Lorsque vous utilisez un lyophilisateur pour la conception du processus ou l'optimisation du processus, la première chose à faire est de mesurer plusieurs températures clés de l'échantillon sur lesquelles nous pouvons concevoir la courbe de lyophilisation.

Quelles sont les méthodes utilisées pour mesurer les températures critiques? Aujourd'hui, nous allons explorer.

　1, méthode de mesure de la température du point eutectique (température du point de fusion eutectique)

La mesure de la température du point eutectique peut être effectuée par la méthode de détermination de la résistance, la méthode de détermination Capacitive, la méthode de calorimètre à balayage différentiel, la méthode d'observation directe par microscopie cryogénique, la méthode de calcul de formule numérique, plusieurs méthodes ont des avantages et des inconvénients.

(1) Méthode de détermination de la Conductance ou de la résistance

La méthode de conductivité (résistance) pour mesurer le point eutectique est simple à utiliser, pratique et facile à mettre en œuvre, et est actuellement la plus utilisée, mais ne peut pas être déterminée avec précision pour les solutions non électrolytiques.

Lors de la précongélation de l'échantillon, il n'est pas possible de déterminer si l'échantillon est gelé à partir d'une observation extérieure. En mesurant la variation des propriétés de conductivité lorsque la structure du produit change pendant le gel, on peut dire si le gel est terminé.

Principe: selon le principe de la doctrine d'ionisation de S.A. Arrhenius (Arrhenius), lorsque l'eau contient des impuretés, une partie des impuretés est décomposée en ions électriques, à ce moment - là, l'eau est conductrice, la température diminue la résistance de la solution augmente progressivement, lorsque la solution se solidifie entièrement en solide, les ions dans la solution perdent leur capacité de mouvement libre, la résistance augmente soudainement, à ce moment - là, la température est le point eutectique; Inversement, les articles congelés, lors de la montée en température, ont une température d'eutectique lorsque la résistance diminue brusquement.

La machine de lyophilisation d'huile de silicone in situ de départ à quatre anneaux de Beijing peut être optionnellement équipée d'un testeur de point eutectique, en utilisant la méthode de détermination de la résistance, pour déterminer la température de point eutectique de l'échantillon.

(2) Méthode de détermination capacitive

Principe: dans le processus de congélation et de chauffage de l'échantillon, avec la cristallisation et la fusion de l'humidité, la capacité va changer de manière significative, en utilisant cette propriété, il peut être utilisé pour déterminer le point eutectique et sonder si le produit gèle ou non, il peut également définir une valeur de capacité appropriée pour contrôler directement la sublimation du chauffage.

La constante diélectrique de l'eau et de la glace est différente, la constante diélectrique de l'eau est de 78,3 (température de l'eau 25 ℃), la constante diélectrique de la glace est de 3 ~ 4. Tandis que l'humidité de l'adsorption physique et de la liaison chimique varie avec le degré de liaison, la constante diélectrique est comprise entre 10 ~ 80. L'utilisation de deux pièces d'électrodes métalliques séparées par un isolant pour composer un condensateur, placer la solution d'échantillon comme diélectrique entre les électrodes, puis dans le processus de changement de phase de lyophilisation, la capacité du condensateur variera à différents degrés. Dans le processus de sublimation, en raison de la diminution progressive des cristaux de glace, la capacité diminue avec elle, de sorte que la pente du changement de capacité électrique au fil du temps réagit au taux de transfert de masse, de sorte que la courbe de variation de capacité est en fait la courbe de séchage des cristaux de glace. En outre, les propriétés du diélectrique diffèrent peu entre le vide et l'air, et la détermination de la constante diélectrique peut être considérée comme indépendante de la pression, de sorte que la méthode Capacitive peut être appliquée directement dans le processus de lyophilisation.

La détermination Capacitive peut être appliquée dans une plus large gamme que la détermination résistive et peut être utilisée dans des solutions électrolytiques et non électrolytiques, ainsi que dans des granulés ou des blocs hétérogènes.

(3) Méthode d'analyse thermique

La calorimétrie différentielle à balayage (DSC) est une méthode de mesure de la variation de la différence d'énergie délivrée à un échantillon et à une substance de référence en fonction de la température sous le contrôle d'un programme de température (réchauffement ou refroidissement). Le DSC peut calculer précisément et rapidement la chaleur d'aspiration et d'évacuation (enthalpie thermique) de l'effet thermique par rapport à la température caractéristique (point de départ, Pic, point de terminaison, etc.).

La méthode de mesure DSC est actuellement la méthode couramment utilisée pour mesurer les points eutectiques et les points eutectiques dans les domaines de la médecine, des matériaux inorganiques, des matériaux métalliques, des matériaux composites, du caoutchouc, des fibres, des peintures, des adhésifs, des organismes biologiques, des aliments, etc.

Outre les 3 méthodes habituelles ci - dessus, le point eutectique (fusion) de la solution peut également être obtenu en utilisant des méthodes telles que l'observation directe au microscope cryogénique ou le calcul de formule numérique.

　　2, méthode de mesure de la température de transition vitreuse

La méthode couramment utilisée pour mesurer la température de transition vitreuse d'un échantillon est la méthode DSC. Comme la température de transition vitreuse est la température à laquelle une substance passe d'un état liquide plus fluide à un état vitreux de viscosité extrême et de mauvaise fluidité. Ainsi, la différence d'énergie de l'échantillon par rapport à la substance de référence est enregistrée par la méthode DSC, la variation de chaleur spécifique sur la carte DSC étant la température de transition vitreuse de l'échantillon.

En l'absence d'effet thermique sur l'échantillon, la différence de signal entre l'extrémité de référence et l'extrémité de l'échantillon est proche de 0. Sur la carte DSC, matérialisée par une ligne presque horizontale, la "ligne de base". Une fois que l'effet thermique se produit sur l'échantillon, l'extrémité de l'échantillon par rapport à l'extrémité de référence crée une différence de température / signal de flux de chaleur. Selon la Norme DIN et les dispositions thermodynamiques, les valeurs positives sont les pics endothermiques de l'échantillon, les effets endothermiques les plus typiques sont la fusion, la décomposition, la désorption, etc.; Les valeurs négatives sont des pics exothermiques, les effets exothermiques les plus typiques sont la cristallisation, l'oxydation, la solidification, etc.; Le changement de chaleur spécifique se traduit par un changement de la hauteur de base, c'est - à - dire un virage en escalier sur la courbe, et la transition vitreuse est un changement de chaleur spécifique plus typique.

De plus, les mesures peuvent être effectuées par analyse thermique différentielle (DTA), par observation directe au cryomicroscope.

△ échantillon lyophilisé de la machine de lyophilisation de départ à quatre anneaux de Beijing

　　3, méthode de mesure de la température de désintégration

Avant la conception du processus de lyophilisation, la mesure de la température de désintégration de l'échantillon est une étape importante dans la conception et l'optimisation du processus. La méthode courante de mesure de la température de désintégration est principalement l'observation directe par microscopie cryogénique.

Microscope cryogénique observation directe est prêt à observer le processus de cristallisation de l'article avec un microscope cryogénique, en fonction de l'image ou de la vidéo prise, la température du point eutectique (point de fusion), la température d'effondrement, la température de transition vitreuse.

Avant la lyophilisation de l'échantillon d'abord mesurer les températures clés de l'échantillon pour concevoir une courbe de lyophilisation plus efficace et raisonnable, bien sûr, avoir une machine de lyophilisation avec d'excellentes performances pour le contrôle de l'ensemble du processus de lyophilisation de l'échantillon sera également plus facile.