當(dāng)我們通過(guò)不斷的實(shí)驗(yàn)得到了一個(gè)兼顧效率、穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性的凍干工藝后，凍干機(jī)會(huì)很盡責(zé)地為我們帶來(lái)有漂亮外觀(guān)的凍干產(chǎn)品，不過(guò)這也代表著，作為研發(fā)人員我們的工作還沒(méi)有結(jié)束——對(duì)于得到的凍干產(chǎn)品，我們有必要去對(duì)其做進(jìn)一步的研究，以分析樣品在保存中的穩(wěn)定性。

一般而言，需要做的分析主要分為三個(gè)類(lèi)別：殘留水分分析、熱分析和機(jī)械性能分析。在這里我們對(duì)這三種分析分別一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹。

★在本次的文章中我們給大家?guī)?lái)的是關(guān)于殘留水分分析的內(nèi)容。

傳統(tǒng)的水分分析法

凍干產(chǎn)品中的水分含量會(huì)直接影響該樣品的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化（glass transition）。玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化在宏觀(guān)上會(huì)影響材料的軟化，從而會(huì)影響產(chǎn)品的長(zhǎng)期穩(wěn)定性（long term stability）和產(chǎn)品的最高儲(chǔ)存溫度。同時(shí)，控制產(chǎn)品中的水分，追求水分含量的均一性，對(duì)于質(zhì)量控制有重要的意義，同時(shí)有益于后續(xù)的文件工作。

傳統(tǒng)的水分分析法主要有：

一、卡爾費(fèi)休滴定法(Karl Fisher coulometric titration, KF)

二、 熱重分析法(Thermo-gravimetric analysis, TGA)

三、同時(shí)還有最近較為新式無(wú)損測(cè)試方法：近紅外分析法(Near infrared，NIR)

四、調(diào)頻光譜法(Frequency modulation spectroscopy，FMS)

一、卡爾費(fèi)休滴定法(Karl Fisher coulometric titration, KF)

卡爾費(fèi)休法是測(cè)定物質(zhì)水分的各類(lèi)化學(xué)方法中，尤為準(zhǔn)確的方法，被視為許多物質(zhì)中水分測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)方法。其中又分為：

1、直接注射法（Direct Injection）

圖1：直接注射法

直接注射法又稱(chēng)為經(jīng)典卡爾費(fèi)休滴定法。

該方法需要預(yù)先配置或購(gòu)買(mǎi)商用卡爾費(fèi)休滴定液，將凍干樣品全部溶解于該滴定液中后，注射進(jìn)儀器里。按照計(jì)算水分方法的不同，又分為庫(kù)倫法和容量法，通過(guò)電量或者是滴定液的消耗量，即可算出水分的含量。

2、基于烘箱的卡爾費(fèi)休滴定(Oven-based KF titration)

當(dāng)凍干樣品不能夠溶解于滴定液，或者會(huì)與滴定液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)，使用基于烘箱的KF滴定法是一個(gè)更好的選擇。將樣品稱(chēng)重到小瓶中并用隔墊蓋封閉。當(dāng)放置在烘箱中時(shí)，水會(huì)蒸發(fā)，用分子篩干燥的載氣（通常是空氣或氮?dú)猓⑨尫诺乃斔偷降味ǔ刂?，在那里進(jìn)行水含量的測(cè)定。水與樣品基質(zhì)分離，避免了副反應(yīng)和污染。烘箱的溫度根據(jù)樣品的溫度穩(wěn)定性來(lái)選擇。

二、 熱重分析法(Thermo-gravimetric analysis, TGA)

熱重分析法（TGA）是在規(guī)定程序控制變化的溫度范圍內(nèi)，測(cè)量被分析樣品的重量相關(guān)量(如質(zhì)量、固體殘留量或殘留率等)隨溫度或時(shí)間的變化關(guān)系。

一般認(rèn)為，在100-120℃左右失去結(jié)晶水和結(jié)合水。在這個(gè)溫度范圍內(nèi)進(jìn)行測(cè)試，樣品支架下部連接的高精度天平隨時(shí)感知到樣品當(dāng)前的重量，并將數(shù)據(jù)傳送到計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)畫(huà)出樣品重量對(duì)溫度／時(shí)間的曲線(xiàn)。當(dāng)樣品發(fā)生重量變化時(shí)，會(huì)在TG曲線(xiàn)上體現(xiàn)為失重（或增重）臺(tái)階，由此可以得知該失/增重過(guò)程所發(fā)生的溫度區(qū)域，并定量計(jì)算失/增重比例。

建議此方法與KF滴定法連用，以確保重量變化一定是由水分造成的。

三、近紅外分析法(Near infrared，NIR)

近紅外光譜分析是利用近紅外光譜區(qū)包含豐富的物質(zhì)信息,用于有機(jī)物質(zhì)定性定量的一種分析方法。近紅外分析技術(shù)作為綠色分析的*,具有分析速度快、穿透力強(qiáng)、樣品在分析時(shí)基本不需要處理、不破壞分析樣品、無(wú)污染、可同時(shí)檢測(cè)多種成分、適用于在線(xiàn)和現(xiàn)場(chǎng)分析等優(yōu)勢(shì),已被廣泛應(yīng)用于農(nóng)產(chǎn)品、食品、紡織品、煙草和化妝品等領(lǐng)域。

將樣品的反射輻射與相同波長(zhǎng)的標(biāo)準(zhǔn)參考物進(jìn)行比較，可迅速地完成殘留水分的分析。但該方法需要進(jìn)行校準(zhǔn)工作，一旦校準(zhǔn)完成，近紅外是一個(gè)非常具有效率的分析方法。

四、調(diào)頻光譜法(Frequency modulation spectroscopy，FMS)

將FMS儀器的近紅外激光調(diào)諧到1382nm處——水蒸氣的選定振動(dòng)躍遷的內(nèi)部吸收頻率，FMS就可以測(cè)量樣品瓶?jī)?nèi)部頂空蒸汽壓力，創(chuàng)建水分預(yù)測(cè)模型。吸收的激光量與水蒸氣的濃度成正比，再基于與卡爾費(fèi)休的相關(guān)性，小瓶水蒸氣壓(mbar)可用于測(cè)定凍干餅的水分含量。

FMS測(cè)量代表反應(yīng)性水，或換言之水活度測(cè)量，可以探討水的各種存在形式。同時(shí)與 NIR相比，FMS在1%水分以下的精度會(huì)更值得信賴(lài)。