مقدمة
السوربيتول هو كحول سكري موجود في الفاكهة وكثيراً ما يستخدم كمُحلي في المنتجات الغذائية. يوجد في أربع مراحل بلورية لا مائية بالإضافة إلى الهيدرات. ويؤثر تعدد الأشكال هذا على خصائص هذه المادة: يتصرف كل شكل من هذه الأشكال بشكل مختلف فيما يتعلق بالذوبان وامتصاص الماء [1].
شروط الاختبار
تم تحضير عينة من السوربيتول (الكتلة: 3.81 مجم) من Sigma-Aldrich في بوتقة كونكافوس وقياسها باستخدام DSC 204 F1 Nevio. تم إجراء تسخين أولي بين -80 درجة مئوية و150 درجة مئوية بمعدل تسخين 10 كلفن/دقيقة. ثم تم تبريد العينة بمعدل 10 كلفن/دقيقة وتسخينها مرة أخرى في نفس نطاق درجة الحرارة. بعد ذلك، حُفظت البوتقة لمدة 24 ساعة في درجة حرارة الغرفة قبل قياسها مرة ثالثة بين -80 درجة مئوية و150 درجة مئوية في نفس الظروف. تم إجراء قياسات DSC في جو نيتروجين ديناميكي.
بالإضافة إلى ذلك، أُجريت قياسات PXRD على حالتين للعينة:
- العينة كما وردت
- العينة بعد التسخين إلى 150 درجة مئوية و24 ساعة في درجة حرارة الغرفة
تم إجراء هذه القياسات باستخدام مقياس الحيود Bruker D8 Advance في شركة Solid-chem GmbH.
نتائج الاختبار
يعرض الشكل 2 منحنيات DSC للسوربيتول أثناء عمليات التسخين الثلاث. وتنتج الذروة الحرارية الداخلية بدرجة حرارة بداية استقرائية تبلغ 91 درجة مئوية، والتي تم اكتشافها أثناء التسخين الأول، عن ذوبان العينة. تعتبر درجة الحرارة هذه نموذجية للتعديل المعروف باسم شكل غاما، وهو الأكثر ملاءمة للتطبيقات التجارية لأنه الأكثر استقرارًا.
بعد التبريد عند 10 كلفن/دقيقة، لم يتم اكتشاف أي ذوبان في التسخين الثاني اللاحق: لم تعد العينة تُظهر أي طور بلوري وهي في حالة غير متبلورة مع الانتقال الزجاجي عند -1 درجة مئوية (درجة حرارة متوسطة).
يوم واحد في درجة حرارة الغرفة يكفي للسماح بحدوث التبلور. ومع ذلك، فإن القمم المكتشفة عند درجة حرارة 57 درجة مئوية و81 درجة مئوية (درجات حرارة الذروة) تثبت أنه شكل بلوري مختلف عن الشكل البلوري المكتشف أثناء التسخين الأول. يُعد منحنى DSC هذا نموذجيًا للتعديل المسمى بالذوبان المتبلور. هذا الشكل أكثر استرطابية من شكل جاما. ومع ذلك، يتم استخدامه تجاريًا بسبب مظهره الشفاف والزجاجي، على سبيل المثال، في إنتاج الحلوى الصلبة.
تتم مقارنة درجات حرارة انصهار الأشكال البلورية التي تم قياسها في هذا العمل مع مصادر أدبية مختلفة في الجدول 1.
الجدول 1: درجات حرارة الذروة للأشكال البلورية: درجات حرارة الذوبان البلوري وألفا وجاما ودرجات حرارة الانتقال الزجاجي للشكل غير المتبلور لهذا العمل والمصادر المختلفة.
| الشكل/درجة الحرارة [درجة مئوية] | هذا العمل | المصدر [1] | المصدر [3] | المصدر [4] | المصدر [5] |
|---|---|---|---|---|---|
| الذوبان المتبلور (الذروةالأولى ) | 56.9 | 54.5 | 55 | - | - |
| ذوبان متبلور (الذروةالثانية ) | 80.5 | 70.8 | 75 | - | - |
| ألفا | - | 85.9 | 86 | 88.5 | - |
| جاما | 100.4 | 98.0 | 97 | 100 | 101.7 |
| غير متبلور | -1.3 | - | - | - | -0.4 |
يعرض الشكل 3 نتائج PXRD على العينة كما وردت (أسفل) وعلى العينة بعد التسخين إلى 150 درجة مئوية متبوعًا ب 24 ساعة في درجة حرارة الغرفة (أعلى). يختلف المنحنيان اختلافًا كبيرًا. تتوافق القمم المكتشفة في قياس العينة كما وردت مع شكل جاما من السوربيتول (الشكل 4). ووفقًا للأدبيات ([1]، الشكل 6 [نمط حيود مسحوق الأشعة السينية للسوربيتول المتبلور الذائب متعدد الأشكال])، يمكن بالفعل تصنيف المنحنى بعد التسخين إلى 150 درجة مئوية ويوم واحد في درجة حرارة الغرفة على أنه ذائب متبلور من السوربيتول.
الخاتمة
يسمح مجرد تسخين واحد فقط باستخدام DSC 204 F1 Nevio بتحديد الشكل متعدد الأشكال للسوربيتول المزود. أثناء تبريد شكل جاما عند 10 كلفن/دقيقة من الذوبان، لا يتبلور السوربيتول ولكنه يشكل طورًا غير متبلور. يمكن لهذا التركيب غير المتبلور أن يتبلور في درجة حرارة الغرفة كتعديل جديد يسمى الذوبان المتبلور. تم تأكيد هذه النتائج من خلال قياسات PXRD.
لكل تعديل من تعديلات السوربيتول خواص فيزيائية مختلفة. ولهذا السبب يجب توصيفها قبل المعالجة. يوفر DSC 204 F1 Nevio النتائج اللازمة بسهولة وسرعة وموثوقية.
شكر وتقدير
تود شركة NETZSCH أن تشكر شركة Solid-chem GmbH في بوخوم، ألمانيا، على إجراء قياسات PXRD وتقييمها.