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].
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).
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].
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.