Van medische instellingen tot voedselproducenten en wetenschapsinstituten, vloeibare stikstof wordt gebruikt in een lange lijst aan industrieën. De cryogene vloeistof is koud, makkelijk verkrijgbaar en betaalbaar, en daar wordt flink gebruik van gemaakt.
Waar wordt vloeibare stikstof voor gebruikt? In deze blog kijken we naar het gebruik en de toepassingen van deze cryogene vloeistof.
Wat is vloeibare stikstof?
Vloeibare stikstof is een kleurloze, geurloze en smaakloze cryogene vloeistof met een kookpunt van -196°C en een dichtheid van 806,59 kg/m³ bij atmosferische druk. De stof is inert en reageert daardoor onder normale omstandigheden niet met andere gassen en stoffen. Deze eigenschappen maken vloeibare stikstof onmisbaar voor veel cryogene toepassingen en één van de meest gebruikte cryogene vloeistoffen onder onze klanten.
Het gebruik van vloeibare stikstof
Stikstof speelt in vloeibare vorm een belangrijke rol in veel verschillende industrieën en toepassingen. De volgende toepassingen laten de veelzijdigheid van de cryogene vloeistof duidelijk zien:
Het gebruik van vloeibare stikstof in de medische wereld
Vloeibare stikstof heeft een belangrijke rol in de medische wereld. Voor de volgende (be)handelingen wordt de koude vloeistof regelmatig ingezet:
- Cryopreservatie: Eén van de meest voorkomende medische handelingen die met vloeibare stikstof wordt uitgevoerd is de cryopreservatie van biologische monsters zoals sperma, eicellen en embryo’s. De methode maakt het mogelijk om deze materialen voor een lange periode veilig te bewaren.
- Cryochirurgie: In de dermatologie en andere medische specialismen wordt vloeibare stikstof gebruikt voor cryochirurgie; een techniek die afwijkend of ziek weefsel bevriest en verwijdert. Door het gebruik van vloeibare stikstof wordt het risico op infecties en littekens beperkt.
- Cryosauna: Buiten de chirurgische toepassingen wordt vloeibare stikstof ook gebruikt in cryosauna’s met onder meer het doel om spieren te herstellen en het immuunsysteem een boost te geven. Deze behandelingen zijn populair bij onder meer sportblessures.
Het gebruik van vloeibare stikstof in de voedselindustrie
In bijna geen enkele industrie is koeling zo belangrijk als in de voedselindustrie. Het is dan ook niet zo gek dat vloeibare stikstof hier op veel manieren wordt ingezet:
- Snel invriezen: Vloeibare stikstof wordt meestal gebruikt om voedsel snel in te vriezen in bijvoorbeeld koelbakken, koelkamers of cryogene vriestunnels. Het voordeel? Met snel invriezen wordt de celstructuur van het voedsel optimaal behouden. Dit resulteert in een betere kwaliteit en textuur wanneer het voedsel wordt ontdooid. Ook gebruiken voedselproducenten de extreme koud van vloeibare stikstof om producten die voorgegaard zijn snel af te koelen zodat het verder garen wordt gestopt.
- Verpakken: Gasvormige stikstof wordt gebruikt om producten te verpakken onder een beschermende atmosfeer. Van vloeibare stikstof wordt een gaswolk gemaakt, waarbinnen producten hygienisch kunnen worden ingepakt.
- Speciale effecten: In restaurants en bars wordt vloeibare stikstof gebruikt om bijvoorbeeld ijs te maken of om gerechten en drankjes te voorzien van een rookeffect. Zo draagt de cryogene vloeistof bij aan de speciale effecten van verschillende culinaire dranken en gerechten.
Het gebruik van vloeibare stikstof in het wetenschappelijk onderzoek
Een derde industrie waarin vloeibare stikstof wordt ingezet is het wetenschappelijk onderzoek. Ook in de wetenschap is koeling belangrijk, en vloeibare stikstof wordt daarom onder meer met de volgende doelen gebruikt:
- Koeling van apparatuur: Veel experimentele technieken vereisen de koeling van samples of apparatuur tot cryogene temperaturen om thermische ruis te verminderen en de resolutie te verhogen. Deze koeling wordt gerealiseerd met cryogene vloeistoffen zoals vloeibare stikstof, vloeibare argon of vloeibaar helium.
- Onderzoek bij lage temperaturen: Ook wordt vloeibare stikstof gebruikt in onderzoek naar de unieke eigenschappen van materialen bij extreem lage temperaturen. Denk hierbij aan onderzoek naar supergeleiding en deeltjesversnellers. Hier gebruikt men vaak vloeibare stikstof als thermisch schild waardoor het vloeibare helium minder snel verdampt en supergeleiding eenvoudiger in stand kan worden gehouden.
Het industrieel gebruik van vloeibare stikstof
Als laatste zien we vloeibare stikstof terug bij de productie van verschillende materialen en producten. Om een paar bekende voorbeelden te noemen:
- Krimppassingen: In onder meer de auto-industrie wordt vloeibare stikstof gebruikt om metalen componenten zoals tandwielen, assen en motoronderdelen tijdelijk te krimpen waardoor ze in een ander onderdeel kunnen worden geplaatst. Deze zogenaamde krimppassing zorgt dat minder dure onderdelen nodig zijn voor het in elkaar zetten van een product. Het productieproces wordt hierdoor iets duurzamer.
- Extrusie van aluminium profielen: Door de inwendige koeling van de persmatrijs ontstaat er minder plakeffect tijdens de extrusie. Dit zorgt ervoor dan het oppervlakte van het eindproduct gladder is.
- Elektronica: Vloeibare stikstof wordt veel gebruikt voor het testen van elektronische chips. Door gevoelige elektronische onderdelen snel af te koelen tot -40°C, wordt onderzocht of ze bestand zijn tegen kou in het dagelijks leven. Daarnaast wordt vloeibare stikstof als cryopomp ingezet in koelschilden voor het creëren van een ultrazuivere vacuümruimte waarin chips door moleculaire laagopbouw via MBE (Multi Beam Epitaxi) systemen geproduceerd kunnen worden.
- Onderhoud van infrastructuren: Vloeibare stikstof wordt ingezet om tijdelijk een deel van een pijpleiding te bevriezen. Zo wordt lekkage voorkomen tijdens reparaties of onderhoud.
- Koudeval voor behoud van vacuum: Koudevallen beschermen vacuümpompen tegen vocht en condenseerbare oplosmiddeldampen die stroomopwaarts in hoogvacuümsystemen ontstaan.
Cryogene infrastructuren voor vloeibare stikstof
Zoals het bovenstaande overzicht laat zien, speelt vloeibare stikstof een belangrijke rol in verschillende industrieën, zoals ziekenhuizen, voedingsmiddelenindustrie en meer. Talloze instellingen hebben een veilige toevoer van vloeibare stikstof nodig. De één krijgt periodiek een verrijdbaar opslagvat afgeleverd, terwijl de ander een grote tank op het terrein heeft staan. Alle infrastructuren hebben echter iets gemeen: ze moeten veilig zijn. Opwarming van de vloeibare stikstof moet worden voorkomen en eventuele gasvorming moet efficiënt worden afgevoerd.
Demaco is voorloper in het ontwikkelen van veilige en efficiënte infrastructuren voor vloeibare stikstof. Met oplossingen zoals vacuüm geïsoleerde transferleidingen en koelbakken, richt Demaco zich op het minimaliseren van opwarming in de systemen. Zo wordt veiligheid optimaal gewaarborgd, wordt verspilling geminimaliseerd en kunnen cryogene applicaties in de bovenstaande industrieën optimaal hun werk doen.