做過凍干的都知道凍干上有5個關鍵溫度,分別是共晶點溫度,共熔點溫度,玻璃態(tài)轉變溫度Tg和Tg,,塌陷溫度。而溶液的共晶點是對晶體類物質來說基本的溫度,根據(jù)共晶點溫度就可以制定凍干曲線,共熔點的溫度可以不測定,在做出來的前提下,如果能測定其他的溫度共熔點溫度,玻璃態(tài)轉變溫度Tg和Tg,,塌陷溫度,可以對曲線進行優(yōu)化,提高效率,節(jié)省成本。
預凍時產(chǎn)品必須冷凍到共晶點以下的溫度,而升華時產(chǎn)品又不能超過共熔點溫度,而共熔點溫度一般和共晶點溫度相差不大,一般2度左右,因此測定了共晶點溫度,就能依據(jù)這個一個初步的凍干曲線。
常用的共晶點測量方法是電阻法。原理是:溶液是導電的,屬于離子導電,隨著溶液的凍結,
離子逐步被固定,溶液的電阻會逐步增大,當全部液體凍結成固體時,會出現(xiàn)電阻的突然增大現(xiàn)象。因此通過在溶液凍結過程中,對電阻率的監(jiān)測就能判斷溶液是否全部凍結。
共晶點測定儀用于產(chǎn)品共晶點的測量,它由一個溫度和電阻的聯(lián)合探頭以及溫度電阻顯示儀,再配套一臺記錄儀表組成的。溫度探頭一般使用Pt100鉑電阻,電阻探頭由兩個不銹鋼絲。共晶點測定儀可以單獨使用,也可以配套在凍干機上使用,凍干機上的溫度和電阻聯(lián)合探頭可以安裝在凍干箱內,在進行產(chǎn)品預凍時便可進行共晶點的測量。把溫度和電阻聯(lián)合探頭放入裝有樣品的瓶中,并把樣品瓶放在凍干箱的板層上或低溫冰箱之中,接通共晶點測定儀的電源使儀表工作。隨著樣品的降溫,記錄儀把樣品的溫度和電阻變化曲線繪制在記錄紙上。根據(jù)記錄紙上的曲線便可找出樣品的共晶點。
共晶點的高低與溶液的成份有關,同一種溶液與濃度有關,改變溶液的組份和濃度均能改變溶液的共晶點。由于共晶點高的產(chǎn)品容易凍干,因此可以通過改變產(chǎn)品的組份和濃度來提高產(chǎn)品的共晶點溫度。
共晶點溫度測定除了采用共晶點測試儀,還可以利用物質發(fā)生相變時會產(chǎn)生放熱或吸熱的原理進行共晶點測量的差示掃描熱量法(DSC),但這儀表較復雜,價格也很貴。
利用凍干顯微鏡確定共晶點,是在顯微鏡上安裝一個能控制降溫、加熱和真空的并能放置凍干樣品的特殊平臺,在降溫或加溫過程中直接觀察樣品訓凍結和熔化過程,從而能得知產(chǎn)品的共晶點;這種凍干顯微鏡還能觀察到塌陷現(xiàn)象,因此可確定塌陷溫度;還能觀察產(chǎn)品的升華過程。此外還有利用數(shù)學方程計算共晶點的方法。
準確掌握產(chǎn)品的共晶點溫度是非常必要的,經(jīng)濟的方法就是采用共晶點測試儀,如果經(jīng)費比較充裕,可以采用DSC或凍干顯微鏡。