Capítulo-12-Cristalização

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CRISTALIZAÇÃO 
Profa. Maria Laura Luz 
Introdução 
Cristalização é uma operação de 
separação, que a partir de uma 
mistura líquida são obtidos cristais 
puros. 
 
Introdução 
Cristal é uma estrutura 
tridimensional cujos átomos 
estão em arranjo regular 
 
cristal 
 amorfo 
Introdução 
Separar um produto líquido, em uma fase sólida e 
outra líquida, de diferentes composições, sendo 
uma ou ambas frações os produtos do processo 
Não se pretende a separação da fase sólida, mas 
que o produto retenha toda a matéria-prima 
Importância e métodos de 
cristalização 
Importância: purificar um produto 
Métodos: 
Por resfriamento 
Por adição de antissolvente 
Por evaporação 
Por precipitação 
https://www.youtube.com/watch?v=LvvBUewOOgU 
https://www.youtube.com/watch?v=uQFv5hjZNhw 
https://www.youtube.com/watch?v=Jl4z9p1j1C4 
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Mel cristalizado 
Sorvete 
forma de pedras hexagonais 
irregulares grandes e pequenos dendrítica = agulhas 
Introdução 
A formação de cristais de gelo em um sorvete 
ou na natureza ocorre em 3 estágios durante 
uma fase dinâmica e uma fase estática 
- fase dinâmica: pequenos núcleos de gelo se 
formam (nucleação ) e depois crescem para 
formar cristais (cristalização). 
- fase estática: o gelo endurece e os cristais se 
agregam em blocos cada vez maiores 
(recristalização ) 
 
Fases da cristalização 
Cristalização é o processo onde átomos ou 
moléculas se organizam em uma estrutura de 
cristais rígida e bem definida para minimizar 
seu estado energético. 
Introdução 
Para separar os cristais do “líquido-mãe” é 
conveniente que estes sejam de tamanho similar 
O cristal costuma ter uma composição 
determinada, ao se separar, de uma dissolução de 
composição variável 
 
 
Introdução 
Os problemas de operação de cristalização 
mais frequentes são: 
rendimento de um determinado produto 
pureza do produto 
energia necessária para resfriamento, evaporação, 
etc. 
forma dos cristais 
uniformidade/distribuição dos cristais por tamanho 
tamanho dos cristais 
velocidade de cristalização 
Introdução 
Para que um sólido dissolto se deposite sobre um 
cristal tem que haver um certo estado de 
desequilíbrio com uma força motriz ou potencial 
químico (concentração), entre a dissolução e a 
camada de transição sobre a superfície cristalina. 
A dissolução tem de estar sobressaturada com 
relação aos cristais. 
Introdução 
Como os cristais se dissolvem em proporção 
inversa ao seu tamanho, pode-se regular a 
concentração de maneira que os cristais grandes 
sigam aumentando de tamanho, enquanto que os 
pequenos continuem invariáveis e até se 
dissolvam. 
>velocidade = cristais menores 
<velocidade = cristais maiores 
Fases de formação 
Nucleação 
Crescimento do cristal 
 
Nucleação 
Em uma solução sobressaturada, pode ou não 
ocorrer a nucleação dos cristais 
Em soluções sobressaturadas a cristalização 
pode ocorrer por geração de núcleos na própria 
solução (nucleação espontânea) 
O controle da sobressaturação é importante já 
que o grau de sobressaturação influi na conduta 
da nucleação 
 
Nucleação 
Determinação da temperatura (direta) e 
concentração da solução (indireta: elevação do 
ponto de ebulição, viscosidade ou condutividade 
elétrica). 
Crescimento dos cristais 
Após a nucleação, os cristais crescem na solução 
sobressaturada 
A presença de impurezas pode reduzir a 
velocidade de crescimento dos cristais 
A forma externa ou “hábito” de um cristal 
depende das condições de crescimento 
Crescimento dos cristais 
Os cristais que crescem rapidamente em soluções 
altamente sobressaturadas tendem a desenvolver 
hábitos extremos, adotando formas aciculares 
(longas agulhas) ou uma estrutura dentrítica 
(arboriforme), pois cristais de tal forma têm 
elevada superfície específica e, portanto, podem 
dissipar mais facilmente o calor liberado, ao se 
depositar o material da solução, sobre o cristal em 
um estado de menor energia. 
Crescimento dos cristais 
A presença de “impurezas” na solução também 
pode afetar a forma dos cristais, influindo 
seletivamente nas velocidades de crescimento das 
diferentes faces do cristal. 
 Os materiais que produzem tal efeito são 
conhecidos como “modificadores de hábito”, p.ex., 
a rafinose, presente naturalmente na beterraba 
açucareira, quando concentrada entre 0,5-1,0% 
promove aos cristais de sacarose um aspecto 
cúbico característico. O próprio solvente pode ser 
um modificador de hábito. 
Processos industriais de cristalização 
que implicam na separação 
Operações nas quais a fase líquida é o 
produto desejado 
Hibernação de óleos 
Os óleos contêm alguns glicerídeos que depositam-se em 
forma de cristais sólidos, quando os óleos são mantidos a 
temperaturas de refrigeração ( 5oC). Esses prejudicariam o 
aspecto do óleo, podendo provocar a ruptura da emulsão da 
maionese. Tem-se por objetivo formar cristais grandes, que 
retenham o mínimo de óleo líquido, por isso a refrigeração é 
feita lentamente ( 2 a 3 dias), evitando-se a agitação para 
não ocorrer a desintegração dos cristais. Ao final do 
processo, filtra-se a mistura óleo líquido e cristais, de modo 
a reduzir a um mínimo o dano aos cristais. 
 
Processos industriais de cristalização 
que implicam na separação 
Operações nas quais a fase líquida é o 
produto desejado 
Concentração por congelamento 
produção de concentrados de sucos cítricos conserváveis 
por congelamento, para concentração de bebidas alcoólicas, 
ajuste do conteúdo alcoólico do vinho, concentração 
preliminar de alimentos líquidos antes da liofilização 
Nesse método não ocorre degradação por calor e obtém-se 
produtos de alta qualidade. Porém, só se consegue um grau 
de concentração limitado e é mais oneroso que a 
evaporação. Parte da fração dos sólidos solúveis é perdida, 
do concentrado, ao acompanhar os cristais de gelo, durante 
a separação. 
Processos industriais de cristalização 
que implicam na separação 
Operações nas quais a fase sólida é o produto 
desejado 
sacarose, lactose, ácido cítrico 
Fabricação do açúcar 
As soluções de sacarose não podem ser aquecidas acima de 
85oC, devido à formação de impurezas coloridas. Abaixo de 
55oC a velocidade de cristalização é muito lenta. 
Introduzir no evaporador uma quantidade de xarope 
suficiente para cobrir o trocador de calor e concentrá-lo até 
obter uma solução sobressaturada. Após, adiciona-se açúcar 
finamente dividido, seguindo-se o crescimento dos cristais 
Processos industriais de cristalização 
que não implicam a separação 
produção de congelados, manteiga 
Cristalização de gelo nos alimentos 
Quanto mais rápido for o congelamento, maior será a 
velocidade de nucleação e menor será o tamanho dos 
cristais formados 
No congelamento lento de produtos com estrutura celular, 
os núcleos de gelo se formam no espaço intercelular e 
crescem pela difusão da água pela parede celular. As 
células se modificam devido à desidratação e pela pressão 
exercida pelos grandes cristais de gelo externos à célula se 
rompem 
 Durante o descongelamento, esses líquidos são drenados, 
resultando em um alimento com características de textura 
alterada 
Cristais em congelamento rápido x lento 
 
3 a 12 h 
extracelular 
minutos 
intracelular 
Cristais em congelamento rápido x lento 
Qualidade da carne devido ao tamanho 
dos cristais 
-Grandes cristais 
-Rompem a 
parede celular 
-Pequenos cristais 
-Parede celular 
intacta 
Congelamento Descongelamento 
Equipamentos 
O equipamento mais simples de cristalização 
consiste em um depósito, no qual a dissolução 
esfria naturalmente, sem considerar-se a 
evaporação que possa ocorrer. 
Não se consegue regular o tamanho dos 
cristais, sendo que este sistema favorece a 
formação de grandes cristaisEquipamentos 
O cristalizador a vácuo esfria a dissolução 
evaporando parte do dissolvente. 
A operação pode ser contínua ou descontínua. 
A alimentação se introduz em recipiente no 
qual se diminui a pressão, geralmente por 
ejetores de vapor. 
Neste cristalizador a dissolução esfria e 
concentra ao mesmo tempo. 
Uma bomba centrífuga promove a circulação 
da solução ou agitadores de hélices 
 
Tanque de cristalização 
Cristalizador-Evaporador 
Cristalizador a vácuo 
Aplicações 
Sal de cozinha 
Fabricação de açúcar 
Indústrias: farmacêutica, química, 
metalúrgica, etc. 
OBRIGADA!