Введение
Лактоза - это дисахарид, состоящий из галактозы и глюкозы, который содержится в молоке млекопитающих. Лактоза составляет от 2 до 8 % молока (по весу), хотя ее количество варьируется у разных видов и особей. Название происходит от латинского слова lac (gen. lactis), обозначающего молоко, и окончания -ose, используемого для обозначения сахаров [3].
Лактоза часто используется в пищевых технологиях или в качестве вспомогательного вещества в фармацевтических препаратах. Знание термических свойств лактозы очень важно, поскольку ее стеклование напрямую связано с физическими свойствами - такими как липкость и текучесть - порошков, содержащих молочный сахар, а это, в свою очередь, влияет на процесс обработки. [4]
Далее с помощью ДСК было исследовано влияние скорости нагрева на термические свойства моногидрата α-лактозы FlowLac® 90, поставляемого компанией MEGGLE. Как продукт, высушенный распылением, он обычно имеет содержание аморфного вещества от 10 до 15 %. [5]
Условия испытаний
Измерения проводились на приборе NETZSCH DSC 214 Polyma в динамической атмосфере азота. Образцы массой от 4,21 мг до 4,74 мг взвешивали в алюминиевых тиглях Concavus®, которые закрывали проколотой крышкой и нагревали до 280°C при различных скоростях нагрева (20, 50, 100 и 200 К/мин).
Результаты испытаний
На рисунках 2 и 3 представлены кривые измерения ДСК для различных скоростей нагрева.
Изменение теплоемкости со средней точкой между 62°C (измерение при 20 К/мин) и 85°C (измерение при 200 К/мин) указывает на стеклование образца. Эндотермический пик, обнаруженный между 148°C и 185°C (пиковая температура), обусловлен выделением воды. Это согласуется с результатами, опубликованными в [2], согласно которым моногидрат лактозы высвобождает гидратную воду при нагревании выше 150°C.
Второй пик, расположенный между 222°C и 248°C, обусловлен плавлением кристаллов α-лактозного ангидрата. Хотя ход кривых очень похож, влияние скорости нагрева прослеживается на всех эффектах (стеклование, дегидратация и плавление). Во-первых, они смещаются к более высоким температурам с увеличением скорости нагрева. Во-вторых, увеличение скорости нагрева приводит к усилению эффектов ДСК. Это связано с влиянием скорости нагрева на кинетику процессов.
Увеличение скорости нагрева полезно для улучшения обнаружения эффектов small. В данном примере, например, стеклование лактозы легче обнаружить при измерениях, проводимых при более высокой скорости нагрева. С другой стороны, уменьшение скорости нагрева помогает разделить перекрывающиеся эффекты. В измерениях при 200 К/мин пик выделения воды частично перекрывается с пиком плавления при 248°C, что затрудняет оценку пиковой энтальпии. Напротив, энергия дегидратации может быть точно определена при более низких скоростях нагрева.
Заключение
Тепловые эффекты моногидрата α-лактозы можно легко определить с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК). Температура стеклования, а также пики дегидратации и плавления зависят от скорости нагрева.
Для более точной оценки увеличение скорости нагрева может быть полезным инструментом, когда необходимо усилить small эффекты на кривой ДСК, а уменьшение скорости нагрева может помочь, когда необходимо разделить перекрывающиеся эффекты.