Estudo da evaporação de filme fino de nitrogênio: uma metodologia de vitrificação para criopreservação de material biológico

• Autor(a) principal: Steffenon, Guilherme Dahmer
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UNISINOS (RBDU Repositório Digital da Biblioteca da Unisinos)
• Texto Completo: http://www.repositorio.jesuita.org.br/handle/UNISINOS/12047
• topic: ACCNPQ::Engenharias::Engenharia de Produção; ACCNPQ::Engenharias::Engenharia Mecânica; Criopreservação; Vitrificação; Evaporação de filme fino; CFD; Cryopreservation; Vitrification; Thin film evaporation

A criopreservação celular é um ramo da ciência que descreve metodologias para conservar células vivas através do congelamento e conservação em temperaturas negativas. Tendo isso em vista, algumas pesquisas estudam o processo de congelamento celular das mais diferentes maneiras, podendo ele ser classificado entre congelamento lento e rápido (vitrificação). Com isto, o presente trabalho visa estudar experimentalmente o método de vitrificação por evaporação de filme fino de nitrogênio para criopreservação celular. Este estudo conta com uma comparação experimental entre o método de evaporação de filme fino e o método de imersão, utilizando nitrogênio líquido como refrigerante e água como amostra em ambos os casos. O estudo experimental utilizou diferentes seções de testes, com diferentes dimensões e composições, visando identificar o melhor layout para otimizar a taxa de resfriamento. Além do estudo experimental, o trabalho também desenvolveu uma metodologia numérica para descrever o processo estudado por meio de simulações computacionais em CFD utilizando o software Ansys Fluent ®. A simulação numérica estudada considerou uma geometria em 2D, utilizando método de turbulência k-ω e solidificação para simular todos os processos que ocorrem na evaporação de filme fino. Os resultados experimentais encontrados apresentaram uma maior taxa de congelamento nos métodos de imersão, apresentando valores de aproximadamente 900°C/min. Já o método de evaporação de filme fino, no melhor caso estudado encontrou cerca de 500 °C/min. Por fim, a simulação numérica também conseguiu prever o início do processo de congelamento, demonstrando os perfis de escoamento de nitrogênio, variação de temperatura e o processo de solidificação da amostra.