Zamrażarka ULT

Standardowa pionowa zamrażarka z ujemną temperaturą 80 stopni

Zamrażarka o bardzo niskiej temperaturze (ULT) to lodówka , która przechowuje zawartość w temperaturze od -40 do -86 ° C (od -40 do -123 ° F). Zamrażarka o bardzo niskiej temperaturze jest powszechnie określana jako „zamrażarka minus 80” lub „zamrażarka ujemna 80”, odnosząc się do najpowszechniejszego standardu temperatury. Zamrażarki ULT są dostępne w wersji stojącej i skrzyniowej.

Aplikacja

Naukowiec umieszczający próbki w zamrażarce o temperaturze ujemnej 80 stopni

W przeciwieństwie do krótkotrwałego przechowywania próbek w temperaturze od +4 do -20°C (39 do -4°F) przy użyciu standardowych lodówek lub zamrażarek, wiele laboratoriów biologii molekularnej lub nauk przyrodniczych wymaga długoterminowej kriokonserwacji (w tym „ łańcucha chłodniczego ” i/ lub infrastruktury „ zimniejszego łańcucha ”) dla próbek biologicznych, takich jak DNA , RNA , białka , ekstrakty komórkowe lub odczynniki. Aby zmniejszyć ryzyko uszkodzenia próbki, tego typu próbki wymagają bardzo niskich temperatur od -80 do -86 ° C (od -112 do -123 ° F). Komórki ssaków są często przechowywane w dewarach zawierających ciekły azot w temperaturze -196 ° C (-320,8 ° F). Kriogeniczne zamrażarki skrzyniowe mogą osiągać temperatury do -150 ° C (-238 ° F) i mogą zawierać rezerwę ciekłego azotu.

Próbki biologiczne w zamrażarkach ULT są często przechowywane w polimerowych probówkach i mikroprobówkach, zwykle w pudełkach do przechowywania, które są zwykle wykonane z tektury, polimerowych tworzyw sztucznych lub innych materiałów. Mikroprobówki umieszcza się w pudełkach do przechowywania zawierających siatkę przegródek, które zazwyczaj pozwalają na przechowywanie 64, 81 lub 100 probówek. Standardowe zamrażarki ULT mogą pomieścić około 350 do 450 pudełek z mikroprobówkami.

Pudełka powszechnie stosowane do przechowywania próbek w zamrażarkach laboratoryjnych

Zamrażarki ULT znajdują szerokie zastosowanie w konserwacji ryb i mięsa. Przemysł połowów tuńczyka wymaga stosowania zamrażarek ULT.

Zamrażarki ULT są powszechnie wyposażone w systemy alarmowe, które zdalnie ostrzegają wyznaczone osoby w przypadku awarii zamrażarki.

Zwolnij czas

Czas schładzania jest zdefiniowany jako czas niezbędny do schłodzenia zamrażarki ULT z temperatury otoczenia do wybranej temperatury od -80 do -86 °C (od -112 do -123 °F). Czas ten silnie zależy od rodzaju izolacji, wydajności układu sprężarki oraz zainstalowanych metalowych półek w zamrażarce. Na początku XXI wieku zamrażarki ULT potrafiły schłodzić się w ciągu 3 do 5 godzin. Czas nagrzewania wynosi zazwyczaj 1/8°C na minutę.

Zużycie energii

Ze względu na niską temperaturę zamrażarki ULT zużywają duże ilości energii elektrycznej , przez co są drogie w eksploatacji. W 2010 roku Uniwersytet Stanforda miał ponad 2000 zamrażarek ULT, które zużywały szacunkowo 40 miliardów BTU energii i kosztowały uniwersytet 5,6 miliona dolarów rocznie. Nowsze zamrażarki ULT zużywają mniej energii. Niemniej jednak obszerny raport opublikowany w 2015 roku przez Center for Energy Efficient Laboratories (finansowany przez Pacific Gas & Electric , Southern California Edison oraz San Diego Gas & Electric przedsiębiorstwa użyteczności publicznej w ramach ich programu Emerging Technologies) stwierdziły, że laboratoria w Kalifornii zużywały szacunkowo 800 GWh rocznie, przy czym zamrażarki ULT miały największy udział w tej sumie.

W ostatnich latach niektórzy naukowcy zaczęli sugerować, aby laboratoria ustawiały zamrażarki na –70°C zamiast –80°C, aby oszczędzać energię i zmniejszać zużycie sprężarki zamrażarki.

W zależności od pojemności zamrażarki, częstotliwości otwierania przez użytkowników oraz ilości próbek zużycie energii zaczyna się od ok. 11 kWh/dzień i więcej. Aby zmniejszyć zużycie energii, izolacja powinna być jak najbardziej wydajna. Dodatkowe drzwi wewnętrzne ograniczają utratę temperatury podczas otwierania drzwi głównych. Oblodzenie w zamrażarce ULT należy ograniczyć do minimum. Nowoczesne zamrażarki ULT wykorzystują napędy o zmiennej prędkości zarówno dla sprężarek, jak i wentylatorów. Zmniejszyło to zużycie energii o kolejne 30% do typowego poziomu 8,5 kWh/dzień.

Cykl chłodzenia

Zamrażarki ULT, które wykorzystują system chłodzenia kaskadowego (CR), zużywają do 20 razy więcej energii niż lodówki domowe i są używane do chłodzenia płynami będącymi gazami cieplarnianymi (zwykle wodorofluorowęglowodorem R-508B ). Nowoczesne zamrażarki ULT wykorzystują mieszaniny gazów HC (tj. węglowodorów ): zazwyczaj etan i propan . Poprawiło to również ich wydajność nawet o 30% w porównaniu z konwencjonalnymi zamrażarkami zasilanymi gazem CFC lub HFC.

Schemat ideowy dwuobiegowego kaskadowego procesu chłodzenia

Zobacz też

• Suchy lód