Cristalização: Processo de Separação

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO – UFMA
CENTRO DE CIÊNCIAS SOCIAIS, SAUDE E TECNOLOGIA - CCSST
DISCIPLINA: OPERAÇÕES UNITÁRIA II DOCENTE: REGIANE
DISCENTES: DARCIA SOUZA E THAINÃ APARECIDA
CRISTALIZAÇÃO
A cristalização consiste de um processo de separação em que a partir de uma solução homogênea saturada, pode-se obter um produto na forma de partículas sólidas, tipicamente cristalino, por meio da perda de solubilidade. Com a criação de condições termodinâmicas, as moléculas podem se aproximar e se agruparem em cristais. (McCABE, 2000)
CRISTALIZAÇÃO
Existem diversos métodos para se cristalizar uma solução, podendo ser simples ou até os mais complexos. (FOUST, 2011)
CRISTALIZAÇÃO
Os cristais podem ser definidos como uma configuração organizada, em rede tridimensional regular, de átomos, moléculas ou íons.
 A distância e ângulos entre as partículas são influenciados pelas condições de crescimento dos cristais. (FOUST, 2011).
CRISTALIZAÇÃO
CIRSTALIZAÇÃO
A nucleação é o processo que define o tamanho dos cristais do produto, e por consequência, suas propriedades físicas e também sua pureza. (GIULIETTI, 2001)
NUCLEAÇÃO
A supersaturação da solução afeta a taxa de nucleação, pois quanto maior a saturação, maior será a taxa de nucleação. (GIULIETTI, 2001)
Nucleação primaria e Nucleação secundaria 
NUCLEAÇÃO
A cristalização, pode ter como objetivo cristalizar uma substância de uma solução homogênea normalmente multicomponente, purificação de um produto ou a produção de cristais com propriedades específicas. (GIULIETTI, 2001)
METODOS DE CRISTALIZAÇÃO
A escolha do tipo de operação ou modo de cristalização a ser utilizada, sendo a operação contínua ou descontinua (por batelada), obedecem critérios como objetivo da cristalização, requisitos para pureza dos cristais entre outros. (GIULIETTI, 2001) 
METODOS DE CRISTALIZAÇÃO
Na indústria, o critério mais utilizado é a capacidade de produção, com limitação econômica entre os processos próximo a 1000 kg/dia. O processo contínuo normalmente produz de 50 a 200 kg/h e o por bateladas pode ser projetado para qualquer escala. (GIULIETTI, 2001)
METODOS DE CRISTALIZAÇÃO
Quais as vantagens e desvantagens da utilização da cristalização contínua ? 
METODOS DE CRISTALIZAÇÃO
Quais as vantagens e desvantagens da utilização da cristalização descontinua ou em bateladas ?
METODOS DE CRISTALIZAÇÃO
Cristalização por arrefecimento
É a forma mais eficaz para produzir a supersaturação, nos casos em que a solubilidade aumenta muito com a temperatura; 
 Os cristalizadores de arrefecimento podem ser contínuos ou descontínuos.
TIPOS DE CRISTALIZAÇÃO
Cristalizador Descontinuo
Indicados para processamento de pequeno porte; 
Vantagens: Baixo custo de instalação; Operação simples.
Desvantagens: Solubilidade mínima nas superfícies das serpentinas; São dispendiosos em relação a mão-de-obra; Levam a um produto muito irregular. 
TIPOS DE CRISTALIZAÇÃO
Cristalizador continuo
 Swenson-Walker
Projetado em 1920; 
Grande calha semicilíndrica; 
Superfície raspada; 
Agitador helicoidal; 
Líquido mãe retorna ao processo e os cristais úmidos são centrifugados. Cristalizador Swenson-Walker
TIPOS DE CRISTALIZAÇÃO
Cristalização por evaporação
Operação responsável por concentrar a solução através da vaporização do solvente por ebulição; 
A evaporação juntamente com a cristalização é uma operação na qual ocorrem diversos processos de transferência de calor e massa.
TIPOS DE CRISTALIZAÇÃO
Na indústria, o equipamento de evaporação é construído para operar continuamente, com uma grande superfície de troca térmica, ebulição muito violenta, levando a uma rápida evolução de líquido para vapor; 
 É comum encontrar os seguintes problemas: espumejamento, formação de incrustações, sensibilidade ao calor, corrosão e limitações no espaço.
TIPOS DE CRISTALIZAÇÃO
Incrustações 
Partículas sólidas provenientes da evaporação da solução são depositadas na parede do equipamento.
“Solubilidade invertida” : quando a solubilidade decresce com o aumento da temperatura.
TIPOS DE CRISTALIZAÇÃO
Cristalização por evaporador
Somente cristais grandes podem sedimentar; 
Os cristais menores retornam ao evaporador
TIPOS DE CRISTALIZAÇÃO
Cristalização por evaporação 
Cristalizador Oslo 
 Efetua o controle da distribuição granulométrica dos cristais (DGC), necessário para que o produto final seja de qualidade, sendo essa uma das grandes preocupações dos projetistas dos cristalizadores. 
 O aquecedor externo também pode ser usado como resfriador.
TIPOS DE CRISTALIZAÇÃO
Cristalizador a vácuo 
A evaporação é obtida pelo “flash” da solução quente num vaso a pressão baixa. 
Pode ser operada continuamente ou descontinuamente.
TIPOS DE CRISTALIZAÇÃO
Cristalização drowning – out
consiste na adição de um segundo solvente (antissolvente) que reduz a solubilidade do soluto.
A principal vantagem é que ela reduz o consumo de energia 
TIPOS DE CRISTALIZAÇÃO
Cristalização fracionada
Processo de separação de misturas
É um processo de separação de misturas, onde as substâncias da mistura são sólidas.
Quando se quer obter substâncias muito puras utiliza-se este método.
TIPOS DE CRISTALIZAÇÃO
Objetivo na indústria de alimentos 
Aumentar o período durante o qual o alimento permanece adequado para o consumo, vida de prateleira. Aumentar a variedade da dieta inclui a modificação da forma do alimento para o consumo ou para permitir outros processamentos. Aumentar a praticidade na preparação doméstica das refeições e a facilidade de consumo em locais distantes inclui pratos prontos. Fornecer nutrientes necessários para a saúde e incrementar a qualidade nutritiva dos alimentos e gerar lucro para os fabricantes. 
APLICAÇÕES NA INDÚSTRIA
Frutas cristalizadas 
É utilizado o método do de cristalização por secagem osmótica.
O processo em si consiste na desidratação do alimento através da sua imersão em uma solução açucarada de alta concentração. 
A técnica de cristalizar serve como agente de conservação e preservação dos alimentos selecionados.
APLICAÇÕES NA INDÚSTRIA
APLICAÇÕES NA INDÚSTRIA
Açúcar
 A separação da sacarose das impurezas associadas nas soluções sacarinas é o objetivo fundamental na fabricação de açúcar. Este objetivo é alcançado através da cristalização da sacarose
A separação da sacarose dos não-açúcares, por meio da cristalização, exige repetidas cristalizações, tantas quantas sejam economicamente possíveis.
CONCLUSÃO
É clara a importância da cristalização nos mais diversos setores industriais. Um processo de cristalização conduzido da maneira correta possui alto rendimento, viabilizando-o economicamente, mas produz também o produto com as especificações requeridas para a sua aplicação.
FOUST, A. S. et al. Princípios de Operações Unitárias. Tradução de Horácio Macedo. 2. Ed. Rio de Janeiro: LTC, 2011. 
GIULIETTI, M. HOSTOMSKY, J. NYVLT, J. Cristalização. São Carlos: EdUFESCar/IPT, 2001. 
McCABE; SMITH.Unit Operations of Chemical Engineering.McGraw-Hill, N. Y., 2000.
JOAO. CRISTALIZAÇÃO EM ALIMEENTOS . EJEQ, 2019. DISPONIVEL EM: https://www.ejeq.com.br/tudo-sobre-cristalizacao/ Acesso em : 10 de julho de 2022.
REFERENCIAS