Въведение
Сорбитолът е захарен алкохол, който се съдържа в плодовете и често се използва като подсладител в хранителните продукти. Съществува в четири безводни кристални фази и хидрат. Този полиморфизъм оказва влияние върху свойствата на това вещество: Всяка форма се държи по различен начин по отношение на топенето и абсорбцията на вода [1].
Условия за изпитване
Проба от сорбитол (маса: 3,81 mg) от Sigma-Aldrich се приготвя в тигел Concavus® и се измерва с DSC 204 F1 Nevio . Първоначалното нагряване е извършено между -80°C и 150°C при скорост на нагряване 10 K/min. След това пробата се охлажда със скорост 10 K/min и се нагрява отново в същия температурен диапазон. След това тигелът е престоял 24 часа при стайна температура, преди да бъде измерен за трети път в интервала между -80°C и 150°C при същите условия. Измерванията на DSC са проведени в атмосфера на динамичен азот.
Освен това бяха извършени PXRD измервания върху две състояния на пробата:
- Образец във вида, в който е получен
- Образец след нагряване до 150°C и 24 часа при стайна температура
Тези измервания бяха извършени с дифрактометър Bruker D8 Advance в solid-chem GmbH.
Резултати от тестовете
На фигура 2 са показани DSC кривите на сорбитола по време на трите нагрявания. Ендотермичният пик с екстраполирана начална температура от 91 °C, открит по време на първото нагряване, е резултат от топенето на пробата. Тази температура е типична за модификацията, известна като гама форма, която е най-подходяща за търговски приложения, тъй като е най-стабилна.
След охлаждане със скорост 10 K/min, в рамките на последвалото второ нагряване не е открит пик на топене: Пробата вече не показва кристална фаза и е в аморфно състояние със стъклен преход при -1 °C (средна температура).
Едно денонощие на стайна температура е достатъчно, за да се осъществи кристализация. Въпреки това, пиковете, открити при 57°C и 81°C (пикови температури), доказват, че това е различна кристална форма от тази, открита по време на първото нагряване. Тази DSC крива е типична за модификацията, наречена кристализирана стопилка. Тази форма е по-хигроскопична от гама-формата. Въпреки това тя се използва в търговската мрежа поради прозрачния си и стъкловиден вид, например при производството на твърди бонбони.
Температурите на топене на кристализираните форми, измерени в настоящата работа, са сравнени с различни литературни източници в таблица 1.
Таблица 1: Пикови температури на кристалните форми: кристална стопилка, алфа, гама и температури на встъкляване на аморфната форма за тази работа и различните източници.
| Форма/температура [°C] | Тази работа | Източник [1] | Източник [3] | Източник [4] | Източник [5] |
|---|---|---|---|---|---|
| Кристализирана стопилка (първи пик) | 56.9 | 54.5 | 55 | - | - |
| Кристализирала стопилка (втори пик) | 80.5 | 70.8 | 75 | - | - |
| Alpha | - | 85.9 | 86 | 88.5 | - |
| Gamma | 100.4 | 98.0 | 97 | 100 | 101.7 |
| Аморфен | -1.3 | - | - | - | -0.4 |
На фигура 3 са показани резултатите от PXRD на образеца във вида, в който е получен (долу), и на образеца след нагряване до 150°C, последвано от 24 часа при стайна температура (горе). Двете криви се различават значително. Пиковете, открити при измерването на получената проба, съответстват на гама формата на сорбитола (фигура 4). Според литературните данни ([1], фигура 6 [Рентгенова прахова дифракционна картина на полиморф на кристализирала стопилка на сорбитол]) кривата след нагряване до 150°C и един ден при стайна температура наистина може да се класифицира като кристализирала стопилка на сорбитол.
Заключение
Само едно нагряване с DSC 204 F1 Nevio позволява да се идентифицира полиморфната форма на доставения сорбитол. По време на охлаждането на гама-формата при 10 K/min от стопилката сорбитолът не кристализира, а образува аморфна фаза. Тази аморфна структура може да кристализира при стайна температура като нова модификация, наречена кристализирана стопилка. Тези резултати бяха потвърдени чрез PXRD измервания.
Всяка от модификациите на сорбитола има различни физични свойства. Ето защо те трябва да бъдат охарактеризирани преди обработката. Моделът DSC 204 F1 Nevio осигурява необходимите резултати лесно, бързо и надеждно.
Потвърждение
NETZSCH благодарим на solid-chem GmbH в Бохум, Германия, за провеждането на PXRD измерванията и оценката.