使用凍干機進行工藝設計或工藝優(yōu)化時，首先要做的是測量樣品的幾個關鍵溫度，我們才能根據(jù)這些溫度設計凍干曲線。

　　那幾個關鍵溫度要用何種方法測量呢?今天我們就來探討一下。

　　1、共晶點溫度（共熔點溫度）的測量方法

　　測量共晶點溫度可采用電阻測定法、電容測定法、差示掃描量熱儀法、低溫顯微鏡直接觀察法、數(shù)字公式計算法，幾種方法各有優(yōu)劣。

　　(1)電導或電阻測定法

　　電導(阻)法測共晶點操作簡單、方便易行，目前應用最多，但對非電解質溶液則無法準確測定。

　　樣品預凍過程中，從外表觀察來確定樣品是否凍結是不可能的。通過測量凍結過程中產品結構發(fā)生變化時的導電性能變化，可判斷凍結是否完成。

　　原理：根據(jù)S.A.Arrhenius(阿侖尼烏斯)電離學說原理，當水中含有雜質時，部分雜質就分解成電離子，這時水是導電的，溫度下降溶液電阻會逐漸增大，當溶液全部凝固成固體時，溶液中的離子會失去自由活動能力，電阻突然增大，此時 溫度即為共晶點;反之，凍結的制品在升溫過程中，電阻突然減少時的溫度即為共熔點。

　　北京四環(huán)起航原位硅油凍干機可選配共晶點測試儀，采用電阻測定法，測定樣品的共晶點溫度。

　　(2)電容測定法

　　原理：在樣品冷凍與加熱過程中，隨水分的結晶與熔化，電容量將發(fā)生顯著改變，利用這一性質，可用于測定共晶點并探測產品是否凍結，也可設定一個合適的電容值直接控制加熱升華。

　　水和冰的介電常數(shù)不同，水的介電常數(shù)為78.3(水溫25℃)，冰的介電常數(shù)為3~4.而物理吸附和化學結合的水分隨著結合程度的不同，介電常數(shù)在10~80之間。采用絕緣體分開的兩片金屬電極組成一電容器，將樣品溶液作為電介質置于電極之間，則在凍干各相變化過程中，電容器的電容量將發(fā)生不同程度變化。在升華過程中，由于冰晶逐漸減少，電容量隨之降低，故電容量隨時間的變化的斜率反應了質量轉移的速率，所以實際上電容變化曲線就是冰晶的干燥曲線。另外，電介質的性能在真空與空氣間差別很小，介電常數(shù)的測定可認為與壓力無關，因此電容法可直接在凍干過程中應用。

　　電容測定法較電阻測定法可應用范圍更廣泛，可用于電解質和非電解質溶液，也可用于粒狀或不均勻的塊狀物。

　　(3) 熱分析法

　　差示掃描量熱法(DSC)是在溫度程序(升溫或降溫)控制下，測量輸送給樣品和參比物質的能量差值隨溫度變化的方法。DSC可以精確快速地計算熱效應的吸放熱量(熱焓)與特征溫度(起始點、峰值、終止點等)。

　　DSC測量方法是目前醫(yī)藥、無機材料、金屬材料、復合材料、橡膠、纖維、涂料、粘合劑、生物有機體、食品等領域測量共晶點和共熔點的常用方法。

　　除以上3個常用方法外，也可采用低溫顯微鏡直接觀察或數(shù)字公式計算等方法得到溶液的共晶(熔)點。

　　2、玻璃化轉變溫度的測量方法

　　測量樣品的玻璃化轉變溫度常用的方法是DSC法。由于玻璃化轉變溫度是物質由流動性較強的液體狀態(tài)轉變?yōu)檎扯葮O大、流動性差的玻璃化狀態(tài)時的溫度。因此，使用DSC法記錄樣品與參比物質的能量差值，DSC圖譜上的比熱變化即為樣品的玻璃化轉變溫度。

　　樣品未發(fā)生熱效應的情況下，參比端與樣品端的信號差接近于0.在DSC圖譜上，體現(xiàn)為一段近乎水平的線，即“基線"。一旦樣品發(fā)生熱效應，樣品端與參比端即會產生溫差/熱流信號差。根據(jù)DIN標準與熱力學規(guī)定，正值為樣品的吸熱峰，較為典型的吸熱效應有熔融、分解、解吸附等;負值為放熱峰，較為典型的放熱效應有結晶、氧化、固化等;比熱變化則體現(xiàn)為基線高度的變化，即曲線上的臺階狀拐折，玻璃化轉變就是一種較為典型的比熱變化。

　　此外，還可用差熱分析法(DTA)法、低溫顯微鏡直接觀察法進行測量。

△  北京四環(huán)起航凍干機凍干樣品

　　3、崩解溫度的測量方法

　　凍干工藝設計之前，測量樣品的崩解溫度，是工藝設計和優(yōu)化的重要步驟。目前主流的崩解溫度測量方法主要是低溫顯微鏡直接觀察法。

　　低溫顯微鏡直接觀察法即用低溫顯微鏡觀測制品的結晶過程，根據(jù)所拍攝的圖像或視頻得出共晶點(共熔點)溫度、塌陷溫度、玻璃化轉變溫度。

　　使用凍干機進行樣品凍干前，要首先測量樣品的各關鍵溫度才能設計出更為高效合理的凍干曲線，對于樣品整個凍干過程的控制也會更加游刃有余。