Discovery SA

신뢰할 수 있는 수착 분석을 위한 정밀하고 광범위한 습도 제어Discovery SA의 정확한 습도 제어와 업계 최고의 칭량 성능을 통해 시료 재료의 수분 수착 특성을 측정, 분석, 최적화할 수 있습니다.

첨단 소재의 수착 특성을 평가하려면 완전히 건조한 상태에서 거의 응축에 이르기까지 습도를 정확하게 제어해야 합니다. Discovery SA는 5°C ~ 85°C의 전체 온도 범위에서 0% RH ~ 98% RH의 습도 제어를 제공합니다. 제어 가능한 작은 증분으로 이 전체 습도 범위를 커버하는 것만으로 표면 흡착, 흡수, 수화 또는 기공 응축과 같은 효과의 전체 범위를 평가할 수 있습니다.

한 쌍의 질량 유량 컨트롤러는 대칭의 잘 절연된 알루미늄 블록에 대해 가스를 정확하게 계량하고 비율을 조정합니다. 이 블록에는 가습기, 가스 전송 및 혼합 라인과, 쉽게 접근할 수 있으며 동일하게 배열된 시료 및 기준 측정 챔버가 포함되어 있습니다. 5°C ~ 85°C 범위의 블록 내부 온도 조절은 폐쇄 루프 시스템의 정확한 온도 센서와 펠티어 장치에 의해 수행됩니다. 질량 유량 컨트롤러는 0%에서 98% RH의 습도를 얻기 위해 습식(포화) 및 건식 가스의 양을 조정합니다. 동일한 RH 센서는 시료 및 기준 도가니 근처에 있으며 습도를 지속적으로 표시합니다. 이 설계의 이점은 정밀한 온도 제어와 시료 및 기준 챔버 내의 매우 일관된 분위기로, 이는 탁월한 저울 기준선 안정성 및 칭량 감도에 기여합니다.

습도 조절

미세결정질 셀룰로오스(MCC)는 잘 특성화된 습기 수착 특성을 가진 재료입니다. 왼쪽 그래프에서 Discovery SA로 측정한 MCC의 습기 수착 데이터는 RH 위에 그려집니다. 그래프의 빨간색 기호는 COST 90 실험실 간 테스트에서 인증된 참조 값으로 게시됩니다. Discovery SA로 측정한 데이터는 전체 RH 범위에 대한 신뢰 구간 내에서 인증된 값과 일치합니다.

측정된 데이터와 참조 데이터가 상당히 일치하므로 다음을 알 수 있습니다.

• 0% RH에서 MCC의 초기 건조 효율
• Discovery SA의 습도 및 온도 제어 정확도.

습도 제어 검증

Discovery SA TRIOS 소프트웨어에는 습도 확인 기능과 사용자가 시료의 습도 수준을 결정할 수 있는 조해 방법이 내장되어 있습니다. 이 방법은 ASTM E2551을 따릅니다.

왼쪽 그래프는 25°C에서 3개의 조해성 염을 사용한 습도 제어 검증 데이터를 요약한 것입니다. Discovery SA의 습도 제어는 11~93%의 넓은 범위에 걸쳐 ±1% 내에서 정확한 것으로 입증되었습니다.

내장형 Discovery SA 자동 시료 주입기에는 프로그래밍 가능한 다중 위치 시료 캐러셀이 있어 반구형 석영(또는 금속 코팅 석영) 도가니를 사용하여 최대 10개의 시료와 백금 또는 밀봉된 알루미늄 팬이 있는 트레이(옵션)를 사용하여 최대 25개의 시료를 자동 분석할 수 있습니다. 이런 설계로 인해 저울을 간섭하지 않고 시료 팬을 부드럽고 효율적으로 로딩 및 언로딩할 수 있습니다. 시료 테스트의 모든 과정은 팬 중량 측정 및 로딩, 시료 칭량, 자동 시료 주입기 이동, 습도 챔버 이동 및 팬 언로딩을 포함하여 자동화되어 있으며 소프트웨어로 제어됩니다. Discover SA의 생산성은 사전 프로그래밍된 분석, 자동화된 데이터 처리, 비교 및 결과 표시를 위해 독창적인 하드웨어와 TRIOS 소프트웨어의 조합으로 극대화되었습니다.

시료 재료에 적합한 시료 팬

반구형 석영, 금속 코팅 석영(180μL) 및 백금(100μL) 시료 팬(옵션)을 Disvoery SA와 함께 사용할 수 있습니다. 전자는 대용량, 정전기 방지 기능 및 개방형 설계로 인해 수착 분석에 일반적으로 사용되어 양호한 가스 시료 접촉 및 빠른 평형화가 가능합니다. 플래티넘 팬은 대부분의 재료에 대한 TGA 분석에 일반적이며, 시료와 가스를 확실하게 접촉시키고 25개 위치 자동 시료 주입기 트레이로 생산성을 향상시킬 수 있습니다. 습기를 쉽게 흡수하거나 휘발성 물질을 잃는 재료의 무결성을 보장하기 위해 밀봉된 알루미늄 팬을 사용할 수 있습니다. 시료를 알루미늄 팬에 넣은 다음 자동 시료 주입기 트레이에 놓기 전에 뚜껑으로 밀봉합니다. 밀폐된 시료 팬의 분리된 시료는 환경에 노출되지 않습니다. 저울에 시료 팬을 넣기 직전에 자동 시료 주입기의 팬 펀치 장치에 의해 뚜껑이 자동으로 열립니다.

모니터링 없는 연속 수착 분석을 위한 신뢰할 수 있는 자동화

가습기의 물은 오랜 수착 측정 중 또는 높은 RH 수준에서 측정할 때 소모됩니다. 표준 수착 분석기에서 사용자는 정기적으로 수위를 확인하고 수동으로 가습기에 물을 보충해야 합니다. 새로운 Discovery SA는 시장에서 자동 가습기 충전이 가능한 유일한 기기입니다. 레벨 센서는 가습기의 수위를 측정하고 충전 펌프를 제어합니다. 충전 펌프는 필요에 따라 가습기의 외부 저장 병에서 물을 자동으로 공급합니다. 이 독특한 기능을 통해 힘들고 오류가 발생하기 쉬운 수위 모니터링이 더 이상 필요하지 않습니다. 이 기능은 자동 시료 주입기와 함께 수착 분석기의 신뢰성과 생산성을 전례 없는 수준으로 높였습니다.

앱 스타일의 터치 스크린, 강력하고 새로운 TRIOS 소프트웨어, 자동 보정 및 검증 루틴이 포함된 강력하고 안정적인 자동 시료 주입기는 모두 원활하게 작동하여 실험실 워크플로와 생산성을 극적으로 높입니다.

그 어느 때보다 쉽게 훌륭한 데이터를 얻을 수 있음!

터치 스크린의 기능 및 이점:

• 보기 쉽고 작동이 편리한 인체 공학적 설계
• 작동의 단순화, 조작의 편리화를 위해 다양한 기능이 구비되었습니다. 터치 스크린의 구성:
  • 실행 시작/중지
  • 실시간 그래프
  • 자동 시료 주입기 보정
  • 테스트 및 기기 상태
  • 활성 분석법 보기
  • 팬 로딩/언로딩 및 중량 측정
  • 실시간 신호
  • 고급 분석법 세그먼트
  • System information (시스템 정보)

수착 분석 – 실험 절차

수착 분석에서는 시료 재료와 습도의 상호 작용을 정량화합니다. 수착 분석을 위해 시료 재료의 중량은 제어된 온도(T) 및 상대 습도(RH) 조건에서 측정됩니다. 이러한 속성 중 하나(T 또는 RH)는 일정하게 유지되고 다른 하나는 테스트 중에 단계적으로 또는 지속적으로 변경됩니다. 아래 표는 Discovery SA로 수착 측정을 수행하는 데 적용할 수 있는 4가지 유연한 제어 모드에 대한 개요입니다.

TRIOS 소프트웨어 및 Discovery SA 하드웨어 설계를 통해 사용자는 개별 응용 분야 사례에 가장 유용한 데이터를 제공하는 절차를 선택할 수 있습니다.

RH 또는 T의 단계적 변화는 시료 중량의 즉각적인 변화로 이어지며, 이는 충분히 오랜 시간 후에 새로운 일정한 수준으로 평형을 이룹니다. 평형에 필요한 시간은 시료과 실험 조건에 따라 다르며 재료의 수착 동역학을 특성화합니다. RH의 단계적 변화를 적용하면 흡수의 동역학에 더하여 총 습도 수착량이 얻을 수 있습니다. 이것은 시료 재료로의 물의 확산 계수를 결정하는 데 중요한 정보가 될 수 있습니다. 따라서 일정한 온도에서 RH의 단계적 변화는 준표준법으로 정립됩니다.

그러나 RH 대신 온도를 변경해도 중요한 정보를 얻을 수 있습니다. 사용 사례 또는 재료의 처리에 따라 이 프로세스는 일정한 온도에서 RH 변화보다 응용 분야를 더 잘 모방할 수 있습니다. 온도 의존적 수착 데이터를 통해 시료 물질과 수착된 물 사이의 결합 강도에 대한 결과를 알 수 있습니다.

그러나 지속적으로 RH 또는 T를 변경하면 시료 중량이 지속적으로 변경됩니다. 시료 물질의 수착 동역학이 충분히 빠르면 결과 중량 데이터는 실시간으로 측정된 준평형 수착 데이터입니다. 변화 절차를 통해 수착 공정의 동역학이 충분히 빠르다는 전제하에 단계적 절차보다 비교적 짧은 시간에 논쟁의 여지가 있는 데이터 세트를 얻을 수 있습니다. 이것은 수착 분석을 위한 Discovery SA의 생산성을 향상시키는 또 다른 방법입니다.

수착 분석 – 등온선 및 등습도선 그래프

T 및 RH를 제어하면서 시료 재료의 중량이 기록됩니다. 아래 예에서 RH 또는 T를 단계적 변경하면 시료 재료의 중량 변경이 시작됩니다. 마이크로 저울은 시료 중량을 지속적으로 기록합니다.

시간 경과에 따라 기록된 중량 변화율은 수착 동역학의 특징입니다. 습도가 재료에 얼마나 빨리 흡착 또는 흡수되는지 또는 재료에서 방출(탈착)되는지를 나타냅니다. 이것은 시료 재료의 특성입니다. 중량 변화는 수착 동역학의 시간 상수 k를 제공하는 지수 모델과 함께 TRIOS를 사용하여 맞출 수 있습니다.

시료 중량이 일정한 값(mEQ)에 도달하면 수착 평형에 도달합니다. 이 시점의 데이터 세트(RH, T 및 mEQ)는 수착 등온선 또는 등습도선의 한 지점을 보여줍니다. 여러 RH 또는 T 값에서 동일한 방식으로 기록된 데이터는 아래와 같이 완전한 수착 등온선 또는 등습도선을 그리는데 사용됩니다.

수착 등온선 그래프(T = 상수)

등온선 그래프는 수분 수착에 대한 RH의 영향을 나타냅니다. 등온선은 시료 재료의 물리적 특성과 수착 유형을 평가하는 데 매우 적합합니다.

수착 등습도선 그래프(RH = 상수)

등습도선 그래프는 수분 수착에 대한 T의 영향을 보여줍니다. 이 그래프들은 물질과 물 분자 사이의 화학적 상호 작용을 평가하는 데 매우 적합합니다.

사용 편의성

TRIOS 소프트웨어를 사용하면 보정 및 작동이 간편해집니다. 사용자는 다양한 실험 조건(예: 다른 온도 또는 습도)에서 여러 보정 또는 검증 데이터 세트를 쉽게 생성할 수 있으며 또한 시료 테스트에 사용된 실험 조건과 일치하도록 이런 조건을 원활하게 전환할 수 있습니다. 실시간 신호 및 실행 중인 실험의 진행 상황은 즉시 실행 분석법을 수정할 수 있는 추가 기능과 함께 쉽게 사용할 수 있습니다. TRIOS 소프트웨어는 업계 최고의 유연성을 제공합니다.

고급 데이터 수집 시스템은 모든 관련 신호, 활성 보정 및 시스템 설정을 자동으로 저장합니다. 이 포괄적인 정보 세트는 분석법 개발, 절차 배포 및 데이터 검증에 매우 중요합니다.

완벽한 데이터 분석 기능

실험 중에도 실시간 데이터 분석을 위해 포괄적인 관련 도구 세트를 사용할 수 있습니다. TRIOS에 원활하게 통합된 강력하고 다양한 기능 세트를 통해 재료의 거동에 대한 실행 가능한 개념을 확보하십시오.

보고서 생성

결과를 그래픽 및 숫자 형식의 보고서로 내보낼 수 있습니다. 반복되는 보고서 생성에 사전 정의된 형식 템플릿을 적용하고 워크플로를 단순화할 수 있습니다.

TRIOS Guardian

Trios Guradian은 CFR 21 Part 11을 준수하는 완전히 통합된 솔루션입니다. 표준 파일 시스템을 사용하며 유지 관리가 많이 필요하고 비용이 많이 드는 타사 데이터베이스, 하드웨어 또는 소프트웨어가 필요하지 않습니다. Guardian은 주로 규제 환경의 실험실용으로 설계되었으며 사용자는 액세스 제한 및 시스템 기록 프로토콜을 설정할 수 있습니다. 이러한 도구를 사용하면 FDA에서 제정한 전자 기록 및 전자 서명 규칙(21 CFR Part 11)을 준수할 수 있습니다.

기능

• 승인된 사용자로 엑세스 제한: 시스템 관리자는 소프트웨어의 다양한 기능에 대한 액세스를 제한하는 승인된 사용자 목록을 정의할 수 있습니다. 이 목록은 모든 로컬 및 도메인 기반 Windows 사용자 계정에서 작동하도록 연결됩니다.
• 사용자 수준: 승인된 사용자에게는 표준 사용자 수준 또는 기본 사용자 수준이 할당됩니다. 표준 사용자는 전체 소프트웨어 기능에 액세스할 수 있습니다.
• 감사 추적: Windows 사용자 ID를 포함하여, 이벤트의 컴퓨터 생성 시간/날짜 로그(소프트웨어 고유). 또한 저작권을 주장할 수 있는 기능이 포함됩니다.
• 전자 서명: 사용자는 문서에 전자 서명을 할 수 있습니다. 서명은 결과 로그에 항목으로 추가됩니다.
• 결과 로그: 실험 테스트 조건 및 기기 매개변수에 대한 기록은 각 데이터 파일에 저장됩니다. 수행된 분석과 결과 상관관계도 이런 파일에 저장됩니다.
• PDF 파일 생성: TA Instruments의 소프트웨어에는 PDF 파일 생성기가 내장되어 있습니다. 따라서 인쇄 가능한 문서를 PDF 파일로 저장할 수 있습니다.
• 파일 검사: Guardian은 로드된 데이터 파일이 변조되거나 수정되지 않았는지 자동으로 검증합니다. 이 소프트웨어가 수정 사항을 감지하면 데이터 파일이 열리지 않고 Guardian이 알림 로그에 메시지를 게시합니다. 이러한 사항은 감사 추적에도 기록됩니다.

구현

• 모든 Discovery 시리즈 열 분석 기기와 호환됩니다.
• 표준 TA Instruments 소프트웨어 파일 시스템을 사용합니다. 타사 데이터베이스, 하드웨어 또는 소프트웨어가 필요하지 않습니다.
• PC Windows 사용자 계정 및 관련 강제 암호 정책과 직접 작용합니다.

제약

의약품에는 일반적으로 물이나 습기가 있습니다. 원료의약품에 의한 수분 흡수는 고유한 특성입니다. 원료 또는 의약품은 가공 및 보관 중에 수증기에 노출됩니다. 약물의 효능과 내약성은 활성 제약 성분 및 부형제에 대한 수분의 영향에 의해 크게 변경될 수 있습니다. 이러한 이유로 수분 흡수 능력을 정확히 알아야 합니다. 습기로 인한 바람직하지 않은 변화로부터 물질을 보호하는 유일한 방법은 중요하지 않은 수준의 습도로 노출을 제한하는 것입니다.

미국 약전 협약(USP) 일반 챕터 <1241>에서는 물-고체 상호작용을 수착으로 정의합니다. 수분 수착 정도는 의약품의 결정도, 투과성 및 융점에 영향을 미칩니다. 비정질 재료의 경우 물이 있으면 유리 전이 온도와 같은 벌크 특성이 크게 바뀌고 결정질 형태로의 복귀가 시작될 수도 있습니다. 물은 또한 가수분해를 촉진하고 약물 분해를 유도합니다. 불순물로 취급되지는 않지만, 원료의약품에 함유된 수분은 가능한 한 엄격하게 모니터링 및 관리하고 있습니다.

흡습성 평가

수증기를 흡수하는 재료의 능력을 종종 흡습성이라고 합니다. 이 물성은 시료 질량을 칭량하면서 RH는 변하는 일정한 온도에서 측정됩니다. 이러한 데이터를 통해 제약 재료의 특성에 대한 수분의 잠재적 영향을 평가할 수 있으며 개발용 약물의 선택 기준으로 사용됩니다. 다음 표에는 유럽 약전에 의해 제안된 제약 물질의 흡습성이 분류되어 있습니다.

수분 수착 데이터는 수분 흡수율이 낮은 약제 후보 물질을 파악하기 위해 초기 스크리닝 프로세스에서 자주 사용됩니다.

아래 다이어그램에서 25°C에서 이부프로펜의 수증기 흡착 및 탈착은 상대 습도의 상관관계로 표시됩니다. 분류표에 따르면 이 물질의 흡습성은 적당한 것으로 볼 수 있습니다.

비정질 = 결정상 변화 평가

수증기 수착 정도는 재료의 구조에 따라 다릅니다. 동일한 물질이 결정 구조에 비해 비정질 상태인 경우 일반적으로 더 많은 물을 흡수합니다. 수분 수착으로 유리 전이 온도가 상당히 낮아지고 재결정이 시작될 수 있습니다.

변화된 RH를 사용한 등온 실험은 증기 수착 유도 상 전이를 식별하는 데 유용합니다. 재료의 비선형 수분 흡수는 유리 전이를 나타냅니다. 재결정화는 RH가 증가함에 따라 물의 탈착으로 이어집니다. 아래 다이어그램에는 25°C에서 변화된 RH로 기록된 비정질 유당 시료의 중량 변화가 표시되어 있습니다.

모든 활성 제약 물질(API)의 약 1/3이 수화물을 형성합니다. 공기 중의 수분에 의한 자연스런 수화는 수화물 형성으로 이어지는 약물 생산 또는 저장의 모든 단계에서 발생할 수 있습니다. 수화 상태에서는 물리적 및 화학적 안정성을 포함해 여러 특성이 바뀝니다. 수화된 물질은 탈수 중에 비정질화 될 수 있으며 수화물은 물질의 용해도, 융해도 및 생체이용률에 영향을 미칩니다. 사전 제제화에서 제조 공정, 포장 및 보관에 이르기까지 전체 워크플로에서 부형제 및 API의 물리적 형태를 완전히 특성화하고 제어해야 합니다. 수증기 수착은 온도 및 상대 습도의 상관관계로 수화물 형성을 감지하고 특성화하는 데 이상적인 도구입니다. 25°C에서 Discovery SA에서 RH 변화에 따른 무수(AH) 나트륨 나프록센의 수증기 흡착 및 탈착을 조사했습니다. 상단 다이어그램에 표시된 물질의 단계별 중량 변화는 일수화물(MH), 이수화물(DH) 및 사수화물(TH)의 형성을 보여줍니다.

하단 다이어그램에는 25°C에서 50°C로 온도를 변화시키면서 65%RH에서 등습도선 측정 결과가 표시됩니다. 25°C에서 재료는 이수화 상태입니다. 온도가 높아짐에 따라 45°C 이상의 온도에서 완성되는 일수화물로 탈수됩니다.

폴리머 재료는 소비재 생산 및 포장재로 널리 사용됩니다. 대부분의 폴리머는 습한 환경에서 자연스럽게 물을 흡수하는 경향이 있습니다. 흡수된 물은 가소제로 작용하여 유리 전이 온도와 기계적 강도를 감소시키는 것으로 나타났습니다. 그러나 흡수된 물로 인해 중합체 구조가 비가역적으로 분해될 수도 있습니다.

중량 측정 증기 수착 측정은 폴리머 물 상호 작용을 평가하기 위한 ASTM, ISO 및 기타 기술 표준에 제안되었습니다. Discovery SA는 제어된 RH에 노출된 폴리머 재료의 중량 증가로 수분 흡수를 측정하여 재료의 흡습 안정성을 평가할 수 있습니다. 수분 흡수 또는 방출의 동역학은 폴리머 재료의 투수성에 대한 특성이며 지속적으로 기록된 중량 데이터에서 추출할 수 있습니다.

전자 장치용 폴리머의 가수분해 안정성

전자 장치 제조에서 수분 흡수와 관련된 신뢰성 문제가 점점 더 중요해지고 있습니다. 더 많은 기능 통합과 소형화를 위해 고급 폴리머 기반 재료가 적용되었습니다. 이런 재료의 특성은 환경 습도에 노출되었을 때 손상되지 않은 상태로 유지되어야 합니다.

Kapton은 넓은 온도 범위의 건조한 조건에서 안정적으로 유지되는 폴리이미드 폴리머입니다. Kapton은 플렉서블 전자 제품의 인쇄 회로용 기본 재료 및 정전기에 민감하고 깨지기 쉬운 부품의 절연 및 보호 층으로 사용됩니다. Kapton이 일반적으로 사용되는 다른 폴리이미드 재료에 비해 전기적, 화학적, 기계적 특성이 개선된 것은 가수분해 저항성이 크게 개선된 결과입니다.

아래 다이어그램에는 25°C에서 Kapton 테이프에 측정된 수증기 흡수 및 탈착 데이터가 표시되어 있습니다. 예상대로 수증기 수착은 다른 폴리이미드 폴리머에 비해 작은 것으로 밝혀졌습니다.

연료 전지막의 수분 수착 평가

새로운 PEM(양성자 교환막 재료)의 개발을 통해 물의 전기화학적 전환이 향상되었습니다. 연료 전지에서 수소와 산소를 물로 변환하는 것은 PEM을 통해 이뤄집니다. 전해조에서 물이 수소와 산소로 전환되는 경우에도 마찬가지입니다. 두 가지 모두에서 PEM은 전기화학 전지의 핵심을 형성하고 분해 메커니즘을 이해하면 연구원들이 보다 안정적이고 효과적인 연료 전지와 전해조를 개발할 수 있습니다. 아래 그래프에서 퍼플루오로술폰산 막의 수증기 흡수 및 탈착은 25°C와 80°C에서 비교했습니다. 수분 수착량은 거의 변하지 않지만 흡착과 탈착 사이의 히스테리시스는 더 높은 온도에서 사라집니다. 이것은 온도가 더 높은 경우 수분 수착의 가역성이 높아져 막 재료의 반응 생성물 제거가 개선되었음을 나타냅니다.

폴리머 포장재를 통한 수분 침투의 첫 번째 단계는 환경에서 수분이 흡수되는 것입니다. 낮은 수증기 흡수 용량 및/또는 흡수 및 탈착의 느린 역학은 낮은 투과성을 나타냅니다. 수증기 수착은 포장 약물 및 기타 습도에 민감한 제품에 사용되는 폴리머 막을 비교하는 데 매우 유용한 도구입니다. 아래 그래프는 온도 및 상대 습도가 순환되는 두 개의 서로 다른 폴리머 포장 막에 대한 수착 동역학을 비교한 것입니다. 막 A는 다른 막보다 더 빠른 속도로 수분을 흡수 및 탈착합니다. 수착 용량이 더 많고 수착 동역학이 더 빠른 막 A가 막 B보다 습기에 민감한 물질을 포장하는 데 더 부적함을 알 수 있습니다.

천연 폴리머의 흡습성 평가

미세결정질 셀룰로오스(MCC)는 자연적으로 발생하는 폴리머입니다. MCC는 제약, 식품, 화장품 및 기타 산업에서 귀중한 첨가제입니다. MCC의 다른 특성 중에서 수분 수착 용량과 수분 함량을 측정하여 이러한 활용에 대한 적합성을 평가합니다.

이 다이어그램에서 MCC의 수분 흡착 등온선 데이터는 GAB 및 DLP 모델과의 데이터 적합도와 함께 표시됩니다. DLP 모델의 매개변수에는 물리적 의미가 없지만 단층 수착 용량 Wm = 2.2×10-3 mol/g을 특성화하는 GAB 매개변수를 사용하면 재료의 비표면적을 계산할 수 있습니다.

S_A = W_m×N×A_W with N = 6.0221×10²³ molecules/mol and A_W = 12.5×10^-20 m²/molecule

S_A,MCC = 166 m²/g

식품

수분 함량은 식품 산업에서 고려해야 할 중요한 요소입니다. 제품의 수분 함량에 따라 제품의 질감, 유통 기한, 가공 용이성 및 생산 비용이 달라집니다. 식품의 수분 함량이 증가하면 바삭한 식품 제품이 물러지거나 신선한 파스타가 끈적거리고 관리하기 어려워질 수 있습니다. 반면 제품이 너무 건조하면 수분이 부족해 부서지기 쉬우며 돌처럼 딱딱해질 수 있습니다. 또한, 미생물 활동은 식품의 수분 가용성에 유리합니다. 수분이 많은 식품은 미생물 공격, 부패 및 손상에 쉽게 취약합니다. 따라서 식품 재료의 저장 수명은 식품의 수분 함량에 의해 결정됩니다.

적절한 조리법과 최적의 가공 및 보관 조건을 개발함으로써 제조업체는 대기로부터 식품의 수분 흡수를 제어할 수 있습니다. 수분 흡수가 조절되어 상태가 좋은 식품은 맛과 원하는 질감을 보존되고 유통 기한이 길어지며 고객 만족도가 높아집니다.

저장 수명 및 저장 안정성 평가

바삭함은 콘플레이크의 가장 중요한 감각적 품질 속성 중 하나입니다. 콘플레이크는 개봉 후 보관할 때 잘 보존해야 합니다. 이렇게 하려면 낮은 습도에서 수분 수착이 적어야 합니다. 습도가 높으면 수분 수착이 상당히 많아져 섭취 전에 우유가 플레이크에 침투할 수 있습니다.

아래 다이어그램은 25°C와 40°C에서 콘플레이크에 측정된 수증기 흡수 및 탈착 데이터의 비교입니다. 수착 등온선은 두 온도 모두에서 최대 40%RH까지 낮은 수분 수착으로 원하는 유형 III 모양을 나타냅니다. 이는 조사된 범위에서 온도가 콘플레이크의 저장 안정성에 큰 영향을 미치지 않음을 나타냅니다.

옥수수 전분의 흡습성 평가
전분은 곡류의 가장 중요한 생체 폴리머 성분 중 하나로, 곡류의 흡습성을 크게 결정합니다. 전분은 또한 습기 수착 특성에 따라 보존이 좌우되는 많은 식품에도 사용됩니다. 여러가지 특성과 다양성으로 인해 전분은 포장재, 생명공학, 향료, 섬유 및 의약품 생산에도 사용됩니다.

아래 다이어그램에서 25°C에서 측정된 옥수수 전분의 수증기 흡수 및 탈착은 RH의 상관관계로 표시됩니다. 연속적으로 진행되는 수착 등온선 tpe II와 상대적으로 작은 히스테리시스는 옥수수 전분의 특징입니다.

건축 자재 및 흡수제

건축 자재의 수분 흡수 특성은 내구성 향상, 저에너지 건축 구조 설계 및 효과적인 함침에 중요합니다. 궁극적으로 수분 수착 특성이 제어된 자재는 거주자의 편안함과 안락함에 매우 중요합니다.

습도 또는 습기는 건물 구조의 신뢰성과 적절한 기능에 관련성이 매우 높은 요소 중 하나로 간주됩니다. 특히 건축 자재의 경우 수분 수착은 석재, 시멘트, 목재 및 단열재에 중요한 의미를 갖습니다. 습기에 따른 손상은 건물의 수명을 떨어뜨리는 중요한 요소입니다. 또한 건물 외벽을 통한 수분 유입은 실내 공기질과 공조 부하에 큰 영향을 미칠 수 있습니다.

수증기 수착 등온선은 건물 환경과 실내 공기 사이에서 자재의 흡습성 및 수분 이동을 분석하는데 필요한 주요 매개변수 중 하나입니다.

목재의 수분 수착 평가
목재는 건축 및 건설 분야에 사용되는 주요 천연 자원이자 용도가 다양한 재료입니다. 그 구조적 특성은 수분 함량에 따라 다르며 자연적인 부패 과정의 영향을 받습니다. 따라서 목재의 수분 수착을 습도와의 상관관계로 이해할 필요가 있습니다.

목재는 표면을 밀봉하고 수분 흡수를 방지하여 수분이 목재 내부를 통과하지 못하도록 하여 보호할 수 있습니다. 자연 부패에 대한 목재의 민감성과 건축용 목재의 적합성은 증기 수착 측정을 통해 분석할 수 있습니다.

다이어그램은 밀도가 다른 3개의 합판 시료에 대한 수증기의 흡착 및 탈착에 대한 비교입니다.

흡착제 및 촉매

내수성 흡착제 자재 및 흡착 공정을 개발하는 것은 비용 및 에너지 효율적인 정화 및 가스 저장 공정에 필수적입니다. 자재의 수증기 흡착 등온선을 측정하는 것은 자재의 특성을 개선하기 위한 핵심 정보입니다. 흡착제 재료는 혼합물의 정제 및 분리, 건조, 촉매 작용, 오염 관리 등을 포함하여 다양한 산업 및 환경 응용 분야에서 사용됩니다. 대부분의 재료는 비표면적이 많은 다공성 질감으로 이뤄져 있습니다. 건조를 제외하고 많은 분리 응용 분야에서 물은 흡착되어야 하는 오염 물질로 간주되지 않습니다. 흡착된 물은 흡착 용량을 방해하고 재료의 효율성을 감소시킵니다. 매우 높은 다공성으로 인해 가스 저장 및 정화에 탁월한 새로운 금속-유기 네트워크(MOF)와 같은 일부 흡착제는 물이 있을 때 안정적이지 않습니다.

친수성 흡수제의 수분 흡착

제올라이트는 지닌 미세 다공성 알루미노실리케이트 광물로서 분자가 흡착될 수 있는 미세 기공의 음으로 하전된 벌집 구조로 이뤄져 있습니다. 제올라이트는 자연적으로 발생하지만 산업적으로도 대규모로 생산됩니다. A형 제올라이트는 산업적으로 천연 가스 건조 및 탈황뿐만 아니라 질소와 산소의 분리에도 사용됩니다.

극성 특성으로 인해 즉각적인 수분 흡착은 낮은 RH 수준에서 발생합니다. 이 거동은 다이어그램에서 전형적인 경사 유형 I 등온선으로 확인할 수 있습니다. Discovery SA는 RH를 작은 증분으로 제어할 수 있으므로 등온선의 경사 증가 분기를 분석할 수 있습니다.

소수성 흡수제의 수분 흡착

활성탄은 기체, 수성 및 비수성 스트림에서 오염 물질 등을 제거하기 위해 가장 널리 사용되는 산업용 흡착제입니다. 제조 비용이 저렴하고 흡착력이 매우 강력합니다. 출발 물질과 활성화 과정에 따라 다공성 탄소를 광범위한 기술에 적용할 수 있는 광범위한 기공 구조가 생성될 수 있습니다. 비극성 계면은 수증기와의 약한 상호 작용으로 이어집니다. 그 결과, 등온선은 낮은 RH 수준에서 낮은 흡수력을 갖는 유형 III입니다. 더 높은 RH 수준에서 증가하는 수분 수착은 기공 응축으로 인한 것입니다. 등온선의 흡착 및 탈착 분기 사이에 활성탄의 공극 크기 분포에 대한 특징인 히스테리시스가 형성됩니다.