Устройство для замораживания и осушки биологических растворов и суспензий в сосуде Советский патент 1986 года по МПК F25D31/00 F26B5/06 

1

Изобретение относится к устройствам для замораживания и осушки,пре- имутцественно для замораживания с одновременной осушкой под вакуумом биологических препаратов, а также для сушки предварительно замороженных биопрепаратов и может найти применение для фундаментальных и прикладных биологических исследований в биохимии, микробиологии, цитологии и т.д.

Цель изобретения - упрощение устройства и снижение энергозатрат путем уменьшения теплопритоков.

На чертеже схематически показано предлагаемое устройство для замораживания и осушки биологических растворов и суспензий в сосуде.

Устройство содержит ванну 1 с охлаждающей средой 2, например этиловым спиртом, испаритель 3 холодильной машины, размещенный в ванне конденсатор 4 паров влаги, сосуд 5 для биологических растворов и суспензий, герметичный держатель 6 сосуда, включающий стеклянную полую пробку 7 со шлифом, эластичную муфту 8 и трубку 9, конденсатор имеет камеру 10. Устройство содержит также привод 11, приспособление для сообщения полости сосуда с атмосферой в виде натекателя 12 воздуха, отверстия 13, соединительного шланга 14 для сообщения сосуда 5 с камерой 10 и вентиля 15, патрубок 16 для соединения камеры 10 с источником разряжения, например вакуумным насосом (не показан), штуцер 17 слива охлаждающей среды, штуцер 18 слива конденсата при размораживании конденсатора влаги. Вентиль 15 может использоваться для регулирования скорости отсоса парогазовой смеси из сосуда 5.

Объект замораживания - биологический раствор или суспензию помещают в сосуд 5 в количестве не более 1/3 его объема и закрывают прокой 7. Разряжение в камере 10 конденсатора, а, следовательно, и в сосуде 5 создают и поддерживают блгодаря откачке неконденсирующихся газов через патрубок 16 вакуумным насосом. Сосуд 5 частично погружаю в ванну 1 с охлаждающей средой 2.

Устройство работает следующим образом.

Испаритель 3 при кипении в нем хладона охлаждает омывающую его

214732

среду 2 и одновременно наружную поверхность ванны 1, расположенной в камере 10 конденсатора 4. При вращении сосуда 5 приводом 11 его сма5 чиваемая снаружи стенка охлаждается ниже температуры замерзания помещенного в сосуд 5 биологического раствора или суспензии. Одновременно в зависимости от пенообразующих

О свойств биологических препаратов, внутри сосуда 5 создают требуемое разряжение. При этом из раствора в сосуде 5 вьщеляются растворенные в нем газы и происходит частичное исiS парение влаги. Разряжением внутри сосуда 5 обеспечивают либо только газовьщеление растворенных в препарате газов (для сильно пенящихся биологических сред), либо кипение

20 и газовыделение одновременно для остальных растворов. Скорость отвода парогазовой смеси из сосуда 5 регулируют вентилем 15. Подавление пены в сосуде 5 осуществляют путем

25 увеличения скорости его вращения, при котором жидкость прижимается к стенкам сосуда центробежной силой и тем самым гасит образующуюся пену. При испарении из раствора влаги

30 происходит понижение его температуры за счет внутреннего поглощения тепла. Это явление способствует увеличению скорости замораживания в сочетании с охлаждением стенки со35 суда 5 охлаждающей средой 2 благодаря тегшопроводимости стенки. Путем отбора тепла от сосуда 5 средой 2 происходит охлаждение содержимого и намораживание его на внутренней

Q поверхности сосуда 5 в виде поверхностного слоя льда. Получаемая при этом развитая поверхность замороженного продукта крайне важна для последующей сублимационной сушки

5 с подводом тепла к сосуду из окружающей среды.

Образующаяся в сосуде 5 под влиянием поддерживаемого в ней разряжения парогазовая смесь отсасывается

- из него и через отверстие 13 по шлангу 14 попадает в камеру 10 конденсатора 4,в которой водяные пары, конденсируются на холодной внешней поверхности ванны 1, а неконденсиру55 ющиеся газы отсасываются через патрубок 16. Благодаря конденсации паров происходит повышение разряжения в системе, и вакуумный насос

работает в более благоприятном режи ме. В этом случае требуется вакуумный насос гораздо меньшей производительности и мощности.

Окончание замораживания определяют визуально, либо по увеличению разряжения в системе. После этого перекрывают вентиль 15 и с помощью натекателя 12 выравнивают давление в сосуде 5 до атмосферного, после чего снимают сосуд 5 с замороженным биопрепаратом для последующей сублимационной сушки. Конденсатор 4 периодически размораживают за счет естественного теплопритока извне и удаляют конденсат через штуцер 18. Слив охлаждаемой среды производят через штуцер 17,

Предлагаемое устройство может быть использовано для последующей сублимационной сушки замороженного в нем биологического препарата.Для

Редактор Ю. Середа Заказ 1570/45

Техред О.Гортвай Корректор Л. Пн

Тираж 482Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,4

2214734

этого сосуд 5 с замороженным образцом должен быть извлечен из ванны 1, а ванна закрыта крьшжой для уменьшения теплообмена с окружающей сре5 дои. При этом к сосуду 5 вне ванны производится подвод тепла окружающей среды, что способствует сублимированию находящегося внутри него замороженного биопрепарата благода10 ря связи сосуда с вакуумом.

Благодаря размещению ванны 1 в конденсаторе 4 паров влаги и сообщению полости сосуда с атмосферой и с камерой конденсатора упрощено кон15 структивное выполнение устройства, сокращены коммуникации, появилась возможность обойтись одним контуром циркуляции хладона и одной холодильной машиной, уменьшены поверхности

2Q теплообмена, и следовательно,уменьшены теплопритоки, теплопотери и снижены энергозатраты.

Составитель И. Шабалина

Техред О.Гортвай Корректор Л. Пнлипенко