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ORCID:  http://orcid.org/0009-0000-4726-2671
Document type: Trabalho de Conclusão de Curso
Access type: Acesso Aberto
Title: Etapas de nucleação e cristalização e avaliação de parâmetros deprocesso na fabricação de açucar
Author: Chrusciak, João Vitor Rolandi
First Advisor: Reis, Miria Hespanhol Miranda
First member of the Committee: Bessa, Lidiane Pereira
Second member of the Committee: Miguel, Karolyna Barros
Summary: O presente trabalho possui como objetivos a apresentação do processo de fabricação de açúcar a partir da cana-de-açúcar, com ênfase nas etapas de nucleação e cristalização da sacarose, consideradas fundamentais para a eficiência da fábrica de açúcar e a qualidade do produto final. Inicialmente, serão discutidos os conceitos relacionados à matéria-prima e às principais etapas do processamento, como extração, tratamento de caldo e evaporação, até a obtenção do xarope. O foco principal do trabalho recairá sobre os mecanismos físico-químicos envolvidos na nucleação, definida como a organização inicial das moléculas de sacarose em estruturas estáveis, e na cristalização, em que ocorre o crescimento desses núcleos. Será verificado que a supersaturação atuará como força motriz desses fenômenos, sendo influenciada por variáveis como temperatura, pureza do licor, viscosidade da massa e presença de impurezas. Entre tais impurezas, a dextrana será analisada quanto ao seu papel duplo: favorece simultaneamente a nucleação pela redução da água livre, compromete o crescimento dos cristais ao aumentar a viscosidade e dificultar a difusão. Também serão descritas as zonas de solubilidade (insaturada, metaestável, intermediária e lábil), sendo evidenciado que a cristalização ideal ocorre na região metaestável, por permitir o crescimento sem formação excessiva de núcleos. Haverá o desenvolvimento de modelos matemáticos para quantificar a taxa de crescimento dos cristais e a energia livre envolvida na nucleação, permitindo verificar como o controle operacional adequado pode evitar a formação de cristais pequenos e heterogêneos, que dificultam a centrifugação e reduzem a recuperação da sacarose. Além disso, serão analisados esquemas industriais de cozimento e centrifugação, destacando-se estratégias que assegurem boa esgotabilidade do licor mãe e distribuição uniforme dos cristais. Será verificado que o controle preciso dos parâmetros de processo é essencial para otimizar a produção, elevar a recuperação e garantir a uniformidade e a qualidade do açúcar.
Abstract: This study aims to present the sugar manufacturing process from sugarcane, with an emphasis on the nucleation and crystallization stages of sucrose, which are considered fundamental to the efficiency of the sugar mill and the quality of the final product. Initially, concepts related to the raw material and the main processing steps—such as extraction, juice treatment, and evaporation until syrup formation—will be discussed. The main focus of the study will be on the physicochemical mechanisms involved in nucleation, defined as the initial organization of sucrose molecules into stable structures, and in crystallization, where the growth of these nuclei occurs. It will be shown that supersaturation acts as the driving force behind these phenomena, being influenced by variables such as temperature, liquor purity, massecuite viscosity, and the presence of impurities. Among these impurities, dextran will be analyzed for its dual role: while it promotes nucleation by reducing free water, it hinders crystal growth by increasing viscosity and restricting diffusion. The solubility zones (unsaturated, metastable, intermediate, and labile) will also be described, highlighting that ideal crystallization occurs in the metastable region, as it allows crystal growth without excessive nucleation. Mathematical models will be developed to quantify the crystal growth rate and the free energy involved in nucleation, enabling an assessment of how proper operational control can prevent the formation of small and heterogeneous crystals, which impair centrifugation and reduce sucrose recovery. Furthermore, industrial schemes for boiling and centrifugation will be analyzed, emphasizing strategies that ensure effective exhaustion of the mother liquor and uniform crystal distribution. It will be verified that precise control of process parameters is essential to optimize production, increase recovery, and ensure the uniformity and quality of the sugar.
Keywords: SACAROSE
SUCROSE
CRISTALIZAÇÃO
AÇÚCAR
NUCLEAÇÃO
PROCESSOS.
CRYSTALLIZATION
NUCLEATION
SUGAR
PROCESSES
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Quote: CHRUSCIAK, João Vitor Rolandi. Etapas de nucleação e cristalização e avaliação de parâmetros de processo na fabricação de açúcar. 2025. 39 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Química) – Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2025.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/46057
Date of defense: 12-May-2025
Appears in Collections:TCC - Engenharia Química

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