北京若水合科技有限公司

需要冻干的产品，一般是预先配制成水的溶液或悬浊液，因此它的冰点与水就不相同了，

水在0℃时结冰，而海水却要在低于0℃的温度才结冰，因为海水也是多种物质的水溶液。实

验表明溶液的冰点将低于溶媒的冰点。

另外，溶液的结冰过程与纯液体也不一样，纯液体如水在0℃时结冰，水的温度并不下

降，直到全部水结冰之后温度才下降，这说明纯液体有一个固定的结冰点。而溶液却不一样，

它不是在某一固定温度完全凝结成固体，而是在某一温度时，晶体开始析出，随着温度的下

降，晶体的数量不断增加，直到，溶液才全部凝结。这样，溶液并不是在某一固定温度

时凝结,而是在某一温度范围内凝结，当冷却时开始析出晶体的温度称为溶液的冰点。而溶液全部凝结的温度叫做溶液的凝固点。因为凝固点就是融化的开始点（既熔点），对于溶液来说也就是溶质和溶媒共同熔化的点，所以又叫做共熔点或共晶点。可见溶液的冰点与共晶点是不相同的。共晶点才是溶液真正全部凝成固体的温度。

显然共晶点的概念对于冷冻干燥是重要的，因为冻干产品可能有盐类、糖类、明胶、蛋白质、血球、组织、病毒、细菌等等的物质。因此它是一个复杂的液体，它的冻结过程肯定也是一个复杂的过程，与溶液相似，也有一个真正全部凝结成固体的温度。即共晶点。由于冷冻干燥是在真空状态下进行。只有产品全部冻结后才能在真空下进行升华，否则有部分液体存在时，在真空下不仅会迅速蒸发，造成液体的浓缩使冻干产品的体积缩小；而且溶解在水中的气体在真空下会迅速冒出来，造成象液体沸腾的样子，使冻干产品鼓泡，甚至冒出瓶外。这是我们所不希望的。为此冻干产品在升华开始时必须要冷到共晶点以下的温度，使冻干产品真正全部冻结。

原理

溶液的电阻与温度有密切的关系。溶液的浓度不同，溶液的凝固点温度也不相同。浓度越高，凝固点温度就越低。当溶液冻干时，首先是一部分水冻结，因此剩下的溶液浓度增高，相应的凝固点温度也变低了。只有在低于共晶点温度时，溶液中的所有物质才会冻结。因此溶液的电阻随温度而变化，随着冻干的进行，溶液的电阻也在增大，这种增大的现象是可以测量和记录的。

在冻结过程中，从外表的观察来确定产品是否完全冻结成固体是不可能的；靠测量温度也无法确定产品内部的结构状态。而随着产品结构发生变化时电性能的变化是极为有用的，特别是在冻结时电阻率的测量能使我们知道冻结是在进行还是已经完成了，全部冻结后电阻率将非常大。因为溶液是离子导电，冻结时离子将固定不能运动，因此电阻率明显增大。而有少量液体存在时电阻率将显着下降。因此测量产品的电阻率将能确定产品的共熔点。

共晶点测试仪是通过测量电阻来确定产品的冻结温度的，同时也能测定产品的温度，预冻和升华阶段都可以进行测定。

冻干共晶点测量的两个要点：

1.准确测量：

样品在冷冻过程中，电阻的变化从几千欧姆到几百万欧姆，测量范围跨度很大。

普通的 50Hz 交流电源很难测量到电阻的急剧变化，所以需要使用 1000Hz，

才能准确测量电阻变化。

2.数据分析：

准确测量出电阻和温度数据，还需要科学分析数据，才能准确判定共晶点温度。共晶点温度的判断，不是简单的看电阻值达到多少，而是需要使用电阻和温度的函数关系曲线，才能科学的计算出共晶点温度值。使用数学模型，可以自动计算出共晶点温度值。

共晶点测试仪技术参数

测量电源：使用高频测量电源，1000Hz

温度范围：-100℃ 至 +100 ℃

电阻范围：1 Kohm 至 1 Mohm

测量探头：由两个电极和一个 PT100 温度探头组成，插入到样品中进行测量。

同时显示电阻和温度数值，记录数据后，绘制电阻/温度曲线，就可以计算出共晶点温度。

外形尺寸(长 x 深 x 高）：260 x 270 x 120mm

重量：约 3kg

电源：220V, 50Hz

电阻测量模块采用德国技术制造，测量频率 1000Hz。

判断共晶点温度的标准：在共晶点温度附近，电阻值应该有突变。

以电阻值点和温度值的突变为判断标准都是不正确的。

共晶点测试仪要使用 1000Hz 以上的测量电源才能准确测量出电阻值的突变。

在冻干过程中还会出现样品过冷的情况，过冷的温度点是不能做为共晶点温度点来参考

的。从图 2 中可以清楚的看出样品过冷发生在-7℃，而电阻值基本没有发生变化，而后电阻

值在-13℃附近发生了突变，所以该样品的共晶点温度应在-13 至-14℃之间。

测量探头可以通过冻干机预留口引入到箱体内，并不会影响冻干机的真空度。如果没有

预留口，也可以通过冻干机箱门引入到箱体内。

标准配置是一个测量探头，如果客户有特殊要求，我们可以实现同时多点测量，配置数

个测量探头。

选项：探头可以满足 2ml 西林瓶的使用，探头深度可以根据药液高度调整。

共晶点记录和分析软件可以在电脑上实时显示、记录数据和分析、计算共

晶点温度值。

我公司使用美国 NI 公司的数据记录硬件和 LABVIEW 数据记录和处理软件，可以实时

记录电阻和温度数据，并自动绘制电阻/温度曲线，电阻、温度/时间曲线，能在线自动计算

共晶点温度，打印曲线，保存和打印数据等功能，可以在线分析和离线分析。

对于有的样品，电阻/温度曲线没有明显的电阻突变，这时就需要使用数学模型来计算

共晶点温度。

软件界面可以输入：

产品信息：产品名称，产品配方。

公司信息：公司名称，操作者。

显示测量时的日期和测量起始时间。

显示测量时的电阻和温度实时数据，软件自动绘制共晶点曲线图。

游标显示曲线上的电阻和温度数据。

在测量结束后，点击共晶点计算按键，软件能自动计算共晶点温度数值。

以上数据的保存是用 EXCEL 表格方式。