專利名稱：牛冷凍精液生產(chǎn)新方法
技術領域：
本發(fā)明屬于一種產(chǎn)品的生產(chǎn)方法，特別是把牛的細管精液豎直地密集排列以一定的速率豎直地浸入到液氮之中來制作牛冷凍精液產(chǎn)品的一種新方法。本發(fā)明屬于畜牧學動物繁殖技術領域。
牛的冷凍精液誕生于1950年。是指把采集到的公牛的精液經(jīng)適當處理后于超低溫環(huán)境中凍結而形成的一種產(chǎn)品，可作長期保存以提高優(yōu)秀公牛的利用效率，加快良種的繁殖速度。目前廣泛應用于畜牧業(yè)中。
(一)牛冷凍精液的劑型目前牛冷凍精液產(chǎn)品有兩種劑型，即顆粒型和細管型。顆粒型是把處理后的精液滴凍在承凍面上制成半球狀的產(chǎn)品，由于其存在著易污染和不易標識的缺點現(xiàn)在只在我國等少數(shù)國家所使用。細管型冷凍精液是把處理后的精液用專門設備分裝于專用的聚氯乙烯朔料細管后降溫凍結制成的產(chǎn)品。根據(jù)容量的不同又分為0.25ml和0.5ml兩種，長度都是133mm，外徑各約是2mm和3mm。
(二)牛細管型冷凍精液產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝流程和決定產(chǎn)品質量的關鍵因素目前，牛細管型冷凍精液的生產(chǎn)步驟依次為采精、精液品質檢查、稀釋、降溫、平衡、分裝、冷凍(凍結)、包裝、入庫。其中冷凍這一環(huán)節(jié)是決定產(chǎn)品質量的關鍵因素。早期應用的制冷介質是干冰(固態(tài)二氧化碳)?，F(xiàn)在應用的是液氮，其沸點為-195.8C，是把空氣中的氮氣利用專門設備壓縮降溫后制成的。當以液氮為制冷介質時，冷凍速率(是指精液從凍前的0-5℃在冷凍過程中單位時間溫度的下降值，也稱降溫速率)過快或過慢都會影響凍后產(chǎn)品的質量，當冷凍速率在某一范圍內(nèi)時，凍精的質量最好。
(三)國內(nèi)外牛細管冷凍精液生產(chǎn)的現(xiàn)有方法現(xiàn)有的牛細管冷凍精液生產(chǎn)的方法被稱為液氮蒸汽熏蒸法。根據(jù)冷凍時液氮蒸汽的狀態(tài)又分為靜止的液氮蒸汽熏蒸法和流動的液氮蒸汽熏蒸法兩種。靜止的液氮蒸汽熏蒸法的原理是利用細管精液和其承載系統(tǒng)(金屬架、框、網(wǎng)等)與液氮及液氮蒸汽間的溫差，間接地使液氮汽化吸熱而使精液降溫凍結。又根據(jù)冷凍時細管的排列方式可以把熏蒸法分為兩種類型。一種是水平排列式，另一種是豎直排列式。無論哪種排列方式，現(xiàn)有技術都要求細管間必須保持適當?shù)木嚯x，進行分散排列。保持距離的方法是把細管水平地平行地排列于鋸齒狀的冷凍架上或豎直地插入圓形冷凍筐的分隔網(wǎng)的網(wǎng)格方孔之中。
采用靜止的液氮蒸汽熏蒸法進行冷凍精液生產(chǎn)是在低溫容器內(nèi)進行的。盛有液氮的低溫容器在液氮面和容器口平面之間會自然的形成溫度梯度，距液氮面越近，溫度就越低，與凍前細管的溫差就越大。這種方法的基本操作步驟是首先向低溫容器內(nèi)加入一定量液氮，把精液細管水平地平行排列于鋸齒狀的冷凍架上，細管間距約為6mm，然后一并水平地放入低溫容器內(nèi)液氮面的上方，使精液細管在液氮面之上的靜止的液氮蒸汽中降溫凍結。這種方法對降溫速率的調節(jié)是粗略的，僅僅依靠冷凍架及細管平面距液氮面的高低距離來控制降溫速率。
流動的液氮蒸汽熏蒸法的原理是在靜止液氮蒸汽傳熱的基礎上，加快熱交換的速度，使降溫凍結的速度加快。這種方法的實現(xiàn)需要精密的機械裝置、電子裝置或計算機自動控制裝置的配合，以便精確控制降溫速率。流動蒸汽的產(chǎn)生方式有以下四種1.從冷凍室頂部以一定速度噴入液氮蒸汽。2.冷凍室底部裝風扇來驅動液氮蒸汽循環(huán)。3.金屬網(wǎng)格加熱液氮產(chǎn)生流動的液氮蒸汽。4.向液氮中充入室溫壓縮氮氣來獲得流動的液氮蒸汽。這些方法的共同特點是通過控制液氮蒸汽產(chǎn)生量的多少來間接的控制細管精液的冷凍速率。
本發(fā)明的目的是通過提高每批次冷凍的數(shù)量來提高勞動生產(chǎn)率提高牛細管冷凍精液產(chǎn)品的質量；提高牛細管冷凍精液產(chǎn)品的數(shù)量，從而減少種公牛的飼養(yǎng)量；簡化冷凍設備的結構和生產(chǎn)工藝流程。
本發(fā)明的特征是，在進行牛細管冷凍清液生產(chǎn)時，把精液細管豎直地密集排列，豎直地以一定的下降速度浸入到液氮之中進行降溫和凍結。
本發(fā)明是把牛細管精液裝入適當大小的包裝物中(紗布袋、塑料小筒等)和在冷凍筐中使各個包裝擠緊或對它們進行捆綁這兩種方式使精液細管密集豎直排列，且在降溫凍結之前在常溫下對細管精液進行包裝。現(xiàn)有方法先把細管精液水平地平行地相距適當?shù)嘏帕杏阡忼X狀的冷凍架上或豎直地相距適當?shù)夭迦雸A形冷凍筐的分隔網(wǎng)的網(wǎng)格方孔之中然后進行降溫凍結，凍結后在超低溫(-195.8℃)環(huán)境下進行包裝。
本發(fā)明依靠把冷凍筐及其中的精液細管逐漸地浸入液氮來進行降溫凍結，依靠冷凍筐浸入(下降)的速率來精確控制精液的降溫速率。浸入液氮的平均速度視每次冷凍的細管的數(shù)量而定，數(shù)量少時，平均下降(浸入)速度可略快；數(shù)量多時，平均下降(浸入)速度應略慢。一般為平均每分鐘下降5mm～15mm，且開始時下降(浸入)速度較慢，隨后應越來越快。平均10～25分鐘左右被液氮完全浸沒。
本發(fā)明采用的方法本人稱為密集浸入法，從低溫傳熱學的角度考慮，又可稱為密集熱傳導法。浸入法冷凍牛細管精液的原理是巧妙地把水平方向的對流傳熱和豎直方向的熱傳導結合起來，依靠浸入的速度來精確控制細管內(nèi)精液的降溫速率。
浸入法的基本原理一是利用了液氮容器的容器口平面和液氮內(nèi)部存在著200℃左右的溫差，隨著細管距離液氮面的高低和浸到液氮之中，可使細管(即使最大批量的)內(nèi)部獲得約1℃/分鐘～200℃/分鐘的降溫速度，這個范圍已完全包括了精液冷凍的最佳降溫速度或最佳降溫速度范圍。二是，采用浸入法進行牛細管精液冷凍時，細管的浸入(下降)速度與其內(nèi)部的降溫速度存在著一種固定的對應關系，從而對機械位移的精確控制就簡接地達到了對降溫速度的精確控制。三是，只要控制得當，可以做到細管內(nèi)部剛達到-130℃就浸入液氮，在這之前是按最佳降溫速度達到-130℃的。四是，與現(xiàn)有的熏蒸法通過對流傳熱來降溫相比，浸入法主要是以熱傳導降溫為主，由于細管的材料聚氯乙烯和其內(nèi)的溶液是導熱性極差的物質，這就確保了豎直狀態(tài)的細管各截面在以最佳降溫速度開始降溫之前其內(nèi)部尚未達到危險溫區(qū)。
(一)大幅度提高了牛冷凍精液產(chǎn)品每批次的生產(chǎn)量，從而提高了勞動生產(chǎn)效率。
本發(fā)明若采用直徑為260mm的液氮罐，每次最大生產(chǎn)量是5300支0.5ml細管精液(相當于13250支0.25ml細管精液)，按所采用的低溫容器的橫截面單位面積計算，本發(fā)明比現(xiàn)有技術提高了8～83倍。同樣的生產(chǎn)量，采用本發(fā)明使勞動時間和采用的勞動力從5小時×4人減少到1小時×1人。
(二)提高了牛冷凍精液這種產(chǎn)品的質量。
衡量降溫凍結技術水平高低的一個最重要的指標是凍后精子復蘇率的高低。凍后精子復蘇率是指解凍后精子的活率占凍前精子活率的百分比。我國現(xiàn)有水平是50％～60％，采用本發(fā)明后可達70％～85％。
(三)提高了每頭公牛年生產(chǎn)冷凍精液的總數(shù)量。
由于冷凍精液這種產(chǎn)品的質量高低決定著每個劑型在凍前應包含的精子總數(shù)，隨著冷凍精液質量的提高，凍前每支細管應包含的精子總數(shù)就可減少。就可以根據(jù)市場情況決定增加產(chǎn)品的數(shù)量或減少種公牛的飼養(yǎng)量。
(四)簡化了牛冷凍精液生產(chǎn)的工藝流程。
現(xiàn)有流程為采精→精液品質檢查→第一次稀釋→降溫→第二次稀釋→平衡→分裝→裝筐(裝架)→冷凍→抽檢→包裝入袋→入庫。本發(fā)明采用先包裝后冷凍的方法，使上述流程簡化為分裝→包裝入袋→裝框→冷凍→抽檢→入庫。簡化后的生產(chǎn)流程提高了勞動效率，避免了在低溫環(huán)境周圍長期進行包裝入袋工作所可能引起的職業(yè)病，避免了在包裝入袋過程中因查數(shù)暫時脫離液氮而引起的細管內(nèi)精液升溫所導致的產(chǎn)品質量的下降。
(五)以一個包裝為基本的冷凍單位。
與現(xiàn)有技術以一支為基本的冷凍單位相比，使得不同個體、不同品種的公牛的精液能夠在同一冷凍筐內(nèi)、在同一批次內(nèi)進行冷凍而不至于混淆。
(六)節(jié)省了液氮的使用量。
采用本發(fā)明生產(chǎn)5300支0.5ml細管清液時，消耗液氮的量約為8升，與現(xiàn)有技術相比，消耗量是最低的。
(七)本發(fā)明所依賴的設備結構簡單、造價低，使本發(fā)明容易實現(xiàn)。
實現(xiàn)本發(fā)明的專用設備已在本人同日提出的名為《密集浸入式精液程控冷凍儀》的實用新型專利申請文件中詳細描述。
實現(xiàn)本發(fā)明的方式有多種。凡是能按某種方式控制一個懸臂和(或)金屬鏈條等的下降的機械、電子、液壓等裝置都可實現(xiàn)本發(fā)明。申請人認為實現(xiàn)本發(fā)明的最好方式是由計算機程序精確控制的機械升降裝置，該設備已在本人同日提出的名為《密集浸入式精液程控冷凍儀》的實用新型專利申請文件中進行了詳細描述。下面，以此實施例的附圖
對實現(xiàn)本發(fā)明進行更清楚地說明。
實現(xiàn)本發(fā)明的操作步驟是1．裝袋。精液分裝完畢后，用碼盤器碼出50或100支細管精液，用手把它們集中成一捆(束)，裝入凍精生產(chǎn)專用的紗布袋(或塑料小筒)內(nèi)。細管的棉塞端朝向紗布袋的底部。不足50或100支的，按實際數(shù)量裝入。裝好后拉緊袋口的細繩并扎上袋口。
2．裝框。有兩種方法。(1)當裝入最大量時(直徑是255mm的冷凍筐3的最大容量為0.5ml細管是5300支，0.25ml細管是13250支)，先把冷凍筐3平放，前面朝向操作者，把細管袋4一袋一袋地縱向摞在冷凍筐內(nèi)，直到各袋間相互擠緊，冷凍筐3不再能容納為止。細管袋4的扎口朝外。(2)當裝入少于最大量的細管袋4時，先把細管袋4一袋一袋地摞起來，然后用兩根細線繩相距適當?shù)乩o，從正中間的袋間的縫隙沿著冷凍筐3的立柱7豎直地把這一捆細管精液袋直立于冷凍筐3之中。依靠裝袋和擠緊(捆緊)裝筐這兩種方式實現(xiàn)細管的密集排列。
3．注入液氮。向冷凍儀的液氮罐1內(nèi)加入適量的液氮2，液氮面距容器口平面165～185mm深。蓋上有機玻璃蓋板5，使液氮罐預冷10-15分鐘。
4．升起冷凍儀的懸臂11。用鼠標或鍵盤激活控制軟件界面上的“快升”按鈕12。
5．輸入數(shù)據(jù)。測定液氮面距容器口平面的距離(mm)，測定細管內(nèi)精液的凍前溫度(℃)，連同細管支數(shù)(支)這3個數(shù)據(jù)輸入到計算機內(nèi)。
6．懸掛冷凍筐。把裝有待凍細管精液的冷凍筐3懸掛在與冷凍儀懸臂11相連的金屬鏈10下端的掛鉤9上。掛鉤9從正中鉆有圓孔6的有機玻璃板5穿過，穿入冷凍筐3的立柱7的頂端的圓孔8內(nèi)。
7．進行冷凍。激活“冷凍”按鈕13。冷凍筐就會按預設程序自動下降。
8．程序運行結束后，冷凍筐3已下降到容器的底部，摘掉掛鉤9，拿走有機玻璃板5，把懸臂11旋轉到一邊，用長柄鑷子把凍結完畢的細管袋4轉移到貯存型液氮罐內(nèi)的液氮中，抽檢后入庫保存。
權利要求
1．一種生產(chǎn)冷凍精液產(chǎn)品特別是牛的細管型冷凍精液產(chǎn)品的方法，其特征一是把細管精液密集豎直排列，使細管間的間距壓縮到最小程度；二是使細管精液豎直地以一定速度逐漸浸入到液氮之中進行降溫凍結。
2．根據(jù)權項1的方法，本發(fā)明的特征是把牛細管精液裝入適當大小的包裝物中(紗布袋、塑料小筒等)和在冷凍筐中使各個包裝擠緊或對它們進行捆綁這兩種方式使精液細管密集豎直排列。
3．根據(jù)權項1或2的方法，本發(fā)明的特征是在降溫凍結之前對細管精液進行包裝。
4．根據(jù)權項1的方法，本發(fā)明的特征是浸入液氮的平均速度是細管精液連同冷凍筐每分鐘下降5mm～15mm，且開始時下降(浸入)速度較慢，隨后應越來越快。平均10～25分鐘左右被液氮完全浸沒。
5．根據(jù)權項1或4的方法，本發(fā)明的特征是每次進行生產(chǎn)的細管精液的數(shù)量不要求固定，數(shù)量少時，平均下降(浸入)速度可略快；數(shù)量多時，平均下降(浸入)速度應略慢。
6．根據(jù)權項1的方法，本發(fā)明還適用于其它動物的冷凍精液生產(chǎn)。
全文摘要
本發(fā)明屬于動物繁殖技術領域,主要解決現(xiàn)有方法的生產(chǎn)效率低、產(chǎn)品質量未充分提高的問題。本發(fā)明是把牛細管精液在降溫凍結之前在凍前溫度下包裝于適當大小的包裝物中和在冷凍筐中使各個包裝擠緊或對它們進行捆綁這兩種方式使精液細管密集豎直排列,依靠把精液細管豎直地逐漸地浸入液氮來進行降溫凍結,依靠控制浸入的速率來控制精液的降溫速率。本發(fā)明可用于牛或其它動物的冷凍精液生產(chǎn)。
文檔編號A01N1/02GK1299636SQ00110459
公開日2001年6月20日 申請日期2000年5月29日 優(yōu)先權日2000年5月29日
發(fā)明者邢小軍 申請人:邢小軍