Úvod
Med je přírodní sladidlo, které se vyznačuje nejen svou jedinečnou chutí, ale také výživovými a léčivými vlastnostmi.
Všichni gurmáni vědí, že med může v závislosti na svém složení a podmínkách skladování časem zkrystalizovat. Tento proces ovlivňuje jeho strukturu a vzhled, protože glukóza se odděluje od vodné fáze a vytváří pevné krystaly. Stabilita medu proti krystalizaci souvisí mimo jiné s jeho tepelnými vlastnostmi. V následujícím textu ukážeme, jak forma stupně skelného přechodu medu obsahuje informace o jeho stabilitě.
Experimentální
DSC (diferenční skenovací kalorimetrie) je typická metoda pro stanovení tepelných vlastností medu, jako je teplota tání a teplota skelného přechodu. Měření DSC bylo provedeno na dvou vzorcích medu stejné značky s různým stářím a vzhledem. První z nich (OLD) byl ve zkrystalizovaném (nebo částečně zkrystalizovaném) stavu, druhý (NEW) byl čirý a v tekutém stavu.
Pro testy bylo připraveno 10,8 mg a 9,6 mg zkrystalizovaného a tekutého medu v hliníkovém kelímku uzavřeném propíchnutým víčkem. Každý kelímek byl umístěn do DSC cely, ochlazen a poté podroben zahřívání v rozmezí -80 °C až 100 °C při řízené rychlosti zahřívání 10 K/min-1. Během experimentu byla DSC cela proplachována dynamickým průtokem dusíku (40 ml/min).
Výsledky měření
Na obrázku 1 je znázorněn výsledný DSC termogram pro obě měření. Endotermický krok zjištěný při -44 °C (střed) v obou křivkách je způsoben skelným přechodem vzorků medu. Byl zjištěn při stejné teplotě, ale souvisí s různými výškami tepelné kapacity kroku.
Výška kroku souvisí s množstvím amorfní fáze. Čím vyšší je stupeň KrystalizaceKrystalizace je fyzikální proces tuhnutí při vzniku a růstu krystalů. Při tomto procesu se uvolňuje krystalizační teplo.krystalizace medu, tím nižší je množství amorfní fáze a tím menší je krok tepelné kapacity. To vysvětluje deltu Měrná tepelná kapacita (cp)Tepelná kapacita je fyzikální veličina specifická pro daný materiál, která se určuje jako podíl množství tepla dodaného vzorku a výsledného zvýšení teploty. Měrná tepelná kapacita se vztahuje k jednotkové hmotnosti vzorku.cp 0,84 J/(g-K) pro krystalizovaný med ve srovnání s vyšší hodnotou 1,06 J/(g-K) pro med tekutý.
Endotermický pík byl zjištěn pouze mezi 30 °C a 80 °C na DSC křivce krystalizovaného medu. Pochází z přechodu z pevného do kapalného stavu a vyskytuje se pouze u medů, které jsou v částečně nebo zcela vykrystalizovaném stavu [1]. Pík tání je překryt endotermním nárůstem základní linie. Ten je důsledkem odpařování vody obsažené v medu.
Použití uzavřených kelímků umožňuje zabránit odpařování vlhkosti, jak ukazuje obrázek 2. Zde byla měření prováděna za stejných podmínek jako dříve, s jednou výjimkou: místo kelímků s propíchnutým víkem byly použity uzavřené hliníkové kelímky. Změna kelímku nemá vliv na stupeň skelného přechodu. Pík tání lze vyhodnotit přesněji, protože již není překryt efektem vypařování. Měření ukazují, že proces tání je spojen se zvýšením měrného tepla.
Závěr
Tepelné vlastnosti dvou vzorků medu byly stanoveny pomocí diferenční skenovací kalorimetrie. První byl průsvitný a tekutý a druhý částečně krystalizovaný. Oba produkty se lišily svým stářím, přičemž krystalizovaný byl starší než čirý. Teplota skelného přechodu obou medů byla zjištěna při -44 °C. Pokud je med skladován při teplotě nižší než teplota skelného přechodu, Tg, je stabilní. Naopak nad teplotou Tg je náchylný ke krystalizaci. Pokud výrobek obsahuje zkrystalizovanou část, je na DSC křivce zjištěn pík tání. Čím vyšší je Krystalinita / stupeň krystalinityKrystalinita označuje stupeň strukturního uspořádání pevné látky. V krystalu je uspořádání atomů nebo molekul konzistentní a opakující se. Mnoho materiálů, jako je sklokeramika a některé polymery, lze připravit tak, aby vznikla směs krystalických a amorfních oblastí. krystalinita, tím vyšší je entalpie tání.
Analýzu DSC lze tedy použít k vizualizaci stavu krystalinity medu a dokonce k předpovědi jeho stability.