Bestimmung amorpher Anteile
Amorphe Phasen sind hygroskopischer als kristalline Materialien und beeinflussen Fließfähigkeit, Löslichkeit und Stabilität von Pulvern. Mit den proUmid DVS-Systemen lassen sich selbst geringe amorphe Anteile quantifizieren und deren Rekristallisationsverhalten unter kontrollierter Temperatur und Luftfeuchte verfolgen.
Anwendungsbeispiele
Amorphe Laktose in der pharmazeutischen Industrie
Laktosepulver werden häufig in pharmazeutischen Produkten verwendet. Sowohl bei der Pulverherstellung als auch bei der Weiterverarbeitung zum Endprodukt führen Vorgänge wie Trocknen, Mahlen oder Kompaktieren häufig zur Bildung von amorpher Laktose. Die Kontrolle und Quantifizierung des amorphen Anteils ist in der pharmazeutischen Forschung von hohem Interesse, da bereits geringe amorphe Anteile zu erheblichen Veränderungen des Produktes hinsichtlich der Verarbeitungseigenschaften, der physikalischen und chemischen Stabilität und der Wirksamkeit von Arzneimitteln führen können. Dies wird auf die hohe Hygroskopizität der amorphen Phase und ihr hohes Wasserbindungsvermögen zurückgeführt. Unter ungünstigen Umgebungsbedingungen kommt es dadurch häufig zu einer unkontrollierten Rekristallisation. Die Application Note 20-05 und das White Paper 20-01 demonstrieren die Anwendbarkeit der dynamischen Wasserdampfsorptionsanalyse für die quantitative Bestimmung von amorpher Laktose. Eine Methode zur Auswertung der Messdaten und zur Erstellung der Kalibrierkurve wird vorgestellt.
Amorphe Laktose in Lebensmitteln
Produkte auf Milchpulverbasis werden in vielen verarbeiteten Trockennahrungsmitteln wie Säuglingsnahrung, Süßigkeiten, Backwaren, Sportlernahrung oder Instant-Saucen und Suppen verwendet. Laktose als Zuckerbestandteil der Milch, geht dabei bei der Herstellung oder Verarbeitung teilweise in einen amorphen Zustand über anstatt zu kristallisieren.
Die hohe Affinität amorpher Laktose Feuchtigkeit zu adsobieren, begünstigt eine unkontrollierte Kristallisation. Dadurch können bereits geringe Mengen an amorpher Laktose einen großen Einfluss auf die Verarbeitungseigenschaften des Produktes, wie z.B. die rheologischen Eigenschaften von Schokolade, haben. Auch die Kristallisation von amorpher Laktose im Endprodukt kann z.B. zu Klumpenbildung führen und so die Handhabung und die sensorische Qualität negativ beeinflussen. Daher ist die Kenntnis des amorphen Anteils wichtig, um Produkte und Prozesse gezielt anpassen zu können.
Application Note 20-01 und White Paper 20-01 zeigen eine Methode zur Bestimmung des amorphen Anteils von Laktose in Lebensmittelprodukten mittels DVS und präsentieren eine Möglichkeit zur Auswertung der erhaltenen Ergebnisse.
Amorphe Anteile in Saccharose und saccharosehaltigen Modell-Lebensmittelsystemen
Amorphe Saccharose entsteht oftmals bei der Verarbeitung von Saccharose und saccharosehaltigen Lebensmittelmischungen. Die Hygroskopizität der amorphen Anteile begünstigt die Sorption von Wasserdampf aus der Umgebung, was zur Rekristallisation führt. Die damit verbundenen Produktveränderungen, wie verminderte Fließfähigkeit, Verklumpung und sensorische Eigenschaften, führen zu einem Verlust an Produktqualität. Daher ist die Untersuchung der Kristallisationskinetik und die Quantifizierung des amorphen Anteils wichtig, um Rückschlüsse auf Produktstabilität und -eigenschaften zu ziehen. In Application note 20-02 und White Paper 20-02 wird eine Methode zur Bestimmung des amorphen Anteils in Saccharose und saccharosehaltigen Lebensmitteln vorgestellt. Anhand von Modell-Lebensmittelsystemen wird eine Methode zur Erstellung einer Kalibrierkurve sowie der Einfluss weiterer Inhaltsstoffe auf die Saccharose-Kristallisation demonstriert.
Literaturstellen zur Bestimmung amorpher Anteile mit den proUmid DVS-Geräten
Jasper Vollenbroek, et al. „Determination of low levels of amorphous content in inhalation grade lactose by moisture sorption isotherms.“ International journal of pharmaceutics 395, 62-70, 2010. DOI
Matthias Gorny, et al. „Quantifying the degree of disorder in micronized salbutamol sulfate using moisture sorption analysis.“ Drug development and industrial pharmacy 33, 235-243, 2007. DOI
Ronja Wittmann, „Amorphe Laktose – Untersuchungen zur Quantifizierung und zum Einfluss auf die Stabilität von Pulvermischungen zur Inhalation“, Dissertation Christian-Albrechts-Universität, Kiel, 2014. Link
Wolfgang Danzl and Gottfried Ziegleder. „Untersuchung der Kristallisation amorpher Lactose in Milchpulver anhand Dynamischer Wasserdampfsorption.“ Chemie Ingenieur Technik 80, 351-357, 2008. DOI
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proUmid ist spezialisiert auf die Herstellung und weltweiten Vertrieb von Systemen zur Messung der Sorptionseigenschaften von Materialien sowie von Feuchtegeneratoren für analytische Anwendungen. Unsere Geräte und Instrumente werden weltweit in einer Vielzahl unterschiedlicher Anwendungen zur Wasserdampfsorption sowie zur Regelung der relativen Feuchtigkeit in Analysegeräten eingesetzt.