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冻干过程中共晶点和共熔点的区别

日期:2021-06-28 来源:欣谕仪器

共晶点和共熔点是一回事。欣谕冻干经过长期的冻干实验和案列经验给出一些见解:共晶点和共熔点在同一情况下是一个意思,只不过共晶点是从液态向晶体形态转化的角度定义的,共熔点则是从晶体形态向熔化/溶解的角度定义的。
但在实际冻干生产过程中,预冻阶段通常会说共晶点,欣谕冻干设备可选共晶点测试装置,一次干燥阶段则会说共熔点,而这两者的实际数值并不相同。原因在于,预冻时不会抽真空,而一次干燥却是在低压状态下进行,两个阶段的气压不同,所以两个阶段下的共晶点/共熔点自然也就不一样了。

在预冻之前,制品的共晶点或最低共熔点是首先必须要知道的一个重要的温度参数。

制品 在降温过程中,溶液开始析出晶体的温度为冰点; 继续降温, 当降到一定温度时,溶质和溶媒共同全部结晶,这个温度为共晶点( 凝固点) ; 溶液在冰点和共晶点这段温度范围内凝 固。因为凝固点就是融化的开始点,所以共晶点又叫做最低 共熔点。

而实际上,最低共熔点通常要比共晶点稍高,这是 因为共晶点是在预冻阶段测定的,预冻通常在常压状态下; 而最低共熔点是针对一次干燥阶段而言的,这个阶段处于压 力较小的真空状态,对于水来说,压力降低熔点是上升的,所以说最低共熔点通常要比共晶点高。

因此,升华阶段制品温 度可以接近甚至超过共晶点温度,不高于最低共熔点即可,这在一定程度上可以适当缩短一次干燥的时间。

  顺便用1个标准大气压下的氯化钙溶液为例解释下共晶点。

共晶点共熔点.jpg

纯水会在0°C时结冰,但氯化钙溶液中的水分冰点会降低,并且浓度越大,冰点越低,所以浓度和凝固点可以画出一条曲线,称为析冰曲线。只要浓度和温度小于析冰曲线的值,多出来的水分就一定会结冰析出。
另一方面,定量的水能够溶解的氯化钙是有限的。当溶液达到最大浓度的时候,便不可能再溶解氯化钙。而水溶解氯化钙的能力也会随温度而下降。0°C时的最大浓度氯化钙溶液,到了-10°C的时候,必然会有多余的氯化钙晶体析出。所以最大浓度和温度也可以画出一条曲线,称为析盐曲线。
可想而知,析冰曲线和析盐曲线必定会在某个温度点上相交。在这个温度点上,只能存在水和氯化钙的晶体形态,不可能存在液体的水,更不会有氯化钙溶液。所以这个点就称为共晶点。

一般来说,冻干产品的溶液是由主要功能组分(如药用成分)、多种添加组分(如抗氧化剂、填充剂等)和蒸馏水混合而成的胶体悬浮液。它与一般溶液不完全相同,具有一系列的低共熔点温度。对于冻干加工来说,需要确定一个较高的安全操作温度,使得在该温度以上时,产品中存在未冻结的液体,而低于该温度时,产品将全部冻结,这个温度就是冻干产品的共熔点温度。以上数据采集可以用欣谕冻干设备完成。

共熔点温度:它是溶液完全冻结固化的最高温度。对于溶液来说,冻结固化点就是熔化开始点,所以也称为 共溶点温度。

共晶点温度:是将所有需要冻干的物料达到全部冻结时的温度统称为共晶(熔)点温度。

 

 

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