Stickstoffgefäße, Dewar

Laborgeräte für Flüssigstickstoff: Unverzichtbare Helfer in Wissenschaft und Industrie Flüssigstickstoff ist ein faszinierender Stoff, der in vielen Bereichen der Wissenschaft und Industrie eine wichtige Rolle spielt. Mit seiner extrem niedrigen Temperatur von -196°C eröffnet er einzigartige Möglichkeiten für Kühlung, Konservierung und Experimente. Um dieses tiefkalte Medium sicher und effizient zu handhaben, wurden im Laufe der Zeit verschiedene spezialisierte Laborgeräte entwickelt. In diesem umfassenden Überblick stellen wir Ihnen die wichtigsten Geräte für den Umgang mit Flüssigstickstoff vor.

Dewar und Dewargefäße

Dewar und Dewargefäße bilden das Herzstück jeder Flüssigstickstoff-Anwendung. Benannt nach ihrem Erfinder, dem schottischen Physiker Sir James Dewar, sind diese Behälter speziell für die Lagerung von kryogenen Flüssigkeiten konzipiert.

Aufbau und Funktionsweise

Ein typisches Dewargefäß besteht aus einem doppelwandigen Behälter mit einem Vakuum zwischen den Wänden. Diese Konstruktion minimiert den Wärmeaustausch mit der Umgebung und ermöglicht so eine langfristige Lagerung von Flüssigstickstoff mit minimalem Verdampfungsverlust. Die Innenwand ist oft verspiegelt, um Wärmestrahlung zu reflektieren und die Isolierung weiter zu verbessern.

Varianten und Größen

Dewars gibt es in verschiedenen Größen, von kleinen 1-Liter-Gefäßen für Labortische bis hin zu großen 50-Liter-Behältern für den industriellen Einsatz. Einige Modelle verfügen über spezielle Halterungen oder Einsätze zur Aufbewahrung von Proben.

Anwendungsbereiche

Dewargefäße finden in nahezu allen Bereichen Verwendung, in denen Flüssigstickstoff benötigt wird. Sie dienen als Vorratsbehälter in Laboren, zur Kühlung von Proben in der Biologie und Medizin sowie als Transportbehälter für kryogene Flüssigkeiten.

Stickstoffgefäße und Stickstoff-Schalen

Während Dewars für die längerfristige Lagerung konzipiert sind, dienen Stickstoffgefäße und -schalen oft für kurzfristige Anwendungen oder als Zwischenlager bei Experimenten. Stickstoffgefäße Diese sind in der Regel kleinere, offene Behälter aus wärmeleitendem Material wie Metall. Sie werden verwendet, um Proben oder Geräte kurzzeitig in Flüssigstickstoff einzutauchen oder zu kühlen. Stickstoff-Schalen Flache, breite Schalen ermöglichen einen einfachen Zugang zu gekühlten Proben. Sie sind besonders nützlich, wenn mehrere Objekte gleichzeitig gekühlt werden müssen oder wenn eine große Oberfläche für Kühlzwecke benötigt wird.

Sicherheitsaspekte

Bei der Verwendung offener Gefäße ist besondere Vorsicht geboten. Spritzer von Flüssigstickstoff können zu schweren Kälteverbrennungen führen. Zudem besteht in schlecht belüfteten Räumen die Gefahr einer Sauerstoffverdrängung durch verdampfenden Stickstoff.

Kryogefäße und Cryogefäße

Kryogefäße, auch als Cryogefäße bezeichnet, sind speziell für die Langzeitlagerung biologischer Proben bei extrem niedrigen Temperaturen entwickelt worden.

Aufbau und Materialien

Diese Gefäße bestehen typischerweise aus hochwertigem, kältebeständigem Kunststoff oder Edelstahl. Sie verfügen über einen dicht schließenden Deckel, der ein Eindringen von Flüssigstickstoff verhindert und gleichzeitig einen Gasaustausch während des Einfrier- und Auftauprozesses ermöglicht.

Größen und Formen

Kryogefäße gibt es in verschiedenen Größen, von kleinen 1-ml-Röhrchen bis zu größeren 5-ml-Behältern. Einige Modelle haben einen flachen Boden für stabiles Stehen, andere sind mit Gewinden für sicheren Verschluss ausgestattet.

Anwendungen in der Biomedizin

Diese Gefäße sind unverzichtbar in der Zellkultur, Genforschung und Reproduktionsmedizin. Sie ermöglichen die sichere Lagerung von Zellen, Geweben, DNA-Proben und Embryonen über lange Zeiträume.

Spermagefäße

Eine spezielle Form der Kryogefäße sind Spermagefäße, die in der Reproduktionsmedizin und Tierzucht Verwendung finden.

Besondere Anforderungen

Spermagefäße müssen nicht nur extreme Kälte aushalten, sondern auch die Vitalität der gelagerten Spermien über lange Zeit erhalten. Sie sind oft mit speziellen Medien gefüllt, die die Spermien während des Einfrier- und Auftauprozesses schützen.

Formen und Größen

Typischerweise sind Spermagefäße als dünne Röhrchen oder Straws ausgeführt, um ein schnelles und gleichmäßiges Einfrieren zu ermöglichen. Sie fassen oft nur wenige Milliliter, da für die künstliche Befruchtung nur geringe Mengen benötigt werden

Kennzeichnung und Rückverfolgbarkeit

Aufgrund der sensiblen Natur des gelagerten Materials verfügen Spermagefäße oft über spezielle Kennzeichnungssysteme, die eine eindeutige Identifikation und Rückverfolgbarkeit gewährleisten.

LN2-Gefäße

LN2-Gefäße, benannt nach der chemischen Abkürzung für flüssigen Stickstoff (Liquid Nitrogen), sind eine Sammelbezeichnung für verschiedene Behälter, die speziell für den Umgang mit Flüssigstickstoff konzipiert sind.

Vielseitigkeit und Anpassungsfähigkeit

Diese Kategorie umfasst eine breite Palette von Gefäßen, von einfachen offenen Schalen bis hin zu komplexen Lagersystemen. Gemeinsam ist ihnen die Fähigkeit, den extremen Temperaturbedingungen standzuhalten.

Materialauswahl

LN2-Gefäße werden aus Materialien hergestellt, die bei tiefen Temperaturen nicht spröde werden. Häufig verwendete Materialien sind spezielle Edelstahllegierungen, Aluminium und bestimmte Kunststoffe wie PTFE.

Sicherheitsmerkmale

Viele LN2-Gefäße verfügen über Sicherheitsmerkmale wie Überdruckventile, um einen gefährlichen Druckaufbau zu verhindern, oder spezielle Griffe und Isolierungen zum Schutz des Benutzers.

Kältebäder und Kühlbäder

Kältebäder und Kühlbäder sind offene Gefäße, die mit Flüssigstickstoff oder einer Mischung aus Flüssigstickstoff und anderen Substanzen gefüllt werden, um eine konstante Tieftemperatur-Umgebung zu schaffen.

Temperaturkontrolle

Durch die Zugabe von Substanzen wie Ethanol oder Aceton zum Flüssigstickstoff können verschiedene Temperaturen zwischen -196°C und etwa -80°C eingestellt werden. Dies ermöglicht eine präzise Temperaturkontrolle für spezifische Anwendungen.

Anwendungen in der Chemie und Physik

Kältebäder werden häufig in der organischen Synthese verwendet, um Reaktionen bei tiefen Temperaturen durchzuführen oder Produkte auszufällen. In der Physik dienen sie zur Untersuchung von Materialeigenschaften bei tiefen Temperaturen.

Sicherheitsaspekte

Bei der Arbeit mit Kältebädern ist extreme Vorsicht geboten. Neben der Gefahr von Kälteverbrennungen können einige der verwendeten Lösungsmittel hochentzündlich sein.

Kryobäder und Kryobecken

Kryobäder und -becken sind größere Einheiten, die für die Kühlung oder das Einfrieren größerer Proben oder Geräte konzipiert sind.

Industrielle Anwendungen

Diese Geräte finden häufig Verwendung in der Lebensmittelindustrie zum Schockfrosten von Produkten oder in der Materialforschung zur Untersuchung von Werkstoffeigenschaften bei tiefen Temperaturen.

Automatisierung und Kontrolle

Moderne Kryobäder sind oft mit Sensoren und Steuerungssystemen ausgestattet, die eine präzise Temperaturkontrolle und automatisierte Abläufe ermöglichen.

Wartung und Pflege

Aufgrund ihrer Größe und Komplexität erfordern Kryobäder und -becken regelmäßige Wartung und Inspektion, um einen sicheren und effizienten Betrieb zu gewährleisten.

Gebrauchte Cryobecken und Kältebäder

In vielen Laboren und Industriebetrieben kommen auch gebrauchte Cryobecken und Kältebäder zum Einsatz.

Kosteneffizienz

Gebrauchte Geräte können eine kostengünstige Alternative zu Neuanschaffungen darstellen, insbesondere für kleinere Labore oder Start-ups.

Qualitätssicherung

Beim Kauf gebrauchter Geräte ist es wichtig, auf eine gründliche Überprüfung und Wartung zu achten. Zertifizierte Händler bieten oft aufbereitete Geräte mit Garantie an.

Kompatibilität und Ersatzteile

Bei älteren Modellen sollte die Verfügbarkeit von Ersatzteilen und die Kompatibilität mit aktuellen Sicherheitsstandards geprüft werden.

Lagergefäße und Stickstofftanks

Für die Langzeitlagerung größerer Mengen Flüssigstickstoff oder vieler Proben kommen spezielle Lagergefäße und Stickstofftanks zum Einsatz.

Kapazität und Aufbau

Diese Behälter können von einigen hundert Litern bis zu mehreren tausend Litern Fassungsvermögen reichen. Sie verfügen über eine hocheffiziente Isolierung, oft mit mehreren Schichten und Superisolation.

Entnahmesysteme

Moderne Stickstofftanks sind mit speziellen Entnahmesystemen ausgestattet, die ein sicheres und kontrolliertes Abfüllen des Flüssigstickstoffs ermöglichen.

Überwachung und Sicherheit

Große Lagersysteme verfügen oft über automatische Füllstandsüberwachung, Alarmsysteme bei kritischem Füllstand und Überdruckventile.

Kryotanks und Isoliertanks

Kryotanks und Isoliertanks sind mobile Einheiten für den Transport größerer Mengen Flüssigstickstoff.

Transportfähigkeit

Diese Tanks sind so konzipiert, dass sie sicher transportiert werden können, oft mit speziellen Halterungen für Gabelstapler oder LKW-Transport.

Isolationstechnologie

Die Isolierung dieser Tanks ist besonders robust, um auch unter Transportbedingungen eine minimale Verdampfungsrate zu gewährleisten.

Sicherheitsmerkmale

Transporttanks verfügen über zusätzliche Sicherheitsmerkmale wie Druckentlastungsventile und stoßfeste Außenhüllen.

Kryoschalen und Stickstoffschalen

Kryoschalen und Stickstoffschalen sind flache, offene Behälter für die kurzfristige Handhabung von Flüssigstickstoff im Labor.

Materialien und Design

Diese Schalen bestehen oft aus Edelstahl oder speziellen Kunststoffen. Ihr flaches Design ermöglicht einen einfachen Zugang zu gekühlten Proben.

Anwendungen

Sie werden häufig für das schnelle Einfrieren von biologischen Proben, zur Kühlung von Instrumenten oder für kleine Experimente verwendet.

Handhabung und Sicherheit

Bei der Verwendung offener Schalen ist besondere Vorsicht geboten. Spritzer und Verdampfung können zu Gefahren führen, weshalb stets persönliche Schutzausrüstung getragen werden sollte.

Kühlschalen

Kühlschalen sind vielseitige Laborgeräte, die nicht nur für Flüssigstickstoff, sondern auch für andere Kühlmittel verwendet werden können.

Flexibilität in der Anwendung

Diese Schalen können je nach Bedarf mit verschiedenen Kühlmitteln wie Trockeneis/Aceton-Mischungen oder Eis/Salz-Bädern gefüllt werden.

Materialauswahl

Kühlschalen sind oft aus Materialien gefertigt, die sowohl tiefe Temperaturen als auch aggressive Chemikalien vertragen, wie beispielsweise PTFE oder bestimmte Edelstahllegierungen.

Laborsicherheit

Bei der Verwendung verschiedener Kühlmittel ist es wichtig, die spezifischen Sicherheitsvorschriften für jedes Medium zu beachten.