當我們通過(guò)不斷的實(shí)驗得到了一個(gè)兼顧效率、穩定性、經(jīng)濟性的凍干工藝后，凍干機會(huì )很盡責地為我們帶來(lái)有漂亮外觀(guān)的凍干產(chǎn)品，不過(guò)這也代表著(zhù)，作為研發(fā)人員我們的工作還沒(méi)有結束——對于得到的凍干產(chǎn)品，我們有必要去對其做進(jìn)一步的研究，以分析樣品在保存中的穩定性。
一般而言，需要做的分析主要分為三個(gè)類(lèi)別：殘留水分分析、熱分析和機械性能分析。在這里我們對這三種分析分別一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹。
★在本次的文章中我們給大家帶來(lái)的是關(guān)于殘留水分分析的內容。
傳統的水分分析法
凍干產(chǎn)品中的水分含量會(huì )直接影響該樣品的玻璃態(tài)轉化（glass transition）。玻璃態(tài)轉化在宏觀(guān)上會(huì )影響材料的軟化，從而會(huì )影響產(chǎn)品的長(cháng)期穩定性（long term stability）和產(chǎn)品的最高儲存溫度。同時(shí)，控制產(chǎn)品中的水分，追求水分含量的均一性，對于質(zhì)量控制有重要的意義，同時(shí)有益于后續的文件工作。
傳統的水分分析法主要有：
1、卡爾費休滴定法
(Karl Fisher coulometric titration, KF)
2、 熱重分析法
(Thermo-gravimetric analysis, TGA)
3、同時(shí)還有較為新式無(wú)損測試方法：
近紅外分析法(Near infrared，NIR)
4、調頻光譜法
(Frequency modulation spectroscopy，FMS)
卡爾費休滴定法
卡爾費休法是測定物質(zhì)水分的各類(lèi)化學(xué)方法中，較為準確的方法，被視為許多物質(zhì)中水分測定的標準方法。其中又分為：
1、直接注射法（Direct Injection）
圖1：直接注射法
直接注射法又稱(chēng)為經(jīng)典卡爾費休滴定法。
該方法需要預先配置或購買(mǎi)商用卡爾費休滴定液，將凍干樣品全部溶解于該滴定液中后，注射進(jìn)儀器里。按照計算水分方法的不同，又分為庫倫法和容量法，通過(guò)電量或者是滴定液的消耗量，即可算出水分的含量。
2、基于烘箱的卡爾費休滴定
(Oven-based KF titration)
當凍干樣品不能夠溶解于滴定液，或者會(huì )與滴定液發(fā)生化學(xué)反應時(shí)，使用基于烘箱的KF滴定法是一個(gè)更好的選擇。將樣品稱(chēng)重到小瓶中并用隔墊蓋封閉。當放置在烘箱中時(shí)，水會(huì )蒸發(fā)，用分子篩干燥的載氣（通常是空氣或氮氣）將釋放的水輸送到滴定池中，在那里進(jìn)行水含量的測定。水與樣品基質(zhì)分離，避免了副反應和污染。烘箱的溫度根據樣品的溫度穩定性來(lái)選擇。
熱重分析法
熱重分析法（TGA）是在規定程序控制變化的溫度范圍內，測量被分析樣品的重量相關(guān)量(如質(zhì)量、固體殘留量或殘留率等)隨溫度或時(shí)間的變化關(guān)系。
一般認為，在100-120℃左右失去結晶水和結合水。在這個(gè)溫度范圍內進(jìn)行測試，樣品支架下部連接的高精度天平隨時(shí)感知到樣品當前的重量，并將數據傳送到計算機，由計算機畫(huà)出樣品重量對溫度／時(shí)間的曲線(xiàn)。當樣品發(fā)生重量變化時(shí)，會(huì )在TG曲線(xiàn)上體現為失重（或增重）臺階，由此可以得知該失/增重過(guò)程所發(fā)生的溫度區域，并定量計算失/增重比例。
建議此方法與KF滴定法連用，以確保重量變化一定是由水分造成的。
近紅外分析法
近紅外光譜分析是利用近紅外光譜區包含豐富的物質(zhì)信息,用于有機物質(zhì)定性定量的一種分析方法。近紅外分析技術(shù)作為綠色分析的典范,具有分析速度快、穿透力強、樣品在分析時(shí)基本不需要處理、不破壞分析樣品、無(wú)污染、可同時(shí)檢測多種成分、適用于在線(xiàn)和現場(chǎng)分析等優(yōu)勢,已被廣泛應用于農產(chǎn)品、食品、紡織品、煙草和化妝品等領(lǐng)域。
將樣品的反射輻射與相同波長(cháng)的標準參考物進(jìn)行比較，可迅速地完成殘留水分的分析。但該方法需要進(jìn)行校準工作，一旦校準完成，近紅外是一個(gè)非常具有效率的分析方法。
調頻光譜法
將FMS儀器的近紅外激光調諧到1382nm處——水蒸氣的選定振動(dòng)躍遷的內部吸收頻率，FMS就可以測量樣品瓶?jì)炔宽斂照羝麎毫?，?chuàng )建水分預測模型。吸收的激光量與水蒸氣的濃度成正比，再基于與卡爾費休的相關(guān)性，小瓶水蒸氣壓(mbar)可用于測定凍干餅的水分含量。
FMS測量代表反應性水，或換言之水活度測量，可以探討水的各種存在形式。同時(shí)與 NIR相比，FMS在1%水分以下的精度會(huì )更值得信賴(lài)。
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