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Um **recipiente criogênico de nitrogênio líquido** é um dispositivo de armazenamento de baixa temperatura projetado especificamente para armazenar ou transportar pequenas quantidades de nitrogênio líquido (LN2) de forma segura e sustentável. O principal objetivo dos tanques criogênicos é fornecer um suprimento abundante de LN2 para múltiplas aplicações. Graças a Deus, eles também podem ser reabastecidos.
Geralmente, esses recipientes são fabricados com materiais que podem resistir a temperaturas muito baixas, como alumínio ou aços inoxidáveis especiais. A presença de isolamentos de parede simples ou dupla feitos de lã de vidro ou perlita oferece controle térmico adicional. Esse controle sem esforço apresenta espaço interno a vácuo ou design de parede dupla para limitar a transferência de calor e, assim, reduzir as taxas de evaporação.
Dependendo de sua mobilidade, finalidade ou design, os **recipientes criogênicos de nitrogênio** têm diferentes tipos. Aqui estão alguns deles:
Dewars Portáteis:
Nomeados em homenagem ao seu inventor, Sir James Dewar, esses vasos são tipicamente recipientes cilíndricos não pressurizados com uma tampa e uma alça longa. Seu design é para transportar ou carregar facilmente nitrogênio líquido de um lugar para outro. Os devotos da criogenia costumam usar dewars criogênicos portáteis para preservar pequenos tecidos ou células-tronco para extração e armazenamento de sangue do cordão umbilical. Outros usos populares para esse tipo de vaso incluem o congelamento temporário de verrugas e lesões de pele ou a realização de congelamento rápido de alimentos no local para melhorar a qualidade dos alimentos.
Dewars Estacionários:
Esses são recipientes fixos de nitrogênio líquido e vêm em uma variedade de tamanhos, tipicamente acima de 50 litros. Nenhumas rodas ou alças são incluídas em seu design, que também apresenta o formato longo e cilíndrico. Os dewars estacionários são usados principalmente em laboratórios e ambientes industriais. Eles podem ser equipados com um sistema de reabastecimento automático ou conectados a um sistema de distribuição seguro e à prova de falhas que oferece reabastecimento constante de nitrogênio para múltiplas aplicações ou locais.
Apesar disso, um dewar estacionário não poderia ser transportado facilmente, sua pressão interna era maior ou menor que a pressão atmosférica e ele tinha uma válvula de alívio de pressão, o que significa que era um recipiente pressurizado.
Tanques Criogênicos de Nitrogênio Líquido:
Também conhecidos como cryo-sys ou recipientes criogênicos de nitrogênio líquido, estes são vasos de alta capacidade para armazenar e distribuir nitrogênio líquido em temperaturas ultrabaixas por longos períodos. Seu design é adequado para usos industriais e comerciais, como o congelamento criogênico de alimentos, aplicações médicas e de saúde, como o armazenamento de longo prazo de amostras biológicas e células, e processos de fabricação que exigem temperaturas extremamente baixas.
O pescoço flexível de um recipiente criogênico de nitrogênio líquido fornece uma abertura para o interior do vaso. Ele permite a inserção ou retirada cuidadosa de materiais, além de auxiliar na manutenção de baixas temperaturas dentro do recipiente.
Um recipiente de pescoço padrão possui uma abertura larga na parte superior. Isso facilita a colocação ou remoção rápida de coisas. Por causa disso, grandes ou rápidas transferências criogênicas são fáceis de realizar.
Este é o tempo máximo que um recipiente criogênico pode manter seu nitrogênio em temperaturas extremamente baixas antes que ele evapore completamente. Geralmente, dewars enormes com isolamento mais espesso podem reter nitrogênio líquido por um período mais longo, tornando suas durações máximas de retenção mais significativas do que as de dewars menores com menos nitrogênio.
A capacidade de armazenamento dos recipientes de nitrogênio líquido pode ser expressa em litros ou polegadas cúbicas. O número de frascos ou amostras que podem ser mantidos neles depende do tamanho e do tipo de pescoço, o que afeta o quão práticos e portáteis eles são.
Por exemplo, um recipiente pequeno pode ter um pescoço padrão com capacidade de armazenamento de 7 litros.
As especificações para recipientes criogênicos incluem características como isolamento, que podem ser a vácuo, espuma, cilindros de parede dupla ou fibra de vidro. Essas formas de isolamento permitem a preservação da baixa temperatura do líquido criogênico, além de reduzir a transferência de calor do ambiente externo.
Por exemplo, um frasco de dewar com isolamento a vácuo de parede dupla teria uma parede no interior e outra no exterior, com vácuo entre elas.
Para evitar a contaminação cruzada, a parte externa do Recipiente Criogênico de Nitrogênio Líquido deve ser limpa a cada uso. O etanol puro ou qualquer outro solvente deve ser usado para limpar o interior. Após a lavagem, espere até que esteja completamente seco antes de usá-lo novamente para armazenar materiais biológicos.
Verifique se há gás nitrogênio líquido no pescoço do recipiente. Se o vapor for detectado próximo ao pescoço do recipiente, o nitrogênio líquido está vazando, representando o risco de perigo de congelamento ou baixos níveis de nitrogênio líquido dentro do recipiente. Portanto, medidas imediatas devem ser tomadas nessa situação. Além disso, inspecione e substitua qualquer isolamento e pescoços danificados, soltos ou faltantes.
Todos devem ser informados e adequadamente treinados no uso e manuseio corretos de recipientes criogênicos. Não deve haver enchimento excessivo, mudanças bruscas de temperatura ou tombamento. As tampas e tampões dos recipientes devem ser usados, mas não totalmente selados para evitar o acúmulo de pressão devido à vaporização dentro do recipiente.
Os membros da equipe devem ser treinados para entender os riscos do nitrogênio (riscos de sufocação e congelamento) e o uso de luvas de segurança para dewar e óculos de segurança sempre que manusearem LN2 ou recipientes ou equipamentos criogênicos.
Os recipientes de nitrogênio líquido têm diversas aplicações em diferentes indústrias.
Área médica
Os recipientes de nitrogênio líquido são usados para preservar tecidos humanos, células-tronco, órgãos para transplante, sangue e células humanas. Eles também são usados para armazenar vacinas em temperaturas extremamente baixas para mantê-las eficazes por períodos prolongados. Além disso, esses recipientes são usados na criocirurgia, onde o nitrogênio líquido é usado para destruir tecidos anormais, verrugas, tumores ou congelamentos. Na crioterapia dermatológica, o nitrogênio líquido é empregado para congelar e remover lesões de pele, cicatrizes e manchas de acne, entre outras.
Ciências da vida e biobancos
No campo da genética e da biotecnologia, os recipientes criogênicos de nitrogênio líquido são um componente essencial na preservação de materiais genéticos, como DNA, RNA, plasmídeos e outras amostras moleculares. Esses materiais são frequentemente sensíveis à degradação e podem ser danificados por flutuações de temperatura. Armazenando-os em recipientes de nitrogênio, os cientistas podem manter sua integridade e estabilidade para pesquisas e experimentações futuras. Além disso, os recipientes de nitrogênio líquido são amplamente utilizados em biobancos, que são repositórios de amostras biológicas usados para pesquisas e estudos médicos.
Alimentos e agricultura
O nitrogênio líquido é usado no congelamento criogênico, congelamento super rápido de produtos alimentícios para manter o sabor e os valores nutricionais. Os recipientes criogênicos são usados para armazenar esperma e embriões de animais na agricultura. Eles facilitam a reprodução seletiva e a preservação do material genético.
Pesquisa e laboratórios
Os recipientes criogênicos de nitrogênio líquido são amplamente utilizados em laboratórios de pesquisa para diversos fins. Uma das principais aplicações é o armazenamento de amostras biológicas, como culturas de células, tecidos, DNA, RNA e outros materiais biológicos. Essas amostras exigem refrigeração constante para evitar a degradação e manter sua viabilidade para experimentação futura.
Além disso, os recipientes de nitrogênio líquido são utilizados para criopreservação. A criopreservação é uma técnica que envolve congelar e armazenar células vivas, incluindo células-tronco, células reprodutivas (espermatozoides e óvulos) e embriões. A capacidade de preservar essas células em temperaturas extremamente baixas é crucial para áreas como medicina reprodutiva, medicina regenerativa e transplante.
Os recipientes de nitrogênio também são usados para resfriar e preservar materiais como ligas, materiais semicondutores e cerâmicas.
Indústria e manufatura
Os recipientes criogênicos de nitrogênio líquido desempenham um papel crucial em uma ampla gama de aplicações industriais. Um dos principais usos é no campo dos metais e materiais. Os recipientes de nitrogênio são empregados em processos como o tratamento criogênico, que envolve o resfriamento de materiais a temperaturas extremamente baixas usando nitrogênio líquido. Esse processo altera a estrutura molecular dos materiais, melhorando suas propriedades e aumentando a durabilidade.
No setor de manufatura e produção, os recipientes de nitrogênio líquido são utilizados para fins de resfriamento e congelamento. O congelamento criogênico é uma técnica amplamente utilizada na indústria alimentícia para congelar rapidamente produtos alimentícios em temperaturas extremamente baixas. Ao usar recipientes de nitrogênio para congelamento criogênico, os fabricantes de alimentos podem preservar a textura, o sabor e a qualidade nutricional dos produtos alimentícios, como frutas, vegetais, carne e produtos de panificação.
Aeroespacial e aviação
Os recipientes criogênicos de nitrogênio líquido têm diversas aplicações nas indústrias aeroespacial e de aviação.
Por exemplo, eles são usados para reduzir a temperatura dos materiais antes de lançá-los no espaço.
Educação
Os recipientes criogênicos são amplamente utilizados para fins educacionais e instrucionais. Faculdades, universidades e instituições educacionais empregam esses recipientes para demonstrar vários fenômenos científicos relacionados ao frio extremo e à criogenia.
Além disso, eles são usados em oficinas e programas de treinamento para ensinar procedimentos adequados de manuseio e segurança ao trabalhar com nitrogênio líquido e equipamentos criogênicos.
Os seguintes fatores podem ajudar as pessoas ao escolher um recipiente criogênico adequado:
Capacidade e tamanho
Os recipientes de nitrogênio líquido estão disponíveis em diferentes tamanhos e suas capacidades geralmente são expressas em litros ou ponto de orvalho. As pessoas podem encontrar recipientes com capacidades de 0,25 a mais de 50 litros. Observe que quanto maior a capacidade, mais pesado o recipiente se torna e mais esforço será necessário para movê-lo.
Design
Escolha o design mais adequado para as necessidades das pessoas entre os vários tipos de recipientes criogênicos disponíveis, incluindo os flexíveis, semi-rígidos e rígidos. Considere dimensões como diâmetro, comprimentos e razão a/c. A razão de aspecto (razão a/c) é importante para fins de empilhamento e eficiência de armazenamento.
Transferência
O tipo e a quantidade de recipientes criogênicos necessários dependerão de se as pessoas só precisam armazenar nitrogênio líquido ou também precisam transferi-lo de um local para outro. Os recipientes criogênicos rígidos podem ser usados para transporte. Em contraste, os frascos de dewar criogênicos flexíveis, semi-rígidos e rígidos são adequados para transferência pessoal, desde que o recipiente tenha uma espátula e uma tampa à prova de vazamentos.
Isolamento a Vácuo
Ao escolher um recipiente criogênico, as pessoas devem escolher um que seja bem isolado a vácuo. Em geral, os recipientes de parede dupla oferecem melhor isolamento em comparação com os de parede única.
Recursos de segurança
A segurança é de suma importância, portanto, escolha um recipiente criogênico que seja dotado de recursos de segurança, como válvulas de alívio de pressão e mecanismos de travamento seguros.
Orçamento
Por fim, mas não menos importante, as restrições orçamentárias também devem ser consideradas. As pessoas podem optar por opções econômicas sem comprometer a segurança e o desempenho ou selecionar modelos de ponta.
P1: Quais são os principais componentes de um recipiente criogênico de nitrogênio líquido?
A1: Um recipiente criogênico de nitrogênio líquido normalmente consiste em um frasco isolado a vácuo, um pescoço ou porta de transferência, uma válvula criogênica e uma ventilação de segurança ou válvula de alívio de pressão. Esses componentes trabalham juntos para manter a baixa temperatura necessária para armazenar materiais criogênicos, como nitrogênio líquido.
P2: Por quanto tempo o nitrogênio líquido pode ser armazenado em um recipiente criogênico?
A2: A duração do armazenamento de nitrogênio líquido em um recipiente criogênico depende de fatores como o tamanho do recipiente, a qualidade do isolamento e a taxa de perda de temperatura. Geralmente, recipientes pequenos podem armazenar nitrogênio líquido por várias semanas a meses, enquanto frascos de dewar maiores podem armazená-lo por vários meses a anos.
P3: Os recipientes criogênicos de nitrogênio líquido podem ser transportados?
A3: Sim, os recipientes criogênicos de nitrogênio líquido podem ser transportados com segurança seguindo regulamentos e diretrizes específicos. Os recipientes são projetados com isolamento e recursos de segurança para garantir o transporte seguro. Ao transportar, é essencial proteger o recipiente, verificar a ventilação adequada e cumprir quaisquer regulamentos de transporte aplicáveis.
P4: Qualquer coisa pode ser armazenada em um recipiente criogênico de nitrogênio líquido?
A4: Embora os recipientes criogênicos de nitrogênio líquido sejam projetados principalmente para armazenar líquidos criogênicos, alguns recipientes podem ser usados para armazenar materiais sólidos resfriados por nitrogênio líquido. No entanto, é essencial seguir as instruções e diretrizes do fabricante sobre o uso pretendido e as limitações de armazenamento.
