Tại sao nitơ lỏng được sử dụng trong bảo quản lạnh?
1. Tại sao nên sử dụng nitơ lỏng làm chất làm lạnh?
1. Vì nhiệt độ củanitơ lỏngBản thân nó rất thấp, nhưng bản chất của nó rất nhẹ và nitơ lỏng khó trải qua các phản ứng hóa học, vì vậy nó thường được sử dụng làm chất làm lạnh.
2.Nitơ lỏngbay hơi để hấp thụ nhiệt, hạ nhiệt độ và có thể được sử dụng làm chất làm lạnh.
3. Nói chung, amoniac được sử dụng làm chất làm lạnh và nước làm chất hấp thụ.
4. Khí amoniac được làm mát bằng thiết bị ngưng tụ để trở thành amoniac lỏng, sau đó amoniac lỏng đi vào thiết bị bay hơi để bay hơi, đồng thời hấp thụ nhiệt từ bên ngoài để đạt được mục đích làm lạnh, do đó hình thành quá trình làm lạnh hấp thụ khuếch tán liên tục xe đạp.
5. Nitơ có thể được sử dụng làm chất làm lạnh trong điều kiện "đông lạnh", tức là gần nhiệt độ tuyệt đối 0 độ (-273,15 độ C) và thường được sử dụng trong các phòng thí nghiệm để nghiên cứu tính siêu dẫn.
6. Trong y học, nitơ lỏng thường được sử dụng làm chất làm lạnh để thực hiện các ca phẫu thuật trong điều kiện gây mê lạnh.
7. Trong lĩnh vực công nghệ cao, nitơ lỏng thường được sử dụng để tạo môi trường nhiệt độ thấp. Ví dụ, một số vật liệu siêu dẫn chỉ đạt được đặc tính siêu dẫn ở nhiệt độ thấp sau khi được xử lý bằng nitơ lỏng.
8. Nhiệt độ dưới áp suất bình thường của nitơ lỏng là -196 độ, có thể được sử dụng làm nguồn lạnh ở nhiệt độ cực thấp. Việc nghiền lốp xe ở nhiệt độ thấp, lưu trữ gen trong bệnh viện,… đều sử dụng nitơ lỏng làm nguồn lạnh.
2. Nitơ lỏng bảo quản tế bào như thế nào?
Kỹ thuật được sử dụng phổ biến nhất để bảo quản lạnh tế bào là phương pháp bảo quản lạnh bằng nitơ lỏng, chủ yếu áp dụng phương pháp đông lạnh chậm với lượng chất bảo vệ thích hợp để đông lạnh tế bào.
Lưu ý: Nếu đông lạnh tế bào trực tiếp mà không thêm bất kỳ chất bảo vệ nào, nước bên trong và bên ngoài tế bào sẽ nhanh chóng hình thành tinh thể băng, gây ra hàng loạt phản ứng bất lợi. Ví dụ, tình trạng mất nước của tế bào làm tăng nồng độ chất điện giải cục bộ, thay đổi giá trị pH và làm biến tính một số protein vì những lý do trên, khiến cấu trúc không gian bên trong của tế bào bị rối loạn. Gây tổn thương, sưng ty thể, mất chức năng và rối loạn chuyển hóa năng lượng. Phức hợp lipoprotein trên màng tế bào cũng dễ dàng bị phá hủy, gây ra sự thay đổi tính thấm của màng tế bào và làm mất đi hàm lượng tế bào. Nếu nhiều tinh thể băng được hình thành trong tế bào, khi nhiệt độ đóng băng giảm, thể tích của tinh thể băng sẽ nở ra, dẫn đến tổn hại không thể phục hồi đối với cấu hình không gian của DNA hạt nhân, dẫn đến chết tế bào.
Nhiệt tiềm ẩn và nhiệt lượng được hấp thụ bởi thực phẩm chứa nitơ lỏng khi tiếp xúc với thực phẩm sẽ khiến thực phẩm bị đóng băng. Nitơ lỏng được đẩy ra khỏi thùng chứa, đột ngột thay đổi về nhiệt độ và áp suất bình thường, đồng thời chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái khí. Trong quá trình thay đổi pha này, nitơ lỏng sôi và bay hơi ở -195,8oC để trở thành nitơ khí, và ẩn nhiệt bay hơi là 199 kJ/kg; nếu -195,8 Khi nhiệt độ tăng lên -20 °C dưới nitơ ở áp suất khí quyển, nó có thể hấp thụ 183,89 kJ/kg nhiệt hiện (nhiệt dung riêng được tính là 1,05 kJ/(kg?K)), được hấp thụ bởi nhiệt bay hơi và nhiệt nhạy cảm được hấp thụ trong quá trình thay đổi pha nitơ lỏng. Nhiệt lượng có thể đạt tới 383 kJ/kg.
Trong quá trình cấp đông thực phẩm, do một lượng nhiệt lớn bị lấy đi ngay lập tức nên nhiệt độ của thực phẩm được làm lạnh nhanh từ ngoài vào trong để đông lạnh. Công nghệ đông lạnh nhanh nitơ lỏng sử dụng nitơ lỏng làm nguồn lạnh, không gây hại cho môi trường. So với làm lạnh cơ học truyền thống, nó có thể đạt được nhiệt độ thấp hơn và tốc độ làm mát cao hơn. Công nghệ cấp đông nhanh nitơ lỏng có tốc độ cấp đông nhanh, thời gian cấp đông ngắn, thực phẩm có chất lượng tốt, độ an toàn cao và không gây ô nhiễm.
Công nghệ cấp đông nhanh nitơ lỏng đã được ứng dụng rộng rãi trong cấp đông nhanh các sản phẩm thủy sản như tôm, cá mồi trắng, cua sinh học, bào ngư. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng tôm được xử lý bằng công nghệ đông lạnh nhanh bằng nitơ lỏng có thể duy trì độ tươi, màu sắc và mùi vị cao. Không chỉ vậy, một số vi khuẩn còn có thể bị tiêu diệt hoặc ngừng sinh sản ở nhiệt độ thấp để đạt được yêu cầu vệ sinh cao hơn.
Bảo quản lạnh: Nitơ lỏng có thể được sử dụng để bảo quản lạnh các mẫu sinh học khác nhau như tế bào, mô, huyết thanh, tinh trùng, v.v. Những mẫu này có thể được bảo quản lâu dài ở nhiệt độ thấp và khôi phục về trạng thái ban đầu khi có yêu cầu. Bảo quản lạnh bằng nitơ lỏng là phương pháp lưu trữ thường được sử dụng, thường được sử dụng trong nghiên cứu y sinh, nông nghiệp, chăn nuôi và các lĩnh vực khác.
Nuôi cấy tế bào: Nitơ lỏng cũng có thể được sử dụng để nuôi cấy tế bào. Trong quá trình nuôi cấy tế bào, nitơ lỏng có thể được sử dụng để bảo quản tế bào cho các hoạt động thí nghiệm tiếp theo. Nitơ lỏng cũng có thể được sử dụng để đông lạnh tế bào nhằm bảo tồn khả năng tồn tại và các đặc tính sinh học của chúng.
Bảo quản tế bào: Nhiệt độ thấp của nitơ lỏng có thể duy trì sự ổn định và toàn vẹn của tế bào, đồng thời ngăn ngừa lão hóa và chết tế bào. Vì vậy, nitơ lỏng được sử dụng rộng rãi trong việc lưu trữ tế bào. Các tế bào được bảo quản trong nitơ lỏng có thể được phục hồi nhanh chóng khi cần thiết và được sử dụng cho các thao tác thí nghiệm khác nhau.
Ứng dụng của nitơ lỏng cấp thực phẩm giống như kem nitơ lỏng, bánh quy nitơ lỏng, đông lạnh nitơ lỏng và gây mê trong y học cũng đòi hỏi nitơ lỏng có độ tinh khiết cao. Các ngành công nghiệp khác như công nghiệp hóa chất, điện tử, luyện kim, v.v. có những yêu cầu khác nhau về độ tinh khiết của nitơ lỏng.
Ứng dụng amoniac trong ngành bán dẫn
