Von medizinischen Einrichtungen über Lebensmittelhersteller bis hin zu wissenschaftlichen Instituten wird Flüssigstickstoff in einer langen Liste von Branchen eingesetzt. Die kryogene Flüssigkeit ist leicht verfügbar und erschwinglich, was zu ihrer weiten Verbreitung beiträgt.
Wofür wird flüssiger Stickstoff verwendet? In diesem Blog geben wir einen Überblick über die Verwendungszwecke und Anwendungen dieser kryogenen Flüssigkeit.
Was ist flüssiger Stickstoff?
Flüssiger Stickstoff ist eine farblose, geruchlose und geschmacksneutrale kryogene Flüssigkeit mit einem Siedepunkt von -196 °C und einer Dichte von 806,59 kg/m³ bei atmosphärischem Druck. Es ist ein inertes Gas und reagiert daher unter normalen Bedingungen nicht mit anderen Gasen und Stoffen. Diese Eigenschaften machen Flüssigstickstoff für viele kryogene Anwendungen unentbehrlich und machen ihn zu einer der von unseren Kunden am häufigsten verwendeten kryogenen Flüssigkeiten.
Die Verwendung von Flüssigstickstoff
In seinem flüssigen Zustand spielt Stickstoff in vielen verschiedenen Branchen und Anwendungen eine wesentliche Rolle. Die folgenden Anwendungen zeigen die Vielseitigkeit dieser kryogenen Flüssigkeit:
Die Verwendung von Flüssigstickstoff im medizinischen Bereich
Flüssiger Stickstoff spielt im medizinischen Bereich eine wichtige Rolle. Die kalte Flüssigkeit wird regelmäßig für die folgenden (Operationen) verwendet:
- Kryokonservierung: Eines der häufigsten medizinischen Verfahren, die mit flüssigem Stickstoff durchgeführt werden, ist die Kryokonservierung von biologischen Proben wie Sperma, Eizellen und Embryonen. Mit dieser Methode lassen sich diese biologischen Materialien über einen längeren Zeitraum sicher aufbewahren
- Kryochirurgie: In der Dermatologie und anderen medizinischen Fachgebieten wird Flüssigstickstoff für die Kryochirurgie verwendet, eine Technik, bei der abnormales oder krankes Gewebe zur Entfernung eingefroren wird. Durch den Einsatz von Flüssigstickstoff wird das Risiko von Infektionen und Narbenbildung verringert.
- Kryosauna: Außerhalb der chirurgischen Anwendungen wird flüssiger Stickstoff auch in Kryosaunen eingesetzt, um Muskeln zu reparieren und das Immunsystem zu stärken. Diese Behandlungen sind vor allem bei Sportverletzungen beliebt.
Die Verwendung von Flüssigstickstoff in der Lebensmittelindustrie
In kaum einer Branche ist die Kühlung so wichtig wie in der Lebensmittelindustrie. Es ist daher nicht verwunderlich, dass Flüssigstickstoff hier in vielfältiger Weise eingesetzt wird:
- Schnelles Gefrieren: Flüssiger Stickstoff wird häufig zum schnellen Einfrieren von Lebensmitteln verwendet, zum Beispiel in Kühlwannen, Kühlräumen oder kryogene Gefriertunnels. Der Vorteil? Beim Schnellgefrieren bleibt die Zellstruktur der Lebensmittel optimal erhalten. Dies führt zu einer besseren Qualität und Textur, wenn die Lebensmittel aufgetaut werden. Lebensmittelhersteller nutzen die extreme Kälte des flüssigen Stickstoffs auch, um vorgekochte Produkte sofort abzukühlen, damit der Kochvorgang nicht fortgesetzt wird.
- Verpackung: Gasförmiger Stickstoff wird verwendet, um Produkte unter einer Schutzatmosphäre zu verpacken. Flüssiger Stickstoff wird zu einer Gaswolke verdampft, in der Produkte hygienisch verpackt werden können.
- Spezielle Effekte: In Restaurants und Bars wird flüssiger Stickstoff verwendet, um Eis zuzubereiten oder Speisen und Getränke mit einem rauchigen Effekt zu versehen. Auf diese Weise trägt die kryogene Flüssigkeit zu den besonderen Effekten verschiedener kulinarischer Getränke und Gerichte bei.
Verwendung von Flüssigstickstoff in der wissenschaftlichen Forschung
Ein dritter Bereich, in dem flüssiger Stickstoff verwendet wird, ist die wissenschaftliche Forschung. Auch in der Wissenschaft ist die Kühlung wichtig, weshalb Flüssigstickstoff für folgende Zwecke verwendet wird:
- Kühlung der Ausrüstung: Viele experimentelle Techniken erfordern die Kühlung von Proben oder Geräten auf kryogene Temperaturen, um thermisches Rauschen zu reduzieren und die Auflösung zu erhöhen. Diese Kühlung wird mit kryogenen Flüssigkeiten wie flüssigem Stickstoff, flüssigem Argon oder flüssigem Helium erreicht.
- Forschung bei niedriger Temperatur: Flüssiger Stickstoff wird auch bei der Erforschung der einzigartigen Eigenschaften von Materialien bei extrem niedrigen Temperaturen eingesetzt. Beispiele hierfür sind die Forschung zur Supraleitung und zu Teilchenbeschleunigern. In diesem Bereich wird flüssiger Stickstoff oft als Wärmeschild verwendet, damit das flüssige Helium nicht so leicht verdampft und die Supraleitung leichter aufrechterhalten werden kann.
Industrielle Nutzung von Flüssigstickstoff
Schließlich wird flüssiger Stickstoff auch bei der Herstellung verschiedener Materialien und Produkte verwendet. Um ein paar bekannte Beispiele zu nennen:
- Schrumpfen passt: In der Automobilindustrie wird flüssiger Stickstoff verwendet, um Metallteile wie Zahnräder, Achsen und Motorenteile vorübergehend zu schrumpfen, damit sie in ein anderes Teil eingebaut werden können. Diese sogenannte Schrumpfpassung sorgt dafür, dass weniger teure Teile für den Zusammenbau eines Produkts benötigt werden. Dies macht den Herstellungsprozess wirtschaftlicher und nachhaltiger.
- Strangpressen von Aluminiumprofilen: Durch die Innenkühlung der Extrusionsform verschmilzt während der Extrusion weniger Material mit der Form. Dies sorgt für eine glattere Oberfläche des Endprodukts.
- Elektronik: Flüssiger Stickstoff wird häufig zur Prüfung von Elektronikchips verwendet. Durch die schnelle Abkühlung empfindlicher elektronischer Bauteile auf -40°C wird ihre Kältetauglichkeit im täglichen Gebrauch geprüft. Darüber hinaus wird flüssiger Stickstoff als Kryopumpe in Kühlschilden verwendet, um einen ultrareinen Vakuumraum zu schaffen, in dem Chips durch molekulare Schichtbildung mittels MBE (Multi-Beam Epitaxi)-Systemen hergestellt werden können.
- Instandhaltung der Infrastruktur: Flüssiger Stickstoff wird zum vorübergehenden Einfrieren von Rohrleitungsabschnitten für Reparaturen verwendet. Das Einfrieren der Rohrleitung verhindert Leckagen während der Reparatur oder Wartung.
- Kühlfallen zur Aufrechterhaltung des Vakuums: Kühlfallen schützen Vakuumpumpen vor Feuchtigkeit und kondensierbaren Lösungsmitteldämpfen, die in Hochvakuumsystemen vorgelagert sind.
Infrastrukturen für kryogenen Flüssigstickstoff
Wie in der obigen Zusammenfassung erläutert, spielt Flüssigstickstoff in verschiedenen Branchen wie Krankenhäusern, der Lebensmittelindustrie und anderen eine wichtige Rolle. Unzählige andere Einrichtungen benötigen eine zuverlässige Versorgung mit Flüssigstickstoff. Einige werden regelmäßig mit einem mobilen Lagertank beliefert, während andere einen großen Tank vor Ort haben. Alle Infrastrukturen haben jedoch etwas gemeinsam: Sie müssen sicher sein. Und die Erwärmung des Flüssigstickstoffs verhindern; außerdem muss das entstehende Gas effizient abgeleitet werden.
Demaco ist ein Vorreiter bei der Entwicklung sicherer und effizienter Infrastrukturen für Flüssigstickstoff. Mit Lösungen wie vakuumisolierten Transferleitungen und Kühlwannen konzentriert sich Demaco auf die Minimierung der Wärmeentwicklung in den Systemen. Dies gewährleistet optimale Sicherheit, minimiert den Abfall und ermöglicht den optimalen Betrieb kryogener Anwendungen in jeder Branche.
