Введение
Сорбит - это сахарный спирт, содержащийся во фруктах, который часто используется в качестве подсластителя в пищевых продуктах. Он существует в четырех безводных кристаллических фазах плюс гидрат. Полиморфизм влияет на свойства этого вещества: Каждая форма ведет себя по-разному в отношении плавления и поглощения воды [1].
Условия испытаний
Образец сорбита (масса: 3,81 мг) от Sigma-Aldrich был подготовлен в тигле Concavus® и измерен с помощью DSC 204 F1 Nevio . Первоначальный нагрев проводился в диапазоне от -80°C до 150°C при скорости нагрева 10 К/мин. Затем образец охлаждали со скоростью 10 К/мин и снова нагревали в том же диапазоне температур. После этого тигель выдерживали в течение 24 часов при комнатной температуре, а затем в третий раз проводили измерения в диапазоне от -80°C до 150°C при тех же условиях. Измерения ДСК проводились в динамической атмосфере азота.
Кроме того, были проведены измерения PXRD для двух состояний образца:
- Образец в полученном состоянии
- Образец после нагрева до 150°C и 24 часов при комнатной температуре
Эти измерения проводились на дифрактометре Bruker D8 Advance в компании Solid-chem GmbH.
Результаты испытаний
На рисунке 2 представлены кривые ДСК сорбита во время трех нагреваний. Эндотермический пик с экстраполированной температурой наступления 91°C, обнаруженный во время первого нагрева, является результатом плавления образца. Эта температура характерна для модификации, известной как гамма-форма, которая наиболее подходит для коммерческих применений, поскольку является наиболее стабильной.
После охлаждения со скоростью 10 К/мин при последующем втором нагреве пик плавления не был обнаружен: Образец больше не имеет кристаллической фазы и находится в аморфном состоянии со стеклованием при -1°C (средняя температура).
Одного дня при комнатной температуре достаточно, чтобы произошла кристаллизация. Однако пики, обнаруженные при 57°C и 81°C (пиковые температуры), доказывают, что это другая кристаллическая форма, чем та, которая была обнаружена при первом нагревании. Эта кривая ДСК характерна для модификации, называемой кристаллизованным расплавом. Эта форма более гигроскопична, чем гамма-форма. Однако она используется в коммерческих целях из-за своего прозрачного и стеклообразного вида, например, при производстве твердых конфет.
Температуры плавления кристаллических форм, измеренные в данной работе, сравниваются с различными литературными источниками в таблице 1.
Таблица 1: Пиковые температуры кристаллических форм: кристаллического расплава, альфа-, гамма- и температуры стеклования аморфной формы для данной работы и различных источников.
| Форма/температура [°C] | Данная работа | Источник [1] | Источник [3] | Источник [4] | Источник [5] |
|---|---|---|---|---|---|
| Кристаллизованный расплав (1-й пик) | 56.9 | 54.5 | 55 | - | - |
| Кристаллизованный расплав (2-й пик) | 80.5 | 70.8 | 75 | - | - |
| Альфа | - | 85.9 | 86 | 88.5 | - |
| Гамма | 100.4 | 98.0 | 97 | 100 | 101.7 |
| Аморфный | -1.3 | - | - | - | -0.4 |
На рисунке 3 показаны результаты PXRD образца в полученном виде (внизу) и образца после нагрева до 150°C и последующего 24-часового пребывания при комнатной температуре (вверху). Эти две кривые значительно отличаются друг от друга. Пики, обнаруженные при измерении образца в полученном виде, соответствуют гамма-форме сорбита (рис. 4). Согласно литературным данным ([1], рисунок 6 [рентгенограмма полиморфа кристаллизованного расплава сорбита]), кривая после нагревания до 150°C и одного дня при комнатной температуре действительно может быть классифицирована как кристаллизованный расплав сорбита.
Заключение
Всего один нагрев на приборе DSC 204 F1 Nevio позволяет определить полиморфную форму поставляемого сорбита. При охлаждении гамма-формы со скоростью 10 К/мин из расплава сорбитол не кристаллизуется, а образует аморфную фазу. Эта аморфная структура может кристаллизоваться при комнатной температуре в виде новой модификации, называемой кристаллизованным расплавом. Эти результаты были подтверждены PXRD-измерениями.
Каждая из модификаций сорбита обладает различными физическими свойствами. Поэтому перед обработкой их необходимо охарактеризовать. DSC 204 F1 Nevio позволяет легко, быстро и надежно получить необходимые результаты.
Благодарность
NETZSCH выражает благодарность компании solid-chem GmbH в Бохуме, Германия, за проведение измерений и оценку PXRD.