El mecanismo de la congelación criogénica es principalmente el proceso de transformación de una sustancia de estado líquido a estado sólido utilizando la transformación de fase y los efectos térmicos de una sustancia a diferentes temperaturas. Cuando la temperatura de una sustancia desciende por debajo de su punto de congelación, su movimiento térmico molecular se ralentiza y el espaciado molecular aumenta, lo que da lugar a la formación de cristales congelados. Estos cristales crecen con el tiempo y acaban formando una estructura sólida completa. En este proceso, las moléculas de agua u otras moléculas se inmovilizan en el espacio, dando lugar a la congelación criogénica.
En los congeladores criogénicos, este mecanismo se consigue mediante la sinergia del sistema de circulación del refrigerante y el sistema de control. Los refrigerantes (como el nitrógeno líquido, el dióxido de carbono líquido, etc.) se inyectan en el sistema de refrigeración, son comprimidos por el compresor y convertidos en gas a alta presión, que luego se enfría hasta convertirse en líquido a través de un condensador. Después de que la válvula de mariposa despresurice el líquido, éste entra en el evaporador y absorbe el calor de la sustancia congelada, reduciendo su temperatura. En el evaporador, el refrigerante absorbe calor, pasa a estado gaseoso y vuelve al compresor para circular de nuevo. De este modo, el refrigerante circula constantemente, retirando el calor de la sustancia congelada, y su temperatura se reduce continuamente, para conseguir el efecto de congelación a baja temperatura.
Además, el sistema de control también desempeña un papel clave en el proceso de congelación criogénica. Controla la temperatura de la sustancia congelada mediante un sensor de temperatura y transmite la señal de temperatura al sistema de control. El sistema de control controla parámetros como el volumen de inyección de refrigerante, la velocidad de inyección y el método de inyección en función de la señal de temperatura para lograr un control preciso de la temperatura y el efecto de congelación.
En general, el mecanismo de congelación criogénica se consigue mediante la transformación de fase y los efectos térmicos de la sustancia y la sinergia del sistema de circulación del refrigerante y el sistema de control.
