Bei
Temperaturen unterhalb dieser Grenze
kommen biologische Prozesse weitgehend zum Erliegen. Gewebeproben, Mikroorganismen, Stammsammlungen, Enzyme, DNA und RNA können über Jahre gelagert werden. Unterschreitet man -130°C, nimmt Wasser eine glasartige Struktur an, wodurch alle chemischen Vorgänge gestoppt werden. Diese Kryokonservierung wird mit -150°C-Truhen erreicht.
In der Praxis werden Ultrafreezer bei niedrigeren Temperaturen von -75°C bis -80°C betrieben, um negative Begleiterscheinungen beim Öffnen der Türen zu vermeiden.
Zum Erreichen dieser Temperaturen, sind spezielle Kältemaschinen notwendig, sog. Kaskaden.
Zwei Kompressoren bzw. Kühlkreisläufe werden hintereinandergeschaltet. Der erste erreicht ca. -40°C und kühlt damit den zweiten, der bis auf -86°C kommt.
Diese klassische Konfiguration wurde in den letzten Jahren in wesentlichen Bereichen verbessert:
- VIP-Isolationspaneele, die in Polyurethan eingeschäumt werden, optimieren die Isolation und reduzieren die Gehäusestärke und damit den Platzverbrauch.
- Die Optimierung der Kompressoren und weiterer Komponenten verbessern die Effizienz der klassischen Kaskaden und verringern den Stromverbrauch.
- Der Einsatz frequenzgeregelter Kompressoren reduziert den Stromverbrauch auf ein Minimum.
- Dualkühlsysteme gewährleisten ein Maximum an Probensicherheit, da beim Ausfall eines Kompressors der zweite in der Lage ist, dauerhaft eine Lagertemperatur von -70°C bis -80°C sicherzustellen.
- Die Kombination von Dualkühlsystemen mit frequenzgeregelten Kompressoren stellen derzeit das Optimum dar.
- Gleichzeitig wurde das Betriebsgeräusch bei den Spitzenmodellen so weit reduziert, dass ein Betrieb im Labor möglich wird.
- Zunehmend werden Ultrafreezer mit übersichtlichen LCD-Touchscreens ausgestattet, die dem Betreiber mit einem Blick das Überwachen der relevanten Betriebsparameter ermöglicht.