalněným plynem závislý na teplotě, nikoliv na množství plynu v lahvi. Teprve při odpaření veškeré kapalné fáze, kdy už v lahvi zbývá malé množství produktu, začne tlak klesat.

V praxi se při teplotách -20 až +30 ^°C tlak CO₂ pohybuje od 2 do 7 MPa. Podmínky při skladování a používání lahví a svazků lahví s CO₂ by měly být vždy takové, aby nedošlo k ohřátí lahví na více než 50 °C.

Pokud jsou lahve vystavené větším teplotám, roste výrazně riziko prasknutí průtržné membrány na ventilu (pokud je jí ventil vybaven) a tím únik obsahu lahve pod velkým tlakem. Pokud není ventil takto vybaven, hrozí dokonce explozivní roztržení tlakové lahve

Pokud jsou lahve např. při požáru vystaveny působení ohně, je nutné, pokud to podmínky a okolnosti dovolí, chladit lahve proudem studené vody z takového místa, aby při případném roztržení lahví nebyly zasahující osoby ohroženy.

Při umísťování lahví na výčepní plyny je třeba dodržovat tyto zásady, které platí jak pro příležitostný stánkový prodej, tak pro stálé provozovny využívající k čepování stlačený plyn.

• v místnosti na čepování nápojů lze mít jako součást jednoho výčepního zařízení jednu provozní lahev s náplní maximálně 30 kg.
• ve sklepě určenému k uskladnění nápojů lze umístit 2 provozní a 2 zásobní lahve
• zásobní ani provozní lahve nesmí být umístěny v bytech, sklepních a suterénních prostorech (vyjma výše uvedeného), průchodech, průjezdech, únikových cestách, schodištích, půdách, kancelářích, šatnách, kuchyních, jídelnách, soc. zařízeních, garážích, kotelnách, světlících, v objektech s hořlavou konstrukcí, v nevětraných a špatně přístupných místech a na veřejně přístupných místech
• - lahve nesmí být umístěny v takové blízkosti zdrojů sálavého tepla, aby jejich povrchová teplota přesáhla 50^oC (v létě nesmí být vystavena přímému slunečnímu záření)

Odběr plynu z lahve:

Pro použití lahví platí několik málo zásad, které je nutné bezpodmínečně dodržovat, pokud chceme zajistit bezpečnost sebe i zákazníků. Tyto zásady platí opět jak pro příležitostný stánkový prodej, tak pro stálé provozovny:

• před použitím zkontrolujte, zda lahev nevykazuje stopy mechanického poškození, poškozenou lahev nepoužívejte, označte jako vadnou a vraťte ji dodavateli
• přemísťujte lahev vždy s nasazeným ochranným kloboučkem ventilu
• před sejmutím ochranného kloboučku zajistěte lahev proti pohybu, nejlépe připevněním k pevné konstrukci či stěně
• pro odběr plynu používejte redukční ventil vhodný pro daný plyn nebo směs plynů a požadovaný výstupní tlak, zkontrolujte, zda ventil není poškozený, pokud ano nepoužívejte jej
• zkontrolujte, zda je redukční ventil opatřený těsnícím prvkem pro připojení k lahvi
• před připojením k lahvi nastavte na redukčním ventilu minimální výstupní tlak otočením regulačního šroubu do krajní polohy proti směru hodinových ručiček
• připojte redukční ventil k lahvi, otevřete uzavírací ventil lahve a regulačním šroubem redukčního ventilu nastavte požadovaný výstupní tlak
• odběr plynu ukončete tak, aby v lahvi zůstal zbytkový tlak alespoň 0,005 MPa
• Po ukončení odběru uzavřete ventil lahve, odtlakujte výstup redukčního ventilu a pak jej odpojte od tlakové lahve

Při používání tlakových lahví s plyny na čepování nápojů je třeba dbát především těchto zásad:

• používat pouze tlakové lahve určené pro distribuci stlačených plynů, nikdy nádoby vyrobené k jiným účelům
• při otevírání uzavíracího ventilu lahve nepoužívat nářadí ani jiné pomůcky. (pokud ventil nejde otevřít rukou, lahev nepoužívejte, označte ji jako vadnou a vraťte dodavateli)
• nikdy nepoužívat vyšší tlak než jaký je povolený pro sud s nápojem (hrozí jeho explozivní roztržení)
• nevyprazdňovat lahev zcela (může dojít k nasátí nápoje do lahve, ponechte v lahvi vždy uvedený zbytkový tlak)
• nikdy nepřepouštět plyn z jedné lahve do druhé
• nepřevážet lahev v kabině osobního ani užitkového vozu (některé lahve mohou být vybaveny pojistným prvkem, který může při přehřátí lahve způsobit náhlý únik plynu)
• při úniku plynu místnost důkladně vyvětrat, plyny pro čepování nejsou zdraví škodlivé, ale při úniku většího množství mohou vytvořit nedýchatelnou atmosféru vytlačením kyslíku, toto riziko je největší u země a v uzavřených prostorách- viz výše v textu

Při používání lahví s potravinářskými plyny je zejména důležité postupovat v souladu s pravidly a zásadami bezpečnosti.

Dotazy provozovatelů:

Technickou dokumentaci zpracovává výrobce nebo přikládá dovozce v souladu s §4 NV 208. §3 NV 208 stanoví podmínky uvedení přepravitelného tlakové zařízení na trh nebo do provozu a povinnost hospodářských subjektů. Pokud jde o požadavky na provoz, je nutné dodržet ustanovení nařízení vlády č. 378/2001 Sb., kterým se stanoví bližší požadavky na bezpečný provoz a používání strojů, technických zařízení, přístrojů a nářadí, ve znění pozdějších předpisů (dále jen „NV 378“). Toto nařízení vlády je v gesci Ministerstva práce a sociálních věcí.

Revizní knihy dle vyhlášky č. 18/1979 Sb., nejsou vyžadovány, neboť přepravitelná tlaková zařízení jsou z této vyhlášky vyjmuta. Dokumentace, která je vyžadována je uvedena v §4 NV 208.

Pokud jde o štítky a označování přepravitelných tlakových nádob je nutné postupovat dle §10 a §11 NV 208. Náležitosti štítků jsou popsány např. v ČSN 69 0010-5-3 nebo v dalších výrobkových normách na tlaková zařízení.

Který subjekt (zda výrobce, dodavatel nebo konečný uživatel) je povinen zajistit provádění revize tlakových nádob, pojistných ventilů a dalších součástí tlakové nádoby, jak často a zda se informace o revizích (tj. o poslední revizi a o době následující revize) uvádí na tlakové nádobě nebo v její dokumentaci?

Podle NV 208/2011, inspekční činnost vykonávají autorizované/notifikované osoby ve smyslu zákona 22. K posuzování shody přepravitelných tlakových nádob byly pověřeny následující autorizované/notifikované osoby: Strojírenský zkušební ústav, s. p. , TÜV SÜD Czech s. r. o., TÜV NORD Czech, s.r.o. a RAILTEST, a. s. viz odkaz :
http://www.unmz.cz/urad/prepravitelna-tlakova-zarizeni. Doporučujeme pro více informací kontaktovat některou z uvedených autorizovaných/notifikovaných osob.

V případě splnění povinností dle NV 208 nemůže výrobce ani dovozce přenášet odpovědnost na uživatele přepravitelných tlakových zařízení. Sankce může udělit ČOI a SUIP ve výši svých sazebníků.

Otázka inspekcí přepravitelných tlakových nádob je upravena v §7 NV 208. Výrobce v průvodní dokumentaci musí uvést i způsob manipulace s přepravitelným tlakovým zařízením. Otázka bezpečnosti a ochrany zdraví při práci je stanovena v §103 odst. 1 zákona č. 262/2006 Sb., zákoníku práce, ve znění pozdějších předpisů. Požadavky na bezpečný provoz vymezuje NV 378 a v §4 NV 378 je stanoveno, že kontrola bezpečnosti provozu zařízení před uvedením do provozu je prováděna podle průvodní dokumentace výrobce. Není-li výrobce znám nebo není-li průvodní dokumentace k dispozici, stanoví rozsah kontroly zařízení zaměstnavatel místním provozním bezpečnostním předpisem.

Lietratura:
[1] Umístění lahví u zařízení na čepování nápojů a jejich správné použití. 2011, s. 2.
[2] Kutěj, P., Hanzal. J.: Oxid uhličitý, ČATP, 2002