专利名称：牛冷冻精液生产新方法
技术领域：
本发明属于一种产品的生产方法，特别是把牛的细管精液竖直地密集排列以一定的速率竖直地浸入到液氮之中来制作牛冷冻精液产品的一种新方法。本发明属于畜牧学动物繁殖技术领域。
牛的冷冻精液诞生于1950年。是指把采集到的公牛的精液经适当处理后于超低温环境中冻结而形成的一种产品，可作长期保存以提高优秀公牛的利用效率，加快良种的繁殖速度。目前广泛应用于畜牧业中。
(一)牛冷冻精液的剂型目前牛冷冻精液产品有两种剂型，即颗粒型和细管型。颗粒型是把处理后的精液滴冻在承冻面上制成半球状的产品，由于其存在着易污染和不易标识的缺点现在只在我国等少数国家所使用。细管型冷冻精液是把处理后的精液用专门设备分装于专用的聚氯乙烯朔料细管后降温冻结制成的产品。根据容量的不同又分为0.25ml和0.5ml两种，长度都是133mm，外径各约是2mm和3mm。
(二)牛细管型冷冻精液产品的生产工艺流程和决定产品质量的关键因素目前，牛细管型冷冻精液的生产步骤依次为采精、精液品质检查、稀释、降温、平衡、分装、冷冻(冻结)、包装、入库。其中冷冻这一环节是决定产品质量的关键因素。早期应用的制冷介质是干冰(固态二氧化碳)。现在应用的是液氮，其沸点为-195.8C，是把空气中的氮气利用专门设备压缩降温后制成的。当以液氮为制冷介质时，冷冻速率(是指精液从冻前的0-5℃在冷冻过程中单位时间温度的下降值，也称降温速率)过快或过慢都会影响冻后产品的质量，当冷冻速率在某一范围内时，冻精的质量最好。
(三)国内外牛细管冷冻精液生产的现有方法现有的牛细管冷冻精液生产的方法被称为液氮蒸汽熏蒸法。根据冷冻时液氮蒸汽的状态又分为静止的液氮蒸汽熏蒸法和流动的液氮蒸汽熏蒸法两种。静止的液氮蒸汽熏蒸法的原理是利用细管精液和其承载系统(金属架、框、网等)与液氮及液氮蒸汽间的温差，间接地使液氮汽化吸热而使精液降温冻结。又根据冷冻时细管的排列方式可以把熏蒸法分为两种类型。一种是水平排列式，另一种是竖直排列式。无论哪种排列方式，现有技术都要求细管间必须保持适当的距离，进行分散排列。保持距离的方法是把细管水平地平行地排列于锯齿状的冷冻架上或竖直地插入圆形冷冻筐的分隔网的网格方孔之中。
采用静止的液氮蒸汽熏蒸法进行冷冻精液生产是在低温容器内进行的。盛有液氮的低温容器在液氮面和容器口平面之间会自然的形成温度梯度，距液氮面越近，温度就越低，与冻前细管的温差就越大。这种方法的基本操作步骤是首先向低温容器内加入一定量液氮，把精液细管水平地平行排列于锯齿状的冷冻架上，细管间距约为6mm，然后一并水平地放入低温容器内液氮面的上方，使精液细管在液氮面之上的静止的液氮蒸汽中降温冻结。这种方法对降温速率的调节是粗略的，仅仅依靠冷冻架及细管平面距液氮面的高低距离来控制降温速率。
流动的液氮蒸汽熏蒸法的原理是在静止液氮蒸汽传热的基础上，加快热交换的速度，使降温冻结的速度加快。这种方法的实现需要精密的机械装置、电子装置或计算机自动控制装置的配合，以便精确控制降温速率。流动蒸汽的产生方式有以下四种1.从冷冻室顶部以一定速度喷入液氮蒸汽。2.冷冻室底部装风扇来驱动液氮蒸汽循环。3.金属网格加热液氮产生流动的液氮蒸汽。4.向液氮中充入室温压缩氮气来获得流动的液氮蒸汽。这些方法的共同特点是通过控制液氮蒸汽产生量的多少来间接的控制细管精液的冷冻速率。
本发明的目的是通过提高每批次冷冻的数量来提高劳动生产率提高牛细管冷冻精液产品的质量；提高牛细管冷冻精液产品的数量，从而减少种公牛的饲养量；简化冷冻设备的结构和生产工艺流程。
本发明的特征是，在进行牛细管冷冻清液生产时，把精液细管竖直地密集排列，竖直地以一定的下降速度浸入到液氮之中进行降温和冻结。
本发明是把牛细管精液装入适当大小的包装物中(纱布袋、塑料小筒等)和在冷冻筐中使各个包装挤紧或对它们进行捆绑这两种方式使精液细管密集竖直排列，且在降温冻结之前在常温下对细管精液进行包装。现有方法先把细管精液水平地平行地相距适当地排列于锯齿状的冷冻架上或竖直地相距适当地插入圆形冷冻筐的分隔网的网格方孔之中然后进行降温冻结，冻结后在超低温(-195.8℃)环境下进行包装。
本发明依靠把冷冻筐及其中的精液细管逐渐地浸入液氮来进行降温冻结，依靠冷冻筐浸入(下降)的速率来精确控制精液的降温速率。浸入液氮的平均速度视每次冷冻的细管的数量而定，数量少时，平均下降(浸入)速度可略快；数量多时，平均下降(浸入)速度应略慢。一般为平均每分钟下降5mm～15mm，且开始时下降(浸入)速度较慢，随后应越来越快。平均10～25分钟左右被液氮完全浸没。
本发明采用的方法本人称为密集浸入法，从低温传热学的角度考虑，又可称为密集热传导法。浸入法冷冻牛细管精液的原理是巧妙地把水平方向的对流传热和竖直方向的热传导结合起来，依靠浸入的速度来精确控制细管内精液的降温速率。
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内部存在着200℃左右的温差，随着细管距离液氮面的高低和浸到液氮之中，可使细管(即使最大批量的)内部获得约1℃/分钟～200℃/分钟的降温速度，这个范围已完全包括了精液冷冻的最佳降温速度或最佳降温速度范围。二是，采用浸入法进行牛细管精液冷冻时，细管的浸入(下降)速度与其内部的降温速度存在着一种固定的对应关系，从而对机械位移的精确控制就简接地达到了对降温速度的精确控制。三是，只要控制得当，可以做到细管内部刚达到-130℃就浸入液氮，在这之前是按最佳降温速度达到-130℃的。四是，与现有的熏蒸法通过对流传热来降温相比，浸入法主要是以热传导降温为主，由于细管的材料聚氯乙烯和其内的溶液是导热性极差的物质，这就确保了竖直状态的细管各截面在以最佳降温速度开始降温之前其内部尚未达到危险温区。
(一)大幅度提高了牛冷冻精液产品每批次的生产量，从而提高了劳动生产效率。
本发明若采用直径为260mm的液氮罐，每次最大生产量是5300支0.5ml细管精液(相当于13250支0.25ml细管精液)，按所采用的低温容器的横截面单位面积计算，本发明比现有技术提高了8～83倍。同样的生产量，采用本发明使劳动时间和采用的劳动力从5小时×4人减少到1小时×1人。
(二)提高了牛冷冻精液这种产品的质量。
衡量降温冻结技术水平高低的一个最重要的指标是冻后精子复苏率的高低。冻后精子复苏率是指解冻后精子的活率占冻前精子活率的百分比。我国现有水平是50％～60％，采用本发明后可达70％～85％。
(三)提高了每头公牛年生产冷冻精液的总数量。
由于冷冻精液这种产品的质量高低决定着每个剂型在冻前应包含的精子总数，随着冷冻精液质量的提高，冻前每支细管应包含的精子总数就可减少。就可以根据市场情况决定增加产品的数量或减少种公牛的饲养量。
(四)简化了牛冷冻精液生产的工艺流程。
现有流程为采精→精液品质检查→第一次稀释→降温→第二次稀释→平衡→分装→装筐(装架)→冷冻→抽检→包装入袋→入库。本发明采用先包装后冷冻的方法，使上述流程简化为分装→包装入袋→装框→冷冻→抽检→入库。简化后的生产流程提高了劳动效率，避免了在低温环境周围长期进行包装入袋工作所可能引起的职业病，避免了在包装入袋过程中因查数暂时脱离液氮而引起的细管内精液升温所导致的产品质量的下降。
(五)以一个包装为基本的冷冻单位。
与现有技术以一支为基本的冷冻单位相比，使得不同个体、不同品种的公牛的精液能够在同一冷冻筐内、在同一批次内进行冷冻而不至于混淆。
(六)节省了液氮的使用量。
采用本发明生产5300支0.5ml细管清液时，消耗液氮的量约为8升，与现有技术相比，消耗量是最低的。
(七)本发明所依赖的设备结构简单、造价低，使本发明容易实现。
实现本发明的专用设备已在本人同日提出的名为《密集浸入式精液程控冷冻仪》的实用新型专利申请文件中详细描述。
实现本发明的方式有多种。凡是能按某种方式控制一个悬臂和(或)金属链条等的下降的机械、电子、液压等装置都可实现本发明。申请人认为实现本发明的最好方式是由计算机程序精确控制的机械升降装置，该设备已在本人同日提出的名为《密集浸入式精液程控冷冻仪》的实用新型专利申请文件中进行了详细描述。下面，以此实施例的附图
对实现本发明进行更清楚地说明。
实现本发明的操作步骤是1．装袋。精液分装完毕后，用码盘器码出50或100支细管精液，用手把它们集中成一捆(束)，装入冻精生产专用的纱布袋(或塑料小筒)内。细管的棉塞端朝向纱布袋的底部。不足50或100支的，按实际数量装入。装好后拉紧袋口的细绳并扎上袋口。
2．装框。有两种方法。(1)当装入最大量时(直径是255mm的冷冻筐3的最大容量为0.5ml细管是5300支，0.25ml细管是13250支)，先把冷冻筐3平放，前面朝向操作者，把细管袋4一袋一袋地纵向摞在冷冻筐内，直到各袋间相互挤紧，冷冻筐3不再能容纳为止。细管袋4的扎口朝外。(2)当装入少于最大量的细管袋4时，先把细管袋4一袋一袋地摞起来，然后用两根细线绳相距适当地捆紧，从正中间的袋间的缝隙沿着冷冻筐3的立柱7竖直地把这一捆细管精液袋直立于冷冻筐3之中。依靠装袋和挤紧(捆紧)装筐这两种方式实现细管的密集排列。
3．注入液氮。向冷冻仪的液氮罐1内加入适量的液氮2，液氮面距容器口平面165～185mm深。盖上有机玻璃盖板5，使液氮罐预冷10-15分钟。
4．升起冷冻仪的悬臂11。用鼠标或键盘激活控制软件界面上的“快升”按钮12。
5．输入数据。测定液氮面距容器口平面的距离(mm)，测定细管内精液的冻前温度(℃)，连同细管支数(支)这3个数据输入到计算机内。
6．悬挂冷冻筐。把装有待冻细管精液的冷冻筐3悬挂在与冷冻仪悬臂11相连的金属链10下端的挂钩9上。挂钩9从正中钻有圆孔6的有机玻璃板5穿过，穿入冷冻筐3的立柱7的顶端的圆孔8内。
7．进行冷冻。激活“冷冻”按钮13。冷冻筐就会按预设程序自动下降。
8．程序运行结束后，冷冻筐3已下降到容器的底部，摘掉挂钩9，拿走有机玻璃板5，把悬臂11旋转到一边，用长柄镊子把冻结完毕的细管袋4转移到贮存型液氮罐内的液氮中，抽检后入库保存。
权利要求
1．一种生产冷冻精液产品特别是牛的细管型冷冻精液产品的方法，其特征一是把细管精液密集竖直排列，使细管间的间距压缩到最小程度；二是使细管精液竖直地以一定速度逐渐浸入到液氮之中进行降温冻结。
2．根据权项1的方法，本发明的特征是把牛细管精液装入适当大小的包装物中(纱布袋、塑料小筒等)和在冷冻筐中使各个包装挤紧或对它们进行捆绑这两种方式使精液细管密集竖直排列。
3．根据权项1或2的方法，本发明的特征是在降温冻结之前对细管精液进行包装。
4．根据权项1的方法，本发明的特征是浸入液氮的平均速度是细管精液连同冷冻筐每分钟下降5mm～15mm，且开始时下降(浸入)速度较慢，随后应越来越快。平均10～25分钟左右被液氮完全浸没。
5．根据权项1或4的方法，本发明的特征是每次进行生产的细管精液的数量不要求固定，数量少时，平均下降(浸入)速度可略快；数量多时，平均下降(浸入)速度应略慢。
6．根据权项1的方法，本发明还适用于其它动物的冷冻精液生产。
全文摘要
本发明属于动物繁殖技术领域,主要解决现有方法的生产效率低、产品质量未充分提高的问题。本发明是把牛细管精液在降温冻结之前在冻前温度下包装于适当大小的包装物中和在冷冻筐中使各个包装挤紧或对它们进行捆绑这两种方式使精液细管密集竖直排列,依靠把精液细管竖直地逐渐地浸入液氮来进行降温冻结,依靠控制浸入的速率来控制精液的降温速率。本发明可用于牛或其它动物的冷冻精液生产。
文档编号A01N1/02GK1299636SQ00110459
公开日2001年6月20日 申请日期2000年5月29日 优先权日2000年5月29日
发明者邢小军 申请人:邢小军