Criogenia: ultracongelación ¿hielo seco o nitrógeno líquido?

24 May Criogenia: ultracongelación ¿hielo seco o nitrógeno líquido?

¿En qué consiste?

La congelación ultra rápida tiene como objetivo congelar rápidamente el material deseado a baja temperatura, siempre inferior a -40°C y con una duración máxima de 90 minutos (dependiendo de la masa neta).

¿Qué se ultracongela?

Prácticamente de todo, siendo lo más usual  alimentos (pescado, marisco, panificables, vegetales, comida precocinada), muestras biológicas (tejidos, embriones, esperma, ovocitos, virus, bacterias etc..) y piezas de matricería usadas en ingeniería mecánica.

• Si hablamos de alimentos la congelación rápida se utiliza para conservar la textura y el sabor original, evitándose las deformaciones y los cambios de apariencia que pueden aparecer en una congelación normal.
• Si deseamos transportar muestras biológicas para su  análisis o almacenaje, la congelación ultra rápida es la mejor opción si  se quiere  minimizar el daño a los diferentes materiales biológicos, como los mencionados anteriormente. Esta congelación detiene toda actividad bioquímica en la muestra congelada, manteniendo la integridad de las células.

¿Por qué ultracongelar?

Con la congelación normal se puede preservar la gran mayoría de los productos, pero en algunos casos no es suficiente y se requiere una congelación más rápida.

Se ultracongela para evitar que el agua dañe el material. El agua es el principal componente de todos los sistemas vivos y debe estar presente en las células para que se produzca el metabolismo celular.

En cualquier pro

ceso de congelación el agua se cristaliza, dependiendo el tamaño de los cristales de la velocidad de congelación.

Mediante la ultracongelación los cristales que se forman son casi  imperceptibles y no dañan los tejidos. Si se realiza un proceso de congelación normal estos cristales van a ser mayores y pueden dañar el material.

¿Cuáles son los métodos más habituales de ultracongelación?

El hielo seco o también conocido como nieve carbónica, no es más que dióxido de carbono en estado sólido. Su temperatura suele estar en torno a -80° y su poder de enfriamiento es tres veces superior al hielo convencional, teniendo una capacidad de reducir la temperatura a -80C° en cuestión de  minutos. Aunque no es el método más rápido, es apto para realizar el proceso de criogenia.

Su principal ventaja consiste en que no se derrite, al pasar del estado sólido al gaseoso no deja residuo alguno, siendo unos de los materiales más utilizados en el transporte  de muestras biológicas y ultracongelados.

Imagen de hielo seco antes de ser introducido en un contenedor específico

El otro método de ultracongelación es el nitrógeno líquido, nitrógeno puro a una temperatura de -196C°. Se almacena en grandes tanques y a menor escala en pequeñas cántaras habilitadas para el trasporte de material biológico, este líquido es  ampliamente utilizado en la conservación de muestras biológicas o criogenia, siendo la forma más rápida de ultracongelar.

Dry shipper de nitrógeno líquido vacío antes de un traslado de embriones

¿Dónde se ultracongela  y cómo se transporta?

El proceso de ultracongelación se lleva a cabo principalmente en laboratorios con congeladores específicos y en el caso de los alimentos en los centros de producción mediante abatidores, túneles de congelación y en último caso, cámaras de congelación.

Es posible realizar  el proceso de ultracongelación a pequeña escala en diferentes lugares mientras se disponga del equipamiento adecuado.

Si se quisiera utilizar hielo seco bastaría con tener a mano un embalaje adecuado y los kilos de hielo seco necesarios para sumergir el material sensible en él, de esta forma se conseguirá el mismo resultado que si el proceso se realizase en una de las instalaciones mencionadas anteriormente.

Embalaje para envíos con hielo seco

Si por el contrario se prefiere el nitrógeno líquido, hay que disponer de un contenedor adecuado y del propio nitrógeno líquido y realizar un proceso similar, introduciendo la cesta con las muestras  en el contenedor, que tiene que estar lleno de nitrógeno líquido o bien sumergir en el gas que desprende con lo que se conseguiría una temperatura de -171ºC y una transferencia de frigorías un poco más baja que con el mismo gas en fase líquida.

Dry shipper de nitrógeno líquido lleno, con su cesta para muestras biológicas

En ambos casos hay que seguir un estricto procedimiento de seguridad ya que tanto el hielo seco cómo el nitrógeno líquido pueden causar graves quemaduras al entrar en contacto con la piel.

En cuanto al transporte en frío (bien sea un envío con hielo seco o envío con nitrógeno líquido), lo más importante es mantener la temperatura adecuada para las muestras. En estos traslados, las muestras suelen ser delicadas, incluso frágiles, por lo que la manipulación de los contenedores es una parte fundamental para salvaguardar las muestras hasta quesean entregadas en destino.

Importancia del transporte en frío

En primer lugar es necesario conocer el rango de temperatura a la que se desea transportar el material. Este rango puede varían según las necesidades de cada envío.

En segundo lugar hay que distinguir entre distribución comercial y transporte especialista. Si se necesita transportar grandes volúmenes se debe acudir a empresas convencionales de distribución masiva (para alimentos con registro sanitario). Pero todas muestras sensibles necesitan un trato especial, embalajes personalizados y una gestión adecuada durante todo el tránsito para evitar pérdidas de tiempo y por consecuente de temperatura.

Los rangos más habituales de transporte de material sensible son  entre 2°C  y 8°C,  -20°C, -80°C  -196°C y -171°C (fase gas).

Controlador de temperatura instalado en un contenedor de nitrógeno líquido

La normativa vigente para las empresas que transportan materiales de implantación o consumo humano (reproducción asistida, órganos o productos alimentarios) exige la completa trazabilidad de la temperatura de tránsito y estas empresas encargadas del transporte tienen la obligación de conservar estos registros para asegurar que se ha mantenido la temperatura correcta durante el tránsito.

En algunos envíos especiales la ley obliga a contratar un especialista debidamente autorizado, como por ejemplo en el envío de muestras UN3373, y en el caso de envíos internacionales deben contar con permisos especiales expedidos por los diferentes organismos internacionales que garantizan la seguridad de los envíos.

Si es necesario transportar cualquier material sensible a la temperatura, la mejor solución es contar con un especialista con las certificaciones necesarias que pueda proveer los embalajes adecuados así como el personal con la experiencia requerida.