Характеристика скоростей охлаждения

Основы замораживания биологических препаратов

Низкие t для консервирования продуктов биологического происхождения применяли
еще до появления первых точных термометров.

Фаренгейт в 1714г. и Реомюр в 1731г. предложение первые точные термометры.
Значительное число работ посвященных исследованию холода в биологии, появилось в
конце XVIII и в первой половине XIX века. Новые открытия и изобретения и
потенциальные возможности их практического применения послужили стимулом к
изучению влияние низких температур на различные биологические препараты.

С 1890 по 1940 г. накопились обширные сведения о физиологическом действии и
консервирующем влиянии холода на бактерии, вирусы, дрожжи, простейшие растения,
амфибии, рептилии, птиц и некоторые виды млекопитающих.

Позднее были начаты опыты с охлаждением отдельных органов, тканей и
изолированных клеток животных. Было исследовано, также влияние низких температур на
химические компоненты тканей и клеток, растворы электролитов и неэлектролитов,
активность гормонов, витаминов и ферментов.

Различают нормальную температуру, равную 20°; прохладную температуру, близкую
к 0°; среднюю низкую, или промежуточную, температуру от -20 до -80°; низкую
температуру от -80 до -150° и очень низкую от -150 до -273°.

В связи с разными представлениями о холоде нет единого мнения и о скоростях
охлаждения. О. Смит (418) рекомендует различать следующие скорости охлаждения
(табл.1).

Характеристика скоростей охлаждения

Характер изменения температуры	Скорость изменения температуры	Пределы изменения
Сверхбыстрое	От 2 секунд и менее	От 0 до - 190
Быстрое	От 2 секунд до 2 минут	От 0 до - 79
Медленное	10 минут и более	От 0 до - 79
Очень медленное	1 час и более	На 20° в любых пределах

 

 

В таблице приведена классификация изменения температуры при охлаждении. Этой
же классификации можно придерживаться и при характеристике скоростей оттаивания.

Искусственный холод применяют ДЛЯ получения низких температур, которых нельзя
достигнуть при охлаждении естественными охлаждающими агентами. Искусственный
холод широко используют в научных учреждениях и в различных отраслях
промышленности, в том числе и в биологической, с целью производства различных
соединений и консервирования скоропортящихся продуктов и лечебных препаратов.

В настоящее время для получения холода в лабораторных и в промышленных
условиях применяют холодильные смеси, низкокипящие жидкости и сжатые газы.
Применение холодильных смесей - наиболее старый способ охлаждения. Низкокипящие
жидкости охлаждаются, испаряясь при положительном давлении в сисгеме.
Использование низкокипяших жидкостей и сжатых газов для производства холода
осуществляется специальными турбокомпрессорнымн и поршневыми компрессионными
холодильными машинами различных конструкций, обеспечивающими получение холода в
пределах от 2 - 4 до -100° и ниже.

Для замораживания в лабораторных, а иногда и в _________________________________венных

условиях до настоящею времени наиболее распространенными хладоагентами

получить температуру -21⁰; смесь льда с хлористым кальцием (1 часть хлористого кальция и
2 части льда), дающая температуру -56°; твердая углекислота (сухой лед), температура
сублимации которой равняется -78°. Хладосмесь для турбокомпрессорных холодильных
машин должна обладать большим молекулярным весом. что позволит строить

турбокомпрессоры с малым числом_____________________________противоположность агентам для

поршневьгх машин малообъемной холодопроизводительностью, что даст возможность
строить турбокомпрессоры малой холодопроизводительности.

В холодопроизводительных машинах в качестве хладоагентов применяется сервисный

ангидрид, двуокись углерода,_____________________, фрtоны, а при низких температурах используют

(температура -70°) - пропан, этан и этилен. Наиболее распространенным хладоагентом
является аммиак, применяемый при температурах испарения вплоть до -65°. Для
аммиака нужен сравнительно небольшого объема цилиндр машины, его легко обнаружить
при утечке. Недостатками аммиака являются ядовитость и возможность взрыва в смесях с
воздухом. Медь и ее сплавы в присутствии влаги под действием аммиака коррозируются.

Двуокись углерода безвредна, при ее применении требуется наименьший объем
цилиндра машины. Недостатком этого соединения является высокое рабочее давление
конденсации. Вследствие малых габаритов углекислотные машины используют в судовых
установках.

В последние годы широкое распространение в качестве холодильных агентов получили
фреоны (фторхлорпроизводные углеводородов широкого ряда), которые в большинстве
своем безвредны, не имеют запаха, взрыво и огнебезопасны. Эти достоинства, фреонов
имеют существенное значение. Недостатком фреонов является их растворимость в
смазочных маслах, так и к схеме смазки.

Из различных фреонов основным агентом для поршневых машин (при температурах
испарения выше - 70°) является фреон Ф-12 (СС.2Р2). Фреоны Ф-13 (СС1Рз) и Ф-22
(СНС1Р2) применяют в низкотемпературных ступенях каскадных циклов вместо пропана,
этана и этилена. Фреон Ф-13 используют также вместо двуокиси углерода.

В турбокомпрессорных машинах при температурах испарения выше - 20° наиболее
распространенными хладоагентами являются дихлорметан и фреон Ф-11 (СС.зР).
При более низких температурах испарения (до - 80) применяют фреон Ф-12. В последние
годы вместо дихлорметана используется фреон Ф-113 (СзСЬРэ)*

Температуру холодильной камеры, хладоагента и охлаждаемого препарата измеряют
при помощи стеклянных ртутных, спиртовых, толуоловых, дилатометрических
термометров, термометров сопротивления и термопар.

Ртутные термометры используют при измерении температуры не ниже -38,9°, поскольку
при более низких температурах ртуть затвердевает. Температуру ниже -40, но не ниже -
100° измеряют термометрами со спиртом и толуолом. Термометры с пентаном или
изопентаном позволяют измерять температуру до -190, так как оба эти_

В последнее время стали широко применять термометры сопротивления, изготовленные
из полупроводников, у которых сопротивление электрическому току больше, чем у чистых
металлов. На их изготовление затрачивается меньше материала, а точность и устойчивость
их показаний заметно выше. Сопротивление чувствительного элемента измеряют при помощи
логометров. автоматических электромеханических мостов или автоматических электронных мостов.

В научных учреждениях и в промышленности для измерения температуры широко используют
также электрические термопары из медноконстантановых, жслезоконстантановых и других
холодных сплавов двух металлов. Их показания обычно проверяются контрольной термопарой,
погруженной в тающий лед. Регистрация температуры осуществляется с помощью
высокочувствительных гальванометров.

Холодильники. Холодильники с машинным охлаждением нашли широкое применение
на предприятиях биологической промышленности и в научных учреждениях
биологического профиля. Машинное охлаждение позволяет обеспечить постоянный температурный режим не только холодильных камер для транспортировки и хранения
биологических препаратов, но и ряда технологических процессов их изготовления.

На предприятиях биологической промышленности используют в основном три типа
холодильников.

Производственные холодильники (от 5 до 100 т) для охлаждения и хранения в жидком и
замороженном состояниях (от 8 до -30°) вакцин, сывороток, диагностических препаратов и
ряда ингредиентов, используемых при изготовлении биопрепаратов, а также для хранения в
замороженном состоянии бактериального и вирусного сырья, необходимого при
изготовлении вакцин и диагностических препаратов.

Мелкие холодильники, обеспечивающие охлаждение препаратов от 10, -15° до -130°.
Такие холодильники используют для хранения реактивов, ценных лабораторных и
производственных штаммов бактерий и вирусов, а также для проведения отдельных этапов
экспериментальных работ.

Транспортные холодильники - изометрические и рефрижераторные вагоны,
авторефрижераторы, суда-рефрижераторы. Используют при перевозке биологических
препаратов.