Giriş
Sorbitol, meyvelerde bulunan ve gıda ürünlerinde tatlandırıcı olarak sıklıkla kullanılan bir şeker alkolüdür. Dört susuz kristal fazı artı hidrat halinde bulunur. Bu polimorfizmin bu maddenin özellikleri üzerinde etkisi vardır: Her bir form Erime Sıcaklıkları ve EntalpileriGizli ısı olarak da bilinen bir maddenin füzyon entalpisi, bir maddeyi katı halden sıvı hale dönüştürmek için gerekli olan enerji girdisinin, tipik olarak ısının bir ölçüsüdür. Bir maddenin erime noktası, katı (kristal) halden sıvı (izotropik eriyik) hale geçtiği sıcaklıktır. erime ve su emilimi açısından farklı davranır [1].
Test Koşulları
Sigma-Aldrich'ten alınan bir sorbitol örneği (kütle: 3,81 mg) bir Concavus® krozesinde hazırlanmış ve DSC 204 F1 Nevio ile ölçülmüştür. İlk ısıtma -80°C ile 150°C arasında 10 K/dak ısıtma hızında gerçekleştirilmiştir. Daha sonra numune 10 K/dak hızla soğutulmuş ve aynı sıcaklık aralığında tekrar ısıtılmıştır. Bundan sonra, kroze aynı koşullar altında -80°C ile 150°C arasında üçüncü kez ölçülmeden önce oda sıcaklığında 24 saat bekletilmiştir. DSC ölçümleri dinamik azot atmosferinde gerçekleştirilmiştir.
Ek olarak, PXRD ölçümleri iki örnek durumu üzerinde gerçekleştirilmiştir:
- Alınan numune
- 150°C'ye ısıtıldıktan ve oda sıcaklığında 24 saat bekletildikten sonra numune
Bu ölçümler solid-chem GmbH'de Bruker D8 Advance difraktometre ile gerçekleştirilmiştir.
Test Sonuçları
Şekil 2, üç ısıtma işlemi sırasında sorbitolün DSC eğrilerini göstermektedir. İlk ısıtma sırasında tespit edilen 91°C'lik ekstrapole edilmiş başlangıç sıcaklığına sahip endotermal pik, numunenin erimesinden kaynaklanmaktadır. Bu sıcaklık, ticari uygulamalar için en uygun olan gama formu olarak bilinen modifikasyon için tipiktir, çünkü en kararlı olanıdır.
10 K/dak hızla soğutulduktan sonra, takip eden ikinci ısıtmada Erime Sıcaklıkları ve EntalpileriGizli ısı olarak da bilinen bir maddenin füzyon entalpisi, bir maddeyi katı halden sıvı hale dönüştürmek için gerekli olan enerji girdisinin, tipik olarak ısının bir ölçüsüdür. Bir maddenin erime noktası, katı (kristal) halden sıvı (izotropik eriyik) hale geçtiği sıcaklıktır. erime piki tespit edilmemiştir: Numune artık herhangi bir kristal faz sergilememektedir ve -1°C'de (orta sıcaklık) camsı geçiş ile amorf bir durumdadır.
Kristalleşmenin gerçekleşmesi için oda sıcaklığında bir gün yeterlidir. Ancak, 57°C ve 81°C'de (pik sıcaklıkları) tespit edilen pikler, bunun ilk ısıtma sırasında tespit edilenden farklı bir kristal formu olduğunu kanıtlamaktadır. Bu DSC eğrisi kristalize eriyik olarak adlandırılan modifikasyon için tipiktir. Bu form gama formundan daha higroskopiktir. Bununla birlikte, şeffaf ve camsı görünümü nedeniyle ticari olarak, örneğin sert şekerlerin üretiminde kullanılır.
Bu çalışmada ölçülen kristal formların Erime Sıcaklıkları ve EntalpileriGizli ısı olarak da bilinen bir maddenin füzyon entalpisi, bir maddeyi katı halden sıvı hale dönüştürmek için gerekli olan enerji girdisinin, tipik olarak ısının bir ölçüsüdür. Bir maddenin erime noktası, katı (kristal) halden sıvı (izotropik eriyik) hale geçtiği sıcaklıktır. erime sıcaklıkları Tablo 1'de farklı literatür kaynakları ile karşılaştırılmıştır.
Tablo 1: Kristal formların tepe sıcaklıkları: bu çalışma ve farklı kaynaklar için kristal eriyik, alfa, gama ve amorf formun camsı geçiş sıcaklıkları.
| Form/Sıcaklık [°C] | Bu çalışma | Kaynak [1] | Kaynak [3] | Kaynak [4] | Kaynak [5] |
|---|---|---|---|---|---|
| Kristalize eriyik (1. pik) | 56.9 | 54.5 | 55 | - | - |
| Kristalize eriyik (2. pik) | 80.5 | 70.8 | 75 | - | - |
| Alfa | - | 85.9 | 86 | 88.5 | - |
| Gamma | 100.4 | 98.0 | 97 | 100 | 101.7 |
| Amorf | -1.3 | - | - | - | -0.4 |
Şekil 3, alındığı haliyle (altta) ve 150°C'ye ısıtıldıktan sonra oda sıcaklığında 24 saat bekletilen (üstte) numune üzerindeki PXRD sonuçlarını göstermektedir. İki eğri önemli ölçüde farklılık göstermektedir. Alınan numunenin ölçümünde tespit edilen pikler sorbitolün gama formuna karşılık gelmektedir (Şekil 4). Literatüre göre ([1], şekil 6 [sorbitol kristalize eriyik polimorfunun X-ışını toz kırınım deseni]), 150°C'ye ısıtıldıktan ve oda sıcaklığında bir gün kaldıktan sonraki eğri gerçekten de sorbitolün kristalize eriyiği olarak sınıflandırılabilir.
Sonuç
DSC 204 F1 Nevio ile tek bir ısıtma, tedarik edilen sorbitolün polimorfik formunun belirlenmesini sağlar. Gama formunun eriyikten 10 K/dak hızla soğutulması sırasında sorbitol kristalleşmez ancak amorf bir faz oluşturur. Bu amorf yapı, kristalize eriyik olarak adlandırılan yeni bir modifikasyon olarak oda sıcaklığında kristalleşebilir. Bu sonuçlar PXRD ölçümleri ile doğrulanmıştır.
Sorbitol modifikasyonlarının her biri farklı fiziksel özelliklere sahiptir. Bu yüzden işlenmeden önce karakterize edilmeleri gerekir. DSC 204 F1 Nevio gerekli sonuçları kolay, hızlı ve güvenilir bir şekilde sağlar.
Teşekkür
NETZSCH pXRD ölçümlerini ve değerlendirmesini gerçekleştirdiği için Almanya, Bochum'daki Solid-Chem GmbH'ye teşekkür eder.