Въведение
Лактозата е дизахаридна захар, съставена от галактоза и глюкоза, която се съдържа в млякото на бозайниците. Лактозата съставлява около 2-8 % от млякото (по тегло), въпреки че количеството ѝ варира при различните видове и индивиди. Наименованието идва от латинската дума за мляко - lac (gen. lactis), плюс окончанието -оза, използвано за назоваване на захари [3].
Лактозата често се използва в хранителните технологии или като помощно вещество във фармацевтичните продукти. Познаването на термичните свойства на лактозата е от съществено значение, тъй като нейният стъкловиден преход е в пряка връзка с физичните свойства - като лепкавост и течливост - на праховете, съдържащи млечна захар, а това от своя страна оказва влияние върху преработката. [4]
По-долу е изследвано влиянието на скоростта на нагряване върху термичните свойства на α-лактоза монохидрат FlowLac® 90, доставяна от MEGGLE, посредством DSC. Като изсушен чрез разпръскване продукт, той обикновено има аморфно съдържание от 10 до 15 %. [5]
Условия за изпитване
Измерванията са проведени с NETZSCH DSC 214 Polyma в атмосфера на динамичен азот. Образците с маси между 4,21 mg и 4,74 mg бяха претеглени в Concavus® алуминиеви тигли, които бяха затворени с пробит капак и нагряти до 280°C при различни скорости на нагряване (20, 50, 100 и 200 K/min).
Резултати от тестовете
На фигури 2 и 3 са представени кривите на DSC измерванията за различните скорости на нагряване.
Промяната в топлинния капацитет със средна точка между 62°C (измерване при 20 K/min) и 85°C (измерване при 200 K/min) показва стъкловидния преход на образеца. Ендотермичният пик, открит между 148°C и 185°C (максимална температура), идва от освобождаването на водата. Това е в съответствие с резултатите, публикувани в [2], че лактозата монохидрат освобождава хидратната си вода при нагряване над 150°C.
Вторият пик, разположен между 222°C и 248°C, се дължи на топенето на кристалите на α-лактоза анхидрат. Въпреки че ходът на кривите е много сходен, влиянието на скоростта на нагряване може да се наблюдава върху всички ефекти (стъклопреход, дехидратация и топене). Първо, те се изместват към по-високи температури с увеличаване на скоростта на нагряване. Второ, увеличаването на скоростта на нагряване води до усилване на ефектите на DSC. Това се дължи на влиянието на скоростта на нагряване върху кинетиката на процесите.
Увеличаването на скоростта на нагряване е полезно за по-добро откриване на ефектите на small. В този пример, например, стъкловидният преход на лактозата се открива по-лесно при измервания, проведени при по-високи скорости на нагряване. От друга страна, намаляването на скоростта на нагряване спомага за отделянето на припокриващите се ефекти. При измерването при 200 K/min пикът на отделяне на вода частично се припокрива с пика на топене при 248 °C, което затруднява оценката на пиковата енталпия. За разлика от това, енергията на дехидратация може да бъде точно определена при по-ниски скорости на нагряване.
Заключение
Термичните ефекти на α-лактоза монохидрат могат лесно да се определят чрез диференциална сканираща калориметрия (DSC). Температурата на встъкляване, както и пиковете на дехидратация и топене зависят от скоростта на нагряване.
За по-добра оценка увеличаването на скоростта на нагряване може да бъде полезен инструмент, когато е необходимо да се засилят small ефектите в DSC кривата, а намаляването на скоростта на нагряване може да помогне, когато е необходимо да се разделят припокриващите се ефекти.