Cristalização de xilitol usando percristalização

Abstract

O xilitol, um poliol amplamente usado como adoçante natural, destaca-se por suas propriedades anticariogênicas, baixa caloria e uso por diabéticos. Entretanto, sua obtenção enfrenta desafios como a separação eficiente do produto e seu processo de cristalização. O presente estudo avaliou a cristalização de xilitol utilizando tecnologia de membranas, especificamente o processo de percristalização. Foram analisados parâmetros como pressão de vácuo e concentração do xilitol, visando otimizar a formação de cristais. O experimento foi conduzido em diferentes condições de pressão (0,2; 0,4; 0,6; 0,8 mbar) e concentrações de xilitol na corrente de alimentação (10% e 20% m/v). Ainda, foi investigado um método de limpeza eficiente para a membrana de carbono, visando evitar a degradação da membrana e recuperação do fluxo permeado. Como resultado, observou-se que a menor pressão (0,2 mbar) resultou em cristais mais secos em comparação com as outras pressões. As pressões mais elevadas comprometeram o processo, levando à inundação da membrana. Soluções mais concentradas apresentaram maior fluxo de xilitol, indicando correlação direta entre a concentração e o fluxo, o que também demonstra que a membrana está atuando principalmente para moderar o fluxo e não rejeitando o xilitol. Este resultado também foi percebido ao avaliar que a concentração de xilitol na alimentação permanece praticamente inalterada. O método de limpeza da membrana foi crucial para manter sua eficiência, sendo o procedimento de circulação de água a 60 °C o mais eficaz, com recuperação do fluxo inicial. Os resultados destacam a importância do controle de variáveis operacionais para maximizar a formação de cristais, contribuindo para avanços em tecnologias de separação por membranas na indústria alimentícia e farmacêutica.

Xylitol, a polyol widely used as a natural sweetener, stands out for its anticariogenic properties, low calorie content and use by diabetics. However, its production faces challenges such as efficient separation of the product and its crystallization process. The present study evaluated the crystallization of xylitol using membrane technology, specifically the percrystallization process. Parameters such as vacuum pressure and xylitol concentration were analyzed, aiming to optimize crystal formation. The experiment was conducted under different pressure conditions (0.2; 0.4; 0.6; 0.8 mbar) and xylitol concentrations in the feed stream (10% and 20% m/v). Furthermore, an efficient cleaning method for the carbon membrane was investigated, aiming to avoid membrane degradation and recovery of the permeate flux. As a result, it was observed that the lowest pressure (0.2 mbar) resulted in drier crystals compared to the other pressures. Higher pressures compromised the process, leading to membrane flooding. More concentrated solutions showed higher xylitol flux, indicating a direct correlation between concentration and flux, which also demonstrates that the membrane is acting primarily to moderate the flux and not reject the xylitol. This result was also noted when evaluating that the xylitol concentration in the feed remained practically unchanged. The membrane cleaning method was crucial to maintain its efficiency, with the water circulation procedure at 60 °C being the most effective, with recovery of the initial flux. The results highlight the importance of controlling operational variables to maximize crystal formation, contributing to advances in membrane separation technologies in the food and pharmaceutical industries.