مقدمة
اللاكتوز هو سكر ثنائي السكاريد يتكون من الجالاكتوز والجلوكوز الموجود في حليب الثدييات. يشكل اللاكتوز حوالي 2٪ إلى 8٪ من الحليب (بالوزن)، على الرغم من أن الكمية تختلف حسب الأنواع وبين الأفراد. يأتي الاسم من كلمة لاكتوز (لاكتيس)، وهي الكلمة اللاتينية التي تعني الحليب، بالإضافة إلى النهاية -ose المستخدمة لتسمية السكريات [3].
كثيرًا ما يستخدم اللاكتوز في تكنولوجيا الأغذية أو كسواغ في المنتجات الصيدلانية. تُعد معرفة الخواص الحرارية للاكتوز أمرًا ضروريًا لأن انتقاله الزجاجي يرتبط ارتباطًا مباشرًا بالخصائص الفيزيائية - مثل اللزوجة وقابلية التدفق - للمساحيق التي تحتوي على سكر الحليب، وهذا بدوره يؤثر على المعالجة. [4]
في ما يلي، تم فحص تأثير معدل التسخين على الخواص الحرارية لمونوهيدرات أحادي الهيدرات ألفا-لاكتوز FlowLac® 90 الذي توفره شركة MEGGLE عن طريق DSC. كمنتج مجفف بالرذاذ، فإنه عادةً ما يُظهر محتوى غير متبلور من 10% إلى 15%. [5]
شروط الاختبار
أُجريت القياسات بجهاز NETZSCH DSC 214 Polyma في جو نيتروجين ديناميكي. ووزنت العينات التي تتراوح كتلتها بين 4.21 مجم و4.74 مجم في بوتقات ألومنيوم كونكافوس التي كانت مختومة بغطاء مثقوب وسُخِّنت إلى 280 درجة مئوية بمعدلات تسخين مختلفة (20 و50 و100 و200 كلفن/الدقيقة).
نتائج الاختبار
يوضح الشكلان 2 و3 منحنيات قياس DSC لمعدلات التسخين المختلفة.
يشير التغيّر في السعة الحرارية بنقطة وسطية بين 62 درجة مئوية (قياس عند 20 كلفن/دقيقة) و85 درجة مئوية (قياس عند 200 كلفن/دقيقة) إلى الانتقال الزجاجي للعينة. تأتي الذروة الحرارية الداخلية المكتشفة بين 148 درجة مئوية و185 درجة مئوية (درجة حرارة الذروة) من إطلاق الماء. وهذا يتوافق مع النتائج المنشورة في [2] التي تفيد بأن مونوهيدرات اللاكتوز أطلق ماء هيدراته عند تسخينه فوق 150 درجة مئوية.
أما الذروة الثانية، التي تقع بين 222 درجة مئوية و248 درجة مئوية، فتعزى إلى ذوبان بلورات أنهيدرات اللاكتوز ألفا. على الرغم من أن مسار المنحنيات متشابه جدًا، إلا أنه يمكن ملاحظة تأثير معدل التسخين على جميع التأثيرات (الانتقال الزجاجي، والجفاف، والذوبان). أولًا، تتحول إلى درجات حرارة أعلى مع زيادة معدلات التسخين. وثانيًا، تؤدي زيادة معدل التسخين إلى تضخيم تأثيرات التذبذب الزجاجي والجفاف والذوبان. ويرجع ذلك إلى تأثير معدل التسخين على حركية العمليات.
زيادة معدل التسخين مفيد لتحسين اكتشاف التأثيرات الصغيرة. في هذا المثال، على سبيل المثال، من الأسهل اكتشاف الانتقال الزجاجي للاكتوز في القياسات التي تُجرى بمعدلات تسخين أعلى. من ناحية أخرى، يساعد خفض معدل التسخين على فصل التأثيرات المتداخلة. في القياس عند 200 كلفن/دقيقة، تتداخل ذروة إطلاق الماء جزئيًا مع ذروة الذوبان عند 248 درجة مئوية، مما يجعل تقييم ذروة الإنثالبي صعبًا. في المقابل، يمكن تحديد طاقة الجفاف بدقة في معدلات التسخين المنخفضة.
الخاتمة
يمكن تحديد التأثيرات الحرارية لأحادي هيدرات اللاكتوز ألفا بسهولة عن طريق قياس المسعر بالمسح التفاضلي (DSC). تعتمد درجة حرارة الانتقال الزجاجي وكذلك قمم الجفاف والذوبان على معدل التسخين.
ولتحسين التقييم، يمكن أن تكون زيادة معدل التسخين أداة مفيدة عند الحاجة إلى تضخيم التأثيرات الصغيرة في منحنى DSC، ويمكن أن يساعد خفض معدل التسخين عند الحاجة إلى فصل التأثيرات المتداخلة.