De cryogenic storage dewar is één van de alleroudste cryogene toepassingen. Het handige opslagvat komt in vrijwel alle cryogene industrieën voor en wordt gebruikt bij de opslag, het vervoer en de toepassing van cryogene vloeistoffen.
In deze blog kijken we naar de werking en toepassing van de cryogenic storage dewar. We leggen uit hoe een dewar in elkaar zit, welke soorten dewars er bestaan en waarom veel cryogene infrastructuren een dewar bevatten.
Wat is een cryogenic storage dewar?
Zoals beschreven in onze recente blog over cryogene toepassingen, wordt de dewar al meer dan 100 jaar gebruikt. Al in 1892, niet lang nadat de allereerste gassen vloeibaar werden gemaakt, ontwikkelde James Dewar dit populaire bewaarvat om cryogene vloeistoffen zoals vloeibare stikstof en vloeibaar helium veilig te kunnen bewaren.
Een cryogene opslagdewar is, eenvoudig gezegd, een sterk geïsoleerd vat dat speciaal ontworpen is om materialen bij extreem lage temperaturen te bewaren. Een cryogenic storage dewar is dan ook simpelweg een zeer goed geïsoleerd vat, dat speciaal is ontwikkeld om materialen op een extreem lage temperatuur te kunnen houden.
Vaak wordt voor de isolatie van een dewar gebruik gemaakt van vacuüm. Vacuüm isolatie bestaat uit twee lagen rondom de volledige dewar, waartussen alle lucht wordt weggezogen. Het vacuüm stopt de beweging van moleculen, waardoor warmteoverdracht onmogelijk wordt. De beweging van moleculen wordt gestopt en warmteoverdracht van binnen naar buiten is niet meer mogelijk.
Verschillende soorten cryogenic storage dewars
Er bestaan verschillende soorten dewars. Terwijl een dewar in principe vrijwel eindeloos veel vormen kan hebben, zijn de onderstaande drie typen wellicht het meest bekend:
Flesvormige dewars (vacuum flask)
Ten eerste, flesvormige dewars. Deze vacuüm geïsoleerde vaten worden gebruikt voor de opslag van cryogene vloeistoffen, maar ook voor cryogenic sample storage. De dop wordt in dit geval losgeschroefd en het sample wordt in de dewar geplaatst voor zogenaamde cryopreservatie. We komen hier later in deze blog nogmaals uitgebreid op terug.
Dewars met een brede opening (open top)
Ten tweede, dewars met een grote opening aan de bovenkant Dit ontwerp is ideaal voor werkzaamheden die niet kunnen worden uitgevoerd met een flesvormige dewar. Voorbeelden hiervan zijn het inbedden van kleine flesjes of het snel invriezen van weefsels. Denk hierbij bijvoorbeeld aan het inbrengen van kleine flesjes of het snel invriezen van weefsels.
Een dewar met een volledig open bovenkant. Deze dewar wordt opgevuld met vloeibare stikstof (liquid nitrogen) bij een Demaco filling station.
Self pressurizing dewar
Naast de bovenstaande relatief simpele dewars, bestaan er ook meer geavanceerde varianten. Eén daarvan is de self pressurizing dewar.
Wanneer een dewar wordt aangesloten op een toepassing, kan het essentieel zijn dat de cryogene vloeistof met een specifieke druk de toepassing bereikt. Voornamelijk in laboratoria is dit soms extreem belangrijk.
Is een hogere druk vereist dan de productiecapaciteit van een standaard dewar, dan wordt gebruik gemaakt van een self pressurizing dewar. Deze dewar bevat een speciale klep, waarmee de cryogene vloeistof door een kookspoel wordt geleid. Hierdoor neemt de druk in de dewar toe, waardoor het vloeibare gas met voldoende druk uit de dewar kan worden geperst.
Bron: https://www.biomether.com/sale-30758935-biomedical-cryogenic-self-pressurized-filling-liquid-nitrogen-solutions-ln2-dewar-tank.html
Verschillende materialen
Cryogenic storage dewars komen niet alleen in verschillende soorten en maten voor, maar ook in verschillende materialen. Zo bestaat de buitenkant van een dewar vaak uit roestvast staal, maar kunnen de twee wanden in de vacuüm isolatie van zowel glas als roestvast staal worden gemaakt.
Ook bestaan er dewars van een totaal ander materiaal, zoals foam. Deze relatief kleine dewars zijn lichter, goedkoper en kunnen worden gebruikt voor het snel afkoelen van bijvoorbeeld samples. Voor langdurige opslag is het gebruik van een dewar met vacuüm isolatie echter efficiënter. Vacuüm isolatie biedt immers veruit de hoogste isolatiewaarde van alle beschikbare isolatiemiddelen.
De toepassing van cryogenic storage dewars
In de bovenstaande paragrafen hebben we al meermaals het belang van cryogenic storage dewars voor het opslaan van biologische samples benadrukt. Echter, dit is niet de enige toepassing van de dewar.
Onder onze klanten zien wij de volgende drie toepassingen van de dewar regelmatig terug:
Tijdelijke opslagtank voor nieuwe locaties
De meeste gebruikers van cryogene vloeistoffen hebben op locatie een grote opslagtank staan. Deze tank wordt geplaatst door een gasleverancier en staat door middel van een vacuüm geïsoleerd leidingwerk in verbinding met bijvoorbeeld een cryogenic freezer, een nitrogen filling station, een freeze dryer of een andere cryogene toepassing.
Staat de toepassing echter op een locatie waar nog geen vaste opslagtank is geïnstalleerd, dan wordt in de meeste gevallen tijdelijk gebruik gemaakt van dewars. Ondanks dat deze vaak kleiner zijn dan opslagtanks, bieden ze toch de mogelijkheid om vloeibare gassen veilig op locatie op te slaan.
Met bijvoorbeeld flexibele vacuüm geïsoleerde transferleidingen en gemakkelijk te installeren Johnston koppelingen kan een toepassing tijdelijk worden aangesloten op een dewar, totdat de definitieve tank met bijbehorende infrastructuur geplaatst wordt.
Transport naar een andere ruimte of afdeling
Ook wanneer een locatie is voorzien van een vaste opslagtank, kan het nuttig zijn om kleine hoeveelheden van een cryogene vloeistof vanaf deze tank mee te nemen naar een afdeling of werkplek. Ook dit is waar cryogenic storage dewars voor worden ingezet.
Veel ziekenhuizen of laboratoria maken gebruik van kleine dewars (al dan niet op wielen), die gemakkelijk door het gebouw te verplaatsen zijn. Vanaf de centrale opslagtank of vanaf een nitrogen filling station, transporteren medewerkers kleine hoeveelheden vloeibaar gas in een dewar naar hun werkplek.
Een verrijdbare dewar wordt opgevuld bij een centrale opslagtank buiten een gebouw.
Bron: Wikipedia.
Cryopreservatie
Als laatste een toepassing die we al eerder hebben genoemd: cryopreservatie. Cryopreservatie is een veelgebruikte methode binnen de medical industry en de pharmaceutical industry, waarbij biologisch materiaal of chemische componenten worden bewaard met behulp van cryogene vloeistoffen. In de meeste gevallen wordt vloeibare stikstof (-196 °C) als koelmiddel ingezet, maar dit hangt af van het te koelen materiaal.
Cryopreservatie vindt plaats in speciale ruimtes, die biobanken worden genoemd. Deze ruimtes staan vol met dewars waarin het te preserveren materiaal voor lange periodes wordt bewaard. Enkele voorbeelden van materialen die worden bewaard met behulp van cryopreservatie zijn bloedcellen, stamcellen, eicellen, embryo’s, kiemplasma van planten en bepaalde vormen van medicatie.
Meer weten?
Heb je vragen over werking en eventuele aansluiting van een cryogenic storage dewar? Of wil je meer weten over de producten en diensten van Demaco? Neem gerust contact met ons op of neem een kijkje tussen onze producten en projecten.
Wij horen graag van je!
