晶体溶液有哪些胶体溶液有哪些(晶体溶液的共晶点)
水一般降温至0℃即可结冰,在结冰过程中,冰水混合物的温度并不会下降。而冻干物料一般属于多组分料液,其结冰过程与水不一样,它会在某个温度产生冰晶,随着温度降低,冰晶逐渐增加,直至某一温度,全部凝结,该温度即为共晶点。下面以氯化钠为例,讨论其降温冻结的过程中,发生的一些变化。其二元相图如下图所示
水-氯化钠相图
如图所示,氯化钠的共晶点为-21.1℃,以10%氯化钠溶液为例,在低于0℃时,溶液中开始有纯净的冰晶(无氯化钠)产生,并随着温度的降低,冰越来越多,剩余溶液因为水的减少,氯化钠的浓度开始上升,随着温度降到-21.1℃时,此时所有的水都已经结冰,而最后一滴固化的盐水溶液浓度为23.31%。若一开始配置的氯化钠溶液质量分数大于23.31%,那么盐水在冷却到该温度之前会析出氯化钠。当然,为了控制产品渗透压,应该不会有制药厂商让自己的冻干粉中含有10%的氯化钠,举这个例子是为了更好的理解晶体冷冻过程中发生的变化
为了使预冻过程中物料中水分完全冻结,需要将预冻温度设置的比共晶点低5-10℃,并根据物料的大小体积设置合适的预冻时间。如果预冻过程中未冻结完全,则部分液态水会在一级干燥二级干燥过程中发生局部沸腾和起泡,影响成品的质量。此外还有可能发生的是部分溶质和水向上迁移,导致冻干粉表面硬化结壳,影响冻干粉的复溶。
一般常见药用辅料的共晶点可以通过查找可得,还可以通过电阻法和DSC测得。电阻法的原理就是通过测量料液的电阻来判断料液是否完全冻结,若料液中仍有液体,则会存在离子,导电性较好,电阻较低,而当料液完全冻结时,离子失去活动能力,电阻会突然增大。部分冻干机厂商生产的冻干机会配有电阻探头,可以使用该探头来判断预冻是否完全,当看到电阻增大后,可再延长1h左右的预冻时间,从而确保物料完全冻结。DSC法的原理是冻结的固体在逐渐升温的过程中,温度达到共晶点时,会有能量的吸收,使用热分析仪来测定吸收峰,计算得到共晶点温度。
下表是作者搜集到的一些常见辅料水溶液共晶点,供读者参考:
辅料 |
共晶点 |
磷酸氢二钠 |
-1℃ |
磷酸氢二钾 |
-14℃ |
磷酸二氢钾 |
-4℃ |
氯化钾 |
-11℃ |
氯化钠 |
-21.1℃ |
溴化钾 |
-12.9℃ |
甘氨酸 |
-4℃ |
谷氨酸 |
-50℃ |
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AI生成的晶体结晶图,不代表实际情况
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