真空冷凍干燥無聊共溶點及其測量方法
需要凍干的產品,通常是預先配制成水的溶液或懸濁液,因此它的冰點與水就不相同了,水在0℃時結冰,而海水卻要在低于0℃的溫度才華結冰,由于海水也是多種物質的水溶液。實驗指出:溶液的冰點將低于溶媒的冰點。
別的,溶液的結冰進程與純液體也不相同,純液體如水在0℃時結冰,水的溫度并不下降,直到全部水結冰之后溫度才下降,這說明純液體有一個固定的結冰點。而溶液卻不相同,它不是在某一固定溫度*凝集成固體,而是在某一溫度時,晶體初步分出,跟著溫度的下降,晶體的數量不斷增加,直到zui終,溶液才全部凝集。這樣,溶液并不是在某一固定溫度時凝集。而是在某一溫度范圍內凝集。當冷卻時初步分出晶體的溫度稱為溶液的冰點。而溶液全部凝集的溫度叫做溶液的凝固點。凝固點便是融化的初步點(即熔點),關于溶液來說也便是溶質和溶媒一起熔化的點。所以又叫做共熔點或共晶點。可見溶液的冰點與共熔點是不相同的。共熔點才是溶液實在全部凝成固體的溫度。
顯著共熔點的概念關于冷凍單調是重要的。由于凍干產品可能有鹽類、糖類、明膠、蛋白質、血球、組織、病毒、細菌等等的物質。因此它是一個凌亂的液體,它的凍住進程一定也是一個凌亂的進程,與溶液相似,也有一個實在全部凝集成固體的溫度,即共熔點。由于冷凍單調是在真空情況下進行的。只需產品全部凍住后才華在真空下進行進步單調,不然有部分液體存在時,在真空下不只會靈敏蒸發,形成液體的濃縮使凍干產品的體積減小;而且溶解在水中的氣體在真空下會靈敏冒出來,形成象液體歡娛的姿勢,使凍干產品鼓泡、甚至冒出瓶外。這是我們所不希望的。為此凍干產品在進步初步時必需要制冷到共熔點以下的溫度,使凍干產品實在全部凍住。
在凍住進程中,從表面的查詢來判定產品是不是*凍住成固體是不可能的;*測量溫度也無法判定產品內部的結構情況。而跟著產品結構發生改動時電功用的改動是極為有用的,特別是在凍住時電阻率的測量能使我們知道凍住是在進行仍是現已完成了,全部凍住后電阻率將非常大,因此溶液是離子導電。凍住時離子將固定不能運動,因此電阻率顯著增大。而有少量液體存在時電阻率將顯著下降。因此測量產品的電阻率將能判定產品的共熔點。
標準的共熔點測量法是將一對白金電極浸入液體產品之中,并在產品中插一支溫度計,把它們冷卻到-40℃以下的低溫,然后將凍住產品逐步升溫。用惠斯頓電橋來測量其電阻,當發生電阻俄然下降時,這時的溫度即為產品的共熔點。電橋要用交流電供電,由于直流電會發生電解作用,整個進程由表面記載(圖十六)。
也可用簡略的方法來測量,如圖十五所示。用二根恰當粗細而又相互絕緣的銅絲刺進盛放產品的容器中,作為電極。在銅電極附近刺進一支溫度計,刺進深度與電極差不多,把它們一起放入凍干箱內的查詢窗孔附近,并用恰當方法把它們固定好,然后與其他產品一起預凍,這時我們用萬用表不斷地測量在降溫進程中的電阻數值,依據電阻數值的改動來判定共熔點。

把電極引線通過一個開關與萬用表相連,可以不分正負極。如果凍干箱沒有電線引出接頭,則可以用二根細導線從箱門縫處引出,在電線附近涂些真空密封蠟,這樣不致于影響真空度。待溫度計降至0℃之后即初步測量并作記載。把萬用表的轉換開關放在測量電阻的*流(×1K或×10K)。由于萬用表內運用的是直流電,為了防止電解作用,在每次測量完之后要把開關當即關掉,把每一次測量的溫度和電阻數值逐一記載下來。初步時電阻值很小,今后逐步增高。到某一溫度時電阻俄然增大,幾乎是無窮大,這時的溫度值即是共熔點數值。
用這種方法測量的共熔點有一定的差錯,由于銅電極處多少有些電解作用。萬用表關于高阻值沒有電橋活絡;別的,凍住進程與熔化進程電阻的改動情況并不*相同,但所測之值仍有有用參閱價值。
共熔點的數值從0℃到-50℃不等,與產品的種類、保護劑的種類和濃度有關。一些物質的共熔點列表二十二供參閱,因實踐的凍干產品還有其它成份。所以與此不相同。
表二十二 一些物質的共熔點(℃)
物質名稱
| 共熔點溫度℃
|
純水
10%蔗糖溶液
40%蔗糖溶液
10%葡萄糖溶液
2%明膠、10%葡萄糖溶液
2%明膠、10%蔗糖溶液
脫脂牛奶
馬血清
人參
菠菜
30℃,溶解度1.95mol/L的芬尼定磷酸鹽
30℃,溶解度0.12mol/L的吩妥胺磷酸鹽
30℃,溶解度1mol/L的甘露醇
30℃,溶解度0.6mol/L的乳糖
二甲亞礬水
甘油水(丙三醇)
草莓
冬蟲夏草
山藥
| 0
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