miksi nestemäistä typpeä käytetään kylmäsäilytykseen?

20.7.2023

1. Miksi käyttää nestemäistä typpeä kylmäaineena?

1. Koska lämpötilanestemäistä typpeäitsessään on hyvin alhainen, mutta sen luonne on erittäin mieto, ja nestemäisen typen on vaikea käydä läpi kemiallisia reaktioita, joten sitä käytetään usein kylmäaineena.
2.Nestemäinen typpihöyrystyy absorboimaan lämpöä, alentamaan lämpötilaa ja sitä voidaan käyttää kylmäaineena.
3. Yleensä ammoniakkia käytetään kylmäaineena ja vettä imeytysaineena.
4. Ammoniakkikaasu jäähdytetään lauhduttimella nestemäiseksi ammoniakiksi, ja sitten nestemäinen ammoniakki menee höyrystimeen haihtumaan ja samalla absorboi lämpöä ulkopuolelta jäähdytyksen tarkoituksen saavuttamiseksi, jolloin muodostuu jatkuva diffuusio-absorptiojäähdytys. sykli.
5. Typpeä voidaan käyttää kylmäaineena "kryogeenisissä" olosuhteissa, eli lähellä absoluuttista 0 astetta (-273,15 celsiusastetta), ja sitä käytetään yleensä laboratorioissa suprajohtavuuden tutkimiseen.
6. Lääketieteessä nestemäistä typpeä käytetään yleisesti kylmäaineena kryoanestesiassa suoritettaessa.
7. Korkean teknologian alalla nestemäistä typpeä käytetään usein matalan lämpötilan ympäristön luomiseen. Esimerkiksi jotkin suprajohtavat materiaalit saavat suprajohtavat ominaisuudet matalissa lämpötiloissa vasta nestetypellä käsittelyn jälkeen.
8. Nestemäisen typen normaalipaineen lämpötila on -196 astetta, jota voidaan käyttää erittäin matalan lämpötilan kylmälähteenä. Renkaiden matalassa lämpötilassa tapahtuva murskaus, geenivarasto sairaaloissa jne. käyttävät nestemäistä typpeä kylmälähteenä.

2. Miten nestemäinen typpi säilyttää solut?

Yleisimmin käytetty tekniikka solujen kylmäsäilytykseen on nestemäisen typen kylmäsäilytysmenetelmä, jossa käytetään pääasiassa hidasta jäädytysmenetelmää sopivalla määrällä suojaavaa ainetta solujen jäädyttämiseksi.
Huomautus: Jos solut jäädytetään suoraan ilman suojaavaa ainetta, solujen sisällä ja ulkopuolella oleva vesi muodostaa nopeasti jääkiteitä, jotka aiheuttavat joukon haittavaikutuksia. Esimerkiksi solujen kuivuminen lisää paikallista elektrolyyttipitoisuutta, muuttaa pH-arvoa ja denaturoi joitain proteiineja edellä mainituista syistä, mikä aiheuttaa solun sisäisen tilarakenteen epäjärjestystä. Aiheuttaa vaurioita, mitokondrioiden turvotusta, toiminnan menetystä ja energia-aineenvaihdunnan häiriöitä. Myös solukalvon lipoproteiinikompleksi tuhoutuu helposti aiheuttaen muutoksia solukalvon läpäisevyydessä ja solusisällön menetystä. Jos soluihin muodostuu lisää jääkiteitä, jääkiteiden tilavuus laajenee pakkaslämpötilan laskiessa, mikä johtaa peruuttamattomiin vaurioihin ydin-DNA:n tilakonfiguraatiossa, mikä johtaa solukuolemaan.

Ruoan kanssa kosketuksissa olevan nestetyppipitoisen ruoan imemä piilevä ja aistillinen lämpö saa ruoan jäätymään. Nestemäistä typpeä poistuu säiliöstä, se muuttuu yhtäkkiä normaaliin lämpötilaan ja paineeseen ja muuttuu nestemäisestä kaasumaiseksi. Tämän faasinmuutosprosessin aikana nestemäinen typpi kiehuu ja haihtuu -195,8 ℃:ssa muuttuen kaasumaiseksi typeksi, ja piilevä haihdutuslämpö on 199 kJ/kg; jos -195,8 Kun lämpötila nousee -20 °C typen alla ilmakehän paineessa, se pystyy absorboimaan 183,89 kJ/kg aistillista lämpöä (ominaislämpökapasiteetti on laskettu 1,05 kJ/(kg?K)), jonka absorboi nestemäisen typen faasimuutosprosessin aikana absorboituva höyrystymislämpö ja aistillinen lämpö. Lämpö voi nousta 383 kJ/kg.
Elintarvikkeiden pakastusprosessissa, koska suuri määrä lämpöä otetaan pois hetkessä, ruoan lämpötila jäähdytetään nopeasti ulkoa sisälle jäätymään. Nestemäisen typen pikapakastustekniikka käyttää kylmän lähteenä nestemäistä typpeä, joka ei aiheuta haittaa ympäristölle. Perinteiseen mekaaniseen jäähdytykseen verrattuna se voi saavuttaa alhaisemman lämpötilan ja korkeamman jäähdytysnopeuden. Nestemäisen typen pikapakastusteknologialla on nopea jäätymisnopeus, lyhyt aika ja ruoka on hyvälaatuista, korkean turvallisuuden ja saasteeton.
Nestemäisen typen pikapakastustekniikkaa on käytetty laajalti vesituotteiden, kuten katkarapujen, valkosyötin, biologisen rapujen ja abalonen, pikajäädytyksessä. Tutkimukset ovat osoittaneet, että nestemäisellä typellä pikapakastustekniikalla käsitellyt katkaravut voivat säilyttää korkean tuoreuden, värin ja maun. Paitsi, että jotkut bakteerit voivat myös kuolla tai lopettaa lisääntymisen alhaisessa lämpötilassa saavuttaakseen paremman sanitaatiovaatimuksen.

Kryosäilytys: Nestemäistä typpeä voidaan käyttää erilaisten biologisten näytteiden, kuten solujen, kudosten, seerumin, siittiöiden jne. kylmäsäilytykseen. Näitä näytteitä voidaan säilyttää pitkään alhaisessa lämpötilassa ja palauttaa tarvittaessa alkuperäiseen tilaansa. Nestemäisen typen kylmäsäilytys on yleisesti käytetty varastointimenetelmä, jota käytetään usein biolääketieteellisessä tutkimuksessa, maataloudessa, karjanhoidossa ja muilla aloilla.
Soluviljely: Nestemäistä typpeä voidaan käyttää myös soluviljelyyn. Soluviljelyn aikana nestemäistä typpeä voidaan käyttää säilyttämään soluja myöhempiä koetoimia varten. Nestemäistä typpeä voidaan käyttää myös solujen jäädyttämiseen niiden elinkyvyn ja biologisten ominaisuuksien säilyttämiseksi.
Solujen varastointi: Nestemäisen typen alhainen lämpötila voi säilyttää solujen vakauden ja eheyden samalla kun se estää solujen vanhenemisen ja kuoleman. Siksi nestemäistä typpeä käytetään laajasti solujen varastoinnissa. Nestemäisessä typessä säilyneet solut voidaan tarvittaessa ottaa nopeasti talteen ja käyttää erilaisiin kokeellisiin manipulaatioihin.

Elintarvikelaatuisen nestetypen käyttö on kuin nestemäistä typpeä sisältävä jäätelö, nestemäiset typpikeksit, nestemäisen typen jäädytys ja anestesia lääketieteessä vaativat myös erittäin puhdasta nestemäistä typpeä. Muilla teollisuudenaloilla, kuten kemianteollisuudessa, elektroniikassa, metallurgiassa jne. on erilaiset vaatimukset nestetypen puhtaudelle.