Процесс кристаллизации в гомогенном пересыщенном растворе протекает в две стадии: вначале образуются центры кристаллизации, затем происходит рост кристаллов. Образование центров крисиаоищации сахарозы начинается лишь при определенном, значительном, пересыщении раствора. В то же время рост готовых кристаллов продолжается при любом, даже незначительном, пересыщении. Поэтому сахарные растворы, хранящиеся в чистых емкостях, обладают относительной устойчивостью (метастабильностью) против кристаллизации. Если на стенках емкости, где хранится пересыщенный раствор, или трубопровода имеются готовые кристаллы или они попадают из окружающего воздуха в виде пыли, то кристаллизация будет происходить до тех пор, пока избыточное против концентрации насыщения количество сахарозы не отложится на поверхности кристаллов.

Схематически диаграмма состояния растворов сахарозы представлена на рис. 12. Кривая растворимости аа' характеризует концентрации насыщенных растворов при различных температурах. Теоретически при любой концентрации выше кривой аа' должна начаться самопроизвольная (спонтанная) кристаллизация сахарозы. В действительности в чистых растворах сахарозы при состоянии покоя центры кристаллизации самопроизвольно образуются лишь при коэффициенте пересыщения больше 1,07, т. е. при достижении некоторого предела метастабильности (на рисунке - кривая bb').

Рис. 12. Диаграмма состояния растворов сахарозы.

Область пересыщенных растворов, в которой не происходит спонтанная кристаллизация, принято называть метастабильной областью. При концентрациях выше кривой bb' происходит моментальное образование кристаллов сахарозы. Эту область пересыщенных растворов называют лабильной.

Граница метастабильной области не является постоянной. Устойчивость гомогенных пересыщенных растворов против кристаллизации зависит от температуры, механических и физических воздействий, состава и концентрации примесей.

С повышением температуры кристаллизация сахарозы начинается при более низких пересыщениях. Это объясняется понижением степени гидратации молекул сахарозы, увеличением их активности. При механическом перемешивании раствора, воздействии ультразвуком, электрическим или магнитным полем, радиацией пересыщение, при котором возможно образование центров кристаллизации, уменьшается, его величина зависит от интенсивности этих воздействий.

Минеральные вещества и органическая пыль, попадающие в растворы, уменьшают их устойчивость в метастабильной зоне. При этом необходимо отметить, что не всякая примесь нерастворимых веществ может вызывать кристаллизацию сахарозы, а лишь та, кристаллическая структура которой когерентна с решеткой кристалла сахарозы. На уменьшение устойчивости раствора в метастабильной зоне влияет также размер активных частиц примеси. Значительное влияние будут оказывать лишь частицы, размер которых равен или больше центра кристаллизации, который в свою очередь зависит от пересыщения и температуры раствора.

При добавлении растворимых веществ в растворы сахарозы метастабильная зона, как правило, расширяется. К таким веществам относятся все сахара, декстрины, крахмальная патока.