Файл: Зубченко А.В. Новое в кинетике кристаллизации сахара.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 14.07.2024

Просмотров: 116

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

После

интегрирования

в

пределах

от 0

до

у. и от О

до t получим

 

 

 

 

 

 

 

 

- L

= _

-

L i n ( i - y ) ,

 

 

(161)

или

"V

 

 

у

 

-

 

 

 

 

 

 

_ 1L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

у =

1 — е

* .

 

 

(162>

Если

г / = —

относительное весовое

содержание

 

Омане

 

 

 

 

у—*1

уравнение

кристаллов в утфеле, то для значений

(162)' преобразуется [63, 81]

 

 

 

 

 

0< = GuwcO-e-'1 '*)..

 

 

(163>

Это уравнение затем было уточнено и представлено' [77] в виде уравнения (.149). Это одно из наиболее прос­ тых уравнений кинетики, отражающее накопление массы кристаллов в ходе процесса без учета изменения гетеро­ генности системы. Более тщательный анализ [88] уравне­ ния (>149) показал, что тр и % являются переменными и зависят от многих факторов, влияющих на процесс кри­ сталлизации, в том числе от скорости.кристаллообразо­ вания. • -

Допуская, что при правильном режиме подкачек сиро­ па избыточное пересыщениев вакуум-аппарате является величиной постоянной и не зависит от изменения поверх­ ности кристаллизации, на основании уравнения (157) по­ лучено уравнение кинетики, отражающее образование и рост кристаллов [85],

Gt = 0Макс - «?ы.кс - 0„) е~Ш «Y<£.icc) •

(1,64)

где G0— содержание кристаллов, полученных в результате самопро­ извольного образования центров новой фазы.

Уравнение (164) .также является приближенным. Оно получено при условии, что процесс появления центров кристаллизации протекает мгновенно. Однако это можно допустить лишь при фазовом переходе в пересыщенном паре, где время релаксации процесса t f ^ l O - 6 с. В сахар­ ных же растворах возникновение центров новой фазы, как установлено, является нестационарным процессом, при котором скорость образования кристаллов является функцией времени. "Время релаксации т для сахарных

126


растворов зависит от многих факторов и может изменять­

ся в широких пределах от 3 -1102 до

1,6• 105 с [26, 30,

31,.

58,

91].

 

 

 

Установлено [45, 77], что центры

кристаллизации

по­

являются в течение всего периода варки утфеля. Кроме- • того* применять для технологических расчетов уравне­ ние (164), не исследовав изменения гомогенности и от переменных процессов, невозможно.

Таким образом, работа по отысканию и исследованию уравнения кинетики кристаллизации сахара [7, 16, 62, 63,. 77, 78, 85, 87, 88] должна быть продолжена. Это позволит более точно производить технологический расчет процес­ са кристаллизации, который необходим при конструиро­ вании различных аппаратов кристаллизации са-хара.

У Р А В Н Е Н И Е К И Н Е Т И К И К Р И С Т А Л Л И З А Ц И И С А Х А Р О З Ы

ВП О М А Д О С Б И В А Л Ь Н Ы Х МАШИНАХ .

В помадосбивальных. машинах происходит суммарный •процесс кристаллизации, определяемый скоростью появ­ ления центров новой фазы и линейной скоростью роста кристаллов. Скорости этих процессов, как уже было ска­ зано, в свою очередь зависят от многих факторов, соче­ тание которых предопределяет выход кристаллической" массы с определенными свойствами.

Нами была сделана попытка использовать для описа­ ния процесса кристаллизации в помадосбивальных ма­ шинах уравнение (149) [43]. Получили кинетические кри­ вые G' {t) при условиях, близких к производственным

Омакс

(рис. 73).

Для анализа опытных данных представим уравнение (149) в следующем виде:-

 

Омакс

Gt

 

 

После двойного логарифмирования в координатах

In [In

СМ акс —'In

( G M a K C Gt)]

In t

"

уравнение (165)

дает

прямую линию,

тангенс угла н а ^

- клона которой к

оси

абсцисс равен %.

Величину GM aKls

U27 .


GtlGMaKc=f
|Как

Рис. 70.

Относительное

весовое

содержание кри­

сталлов

 

при температуре

40° С и

коэффициентах

пересыщения -раствора:

V — 1,32;

 

2—1,35;

3 — 1,43:

 

 

4—1,64;

5 - Г . 8 2 .

20 <Л ВО SO 100 120 ПО 160 г, мин

 

 

 

можно определить лрафо-аналитическим

методом Мар-

ш алжина [51], или по формулам [78, 87]

 

 

 

где

4 =

С „ а к с = СБ,

+ Н] - 100//,

(166)

Gt = G e x -WH

= Осх — WH0 а,

(167)

СБе - содержание сухих веществ в сиропе;

100

-чистота сиропа;

Ос х - - содержание сахарозы;

-растворимость сахарозы на единицу воды в чистом растворе сахарозы при конечной температуре охлаждения;

Н — растворимость сахарозы на единицу воды в раство­ ре сахарозы с примесями при конечной температу­ ре охлаждения;

W — влажность сиропа.

видно на рис. 74, экспериментальные кривые {t). роста содержания кристаллов в помадной массе удовлетворительно соответствуют уравнению (149).

Однако при значениях Gt/C7MaKC>'0,8 надежной аппрокси­ мации не наблюдалось. Найденные значения % для раст­ воров чистой сахарозы при различных температурах и коэффициентах пересыщения приведены в табл. 28.

Как видно из табл. 28, коэффициент кинетической 'кривой % с повышением коэффициента пересыщения уменьшается, т. е. он зависит от скорости образования центров кристаллизации.

1Я8


 

 

 

 

 

Т а 'б л и ц а

28

 

Зависимость %

и ф от коэффициента

пересыщения

 

 

 

 

 

и температуры раствора

 

40°С

 

 

 

50 °С

 

 

' «

X

ty,

МИН

«

7-

МИН

1,33

10,8

155,0

1,37

8,20

97,5

 

1,35

10,5

102.0

1,46

7.10

58,0

 

1,43

9,5

 

68,0

1,50

6,67

46,9

 

1,64

6,8

 

48.5

1,61

4,90

23,1

1,82

4,7

 

39.6

1,73

3,70

12,4

 

Зависимость % от а — прямая линия

(рис. 75), урав­

нение которой

 

y. = b-ka,

(168)

где Ь —отрезок, отсекаемый на оси ординат;

 

k — угловой коэффициент прямой.

 

 

 

 

 

 

Рис. 75. Зависимость

 

 

 

 

 

коэффициента

формы

 

 

 

 

 

кинетической

 

кривой

 

 

 

 

 

от коэффициента

пе­

 

 

 

 

 

ресыщения

при

тем­

 

 

 

 

 

пературах

раствора:

 

 

 

 

 

/ — 40°С;

2

50°С.

W

1,5

1,6

1.7

а.

 

 

 

9—473

 

 

 

 

 

 

 

1Й9