Εισαγωγή
Το μέλι είναι ένα φυσικό γλυκαντικό που χαρακτηρίζεται όχι μόνο από τη μοναδική του γεύση, αλλά και από τις θρεπτικές και φαρμακευτικές του ιδιότητες.
Όλοι οι καλοφαγάδες γνωρίζουν ότι το μέλι μπορεί να κρυσταλλώσει με την πάροδο του χρόνου, ανάλογα με τη σύνθεσή του και τις συνθήκες αποθήκευσης. Η διαδικασία αυτή επηρεάζει την υφή και την εμφάνισή του, καθώς η γλυκόζη διαχωρίζεται από τη φάση του νερού και σχηματίζει στερεούς κρυστάλλους. Η σταθερότητα του μελιού έναντι της κρυστάλλωσης σχετίζεται, μεταξύ άλλων παραγόντων, με τις θερμικές του ιδιότητες. Στη συνέχεια, παρουσιάζουμε πώς η μορφή του σταδίου υαλώδους μετάβασης του μελιού περιέχει πληροφορίες για τη σταθερότητά του.
Πειραματικό
Η DSC (διαφορική θερμιδομετρία σάρωσης) είναι μια τυπική τεχνική για τον προσδιορισμό των θερμικών ιδιοτήτων του μελιού, όπως το σημείο τήξης και η θερμοκρασία υαλώδους μετάπτωσης. Πραγματοποιήθηκε μέτρηση DSC σε δύο δείγματα μελιού της ίδιας μάρκας με διαφορετική ηλικία και εμφάνιση. Το πρώτο (OLD) ήταν σε κρυσταλλική (ή μερικώς κρυσταλλική) κατάσταση, ενώ το δεύτερο (NEW) ήταν διαυγές και σε υγρή κατάσταση.
Για τις δοκιμές παρασκευάστηκαν 10,8 mg και 9,6 mg κρυσταλλωμένου και υγρού μελιού σε χωνευτήρι αλουμινίου κλεισμένο με διάτρητο καπάκι. Κάθε χωνευτήρι τοποθετήθηκε στην κυψέλη DSC, ψύχθηκε και στη συνέχεια υποβλήθηκε σε θέρμανση μεταξύ -80°C και 100°C με ελεγχόμενο ρυθμό θέρμανσης 10 K/min-1. Κατά τη διάρκεια του πειράματος, η κυψελίδα DSC καθαριζόταν με δυναμική ροή αζώτου (40 ml/min).
Αποτελέσματα μέτρησης
Το Σχήμα 1 απεικονίζει το θερμογράφημα DSC που προκύπτει και για τις δύο μετρήσεις. Το ενδοθερμικό βήμα που ανιχνεύεται στους -44°C (μέσο σημείο) και στις δύο καμπύλες οφείλεται στη υαλώδη μετάβαση των δειγμάτων μελιού. Βρέθηκε στην ίδια θερμοκρασία, αλλά σχετίζεται με διαφορετικά ύψη βημάτων θερμοχωρητικότητας.

Το ύψος της βαθμίδας συνδέεται με την ποσότητα της άμορφης φάσης. Όσο υψηλότερος είναι ο βαθμός κρυστάλλωσης του μελιού, τόσο μικρότερη είναι η ποσότητα της άμορφης φάσης και τόσο μικρότερη είναι η βαθμίδα θερμοχωρητικότητας. Αυτό εξηγεί την τιμή Delta Ειδική θερμοχωρητικότητα (cp)Η θερμοχωρητικότητα είναι ένα φυσικό μέγεθος ειδικό για κάθε υλικό, το οποίο καθορίζεται από την ποσότητα θερμότητας που παρέχεται στο δείγμα, διαιρούμενη με την προκύπτουσα αύξηση της θερμοκρασίας. Η ειδική θερμοχωρητικότητα σχετίζεται με τη μονάδα μάζας του δείγματος.cp 0,84 J/(g-K) για το κρυσταλλωμένο μέλι σε σύγκριση με την υψηλότερη τιμή 1,06 J/(g-K) για το υγρό μέλι.
Μια ενδοθερμική κορυφή εντοπίστηκε μεταξύ 30°C και 80°C μόνο στην καμπύλη DSC του κρυσταλλωμένου μελιού. Προέρχεται από τη μετάβαση από τη στερεή στην υγρή κατάσταση και λαμβάνει χώρα μόνο για μέλια που βρίσκονται σε μερικώς ή πλήρως κρυσταλλωμένη κατάσταση [1]. Η κορυφή τήξης επικαλύπτεται από μια ενδοθερμική αύξηση της βασικής γραμμής. Αυτό προκύπτει από την εξάτμιση του νερού που περιέχεται στο μέλι.
Η χρήση κλειστών χωνευτηρίων επιτρέπει την αποτροπή της εξάτμισης της υγρασίας, όπως φαίνεται στο σχήμα 2. Εδώ, οι μετρήσεις πραγματοποιήθηκαν υπό τις ίδιες συνθήκες με προηγουμένως, εκτός από μία: χρησιμοποιήθηκαν κλειστά χωνευτήρια αλουμινίου αντί για χωνευτήρια με διάτρητο καπάκι. Η αλλαγή στα χωνευτήρια δεν επηρεάζει το στάδιο υαλώδους μετάβασης. Η αιχμή τήξης μπορεί να αξιολογηθεί με μεγαλύτερη ακρίβεια, επειδή δεν επικαλύπτεται πλέον από τα φαινόμενα εξάτμισης. Οι μετρήσεις δείχνουν ότι η διαδικασία τήξης συνδέεται με αύξηση της ειδικής θερμότητας.

Συμπέρασμα
Οι θερμικές ιδιότητες δύο δειγμάτων μελιού προσδιορίστηκαν με θερμιδομετρία διαφορικής σάρωσης. Το πρώτο ήταν διαφανές και υγρό και το δεύτερο μερικώς κρυσταλλωμένο. Τα δύο προϊόντα διέφεραν ως προς την ηλικία τους, με το κρυσταλλωμένο να είναι παλαιότερο από το διαυγές. Η θερμοκρασία υαλώδους μετάπτωσης και των δύο μελιών ανιχνεύθηκε στους -44°C. Όταν το μέλι αποθηκεύεται σε θερμοκρασία κάτω από τη θερμοκρασία υαλώδους μετάπτωσης, Tg, θα είναι σταθερό. Από την άλλη πλευρά, πάνω από την Tg, είναι επιρρεπές στην κρυστάλλωση. Εάν το προϊόν περιέχει ένα κρυσταλλωμένο μέρος, ανιχνεύεται μια κορυφή τήξης στην καμπύλη DSC. Όσο υψηλότερη είναι η κρυσταλλικότητα, τόσο υψηλότερη είναι η ενθαλπία τήξης.
Έτσι, η ανάλυση DSC μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την απεικόνιση της κατάστασης κρυσταλλικότητας του μελιού και ακόμη και για την πρόβλεψη της σταθερότητάς του.