はじめに
乳糖は、ガラクトースとグルコースからなる二糖類で、哺乳類の乳汁中に含まれる。乳糖は牛乳の約2～8％（重量比）を占めるが、その量は種や個体によって異なる。名前の由来は、ラテン語で乳を意味するlac（gen. lactis）に、糖の名前に使われる語尾の-oseを加えたものである[3]。
乳糖は食品技術や医薬品の賦形剤として頻繁に使用されている。乳糖のガラス転移は、乳糖を含む粉末の粘着性や流動性などの物理的性質と直接的な関係があり、ひいては加工に影響するため、乳糖の熱特性に関する知識は不可欠である。[4]
以下では、MEGGLE社が供給するα-ラクトース一水和物FlowLac® 90の熱特性に及ぼす加熱速度の影響をDSCを用いて調べた。噴霧乾燥製品として、一般的に10%から15%の非晶質含量を示す。[5]
テスト条件
測定は、NETZSCH DSC 214 Polyma 、動的窒素雰囲気中で行った。質量が4.21 mgから4.74 mgの試料を、Concavus® 、穴のあいた蓋で密閉されたアルミニウムるつぼに秤量し、異なる加熱速度（20、50、100、200 K/分）で280℃に加熱した。
テスト結果
図2および図3は、加熱速度を変えた場合のDSC測定曲線を示している。
62℃（20K/minでの測定）と85℃（200K/minでの測定）の間を中点とする熱容量の変化は、試料のガラス転移を示す。148℃から185℃（ピーク温度）の間に検出される吸熱（吸熱性）ピークは、水の放出に由来する。これは、[2]で発表された、150℃以上に加熱すると乳糖一水和物が水和水を放出するという結果と一致している。
222℃から248℃の間にある第二のピークは、α-ラクトース無水結晶の融解によるものである。曲線の経過は非常によく似ているが、加熱速度の影響はすべての効果（ガラス転移、脱水、融解）に見られる。第一に、加熱速度の増加に伴い、これらは高温側にシフトする。第二に、加熱速度を上げるとDSC効果が増幅される。これは、加熱速度がプロセスの速度論に影響するためである。
加熱速度を上げることは、small 効果の検出を向上させるのに有効である。この例では、例えば乳糖のガラス転移は、加熱速度を上げて測定した方が検出しやすい。一方、加熱速度を下げると、重複する効果を分離しやすくなる。200K/minでの測定では、離水のピークが248℃の融解ピークと一部重なり、ピークエンタルピーの評価が難しくなる。対照的に、加熱速度が低い場合には、脱水のエネルギーを正確に決定することができる。
結論
α-ラクトース一水和物の熱効果は、示差走査熱量測定（DSC）により容易に測定することができる。ガラス転移温度、脱水ピーク、融解ピークは加熱速度に依存する。
評価を向上させるためには、DSC曲線におけるsmall 効果を増幅させる必要がある場合には加熱速度を上げることが有効であり、重複する効果を分離させる必要がある場合には加熱速度を下げることが有効である。