Избегайте затвердевания лактозы - применяйте NETZSCH TGA

Введение

Лактоза - это сахар, содержащийся в молоке млекопитающих. Она может быть получена в аморфной или кристаллической форме. α-лактоза кристаллизуется в виде моногидрата, а ß-лактоза не содержит кристаллической воды, поэтому ее часто называют безводной лактозой. Особую форму лактозы получают путем распылительной сушки раствора тонко измельченного моногидрата α-лактозы. В ходе этого процесса наряду с кристаллической лактозой образуется аморфная. Полученный продукт представляет собой матрицу лактозного стекла, в которую вкраплены кристаллы моногидрата лактозы с узким распределением по размерам. Наличие аморфной структуры облегчает процессы сжатия и приводит к улучшению свойств таблетирования [1, 2, 3].

1) Структура лактозы (C12H22O11) [6]

Лактоза, влажность и затвердевание

Сродство лактозных продуктов к влажному воздуху зависит от их модификации. Чистые продукты моногидрата α-лактозы очень устойчивы к влажному воздуху. Аморфная лактоза, напротив, очень гигроскопична: При определенной влажности аморфная лактоза переходит в кристаллическую форму моногидрата α-лактозы и проявляет изменения свойств при сжатии [2].

Спекание (появление комков разного размера в порошке лактозы) - распространенная проблема, которая может возникнуть при производстве, хранении или транспортировке порошков. Если порошок спекся, это приводит к увеличению времени обработки и снижению качества продукта. Заклинивание происходит в результате образования твердых мостиков между частицами под воздействием влажности, перепадов температуры, давления и миграции частиц small [4, 5]. Способность к спеканию также зависит от распределения частиц по размерам. Например, кристаллы лактозы small с размером частиц менее 300 мкм легко запекаются при содержании воды более 3% [4].

Далее влияние влаги на поведение лактозы FlowLac® 90 от MEGGLE при хранении изучается с помощью ТГА. FlowLac® 90 представляет собой высушенный распылением моногидрат α-лактозы, содержащий от 8 до 12 % аморфной лактозы.

Условия измерения

Для обработки влажностью образец хранился в открытом контейнере, помещенном в закрытый сосуд, наполненный водой (без прямого контакта образца с водой), в течение двух недель (рис. 2).

2) Хранение образца во влажной атмосфере при комнатной температуре

Измерения проводились на приборе TG 209 F1 Libra® в динамической атмосфере азота (40 мл/мин). Два образца лактозы были приготовлены в закрытых алюминиевых тиглях: один в полученном виде (6,43 мг), другой - после двухнедельного хранения во влажной атмосфере (7,62 мг). Крышка каждого тигля автоматически прокалывалась из прибора непосредственно перед измерением. Образцы нагревались от комнатной температуры до 600°C со скоростью 10 К/мин.

Результаты испытаний

На рисунке 3 показано изменение массы обоих образцов при нагревании до 600°C. На рисунке 4 показан масштаб температурного диапазона от комнатной температуры до 200°C. Две кривые ТГА существенно различаются на первом этапе потери массы, обусловленном выделением поверхностной воды: Двухнедельное хранение в условиях повышенной влажности приводит к увеличению адсорбированной воды с 0,5 до 4,5 % (синие кривые). На втором этапе потери массы, составляющем 4,5 % и 4,7 % соответственно, существенных различий не обнаружено. Этот этап связан с высвобождением кристаллической воды, присутствующей в моногидрате α-лактозы. За ним следует разложение при 224°C (экстраполированное начало кривой ТГА), которое происходит в два этапа, независимо от обработки влагой. Более подробная информация о процессе разложения приведена в [7].

3) Кривые ТГА (сплошные линии) и ДТГ (пунктирные линии) моногидрата α-лактозы при хранении с влагой (синяя кривая) и без хранения с влагой (зеленая кривая)
4) Кривые ТГА моногидрата α-лактозы с хранением (синяя кривая) и без хранения влаги (зеленая кривая) от комнатной температуры до 200°C, приlargeменении температурного диапазона до 200°C с рисунка 3.

Заключение

Термогравиметрия позволяет определить поверхностную и кристаллизационную воду за один анализ. Classicдругие методы определения воды, такие как метод Карла Фишера, дистилляция в толуоле и традиционный печной метод, в некоторых случаях требуют больше времени на анализ и дают меньше результатов, чем одно измерение ТГА [8]. Двухнедельное хранение во влажной атмосфере при комнатной температуре приводит к резкому увеличению содержания поверхностной воды в высушенном распылением моногидрате α-лактозы. В данном случае метод ТГА служит инструментом контроля качества, отслеживая количество поверхностной воды в продукте, чтобы не допустить спекания порошка при хранении, транспортировке и переработке лактозы.

Literature

  1. [1]
    https://www.meggle-pharma.com/en/lactose/10-flowlac-100.html
  2. [2]
    Лактоза, некоторые основные свойства и характеристики, DFE Pharma https://azdoc.pl/lactose-some-basic-properties.html
  3. [3]
    Оптимизация качества лактозы в лабораторных илитехнологических условиях с помощью лазерного дифракционногоанализа размера частицhttps://www.sympatec.com/en/applications/lactose/
  4. [4]
    Запекание лактозы: влияние распределения частиц по размерами содержания воды, Хлоя Модуньо, ЭнтониДж. Патерсон, Джереми Маклеод, Procedia Engineering 102( 2015 ) 114 - 122
  5. [5]
    Запекание лактозы, Мелани Энн Карпин, Университет Копенгагена https://food.ku.dk/english/researc h_at_food/researchprojects/2015/lactosecaking/
  6. [6]
    https://www.pharmawiki.ch/wiki/index.php?wiki=Lactose
  7. [7]
    NETZSCH Application Note 121: Термическая стабильность лактозы с помощью ТГА-ФТ-ИК
  8. [8]
    Термический анализ аморфной лактозы и α-лактозы моногидрат, Юань Листиохади, Джеймс Хуриган, Роберт Уолтер Слей, Роберт Джон Стил, Молочная наука и технология, EDP sciences/Springer, 2009, 89 (1), стр. 43-67