Alkalmazás a gyógyszeripar területén
A termogravimetria (TG) vagy termogravimetriás analízis (TGA) bevett módszer az összetételelemzésre, például a hidrátok víztartalmának kimutatására [1]. A TGA-kísérlet során a maradéktömeg mérése szolgálhat például a polimer vegyületek vagy kompozitok töltőanyag-tartalmának kiszámítására [2, 3]. Egy nehezebb alkalmazás a folyékony, párolgó oldószerekben, például acetonban, etanolban vagy vízben jelen lévő, nem párolgó szennyeződések small mennyiségének meghatározása. Ezt a technikát - ahol a maradék tömeg desztillációs maradéknak tekinthető - J. Wiss et al. a NETZSCH STA 449 F1 Jupiter® (lásd az 1. ábrát) segítségével alkalmazta gyógyszergyártó üzemek berendezéseinek tisztításának validálására [4]. A szerzők kimutatták, hogy a különböző koncentrációjú szennyeződések körülbelül 5 és 50 ppm közötti tartományban megbízhatóan kimutathatók [4].
Egy például 5 ppm szennyezőanyagtömeg-koncentráció esetén az oldószer elpárolgása után 5 g tömegű maradék tömeg kimutatására volt szükség, ami az STA 449 F1 Jupiter® maximális terhelhetőségét és egyúttal a maximális dinamikus mérési tartományát jelenti. small . Az ilyen large minták mérése lehetséges, mivel ez a műszer felszerelhető egy TGA mintatartóval és egy 5 cm3 térfogatú főzőtégellyel, amint azt a 2. ábra mutatja. Mindazonáltal a mindössze 5 ppm tömegkoncentráció nagyon nagy small mennyiség. Ezt egy 10 g tömegű kismadárral lehet szemléltetni, amely egy 2000 kg tömegű fiatal elefánt hátán ül.
Mérjük meg a kismadarat
Általánosságban a Proteus® elemző szoftver a NETZSCH, amely a CFR21 Part 11-nek megfelelő Proteus® Protect szoftver keretében is működik, két lehetőséget kínál a maradéktömeg TG-görbéből történő kiszámítására (lásd a 3. ábrát). Az első a standard "Residual Mass" funkció, amely a következőképpen kerül kiszámításra:
ahol m0 a minta kezdeti tömege és Δm a TGA-kísérlet során mért teljes tömegveszteség. A maradék tömeg funkció jól működik a százalékos tartományba eső tipikus értékek esetén. Sokkal kisebb maradéktömegek esetén azonban m0 és Δm szinte azonosak, ráadásul mindkét értéknek viszonylag large (néhány grammos tartományban, lásd fentebb) kell lennie. Különösen folyékony és erősen illékony minták esetében az m0 és a Δm termogravimetriás meghatározása egyszerűen nem elég pontos ahhoz, hogy a néhány mikrogrammos tartományban az (m0 - Δm) értékeket megbízhatóan ki lehessen számítani. Visszatérve a fenti ábránkhoz, nincs értelme az elefánt tömegét a kismadárral együtt megmérni, és kivonni az elefánt tömegét, hogy megkapjuk a kismadár tömegét. Jobb megoldás, ha a kismadár tömegét külön-külön mérjük meg. A második "Residuum Value" funkciónak köszönhetően a TGA-kísérlet végén az abszolút tömegjelet mr tudjuk érzékelni - ami pontosan megfelel a kismadár tömegének:
A nagy pontosságú reziduumérték kiértékelésének előfeltétele, hogy a mérés egy úgynevezett kezdeti készenléttel kezdődjön, ahol a mintát behelyezik, és egy végső készenléttel végződjön, ahol a reziduumértéket meghatározzák. A (IzotermikusAz ellenőrzött és állandó hőmérsékleten végzett vizsgálatokat izotermikusnak nevezzük.izotermikus) hőmérsékleteknek és a gázáramlási feltételeknek mindkét készenléti fázisban azonosnak kell lenniük. További részletek a Proteus® szoftver súgórendszerében találhatók. A pontos és reprodukálható eredmények másik előfeltétele természetesen az alkalmazott hőmérleg alacsony driftje: A NETZSCH STA 449 F1 Jupiter® mérleg hosszú távú sodródása kevesebb mint 1 μg/óra.
Kísérleti eredmények
A 4. ábra a kereskedelmi forgalomban kapható aceton oldószerrel kapott példaértékű mérési eredményeket mutatja. A vizsgálatokhoz a NETZSCH STA 449 F1 Jupiter® TGA mintatartóval és Al2O3 tégelytégellyel felszerelt hőelemző készüléket alkalmaztuk; 70 ml/perc áramlási sebességű héliumot használtunk öblítőgázként. A 4. ábrán látható kemencehőmérsékleti program pontosan megegyezik a J. Wiss és társai [4] által használt programmal: Az 50 °C-ra történő felmelegítéskor és az 50 °C-on végzett IzotermikusAz ellenőrzött és állandó hőmérsékleten végzett vizsgálatokat izotermikusnak nevezzük.izotermikus szakasz alatt az aceton oldószer teljesen elpárolgott, ami az egyes méréseknél megfigyelt kb. 1900 mg tömegveszteségből látható. Ezt követően a kemencét 105°C-ra melegítették, majd végül visszahűtötték a 30°C-os kiindulási hőmérsékletre. A 30°C-os IzotermikusAz ellenőrzött és állandó hőmérsékleten végzett vizsgálatokat izotermikusnak nevezzük.izotermikus fázis végén automatikusan mért 95 μg és 92 μg maradékértékekből, valamint a mérések kezdetén automatikusan meghatározott 1848 mg és 1913 mg kezdeti mintatömegekből a Proteus® elemzőszoftverrel kiszámítottuk a nem elpárolgó szennyeződések 51 ppm és 48 ppm tömegkoncentrációját.
Összefoglaló
Ezek az eredmények bizonyítják, hogy a NETZSCH STA 449 F1 Jupiter® az intelligens Proteus® szoftverrel kombinálva a STA 449 az oldószerekben lévő szennyeződések ppm-szintig pontos meghatározására alkalmas. Ezt az alkalmazást széles körben vizsgálták gyógyszergyártó üzemek berendezéseinek tisztításának validálásához [4].