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液氮罐應用的二十個方面

點擊次數:1280 更新時間:2020-06-19

液氮罐應用的二十個方面

一、在畜牧業方面的應用
    1、液氮罐廣泛用于家畜凍配改良技術
   在多種家畜中,牛的精液冷凍制備、保存技術*為成功, 自上個世紀五十年代已形成一套完整定型的工藝流程。
   牛精液冷凍的冷源普遍應用液氮。顆粒精液在經液氮冷卻的氟板(聚四氟乙烯)、銅紗網、鋁板上滴凍。要使承接精液的表面與液氮面保持——定的距離(1~2厘米)。在滴凍的過程中,要維持在-80~-120℃的溫度。滴凍前將經過平衡的精液充分混勻,并檢查精子的活率。滴要迅速,顆粒要均勻,每毫升經過稀釋的精液滴10粒左右為宜。滴凍結束后,要停留2~3分鐘,待所有顆粒已凍結立即投入液氮。經抽樣檢查(一般隨機抽取2粒) ,解凍活率在0.3以上者,即可裝于紗布袋中,經標記后在液氮中保存。每滴凍完一頭公牛的精液后,必須更換氟板等用具。 目前,細管的容量分0.25毫升和0.5毫升兩種,由無毒塑料(聚氯乙烯)制成。管的一端填有棉塞和聚乙烯粉末,粉末遇水即固化自動封口,輸精時又成為推送精液的活塞;另一端在注入精液后,可以聚乙烯粉或鋼珠(或塑料珠)封口,要注意在封口處與精液間留有10~13毫米的空間,防止冷凍過程中因膨脹引起細管爆裂。查特杜瓦瓶
   精液的貯存 牛的冷凍精液是以液氮做冷源進行貯存的,需要時可隨時取出。為防止溫度變化對精液品質的影響,取放動作要迅速,盡量減少在空氣中停留的時間。從貯存容器中提取冷凍精液時,精液不應超過液氮容器的頸基部,避免因溫度的回升造成精液解凍活率的下降。牛的冷凍精液已有40多年的歷史。試驗證明,保存至今的冷凍精液仍具有授精能力。但一般認為牛的冷凍精液隨保存時間的延長,精子的活力和授精能力逐漸降低。牛冷凍精液長期保存的確切時限,尚需繼續研究和觀察。
    2、家畜及多種動物的胚胎移植中,液氮罐制備保存胚胎
目前多采用胚胎冷凍儀,屬智能型冷凍儀。該儀器采用微機控制技術,軟件,能較準確地控制液氮的施放量,從而保證被凍存的生物制品以適宜的冷凍速率降溫冷凍。    
    3、液氮罐超低溫保藏微生物技術
   將菌種保藏在-196℃的液氮長期保藏方法,它的原理是利用微生物在-130℃以下新陳代謝趨于停止而有效地保藏微生物。大型真菌是菌物中的一個重要類群(菌物中形成大型子實體的一類真菌,泛指廣義上的蘑菇或蕈菌),很多種類具有較高的營養價值和藥用價值,是目前菌物中*有開發應用前景的一類;此外,一些大型真菌能夠分解枯死植物,對維持自然界物質循環、生態平衡有重要的作用,可開發應用于造紙業和環境凈化;一些大型真菌能引起樹木病害或損害多種木質產品,對此類病原真菌的認識的加強,有利于預防和減少危害的發生。大型真菌的規范性保藏對于微生物菌種資源的安全、高效保藏及、對長期有效保藏遺傳資源、異地保藏生物多樣性共享具有重意義
    4、農業生物基因保存
   上海投資4100多萬元開始建設中國國內農業生物基因綜合庫。農業界人士說,*具全國市場開發潛力的種子產業,將以這個基因庫作為育種材料的來源。總建筑面積超過3300平方米的上海農業生物基因庫,設于上海農業科學院內,將保藏植物種子、植物離體材料、動物生殖細胞、微生物菌種和植物基因工程材料五大類農業生物遺傳資源。
    5、保存液氮疫苗
   液氮苗是80年代中期逐漸推廣應用的,先是使用Ⅲ型-FCl26炎雞皰疹病毒液氮苗,后來國內外又研制出SBl,301/B、Z4,814等Ⅱ型液氮疫苗,并組合成II+III型二價苗及I+II+III三價苗,應用后都曾一度有效的控制了一些地區的雞馬立克氏病,II+III型二價苗好景不長,1993年馬立克氏病又在北美和嚴態地區出現了較大規模的流行,為有效控制馬立克氏病,一些國家開始學習荷蘭自1927年使用I型CVl988/Rispens液氮苗后,有效控制馬立克氏病的經驗,美國、加拿大、巴西、日本、歐洲都先后從荷蘭農業漁業部引進了CVl988/Rispens制苗種毒,在各自國家使用不同的工藝技術生產,保存于液氮罐中。
    6、用液氮治療奶牛乳頭乳孔外口閉合、家畜皮膚瘤子等也較為普通。

   二、 在醫療事業應用
    1、低溫醫學
   我國臨床低溫醫學工作發展迅速,促進了移植醫學的發展,特別是在骨髓、造血干細胞、皮膚、角膜、內分泌腺體、以及血管和瓣膜等的冷凍保存和移植應用取得了顯著成績。成功的造血干細胞移植依賴于造血干細胞活力的保存。生物樣品在降溫冷凍過程中,當由液態向固態變化的相變期內會釋放一定熱量,使其溫度回升,不控制降溫速率的冷凍過程將會導致組織細胞死亡。準確地測定生物樣品的相變點,用微機編制降溫程序,以便在樣品相變時加大液氮輸入量,克服相變樣品溫度的回升,使細胞安全而迅速地度過相變期,這是提高被凍樣品成活率的關鍵環節。查特杜瓦瓶
    2、臨床醫學
   液氮是目前冷凍外科中應用*廣泛的冷凍劑。是目前為止發現的一種**的制冷劑,把它注入低溫醫療器內,就像手術刀一樣,可以做任何手術。冷凍是用低溫來破壞病灶組織的一種治療方法。細胞由于溫度的急劇變化,組織內外水晶形成,使細胞脫水、皺縮,以致電解質等發生變化,冷凍還可使局部血流速度變慢,微血管血液瘀滯或栓塞造成細胞缺氧死亡。
   據報導液氮冷凍治療面部增生性及色素性疾病2138例,其中*1 445例,*67.59%;顯效329例,有效207例\總有效率為82.97%。雀斑及脂溢性角化病的*分別為79.23%和84.69%;色痣(包括黑子)52.25%及瞼黃瘤41.67%。扁平疣患者冷凍后有新皮疹在皮損處發出,故對于進行期扁平疣不宜采用冷凍治療,靜止期冷凍效果好。2例有黃褐斑的患者色痣治療后有色素沉著,該2例經有效的治療后色素恢復正常,提示對有黃褐斑者亦不宜采用冷凍治療。對色痣的治療,要根據部位及患者的要求采取相應的治療方法,黑子及較小的色痣(直徑<3mm )可采取液氮冷凍的方法治療,較大的色痣應以手術切除并行病理檢查為佳。
   采用液氮冰凍配合中藥治療尖銳濕疣,無毒副作用,痛苦小,*高,復發率低,術后*痕,并發癥少,治療時間短,經濟,是治療尖銳濕疣的理想方法之一
   液氮冷凍療法治療結節性癢診、粘液囊腫、多發性尋常疣及神經性皮炎采用的液氮直接噴射法治療慢性咽炎,將液氮直接噴射在病變表面,降溫快、深、面廣,并能消滅中間地帶,收到滿意的近期效果。每個凍融周期掌握在1min左右,連續4~5個凍融周期。每周僅1次。

   三、液氮罐在食品工業應用  
    1、液氮在食品速凍中的應用  
   在眾多的保藏法中,冷凍保藏法應用*為廣泛,效果也非常顯著。而作為冷凍保藏方法之一的液氮速凍早已被食品加工企業所采用,由于它能實現低溫深冷的超速凍,也有利于實現凍結食品的部分玻璃化,使食品解凍后能**限度地恢復到原來的新鮮狀態和原有的營養成分,極大提高了冷凍食品的品質,因此在速凍工業中顯示出*的生命力。與其它冷凍方法相比,液氮速凍具有以下明顯的優點:
   ① 冷凍速度快(凍結速度比一般凍結方法約快30-40倍):采用液氮速凍,可使食品迅速通過0℃~5℃**冰晶生長帶,食品研究人員已在這方面做了有益的嘗試。
   ②保持食品品質:由于液氮速凍時間短,經液氮速凍的食品可以**限度地保持加工前的色、香、味及營養價值。段振華等人用液氮對檳榔進行速凍處理,結果表明經液氮處理后的檳榔保持有較高葉綠素含量,風味好。
   ③物料干耗小:一般凍結的干耗損失率為3~6%,而液氮速凍可減少到0.25~0.5%。
   ④設備與動力費用低,易于實現機械化和自動化流水線,提高生產率。
   目前液氮速凍主要有噴淋凍結、浸漬凍結和冷空氣凍結三種方式,其中又以噴淋凍結應用*為廣泛。
    2、液氮在飲料加工中的應用
   目前,已有不少飲料生產廠家采用氮或氮與C02的混合物取代傳統的C02,對飲料進行充氣包裝。充了氮的高碳酸型飲料,比僅充填二氧化碳的飲料引起的問題要少;氮對于灌裝無泡飲料,如酒和果汁也是很理想的。在非充氣飲料罐頭中加注液氮的好處是,所注入的少量液氮可排除每只罐頭頂部空間中的氧氣,使貯罐上部空間的氣體呈惰性,從而延長了易腐品的貯存期限。查特杜瓦瓶
    3、液氮在果蔬貯存保鮮中的應用
   液氮用于果蔬的貯存保鮮具有氣調的優點,可調節農副產品旺季和淡季供需方面的矛盾,減少貯存上的損失。氣調的功能是提高氮氣的濃度,同時控制氮、氧與C02的氣體比例,并使其保持在穩定狀態,降低果蔬的呼吸強度,延緩后熟過程,從而使果品、蔬菜保持采摘時的新鮮狀態和原有營養價值,延長果蔬保鮮期。
    4、液氮在肉制品加工中的應用
   液氮在對原料肉絞制、斬拌或混合等工序中加入,可有效提高產品質量。如在沙拉米型香腸加工中,液氮的使用可提高肉保水性,阻止脂肪氧化,改善切片性和外觀質量;用于肉制點心、肉脯等再制肉的加工,不僅可使肉糜混合時加速蛋白質溶解和增強保水性,且對保持產品*形狀尤為有效。另外原料肉經液氮快速冷卻,既可在較長時間內保持熱肉特性,氣又保證了肉品衛生安全;在加工工藝上,無須再擔心溫度上升對肉質的影響,且加工可不受原料溫度、加工時間、季節因素的影響,同時還可使加工過程處于低氧分壓,在一定范圍延長了產品的貨架壽命。
    5、液氮在食品低溫粉碎中的應用
   低溫粉碎,就是將冷卻到脆化點溫度的物質,在外力作用下破碎成粉體的過程。食品的低溫粉碎是近幾年發展起來的一種食品加工新技術,該技術特別適宜于加工含芳香成分多、含脂量高、含糖量多和含膠狀物質多的食品。用液氮進行低溫粉碎處理,可連原料的骨、皮、肉、殼等一次性全部粉碎,使成品顆料細小并保持其有效營養。如日本將經液氮凍結后的海藻、甲殼素、蔬菜、調味品等,投入粉碎機粉碎,可使成品微細粒度高達100μm以下,且基本保持原有營養價值。此外,用液氮進行低溫粉碎,還可粉碎常溫下難以粉碎的物料、熱敏性及受熱易變質,易分解的物質。另外,液氮可以粉碎如脂肪多的肉類、水分多的蔬菜等在常溫下難以粉碎的食品原料,并可以制造迄今*新加工食品。
    6、液氮在食品包裝中的應用
   英國倫敦一家公司開發出一種簡單實用的食品保鮮包裝方法,就是在給食品進行包裝時,往包裝袋內加入幾滴液氮。當液氮蒸發轉化成氣體時它的體積迅速擴大,在包裝袋內快速取代原有的大部分氣體,減少食品因氧化而造成的變質,從而大大延長食品的保鮮期。
    7、液氮在食品冷藏運輸中的應用
   冷藏運輸是食品工業中很重要的一部分。開發液氮制冷技術,發展液氮冷藏火車、冷藏汽車及冷藏集裝箱是現今上的共同發展趨勢。經濟發達國家多年的應用實踐表明,液氮制冷系統是在商業上可與機械制冷系統相競爭的冷藏保鮮技術,也是食品冷藏運輸的發展方向。
    8、液氮在食品工業中的其它應用
   由于液氮的制冷作用,蛋汁、液體調味品、醬油能夠加工成可自由流動并能倒出的顆粒狀冷凍食品,這些食品可隨時使用并且很容易配制。在研磨香料和吸水的食物添加劑,如糖的替代品和卵磷脂時,液氮被注入到研磨機中來保護有價值的成分,同時也增加了研磨產量。周順華等人研究證明,利用液氮淬冷協同高溫解凍進行花粉破壁具有效果好、破壁率高、速度快及花粉生理活性保持穩定、不受污染等特點。查特杜瓦瓶

   四、在電子工業中應用
    1、超導技術  
   超導體得天獨厚的特性,使它可能在各種領域得到廣泛的應用。以液態氮代替液態氦作超導制冷劑獲得超導體,使超導技術走向大規模開發應用,認為是2 0世紀科學上*偉大的發現之一。
   超導磁懸浮技術的基礎是由釔鋇銅氧(YBCO)構成的超導陶瓷,當這種超導材料被冷卻到液氮溫度(78K,相當于-196~C)時,就從正常態轉變為超導態。由屏蔽電流產生的磁場與軌道磁場相互排斥,如果排斥力大于列車的重量,車體就可以懸浮在空中。同時,在冷卻過程中,由于超導體的磁通釘扎效應,一部分磁場被俘獲在超導體內。這一俘獲磁場與軌道磁場相互吸引,由于斥力和吸引力的同時存在,車體得以穩定地懸浮在軌道上方。與常規磁鐵之間同性相斥,異性相吸的作用不同,超導體和外磁場之間的這種既排斥又相吸的相互作用,使超導體或磁鐵都可以克服自身重力,懸浮或倒掛在對方的下面。
    2、電子元件制造與檢測
   環境應力篩選就是選擇若干典型環境因素,將適量的環境應力作用于組件或整機,把元器件工藝缺陷,即生產和裝配過程中的缺陷激發出來,給予修正或更換。環境應力篩選采用溫度循環和隨機振動較為有效。溫度循環試驗是采用高的變溫率、大的熱應力,使那些不同材料組成的元器件,因結合不良、材料本身的不均勻性、工藝中缺陷等所造成的隱患而迅速失效,采用變溫率為5℃/分;極限溫度為-40℃,+60℃;循環次數為8次。這樣的環境參數組合使得虛焊、夾傷部位、元器件本身缺陷的暴露較明顯。對于大批量的溫度循環試驗,可以考慮采用二箱法。在這種情況下,應當在級進行篩選。
   液氮是一種更快和更有效的屏蔽和測試電子元器、電路板的方法。
    3、低溫球磨技術
   低溫行星式球磨機是將液氮氣體*地輸入裝有保溫罩的行星式球磨機中,這些冷氣將高速旋轉的球磨罐產生的熱量及時吸收,使裝有物料、磨球的球磨罐始終處于一定的低溫環境中.在低溫環境中混合、細磨、新產品研制和小批量生產高新技術材料的*裝置。該產品體積小、功能全、效率高、噪聲低,廣泛應用于醫藥、化工、環保、輕工、建材、冶金、陶瓷、礦產等部門。  
    4、綠色切削加工技術 查特杜瓦瓶
   低溫切削是利用低溫流體如液態氮、液態二氧化碳和冷風等噴向加 工系統的切削區域,造成切削區的局部低溫或超低溫狀態,利用工件在低 溫條件下產生的低溫脆性,提高工件的切削加工性、刀具壽命和工件表面 質量。根據冷卻介質的不同,低溫切削可分為冷風切削和液氮冷卻切削。   低溫冷風切削法是通過向刀尖的加工部位噴-20℃~-30℃ (甚至更低)的低溫氣流,并混入微量的植物性潤滑劑(每小時10~20m 1),從而起到降溫、排屑、潤滑的作用。低溫冷風切削與傳統切削相比,能夠提高加工 效率,改善工件表面質量,而且對環境幾乎無污染。日本安田工業公司的 加工中心采用在電機軸、刀桿軸的中心插入絕熱風管的結構,使用-30℃ 的低溫冷風直接通向刀刃。該結構大大改善了切削條件,有利于低溫冷風 切削加工工藝的實施。橫川和彥對車削和銑削中的冷風冷卻進行了研究。在銑削試驗中,分別采用水基切削液、常溫風(+10℃)和冷風(-30℃ )三種條件進行比較,結果表明,采用冷風切削時刀具耐用度顯著提高。在車削試驗中,冷風(-20℃ )切削時刀具磨損率比常溫風(+20℃ )切削時顯著下降。
   液氮冷卻切削主要有兩種應用形式,一種是利用瓶裝壓力將液氮像切削液一樣直接噴射到切削區;另一種是利用液氮受熱蒸發循環來間接冷卻 刀具或工件。目前低溫切削加工主要應用于鈦合金、高錳鋼、淬硬鋼等難 加工材料的加工中。KPRaijurkar采用H13A硬質合金刀具、并用液氮循環冷卻刀具的方法對鈦合金進行了低溫切削加工試驗,試驗結果表明,與傳統的切削方法相比,刀具磨損明顯減少,切削溫度降低30%,工件表面加工質量得到很大改善。萬光民采用間接冷卻方法對高錳鋼進行了低溫切 削加工試驗,結果表明,采用間接冷卻方法低溫加工高錳鋼時,刀具所受沖擊力減少,刀具磨損減小,加工硬化現象得到改善,工件表面質量也有所提高。王連鵬等人采用液氮噴淋的方法在數控機床上低溫切削加工45淬硬鋼,試驗結果表明,采用液氮噴淋式低溫加工45淬硬鋼可以提高刀具耐用度,改善工件表面質量。
   在液氮冷卻加工狀態下,硬質合金材料能保持其抗彎強度、斷裂韌性和耐沖擊強度,其硬度隨溫度的降低而增大,因此硬質合金刀具材料在液氮冷卻中能夠保持其優良的切削性能,并且和在常溫下一樣,其性能決定于粘結相的數量。對于高速鋼,隨溫度的降低,其硬度增大而抗沖擊強度降低,但總體上能保持較好的切削性能。他對一些材料在低溫下提高其切削加工性進行了研究,選用了低碳鋼AISll010、高碳鋼AISl070、軸承鋼  AISIE52100、鈦合金Ti-6A 1-4V、鑄造鋁合金A390五種材料,實驗研究表明:由于低碳鋼表現出良好的低溫脆性,低溫切削可獲得理想的加工效果;對于高碳鋼和軸承鋼,應用液氮冷卻可抑制切削區溫升和刀具磨損速度;在切削鑄造鋁合金時,應用低溫冷卻可提高刀具硬度和刀具抗硅相磨粒磨損能力,在加工鈦合金時,同時低溫冷卻刀具和工件,可有效地降低切削溫度和減少鈦和刀具材料之間的化學親和力。

   五、其它領域
   酒泉衛星發射中心特燃站生產液氮,它是火箭燃料的推送劑,大量的液氮用高壓把火箭燃料推向燃燒室。
應用于高溫超導電力電纜開發;應用于緊急維修中對液體管道進行凍結;應用于物質的低溫穩定和低溫淬火;液氮冷裝配技術(熱脹冷縮現象在工業中的應用)也廣泛使用;液氮人工增雨技術;液氮排液技術及時降液誘噴,正在不斷深入研究。
   采用氮氣井下滅火,火勢被迅速撲滅,同時又消除了瓦斯爆炸危險等。
   為什么選擇液氮:因為比其它方法冷卻得更快,并且不與其它物質起化學反應,大大地節省空間,提供了干燥的氣氛,它是環保的(液氮使用后直接揮發成氣體返回大氣中,不會留下任何污染),它用起來簡單方便。查特杜瓦瓶

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