hvers vegna er fljótandi köfnunarefni notað við frostvörn?
1. Af hverju að nota fljótandi köfnunarefni sem kælimiðil?
1. Vegna þess að hitastigið á fljótandi köfnunarefni sjálft er mjög lágt, en eðli þess er mjög vægt, og það er erfitt fyrir fljótandi köfnunarefni að gangast undir efnahvörf, svo það er oft notað sem kælimiðill.
2. Fljótandi köfnunarefni gufar til að gleypa hita, lækka hitastigið og hægt að nota sem kælimiðil.
3. Almennt er ammoníak notað sem kælimiðill og vatn sem gleypið.
4. Ammoníakgasið er kælt af eimsvalanum til að verða fljótandi ammoníak, og þá fer fljótandi ammoníakið inn í uppgufunartækið til að gufa upp, og á sama tíma gleypir hita utan frá til að ná tilgangi kælingar, þannig að mynda stöðugt dreifingu frásogs kælihringrás.
5. Köfnunarefni er hægt að nota sem kælimiðil við „kryogenic“ aðstæður, það er nálægt algjörum 0 gráðum (-273,15 gráður á Celsíus), og er almennt notað á rannsóknarstofum til að rannsaka ofurleiðni.
6. Í læknisfræði er fljótandi köfnunarefni almennt notað sem kælimiðill til að framkvæma aðgerðir undir kródeyfingu.
7. Á hátæknisviðinu er fljótandi köfnunarefni oft notað til að búa til lághitaumhverfi. Til dæmis fá sum ofurleiðandi efni aðeins ofurleiðandi eiginleika við lágt hitastig eftir að hafa verið meðhöndluð með fljótandi köfnunarefni.
8. Hitastigið undir venjulegum þrýstingi fljótandi köfnunarefnis er -196 gráður, sem hægt er að nota sem ofurlágt hitastig kalt uppspretta. Við lághitamulning hjólbarða, genageymslur á sjúkrahúsum o.s.frv. er allt notað fljótandi köfnunarefni sem kuldagjafa.
2. Hvernig varðveitir fljótandi köfnunarefni frumur?
Algengasta tæknin við frystingu frumna er frystingaraðferðin með fljótandi köfnunarefni, sem aðallega notar hæga frystingaraðferðina með viðeigandi magni af hlífðarefni til að frysta frumur.
Athugið: Ef frumurnar eru beint frosnar án þess að bæta við neinum hlífðarefnum, mun vatnið innan og utan frumanna fljótt mynda ískristalla, sem valda röð aukaverkana. Til dæmis eykur ofþornun frumna staðbundinn raflausnstyrk, breytir pH-gildi og afvötnun sumra próteina af ofangreindum ástæðum, sem veldur því að innri rýmisbygging frumunnar er trufluð. Veldur skemmdum, bólgu í hvatberum, virkniskerðingu og truflun á orkuefnaskiptum. Lípópróteinkomplexið á frumuhimnunni eyðileggst einnig auðveldlega, sem veldur breytingum á gegndræpi frumuhimnunnar og taps á frumuinnihaldi. Ef fleiri ískristallar myndast í frumunum, eftir því sem frosthitinn lækkar, stækkar rúmmál ískristallanna, sem veldur óafturkræfum skemmdum á staðbundinni uppsetningu kjarna-DNA, sem leiðir til frumudauða.
Duldi og skynsami hitinn sem fljótandi köfnunarefnismaturinn frásogast í snertingu við matinn veldur því að maturinn frjósar. Fljótandi köfnunarefni er kastað út úr ílátinu, breytist skyndilega í eðlilegt hitastig og þrýsting og breytist úr fljótandi í gasform. Í þessu fasabreytingarferli sýður fljótandi köfnunarefni og gufar upp við -195,8 ℃ til að verða loftkennt köfnunarefni og duldi uppgufunarhitinn er 199 kJ/kg; ef -195,8 Þegar hitastigið fer upp í -20 °C undir köfnunarefni við loftþrýsting getur það tekið upp 183,89 kJ/kg af skynsamlegum hita (eðlisvarmagetan er reiknuð sem 1,05 kJ/(kg?K)), sem frásogast af uppgufunarhitanum og skynsamlegum varma sem frásogast við breyting á fljótandi köfnunarefnisfasa. Hitinn getur náð 383 kJ/kg.
Í því ferli að frysta matvæli, vegna þess að mikið magn af hita er tekið í burtu á augabragði, er hitastig matarins hratt kælt utan frá til að innan til að frysta. Hraðfrystitækni með fljótandi köfnunarefni notar fljótandi köfnunarefni sem kalda uppsprettu, sem hefur enga skaða á umhverfinu. Í samanburði við hefðbundna vélrænni kælingu getur það náð lægra hitastigi og hærra kælihraða. Hraðfrystitækni með fljótandi köfnunarefni hefur hraðan frystihraða, stuttan tíma og Maturinn er af góðum gæðum, mikið öryggi og mengunarlaus.
Hraðfrystitækni með fljótandi köfnunarefni hefur verið mikið notuð við hraðfrystingu vatnaafurða eins og rækju, hvítbeit, líffræðilegan krabba og abalone. Rannsóknir hafa sýnt að rækja sem er meðhöndluð með fljótandi köfnunarefnis hraðfrystitækni getur viðhaldið miklum ferskleika, lit og bragði. Ekki nóg með það, sumar bakteríur geta einnig drepist eða stöðvað æxlun við lágt hitastig til að ná meiri hreinlætisaðstöðu.
Kryovarðveisla: Fljótandi köfnunarefni er hægt að nota til frostvarðveislu ýmissa lífsýna, svo sem frumna, vefja, sermis, sæðis osfrv. Hægt er að varðveita þessi sýni í langan tíma við lágt hitastig og koma þeim í upprunalegt ástand þegar þess er þörf. Fljótandi köfnunarefniskæling er algeng geymsluaðferð sem er oft notuð í líflæknisfræðilegum rannsóknum, landbúnaði, búfjárrækt og öðrum sviðum.
Frumuræktun: Einnig er hægt að nota fljótandi köfnunarefni til frumuræktunar. Við frumuræktun er hægt að nota fljótandi köfnunarefni til að varðveita frumur fyrir síðari tilraunaaðgerðir. Einnig er hægt að nota fljótandi köfnunarefni til að frysta frumur til að varðveita lífvænleika þeirra og líffræðilega eiginleika.
Frumugeymsla: Lágt hitastig fljótandi köfnunarefnis getur viðhaldið stöðugleika og heilleika frumna, en kemur í veg fyrir öldrun og dauða frumna. Þess vegna er fljótandi köfnunarefni mikið notað í frumugeymslu. Hægt er að endurheimta frumur sem varðveittar eru í fljótandi köfnunarefni fljótt þegar þörf krefur og nota til ýmissa tilrauna.
Notkun fljótandi köfnunarefnis í matvælaflokki er eins og fljótandi köfnunarefnisís, fljótandi köfnunarefnis kex, frysting fljótandi köfnunarefnis og svæfing í læknisfræði krefst einnig mjög hreins fljótandi köfnunarefnis. Aðrar atvinnugreinar eins og efnaiðnaður, rafeindatækni, málmvinnsla o.fl. hafa mismunandi kröfur um hreinleika fljótandi köfnunarefnis.
