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A formação dos cristais de açúcares é um processo espetacular, tanto do ponto de vista operacional quanto do ponto de vista molecular. Quando unimos os dois pontos de vista (operacional e molecular), descobrimos conceitos fascinantes. Neste trabalho, irei fazer um levantamento sobre alguns aspectos da cristalização da sacarose.
Podemos definir cristalização como sendo a mudança de estado do soluto que até então está em solução para um estado cristalino sólido devido ao aumento da concentração do meio.
Antes de entrarmos mais a fundo na cristalização, temos que entender um processo chamado de solvatação ou interação entre o soluto e o solvente (água e sacarose) que consiste em uma solução que possui água suficiente para dissolver todo o soluto presente no meio através de interações como a ligação de hidrogênio entre a água e a sacarose. Enquanto a quantidade de água for suficiente para interagir com todas as moléculas de sacarose, a cristalização não ocorre, porém, a partir do momento que a quantidade de água diminui (aumento da concentração), as moléculas de sacarose, que até então estavam dissolvidas na água, irão surgir dando origem aos novos cristais ou desenvolvendo os cristais já existentes.
Abaixo na figura 1 temos a estrutura da sacarose contendo as identificações dos hidrogênios que formam a ligação de hidrogênio com a água conferindo a sua solubilidade.

Esses hidrogênios presentes nas hidroxilas (- OH) da estrutura da sacarose são passíveis de formar ligações de hidrogênio ou pontes de hidrogênio com a água conferindo a solubilidade, isto porque a dissolução de um soluto (sacarose) depende de interações com a água, além disso, caso o meio não tenha a quantidade de água suficiente para dissolver a sacarose, a ligação de hidrogênio pode ocorrer entre as próprias moléculas de sacarose (interação intermolecular) formando assim os cristais.
Agora que entendemos como ocorre a interação entre a molécula de sacarose e a molécula de água, fica claro perceber que se a quantidade de água não for suficiente para interagir com todas as moléculas de sacarose, esses dissacarídeos serão obrigados a interagir entre si, ou seja, irá ocorrer uma interação intermolecular entre as moléculas de sacarose dando origem a um agrupamento que é denominado de núcleo cristalino.
Vamos imaginar uma solução de água e sacarose de maneira que a quantidade de sacarose é menor que a quantidade máxima que pode ser dissolvida, chamamos de solução insaturada. Uma solução de água e sacarose que contém a quantidade máxima de açúcar dissolvido é chamada de solução saturada. Por fim, quando a solução contém mais açúcar do que a quantidade máxima do coeficiente de solubilidade, esta solução é denominada supersaturada.
Como vimos, os cristais são formados por uma junção de moléculas de sacarose, essas ligações intermoleculares ocorrem através das ligações de hidrogênio, porém, é necessário que este cristal cresça até um tamanho (L) superior ao tamanho crítico, desta forma, o cristal ganha estabilidade para continuar o seu desenvolvimento até atingir a granulometria desejada, esta união de moléculas de sacarose estável no estado sólido cristalino recebe o nome de núcleo, isto é, a formação deste agrupamento estável (que não corre o risco de dissolver novamente) de moléculas de sacarose é chamada de nucleação. De acordo com Van Hook (1959) e também citado por Paulo Mantelatto (2005), o agrupamento estável de moléculas de sacarose é formado por 80 moléculas deste dissacarídeo correspondendo a um raio crítico de 190 nm, esta quantidade garante que o núcleo se forme e sobreviva como cristal.
Diante dos fatos mencionados acima, criou-se um gráfico contendo as curvas de subsaturação, saturação e supersaturação da sacarose com a intenção de aperfeiçoar o processo de cristalização. Podemos encontrar este gráfico facilmente na literatura como, por exemplo, na obra de Peter Rein. Antes de fazer uma análise do gráfico em questão, temos que saber que as condições de solubilidade, concentração e temperatura do gráfico em questão são totalmente verdadeiras para soluções puras de sacarose, ou seja, levando em consideração que o caldo de cana possui vários componentes além da sacarose, podem existir variações dos valores de saturação na prática, pois outras substâncias podem alterar o coeficiente de solubilidade do meio, mesmo diante destas variações, os valores do gráfico servem como uma faixa de cozimento segura que ajuda a evitar o surgimento de núcleos indesejados.