當我們通過不斷的實驗得到了一個兼顧效率、穩定性、經濟性的凍干工藝后，凍干機會很盡責地為我們帶來有漂亮外觀的凍干產品，不過這也代表著，作為研發人員我們的工作還沒有結束——對于得到的凍干產品，我們有必要去對其做進一步的研究，以分析樣品在保存中的穩定性。

一般而言，需要做的分析主要分為三個類別：殘留水分分析、熱分析和機械性能分析。在這里我們對這三種分析分別一個簡單的介紹。

★在本次的文章中我們給大家帶來的是關于殘留水分分析的內容。

傳統的水分分析法

凍干產品中的水分含量會直接影響該樣品的玻璃態轉化（glass transition）。玻璃態轉化在宏觀上會影響材料的軟化，從而會影響產品的長期穩定性（long term stability）和產品的最高儲存溫度。同時，控制產品中的水分，追求水分含量的均一性，對于質量控制有重要的意義，同時有益于后續的文件工作。

傳統的水分分析法主要有：

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

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

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

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

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

卡爾費休法是測定物質水分的各類化學方法中，尤為準確的方法，被視為許多物質中水分測定的標準方法。其中又分為：

1、直接注射法（Direct Injection）

圖1：直接注射法

直接注射法又稱為經典卡爾費休滴定法。

該方法需要預先配置或購買商用卡爾費休滴定液，將凍干樣品全部溶解于該滴定液中后，注射進儀器里。按照計算水分方法的不同，又分為庫倫法和容量法，通過電量或者是滴定液的消耗量，即可算出水分的含量。

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

當凍干樣品不能夠溶解于滴定液，或者會與滴定液發生化學反應時，使用基于烘箱的KF滴定法是一個更好的選擇。將樣品稱重到小瓶中并用隔墊蓋封閉。當放置在烘箱中時，水會蒸發，用分子篩干燥的載氣（通常是空氣或氮氣）將釋放的水輸送到滴定池中，在那里進行水含量的測定。水與樣品基質分離，避免了副反應和污染。烘箱的溫度根據樣品的溫度穩定性來選擇。

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

熱重分析法（TGA）是在規定程序控制變化的溫度范圍內，測量被分析樣品的重量相關量(如質量、固體殘留量或殘留率等)隨溫度或時間的變化關系。

一般認為，在100-120℃左右失去結晶水和結合水。在這個溫度范圍內進行測試，樣品支架下部連接的高精度天平隨時感知到樣品當前的重量，并將數據傳送到計算機，由計算機畫出樣品重量對溫度／時間的曲線。當樣品發生重量變化時，會在TG曲線上體現為失重（或增重）臺階，由此可以得知該失/增重過程所發生的溫度區域，并定量計算失/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包含豐富的物質信息,用于有機物質定性定量的一種分析方法。近紅外分析技術作為綠色分析的*,具有分析速度快、穿透力強、樣品在分析時基本不需要處理、不破壞分析樣品、無污染、可同時檢測多種成分、適用于在線和現場分析等優勢,已被廣泛應用于農產品、食品、紡織品、煙草和化妝品等領域。

將樣品的反射輻射與相同波長的標準參考物進行比較，可迅速地完成殘留水分的分析。但該方法需要進行校準工作，一旦校準完成，近紅外是一個非常具有效率的分析方法。

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

將FMS儀器的近紅外激光調諧到1382nm處——水蒸氣的選定振動躍遷的內部吸收頻率，FMS就可以測量樣品瓶內部頂空蒸汽壓力，創建水分預測模型。吸收的激光量與水蒸氣的濃度成正比，再基于與卡爾費休的相關性，小瓶水蒸氣壓(mbar)可用于測定凍干餅的水分含量。

FMS測量代表反應性水，或換言之水活度測量，可以探討水的各種存在形式。同時與 NIR相比，FMS在1%水分以下的精度會更值得信賴。