Johdanto
Hunaja on luonnollinen makeutusaine, jolle on ominaista paitsi sen ainutlaatuinen maku myös sen ravitsemukselliset ja lääketieteelliset ominaisuudet.
Kaikki herkkusuut tietävät, että hunaja voi kiteytyä ajan mittaan sen koostumuksesta ja säilytysolosuhteista riippuen. Tämä prosessi vaikuttaa hunajan rakenteeseen ja ulkonäköön, sillä glukoosi irtoaa vesifaasista ja muodostaa kiinteitä kiteitä. Hunajan kiteytymisvakavuus liittyy muun muassa sen lämpöominaisuuksiin. Seuraavassa osoitetaan, miten hunajan lasisiirtymävaiheen muoto antaa tietoa hunajan stabiilisuudesta.
Kokeellinen
DSC (Differentiaalinen pyyhkäisykalorimetria) on tyypillinen menetelmä hunajan lämpöominaisuuksien, kuten sulamispisteen ja lasittumislämpötilan, määrittämiseksi. DSC-mittaus suoritettiin kahdelle saman merkin hunajanäytteelle, jotka olivat eri ikäisiä ja erinäköisiä. Ensimmäinen (OLD) oli kiteytynyt (tai osittain kiteytynyt), toinen (NEW) oli kirkas ja nestemäinen.
Testejä varten valmistettiin 10,8 mg ja 9,6 mg kiteytynyttä ja nestemäistä hunajaa alumiiniseen upokkaaseen, joka suljettiin lävistetyllä kannella. Kumpikin upokas asetettiin DSC-kennoon, jäähdytettiin ja kuumennettiin sitten -80 °C:n ja 100 °C:n välillä säädetyllä lämmitysnopeudella 10 K/min-1. DSC-kenno huuhdeltiin kokeen aikana dynaamisella typpivirralla (40 ml/min).
Mittaustulokset
Kuvassa 1 esitetään molempien mittausten DSC-termogrammi. Molemmissa käyrissä -44 °C:ssa (keskikohdassa) havaittu EndoterminenNäytteen siirtyminen tai reaktio on endoterminen, jos muuntumiseen tarvitaan lämpöä.endoterminen vaihe johtuu hunajanäytteiden lasittumisesta. Se havaittiin samassa lämpötilassa, mutta se liittyi eri lämpökapasiteetin askelkorkeuksiin.
Askelman korkeus on yhteydessä amorfisen faasin määrään. Mitä korkeampi hunajan kiteytymisaste on, sitä pienempi on amorfisen faasin määrä ja sitä pienempi on lämpökapasiteettiporras. Tämä selittää kiteytyneen hunajan Delta Ominaislämpökapasiteetti (cp)Lämpökapasiteetti on materiaalikohtainen fysikaalinen suure, joka määräytyy näytteeseen syötetyn lämmön määrän ja siitä aiheutuvan lämpötilan nousun perusteella. Ominaislämpökapasiteetti suhteutetaan näytteen massayksikköön.cp -arvon 0,84 J/(g-K) verrattuna nestemäisen hunajan korkeampaan arvoon 1,06 J/(g-K).
Kiteytetyn hunajan DSC-käyrässä havaittiin EndoterminenNäytteen siirtyminen tai reaktio on endoterminen, jos muuntumiseen tarvitaan lämpöä.endoterminen huippu vain 30 °C:n ja 80 °C:n välillä. Se johtuu siirtymisestä kiinteästä tilasta nestemäiseen tilaan, ja sitä esiintyy vain osittain tai kokonaan kiteytyneissä hunajissa [1]. Sulamispiikin päälle tulee perusviivan EndoterminenNäytteen siirtyminen tai reaktio on endoterminen, jos muuntumiseen tarvitaan lämpöä.endoterminen nousu. Tämä johtuu hunajan sisältämän veden haihtumisesta.
Suljettujen upokkaiden käyttö mahdollistaa kosteuden haihtumisen estämisen, kuten kuvassa 2 on esitetty. Tässä mittaukset suoritettiin samoissa olosuhteissa kuin aiemmin, yhtä poikkeusta lukuun ottamatta: lävistetyllä kannella varustettujen upokkaiden sijasta käytettiin suljettuja alumiinisia upokkaita. Upokkaiden vaihtaminen ei vaikuta lasittumisvaiheeseen. Sulamispiikki voidaan arvioida tarkemmin, koska se ei enää ole päällekkäinen haihtumisvaikutusten kanssa. Mittaukset osoittavat, että sulamisprosessi liittyy ominaislämmön kasvuun.
Päätelmä
Kahden hunajanäytteen lämpöominaisuudet määritettiin differentiaalipyyhkäisykalorimetrialla. Ensimmäinen oli läpikuultava ja nestemäinen ja toinen osittain kiteytynyt. Nämä kaksi tuotetta erosivat toisistaan iältään, ja kiteytynyt tuote oli kirkasta tuotetta vanhempi. Molempien hunajien lasittumislämpötilaksi todettiin -44 °C. Kun hunajaa säilytetään sen lasittumislämpötilaa (Tg) alhaisemmassa lämpötilassa, se on stabiili. Toisaalta Tg:n yläpuolella se on altis kiteytymiselle. Jos tuote sisältää kiteytyneitä osia, DSC-käyrässä havaitaan sulamispiikki. Mitä suurempi Kiteisyys / kiteisyysasteKiteisyydellä tarkoitetaan kiinteän aineen rakenteellisen järjestyksen astetta. Kiteessä atomien tai molekyylien järjestys on johdonmukainen ja toistuva. Monet materiaalit, kuten lasikeramiikka ja jotkin polymeerit, voidaan valmistaa siten, että syntyy kiteisten ja amorfisten alueiden sekoitus.kiteisyys, sitä suurempi sulamisentalpia.
Näin ollen DSC-analyysin avulla voidaan havainnollistaa hunajan kiteisyystilaa ja jopa ennustaa sen stabiilisuutta.