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【瑞士步琦】【應(yīng)用】冷凍干燥歧管配置如何進行凍干終點判定

步琦 2023-08-11 | 閱讀：523

冷凍干燥歧管配置

如何進行凍干終點判定

對于一個冷凍干燥工藝，準(zhǔn)確找到凍干終點是精準(zhǔn)控制凍干工藝成本的重要衡量。通常判定凍干終點有三種方式：溫度差、壓力差和壓力升高，其中較常用的判定方法是通過測定樣品和加熱隔板間的溫度差（差值< 1℃）來判斷是否達到初級干燥（或次級干燥）的終點。利用溫度差方式判定所需要的配置有可控溫加熱隔板和樣品溫度探頭，這就使得凍干機必須選擇干燥箱體式結(jié)構(gòu)，以保證這兩個重要配件的具備。但當(dāng)我們使用歧管加凍干掛瓶進行干燥時，則另外壓力差或壓力升高的方法進行凍干終點判定。下面我們就對這兩種判定方法進行分析，幫助使用者通過視覺控制來評判樣品的干燥過程，精準(zhǔn)地結(jié)束冷凍干燥，從而縮短處理時間得到可靠的干燥結(jié)果。

所需儀器和樣品

步琦無極限冷凍干燥機Lyovapor? L-300 Pro
外置電容和皮拉尼壓力計
1000mL 圓底燒瓶
-50℃ 實驗室冰箱
甘露醇（97.0-102.0 %）
去離子水

實驗過程

取 4 個圓底燒瓶（1000 mL），每個燒瓶中裝有 150mL 濃度為 50mg/mL 甘露醇溶液
裝有甘露醇溶液的燒瓶都放入 -50℃ 的冰箱，冷凍 24 小時
在完成 Lyovapor? L-300 的調(diào)節(jié)步驟后，進行目標(biāo)壓力 0.200 mbar 的真空測試。不同的測量技術(shù)決定了外部壓力表之間的偏移值
凍干方法為初級干燥(持續(xù) 24 小時，壓力 0.200 mbar)和可忽略的次級干燥(持續(xù) 1 分鐘，0.200 mbar)。在初級干燥階段將壓差和壓力升高方法編程中均設(shè)置為“激活”
從冰箱中取出已完全冷凍的燒瓶，連入 Lyovapor? L-300歧管上，設(shè)定壓力為 0.200 mbar，且每個樣品瓶內(nèi)壓力均可達到該值

判定凍干終點的試驗，按照下表1 設(shè)置壓力差和壓力升高測定。

表1：利用凍干機 Lyovapor? L-300 冷凍干燥 50 mg/mL 甘露醇溶液，其方法編程中終點測定的詳細設(shè)置。

壓力差測試設(shè)置極限壓力為 0.050mbar，測試時間 30 分鐘。該試驗在冷凍干燥過程開始時直接開始。對于壓力升高測試，壓力限制設(shè)置為 0.060mbar，測試時間 30 秒。第一次升壓試驗在冷凍干燥開始 12 小時后進行，每 60 分鐘重復(fù)一次。

測試結(jié)果

當(dāng)壓力設(shè)定在 0.200mbar 時，電容壓力計測量的實際壓力平均為 0.230mbar。在干燥過程中，實驗室的溫度和冷凍干燥機的環(huán)境溫度平均為 20.1℃。圖1 顯示了甘露醇溶液在連接到歧管圓底燒瓶中冷凍干燥時的壓力。皮拉尼計測得的值比電容壓力計測得的值高約 1.6 倍（綠色為電容壓力計，紅色為皮拉尼壓力計）。

圖1：

圖1 中兩個壓力表數(shù)值之間的數(shù)學(xué)差值顯示在下圖2 中。隨著干燥的進行，皮拉尼壓力計的值逐漸接近電容壓力計的測量值。47.6 小時后，壓差低于 0.05mbar 的設(shè)定值，達到壓差試驗的標(biāo)準(zhǔn)(圖2)。從皮拉尼和電容計壓力曲線的峰值可以看出，在干燥過程中完成的壓力上升測試(圖1)。在干燥結(jié)束時，升華過程中最初的高壓上升(峰值)大幅下降。干燥時間 49.9 小時，達到升壓試驗標(biāo)準(zhǔn)。作為比較，建議干燥時間為 24 小時。

圖2：