Устройство для замораживания и осушки биологических растворов и суспензий в сосуде

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 801221473 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(46) 30.03.86, Бюл. Ф 12 (71) Специальное конструкторское бюро биологического приборостроения АН СССР(56) Авторское свидетельство СССР У 99372, кл. Р 26 В 5/06, 1934.Шумский К.П. Вакуумные аппараты и приборы химического машиностроения. М.: Машиностроение, 1974. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАМОРАЖИВАНИЯ И ОСУШКИ БИОЛОГИЧЕСКИХ РАСТВО 5 д 4 р 25 П 31/00 г 26 В 5/06 РОВ И СУСПЕНЗИЙ В СОСУДЕ, содержащее ванну с охлаждающей средой,держатель сосуда, соединенный с источником разряжения, конденсаторпаров влаги, испаритель холодильноймашины, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью упрощения устройства и снижения энергозатрат путемуменьшения теплопритоков, ванна сохлаждающей средой установлена вкамере конденсатора, а испарительразмещен в ванне, при этом устройство снабжено приспособлением для сообщения полости сосуда с атмосферойи с полостью камеры конденсатора1221473 жающей 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 неконденсирующиеся газы отсасываются через патрубок 16. Благодаря конденсации паров происходит повышение разряжения в системе, и вакуумный насос 5055 Изобретение относится к устройствам для замораживания и осушки,преимущественно 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 пробкой 7. Разряжение в камере О конденсатора, а, следовательно, и в сосуде 5 создают и поддерживают благодаря откачке неконденсирующихся газов через патрубок 16 вакуумным насосом. Сосуд 5 частично погружают в ванну 1 с охлаждающей средой 2.Устройство работает следующим обраэом.Испаритель 3 при кипении в нем хладона охлаждает омывающую его О 15 20 25 30 35 40 45 среду 2 и одновременно наружную поверхность ванны 1, расположенной в камере 10 конденсатора 4, При вращении сосуда 5 приводом 11 его смачиваемая снаружи стенка охлаждается ниже температуры замерзания помещенного в сосуд 5 биологического раствора или суспенэии. Одновременно в зависимости от пенообраэующих свойств биологических препаратов, внутри сосуда 5 создают требуемое разряжение. При этом из раствора .в сосуде 5 выделяются растворенные в нем газы и происходит частичное испарение влаги. Разряжением внутри сосуда 5 обеспечивают либо только гаэовыделение растворенных в препарате газов (для сильно пенящихся биологических сред), либо кипение и газовыделение одновременно для остальных растворов. Скорость отвода парогазовой смеси из сосуда 5 регулируют вентилем 15. Подавление пены в сосуде 5 осуществляют путем увеличения скорости его вращения, при котором жидкость прижимается к стенкам сосуда центробежной силой и тем самым гасит образующуюся пену.При испарении из раствора влаги происходит понижение его температуры за счет внутреннего поглощения тепла. Это явление способствует увеличению скорости замораживания в сочетании с охлаждением стенки сосуда. 5 охлаждающей средой 2 благодаря теплопроводимости стенки. Путем отбора тепла от сосуда 5 средой 2 происходит охлаждение содержимого и намораживание его на внутренней поверхности сосуда 5 в виде поверхностного слоя льда. Получаемая при этом развитая поверхность замороженного продукта крайне важна для последующей сублимационной сушки с подводом тепла к сосуду иэ окру221473 Составитель И. ШабалинаТехред О.Гортвай Корректор Л. Пилипенко Редактор Ю. Середа Тираж 482 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Заказ 1570/45 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 з 1 работает в более благоприятном режиме. 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 того сосуд 5 с замороженным образцом должен быть извлечен из ванны 1,а ванна закрыта крышкой для уменьшения теплообмена с окружающей средой. При этом к сосуду 5 вне ванныпроизводится подвод тепла окружающей среды, что способствует сублимированию находящегося внутри негозамороженного биопрепарата благода О ря связи сосуда с вакуумом.Благодаря размещению ванны 1 вконденсаторе 4 паров влаги и сообщению полости сосуда с атмосферой и скамерой конденсатора упрощено конструктивное выполнение устройства,сокращены коммуникации, появиласьвозможность обойтись одним контуромциркуляции хладона и одной холодильной машиной, уменьшены поверхноститеплообмена, и следовательно, уменьшены теплопритоки, теплопотери иснижены энергозатраты.