Külmutusainete

Külmutusainete ehk külmutusainete mõiste viitab keemilistele ainetele, mida kasutatakse vedelike või materjalide külmumise kontrollimiseks. Need ained võivad vähendada jää tekke, alandada lahuse külmumispunkti või kaitsta tundlikke rakke ja materjale jääkristallide põhjustatud kahjustuste eest. Külmutusained leiavad rakendust toiduainetööstuses, bioloogias ja meditsiinis, samuti tööstuslikes jahutus- ja külmhoidussüsteemides.

Külmutusainete tüübid jagunevad peamiselt kahte suurde rühma: külmumist vähendavad ained ( freezing point depressants) ja krüoprotektiivsed ained (cryoprotectants). Esimesed, nagu suhkru- ja soolalahused, vähendavad lahuse külmumispunkti ning võivad muuta külmumistsüklit kontrollitumaks. Teised, näiteks glütserool, dimetüülsulfiid (DMSO) ja etüleenglükool, toimivad rakude tasandil, vähendades jää kristallide suurust ja stabiliseerides biomolekule või membraanistruktuure külmades.

Toimemehhanismid hõlmavad jää kristallide kasvu piiramist, vee asendumist biomolekulidega ja membranide ning valkude stabiliseerimist ning osmoosilise šoki vähendamist. Mõnel juhul kasutatakse vitrifikatsiooni teed, kus lahus jahtub kiiresti nii, et tekib vedela olekuga sarnane, kuid vedeliku kristalliseerumine ei toimu.

Rakendused on mitmekesised: bioloogilises ja meditsiinilises kriopreserveerimises (rakkude, kudede, embrüote säilitamine), toiduainete säilitusprotsessides ning tööstuslike jahutussüsteemide, nagu jahutusradade ja soojusvahetite, toimimises. Ohutuse ja regulatsioonide osas tuleb arvestada, et paljud külmutusained on toksilised või piiratud kasutusega ning nende kasutus peab vastama asjakohastele ohutus- ja toiduainealasetele juhistele.