3.Cristalizacin de lactosaLa lactosa puede estar presente en los productos lcteos en dos formas cristalinas, --hidrato y anhdrido, as como un amorfo mezcla de -y -formas "vidrio".Este vidrio lactosa no cristalina contiene los -y -formas en la misma proporcin que en la solucin de la que se gener.Soluciones de la lactosa son capaces de ser altamente sobresaturada antes de que ocurra la cristalizacin espontnea.3.1.Hbitos cristalinosLa cristalizacin en su concepto ms bsico es un proceso de dos etapas que implica la nucleacin y el crecimiento del ncleo a un tamao de macro (Nickerson, 1974).En general, la tasa de crecimiento de los cristales aumenta rpidamente a medida que la sobresaturacin (o presin precipitacin, expresada como proporcin de la concentracin real a la solubilidad) se incrementa (Twieg y Nickerson, 1968;van Kreveld y Michaels, 1965).La tasa es diferente para las diferentes caras de los cristales, un efecto que altera la forma de los cristales durante el crecimiento.Integracin superficie de cristal es un factor crtico en la formacin de cristales, mientras que la velocidad de difusin de -lactosa a la superficie no es limitante de la velocidad (Thurlby, 1976).La tasa de crecimiento de los cristales de lactosa no es muy diferente de la de sacarosa, cuando se considera que el crecimiento de cristales de lactosa se produce predominantemente o exclusivamente en slo una cara de la parte inferior-del cristal piramidal (Bhargava y Jelen 1996;Jelen y Coulter (1973a )yJelen y Coulter (1973b)).Varias investigaciones de mayor edad, sobre todo en los Pases Bajos en la Cooperativa Condensfabriek Friesland, se centr en los mecanismos y la cintica de la formacin de cristales de lactosa y el crecimiento en gran detalle (por ejemplo,van Kreveld, 1969;van Kreveld y Michaels, 1965;Visser, 1983).3.2.Formas y cristalizacinLas formas de pirmide, y tomahawk de prisma son las formas ms comunes pero cristales de lactosa pueden ser observados en una variedad de otras formas, dependiendo de las condiciones de cristalizacin.El principal factor que rige la forma de cristales de lactosa es la sobresaturacin de la solucin (Herrington, 1934).Elevadas fuerzas de sobresaturacin de cristalizacin rpida y nica forma de prismas.Como sobresaturacin disminuye, la forma cristalina dominantes los cambios en las placas en forma de diamante, a continuacin, a las pirmides y hachas de guerra, y finalmente al pleno desarrollo de cristal que muestra una multitud de rostros (Holsinger, 1988;Jelen y Coulter, 1973a;Nickerson, 1979;van Kreveld y Michaels, 1965).Estudios ms recientes demostraron las interrelaciones fsico-qumicas de las soluciones acuosas de lactosa en diferentes grados de sobresaturacin, temperaturas, diferentes etapas de cristalizacin y en la presencia o ausencia de diferentes disolventes orgnicos miscibles en agua (Zeng, Martin, Marriott, y Pritchard, 2000b) .Aunque la mayora de los cristales de lactosa se encontr que se observaron cristales alargados cbicas, con concentraciones iniciales ms altas de lactosa dando como resultado partculas ms alargadas ya sea en forma de hacha o piramidal, a concentraciones ms altas.3.3.Efectos de la acidez, la alcalinidad y salesEl pH es un factor importante en la cristalizacin de lactosa (Nickerson y Moore, 1974b).El efecto se ha atribuido a su influencia en la tasa de mutarrotacin, como cristalizacin elimina slo un anmero del equilibrio, que puede llegar a reducirse en forma de cristalizar si mutarrotacin es lento.Sin embargo,Twieg y Nickerson (1968)yNickerson y Moore (1974b)demostraron que la mutarrotacin se hace limitante slo cuando la cristalizacin se produce rpidamente con una gran rea de superficie.Condiciones alcalinas acelerar la cristalizacin, sino tambin favorecen la formacin de productos de degradacin de lactosa que pueden inhibir la cristalizacin.Sin embargo, la adicin de lactato de calcio o K2HPO4(ambos de los cuales incrementar el pH) result en efectos opuestos sobre la cristalizacin (Bhargava y Jelen, 1996), lo que indica efectos adicionales de la composicin mineral y la fuerza inica.Valores de solubilidad lactosa en suero permeado de UF soluciones, as como sistemas modelo parecen estar directamente relacionados con las tasas de crecimiento de los cristales de lactosa, aunque las tasas de crecimiento de los cristales fueron menores en permeado que en las soluciones de lactosa pura (Bhargava y Jelen, 1996).La presencia de impurezas no-lactosa como la riboflavina o KCl podra ser responsable de este efecto (Jelen y Coulter, 1973b;inteligente, 1988).Cuando se aaden sales especficamente a soluciones acuosas puras, diversas sales tuvieron efectos muy diferentes sobre las tasas de crecimiento de los cristales (Jelen y Coulter, 1973b;inteligentes, 1988).Algunas sales llevaron a significativamente mayores tasas de crecimiento de cristal, y su efecto fue dependiente de la concentracin.Por lo tanto, las concentraciones de sal de por s parecen ser factores importantes que influyen en las tasas de crecimiento, con cada sal ejercer un efecto diferente.Adems, algunas sales parecen cambiar la forma de los cristales que conducen a alargamientos, formas similares a agujas o escamas formas triangulares (Bhargava y Jelen, 1996;Jelen y Coulter, 1973b).3.4.Otros componentes de la leche, los productos qumicos y los ingredientes alimentariosEl metanol y el etanol aceleran la cristalizacin por tanto como 30-60% incluso en (1%) a bajas concentraciones (Nickerson, 1974;van Kreveld y Michaels, 1965).Alcoholes reducen la solubilidad de la lactosa y apoyan la nucleacin espontnea.El ltimo efecto, la aceleracin de la formacin de cristales, puede apoyar la teora de paso (paso generacin y el crecimiento rpido) en la cristalizacin de lactosa (Michaels & Van Kreveld, 1966;Nickerson & Moore (1974a)yNickerson & Moore (1974b)).En los productos lcteos, la presencia de "impurezas" o productos qumicos utilizados como aditivos alimentarios puede inhibir o acelerar el crecimiento de cristales de lactosa, alterar la forma cristalina (Jelen y Coulter, 1973b) o no tener efecto.En algunos casos, las impurezas pueden inhibir la formacin de los ncleos.Los efectos sobre el crecimiento de cristales son una funcin de las interacciones fsico-qumicas intrincados de energas disponibles, la tasa de adsorcin a las diversas caras del cristal, el impedimento estrico causado por las protenas y polisacridos, tendencia a la nucleacin espontnea, y la concentracin de las sustancias en cuestin (Nasirpour, Scher , Lindner, y Desobry, 2006;Nickerson, 1974).En la presencia de impurezas, cristales de lactosa tienden a ser en forma de grumos y de forma irregular, en lugar de ceder los cristales caractersticos obtenidos a partir de soluciones simples lactosa (Nickerson, 1962).La gelatina es un ejemplo de un inhibidor de la cristalizacin que reduce la tasa de 25-60%.Sin embargo, la gelatina no puede suprimir la nucleacin en soluciones lactosa altamente sobresaturadas, lo que explica su falta de efectividad en la prevencin de sandiness en helados (Nickerson, 1962).Por otro lado, diversas gomas marinos y vegetales son ampliamente utilizados en formulaciones de helados, debido a que inhiben la formacin de ncleos de cristales de lactosa.Sistemas que contienen carragenina se ha demostrado que inhiben la cristalizacin (Kouassi, Jouppila, y Roos, 2002).Los geles pueden proporcionar un "entorno protector", presentando as un mecanismo de "control" de la velocidad de cristalizacin, as como la uniformidad de los cristales (Zeng, Martin, Marriott, y Pritchard, 2000a).3.5.Condiciones de proceso industrialCristalizacin lactosa es particularmente complicado en sistemas lecheros complejos sometidos a condiciones industriales de proceso, tales como el secado por pulverizacin, liofilizacin, y varias situaciones de almacenamiento.En estos casos, los cristales distintos comienzan a coexistir con lactosa amorfa.Durante el almacenamiento, la velocidad de cristalizacin en los polvos secos que contienen lactosa aumenta con el aumento de la humedad relativa (Miao y Roos, 2005), y es mayor en materiales secados por pulverizacin que en los materiales liofilizados.La velocidad de cristalizacin fue menor en todas las mezclas de lactosa / protena que en lactosa pura (Haque y Roos, 2004).Las protenas tienen un profundo efecto sobre la cristalizacin de la lactosa (Kouassi et al, 2002.;Miao y Roos, 2005).Lactosa monohidrato cristalizado principalmente como -lactosa en lactosa / protena de suero y lactosa / gelatina mezclas secadas por pulverizacin.Anhidro -lactosa y -lactosa monohidrato cristales formados en liofilizado de lactosa / protena de suero y mezclas de lactosa / gelatina, mientras que slo el monohidrato de -lactosa cristaliz en tanto secada por pulverizacin y se liofiliz mezclas de lactosa / caseinato de Na-(Miao y Roos, 2005).En la leche desnatada liofilizada, la lactosa cristalizada como una mezcla anhidra de -y -lactosa en una relacin molar de 5:03 (Jouppila, Kansikas, y Roos, 1997).3.6.Lactosa no cristalina amorfo (vidrio lactosa)Cuando una solucin de lactosa se seca rpidamente, su viscosidad aumenta con tanta rapidez que la cristalizacin no pueden llevarse a cabo y la lactosa seca forma una amorfa (no cristalina) a la lactosa "cristal".La lactosa en la leche en polvo (por pulverizacin, rodillo, o secado por congelacin) es no cristalina y existe en la misma mezcla en equilibrio de -y -lactosa como exista en la leche antes de secar (Nickerson, 1974;Zadow, 1984).La temperatura de transicin vtrea de la lactosa est influenciada por su concentracin, la humedad relativa, y la presencia de otros componentes de la leche (Jouppila y Roos, 1994;Roos y Karel, 1992).La pegajosidad de polvos lcteos ha demostrado estar relacionada directamente con la temperatura de transicin vtrea (Paterson, Brooks, Bronlund, y Foster, 2005).3.7.La lactosa en los productos alimenticios de calidad y aplicaciones industrialesLos principios de cristalizacin y los factores que influyen en el crecimiento de cristales de lactosa se han aplicado a los productos lcteos para entender las consecuencias de las condiciones de procesamiento de lactosa que contienen los productos lcteos en su calidad.En general se entiende que la cristalizacin rpida produce cristales pequeos (Fox & McSweeney, 1998;Nickerson, 1974).Los diseos innovadores de equipos y tcnicas de procesamiento apropiadas (tales como la siembra de una cantidad suficiente de cristales pequeos) permiten la elaboracin de productos de alta calidad, incluso bajo condiciones de proceso de alto rendimiento.Uno de los defectos de textura ms objetables en los productos lcteos es arenoso que puede ocurrir sobre todo en los helados y el noruego mysost queso de suero.Sandiness es causada por cristales de lactosa que son lo suficientemente grandes como para ser detectable en la boca, pero que no se disuelven fcilmente, produciendo as una sensacin spera o arenosa.Vidrio lactosa en la leche y suero de leche en polvo secados por pulverizacin es estable si protegido de la humedad, pero es muy higroscpico, causando pegajosidad y apelmazamiento (Haque y Roos, 2005;Holsinger, 1988;Paterson et al, 2005.).En la industria farmacutica, la lactosa se usa comnmente como un agente de carga en las formulaciones farmacuticas para los medicamentos humanos y veterinarios (EMEA, 2002;Miao y Roos, 2005).La uniformidad de los cristales, suavidad de la superficie, as como formas favorables son de importancia crtica para aplicaciones mdicas.La fuente y el grado de lactosa pueden tener un efecto sustancial en la administracin de frmacos.Por ejemplo, en una aplicacin de polvo seco-inhalador de aumentar la relacin de alargamiento de los cristales de lactosa mejor el perfil mdico de la droga en cuestin de manera significativa.Cuanto mayor capacidad de dispersin y de la fraccin de partculas finas de la lactosa parecieron ser factores responsables (Larhrib, Martin, Prime, y la cadena Marriott, 2003).