Aplikasi dari Bidang Farmasi
Termogravimetri (TG) atau analisis termogravimetri (TGA) adalah metode yang mapan untuk analisis komposisi, misalnya, untuk mendeteksi kandungan air hidrat [1]. Pengukuran massa residu selama percobaan TGA dapat digunakan untuk menghitung, misalnya, kandungan pengisi senyawa polimer atau komposit [2, 3]. Aplikasi yang lebih sulit adalah penentuan small jumlah pengotor yang tidak menguap yang ada dalam cairan, pelarut yang menguap seperti aseton, etanol, atau air. Teknik ini - di mana massa residu dapat dipandang sebagai residu distilasi - diterapkan oleh J. Wiss dkk. dengan menggunakan NETZSCH STA 449 F1 Jupiter® (lihat gambar 1) untuk memvalidasi pembersihan peralatan pabrik produksi farmasi [4]. Para penulis menunjukkan bahwa pengotor dengan berbagai konsentrasi dalam kisaran antara sekitar 5 dan 50 ppm dapat dideteksi dengan andal [4].
Konsentrasi massa pengotor, misalnya, 5 ppm memerlukan deteksi massa residu sebagai small sebagai 25 μg setelah PenguapanPenguapan suatu unsur atau senyawa adalah transisi fase dari fase cair ke uap. Ada dua jenis penguapan: penguapan dan pendidihan.penguapan pelarut dengan massa 5 g, yang merupakan kapasitas beban maksimum dan pada saat yang sama merupakan rentang penimbangan dinamis maksimum STA 449 F1 Jupiter® . Pengukuran sampel large tersebut dimungkinkan karena instrumen ini dapat dilengkapi dengan pembawa sampel TGA dan wadah gelas kimia dengan volume 5 cm3 seperti yang ditunjukkan pada gambar 2. Namun demikian, konsentrasi massa hanya 5 ppm adalah jumlah yang sangat small kecil. Hal ini dapat diilustrasikan dengan seekor burung kecil dengan massa 10 g yang duduk di punggung gajah muda dengan massa 2000 kg.
Mari Timbang Burung Kecil
Secara umum, perangkat lunak analisis Proteus® oleh NETZSCH, yang juga bekerja dalam kerangka kerja perangkat lunak CFR21 Part 11 yang sesuai dengan Proteus® Protect, menawarkan dua kemungkinan untuk penghitungan massa residu dari kurva TG (lihat gambar 3). Yang pertama adalah fungsionalitas standar "Massa Sisa", yang dihitung sebagai berikut:
di mana m0 adalah massa sampel awal dan Δm adalah seluruh kehilangan massa yang diukur selama percobaan TGA. Fungsi Massa Sisa berfungsi dengan baik untuk nilai tipikal dalam kisaran persen. Namun, untuk massa residu yang jauh lebih kecil, m0 dan Δm hampir sama dan, sebagai tambahan, kedua nilai tersebut harus relatif large (dalam kisaran beberapa gram, lihat di atas). Khususnya untuk sampel cair dan sangat mudah menguap, penentuan keduanya, m0 dan Δm, melalui termogravimetri tidak cukup akurat untuk penghitungan yang dapat diandalkan dari (m0 - Δm) dalam kisaran beberapa mikrogram. Kembali ke ilustrasi kita di atas, tidak masuk akal untuk mengukur massa gajah bersama dengan burung kecil dan mengurangkan massa gajah saja untuk mendapatkan massa burung kecil. Pendekatan yang lebih baik adalah mengukur massa burung kecil secara terpisah. Berkat fungsi kedua "Nilai Residuum", kami dapat mendeteksi sinyal massa absolut mr pada akhir percobaan TGA - yang sesuai dengan massa burung kecil:
Prasyarat untuk evaluasi Nilai Residu yang sangat akurat adalah pengukuran dimulai dengan apa yang disebut Siaga Awal, di mana sampel dimasukkan, dan diakhiri dengan Siaga Akhir, di mana Nilai Residu ditentukan. Suhu (IsotermalPengujian pada suhu yang terkendali dan konstan disebut isotermal.isotermal) dan kondisi aliran gas harus sama selama kedua fase Siaga. Rincian lebih lanjut dapat ditemukan dalam sistem bantuan perangkat lunak Proteus®. Prasyarat lain untuk hasil yang akurat dan dapat direproduksi, tentu saja, penyimpangan yang rendah dari termobalance yang digunakan: NETZSCH STA 449 F1 Jupiter® memiliki pergeseran keseimbangan jangka panjang kurang dari 1 μg per jam.
Hasil Eksperimental
Gambar 4 menggambarkan contoh hasil pengukuran yang diperoleh untuk pelarut aseton yang tersedia secara komersial. Penganalisis termal NETZSCH STA 449 F1 Jupiter® yang dilengkapi dengan pembawa sampel TGA dan wadah gelas kimia Al2O3 digunakan untuk pengujian ini; helium dengan laju alir 70 ml/menit digunakan sebagai gas pembersih. Program suhu tungku yang ditunjukkan pada gambar 4 persis sama dengan yang digunakan oleh J. Wiss dkk. [4]: Setelah dipanaskan hingga 50°C dan selama segmen IsotermalPengujian pada suhu yang terkendali dan konstan disebut isotermal.isotermal pada suhu 50°C, pelarut aseton menguap seluruhnya, yang dapat dilihat dari kehilangan massa sekitar 1900 mg yang teramati untuk setiap pengukuran. Setelah itu, tungku dipanaskan hingga 105°C dan akhirnya didinginkan kembali ke suhu awal 30°C. Dari Nilai Residu 95 μg dan 92 μg yang diukur secara otomatis pada akhir fase IsotermalPengujian pada suhu yang terkendali dan konstan disebut isotermal.isotermal pada suhu 30°C, dan massa sampel awal 1848 mg dan 1913 mg yang ditentukan secara otomatis pada awal pengukuran, konsentrasi massa 51 ppm dan 48 ppm pengotor yang tidak menguap dihitung dengan perangkat lunak analisis Proteus®.
Ringkasan
Hasil ini menunjukkan penggunaan NETZSCH STA 449 F1 Jupiter® yang dikombinasikan dengan perangkat lunak cerdas Proteus® untuk penentuan pengotor dalam pelarut secara akurat hingga tingkat ppm. Aplikasi ini diselidiki secara ekstensif untuk validasi pembersihan peralatan pabrik produksi farmasi [4].