zakaj se pri kriokonzervaciji uporablja tekoči dušik?
1. Zakaj uporabljati tekoči dušik kot hladilno sredstvo?
1. Ker je temperaturatekoči dušiksam po sebi je zelo nizek, vendar je po naravi zelo blag in je tekoči dušik težko podvržen kemičnim reakcijam, zato se pogosto uporablja kot hladilno sredstvo.
2.Tekoči dušikizhlapi, da absorbira toploto, zniža temperaturo in se lahko uporablja kot hladilno sredstvo.
3. Na splošno se amoniak uporablja kot hladilno sredstvo, voda pa kot absorbent.
4. Plin amoniak se ohladi s kondenzatorjem, da postane tekoči amoniak, nato pa tekoči amoniak vstopi v uparjalnik, da izhlapi, in hkrati absorbira toploto od zunaj, da doseže namen hlajenja, s čimer tvori neprekinjeno difuzijsko absorpcijsko hlajenje cikel.
5. Dušik se lahko uporablja kot hladilno sredstvo v "kriogenih" pogojih, to je blizu absolutne 0 stopinj (-273,15 stopinj Celzija), in se običajno uporablja v laboratorijih za preučevanje superprevodnosti.
6. V medicini se tekoči dušik običajno uporablja kot hladilno sredstvo za izvajanje operacij pod krioanestezijo.
7. Na področju visoke tehnologije se tekoči dušik pogosto uporablja za ustvarjanje nizkotemperaturnega okolja. Na primer, nekateri superprevodni materiali pridobijo superprevodne lastnosti šele pri nizkih temperaturah po obdelavi s tekočim dušikom.
8. Temperatura pod običajnim tlakom tekočega dušika je -196 stopinj, kar se lahko uporablja kot ultra nizkotemperaturni hladni vir. Pri nizkotemperaturnem drobljenju pnevmatik, shranjevanju genov v bolnišnicah itd. se kot vir mraza uporablja tekoči dušik.
2. Kako tekoči dušik ohranja celice?
Najpogosteje uporabljena tehnika za krioprezervacijo celic je metoda krioprezervacije s tekočim dušikom, ki večinoma uporablja metodo počasnega zamrzovanja z ustrezno količino zaščitnega sredstva za zamrzovanje celic.
Opomba: Če celice neposredno zamrznete brez dodajanja kakršnega koli zaščitnega sredstva, bo voda znotraj in zunaj celic hitro oblikovala ledene kristale, kar bo povzročilo vrsto neželenih reakcij. Na primer, dehidracija celic poveča lokalno koncentracijo elektrolitov, spremeni vrednost pH in denaturira nekatere beljakovine zaradi zgoraj navedenih razlogov, kar povzroči neurejenost strukture notranjega prostora celice. Povzroča poškodbe, otekanje mitohondrijev, izgubo funkcije in motnje presnove energije. Tudi lipoproteinski kompleks na celični membrani se zlahka uniči, kar povzroči spremembe v prepustnosti celične membrane in izgubo celične vsebine. Če se v celicah tvori več ledenih kristalov, se bo z zniževanjem ledišča prostornina ledenih kristalov povečala, kar bo povzročilo nepopravljivo poškodbo prostorske konfiguracije jedrske DNK, kar bo povzročilo celično smrt.
Latentna in zaznavna toplota, ki jo absorbira živilo s tekočim dušikom v stiku z živilom, povzroči, da živilo zamrzne. Tekoči dušik se izvrže iz posode, nenadoma se spremeni v normalno temperaturo in tlak ter preide iz tekočega v plinasto stanje. Med tem procesom fazne spremembe tekoči dušik zavre in izhlapi pri -195,8 ℃, da postane plinasti dušik, latentna toplota izparevanja pa je 199 kJ/kg; če -195,8 Ko temperatura naraste na -20 °C pod dušikom pri atmosferskem tlaku, lahko absorbira 183,89 kJ/kg zaznavne toplote (specifična toplotna kapaciteta je izračunana kot 1,05 kJ/(kg?K)), ki jo absorbira toplota uparjanja in zaznavna toplota, absorbirana med procesom fazne spremembe tekočega dušika. Toplota lahko doseže 383 kJ/kg.
Ker se v procesu zamrzovanja hrane v trenutku odvzame velika količina toplote, se temperatura hrane hitro ohladi od zunaj navznoter, da zamrzne. Tehnologija hitrega zamrzovanja s tekočim dušikom uporablja tekoči dušik kot vir hladu, ki ne škoduje okolju. V primerjavi s tradicionalnim mehanskim hlajenjem lahko doseže nižjo temperaturo in višjo hitrost hlajenja. Tehnologija hitrega zamrzovanja s tekočim dušikom ima hitro zamrzovanje, kratek čas in hrana je dobre kakovosti, visoke varnosti in brez onesnaževanja.
Tehnologija hitrega zamrzovanja s tekočim dušikom se pogosto uporablja pri hitrem zamrzovanju vodnih proizvodov, kot so kozice, bela vaba, biološke rakovice in morsko uho. Študije so pokazale, da lahko kozice, obdelane s tehnologijo hitrega zamrzovanja s tekočim dušikom, ohranijo visoko svežino, barvo in okus. Ne le to, nekatere bakterije lahko tudi uničijo ali ustavijo razmnoževanje pri nizki temperaturi, da se doseže višja sanitarna zahteva.
Krioprezervacija: Tekoči dušik se lahko uporablja za krioprezervacijo različnih bioloških vzorcev, kot so celice, tkiva, serum, sperma itd. Te vzorce je mogoče ohraniti dolgo časa pri nizki temperaturi in jih po potrebi povrniti v prvotno stanje. Kriokonzervacija s tekočim dušikom je pogosto uporabljena metoda shranjevanja, ki se pogosto uporablja v biomedicinskih raziskavah, kmetijstvu, živinoreji in drugih področjih.
Kultura celic: Tekoči dušik se lahko uporablja tudi za kulturo celic. Med celično kulturo lahko uporabimo tekoči dušik za ohranitev celic za nadaljnje eksperimentalne operacije. Tekoči dušik se lahko uporablja tudi za zamrzovanje celic, da se ohrani njihova sposobnost preživetja in biološke lastnosti.
Shranjevanje celic: nizka temperatura tekočega dušika lahko ohranja stabilnost in celovitost celic, hkrati pa preprečuje staranje in smrt celic. Zato se tekoči dušik pogosto uporablja pri shranjevanju celic. Celice, shranjene v tekočem dušiku, je mogoče po potrebi hitro obnoviti in uporabiti za različne eksperimentalne manipulacije.
Uporaba tekočega dušika za živila je podobna sladoledu s tekočim dušikom, piškotom s tekočim dušikom, zamrzovanju s tekočim dušikom in anesteziji v medicini prav tako zahteva tekoči dušik visoke čistosti. Druge industrije, kot so kemična industrija, elektronika, metalurgija itd., imajo drugačne zahteve glede čistosti tekočega dušika.
Uporaba amoniaka v industriji polprevodnikov
