なぜ液体窒素が冷凍保存に使用されるのですか?

2023-07-20

1. なぜ液体窒素を冷媒として使用するのですか?

1. 気温が高いため、液体窒素液体窒素自体は非常に低いですが、性質は非常に穏やかで化学反応を起こしにくいため、冷媒としてよく使われています。
2.液体窒素気化して熱を吸収して温度を下げ、冷媒として利用できます。
3. 一般的に、アンモニアは冷媒として、水は吸収剤として使用されます。
4.アンモニアガスは凝縮器で冷却されて液体アンモニアになり、液体アンモニアは蒸発器に入って蒸発し、同時に外部から熱を吸収して冷凍の目的を達成し、連続拡散吸収冷凍を形成します。サイクル。
5. 窒素は、「極低温」条件、つまり絶対 0 度 (摂氏 -273.15 度) に近い条件で冷媒として使用でき、通常、超伝導を研究するために研究室で使用されます。
6. 医学では、液体窒素は冷凍麻酔下で手術を行うための冷媒として一般的に使用されます。
7. ハイテク分野では、低温環境を作り出すために液体窒素がよく使用されます。たとえば、一部の超電導材料は、液体窒素で処理した後、低温でのみ超電導特性を取得します。
8.液体窒素の常圧下での温度は-196度であり、超低温冷源として利用できます。タイヤの低温粉砕、病院での遺伝子保管などはすべて、冷源として液体窒素を使用します。

2. 液体窒素はどのように細胞を保存しますか?

細胞の凍結保存に最も一般的に用いられる手法は液体窒素凍結保存法であり、主に適量の保護剤を加えて細胞を凍結させる緩速凍結法が採用されています。
注: 保護剤を添加せずに細胞を直接凍結すると、細胞の内外の水分が急速に氷の結晶を形成し、一連の有害反応が引き起こされます。例えば、細胞が脱水すると、上記の理由により局所的な電解質濃度が上昇し、pH値が変化し、一部のタンパク質が変性し、細胞の内部空間構造が乱れます。損傷、ミトコンドリアの膨張、機能喪失、エネルギー代謝の障害を引き起こします。細胞膜上のリポタンパク質複合体も簡単に破壊され、細胞膜の透過性の変化と細胞内容物の損失を引き起こします。凍結温度が低下するにつれて細胞内でより多くの氷の結晶が形成されると、氷の結晶の体積が膨張し、その結果、核DNAの空間構成に不可逆的な損傷が生じ、細胞死が引き起こされます。

食品と接触している液体窒素食品が吸収する潜熱と顕熱により、食品が凍結します。液体窒素は容器から噴出され、常温常圧に急激に変化し、液体から気体に変化します。この相変化プロセス中に、液体窒素は-195.8℃で沸騰および蒸発して気体窒素になり、蒸発潜熱は199kJ/kgになります。 if -195.8 大気圧の窒素下で温度が -20 °C まで上昇すると、183.89 kJ/kg の顕熱を吸収できます (比熱容量は 1.05 kJ/(kg?K) として計算されます)。液体窒素の相変化プロセス中に吸収される蒸発熱と顕熱。熱は 383 kJ/kg に達することがあります。
食品を冷凍する過程では、一瞬のうちに多量の熱が奪われるため、食品の温度が外側から内側に向​​かって急速に冷やされて冷凍されます。液体窒素急速冷凍技術は、環境に害を及ぼさない液体窒素を冷源として使用します。従来の機械冷却と比較して、より低い温度とより高い冷却速度を実現できます。液体窒素急速冷凍技術は、冷凍速度が速く、時間が短く、食品の品質が良く、安全性が高く、無公害です。
液体窒素急速冷凍技術は、エビ、シラス、生物カニ、アワビなどの水産物の急速冷凍に広く使用されています。液体窒素急速冷凍技術で処理されたエビは、高い鮮度、色、味を維持できることが研究で示されています。それだけでなく、より高い衛生状態を実現するために、低温で一部の細菌が死滅したり、繁殖が停止したりする場合もあります。

凍結保存:液体窒素は、細胞、組織、血清、精子などのさまざまな生体サンプルの凍結保存に使用できます。これらのサンプルは、低温で長期間保存し、必要に応じて元の状態に戻すことができます。液体窒素凍結保存は一般的に使用される保存方法であり、生物医学研究、農業、畜産などの分野でよく使用されます。
細胞培養: 液体窒素も細胞培養に使用できます。細胞培養中に、その後の実験操作に備えて細胞を保存するために液体窒素を使用できます。液体窒素を使用して細胞を凍結し、その生存能力と生物学的特性を保存することもできます。
細胞の保管: 低温の液体窒素により、細胞の安定性と完全性を維持しながら、細胞の老化や死を防ぐことができます。したがって、液体窒素は細胞の保管に広く使用されています。液体窒素に保存された細胞は、必要なときにすぐに回収でき、さまざまな実験操作に使用できます。

食品グレードの液体窒素の応用は、液体窒素アイスクリーム、液体窒素ビスケット、液体窒素冷凍、医療における麻酔と同様に、高純度の液体窒素を必要とします。化学産業、エレクトロニクス、冶金などの他の産業では、液体窒素の純度について異なる要件があります。