Файл: Зубченко А.В. Новое в кинетике кристаллизации сахара.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 14.07.2024
Просмотров: 99
Скачиваний: 0
Темп охлаждения сиропа 6 = 0,105 с - 1 . Тогда по урав нению
In Г0 - Ь t, = In Г(
находим tL = 1,4 с.
'Представим теоретическую кривую изменения концен трации сиропа во времени за счет кристаллизации саха розы. Исследованиями установлено, что этот процесс под чиняется уравнению реакций первого порядка.
Отношение времени, в течение которого разность кон центраций Со—Ссо уменьшится на 8 Д от исходной С0 , ко времени, за которое выкристаллизовалась половина са харозы', составляет 2 : 1 . Принимая константу скорости кристаллизации равной константе охлаждения сиропа, легко получить кинетические кривые С В С (t).
Учитывая испарение влаги в роторном аппарате, ко личество твердой фазы к данному моменту времени Gi можно определить по формуле (177).
Для рассматриваемого примера результаты расчетов приведены в табл. 30.
Т а б л и д а 30 Значения Gt и Gt/G макс при содержании
|
|
|
|
|
сухих веществ в сиропе 86%' |
|||
|
|
|
°сх- к |
н |
|
WH0a'a |
а,, к |
0 Л а к е |
2 |
89 |
85,80 |
77,76 |
5,378 |
1,573 |
71,00 |
10,14 |
0,18 |
3 |
81 |
85,10 |
77,16 |
5,103 |
1,654 |
65,60 |
15,54 |
0,28 |
4 |
74 |
84,36 |
76,51 |
4,830 |
1,716 |
61,00 |
20,14 |
0,37 |
5 |
69 |
83,65 |
75,93 |
4,607 |
1,738 |
56,60 |
24,54 |
0,44 |
6 |
65 |
82,95 |
75,30 |
4,386 |
1,738 |
52,60 |
28,54 |
0,52 |
7 |
62 |
82,20 |
74,68 |
4,184 |
1,715 |
49,00 |
32,14 |
0,58 |
8 |
59 |
81,55 |
74,13 |
4,016 |
1,702 |
46,15 |
34,99 |
0,63 |
10 |
55 |
80,60 |
73,31 |
3,789 |
1,680 |
41,62 |
39,52 |
0,72 |
12 |
53 |
79,95 |
72,73 |
3,637 |
1,646 |
39,00 |
42,14 |
0,76 |
14 |
51 |
79,40 |
72,25 |
3,521 |
1,630 |
37,00 |
44,14 |
0,80 |
20 |
50 |
78,15 |
71,17 |
3,278 |
1,532 |
33\70 |
47,44 |
0,86 |
Подставляя в формулу (184) значение входящих в нее величин, получим
= 100^- |
89,80 — 77,25 |
= 55,16%. |
100 — 77,25 |
||
10* |
|
147 |
Зная величины Gt и GM a K c можно построить кинетиче скую кривую Gt/GM aKc='f (0- Она должна удовлетворять уравнению (149). Для определения параметров гр и % в этом уравнении исполызовали диаграмму Gt/GM a i i C = f (%) (см. рис. 81), с помощью .которой определили, что тр = = 1 6 с , х = ' 1 Д
Принимая сироп с концентрацией сухих веществ 86% оптимальным для производства помадной массы в пле ночных аппаратах роторного типа, расчетное время кри сталлизации находим по уравнению (ШО)
/ р = ф (2.3)1'* = 15 (2.3)1 '1 '8 = 23,85 и 24 с.
Рабочую длину аппарата определяем по формуле (181). По данным Эйнгора [93], при производительности пленочного аппарата роторного типа 150 кг/ч сироп с концентрацией сухих веществ 86% проходит аппарат со
средней скоростью |
у с р = 0 , 0 5 м/с. |
Тогда длина аппарата |
должна быть |
' |
|
/ = |
fpt)Cp = 24-0,05 = |
1,20 м. |
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПОМАДОСБИВАЛЬНОЙ МАШИНЫ
По данным Воронежской кондитерской фабрики, ува ренный в варочной колонке сахаронпаточный сироп (ре цептура № 197) перед поступлением в машину имеет со держание сухих веществ 89,34%, начальную температуру 117° С, а выходящая из машины помадная масса имеет с ледую щие пок аз ател и:
Содержание |
сухих |
веществ |
в помаде, |
%' . |
. 90;88 |
|
Содержание |
сухих |
веществ |
в жидкой |
фазе, |
°/о ТО.'ЭО |
|
Температура |
помады, |
°С |
|
|
66 |
|
Количество |
твердой |
фазы, |
°/о |
|
55,&1 |
|
Определим необходимые для технологического расче та машины параметры, характеризующие кинетику кри сталлизации сахарозы.
По вышеизложенной методике определили, что срдер-
жание сахарозы в исходном сиропе 89,34%, |
=0,808, |
У=0,105, 2 = 0,64, с/=0,81, - ^ ~ = 0,в21, 2sb?L =0,598.
148
Определим температуру сиропа, при которой коэффи циент пересыщения сахарозы достигнет а = 1,5.
/ Л - |
SO,SO |
6,236, |
(100— CSC ) 1,5-0,81 |
чему соответствует температура около 118°С. Следова тельно, охлаждение уваренного сиропа перед поступлени ем в машину для начала кристаллизации достаточное.
В данном примере кинетика изменения температуры сиропа в машине пока неизвестна. Приближенно ее мож но найти из следующих соображений. Допустим, что кри сталлизация сахарозы в машине заканчивается на 90% за 75 с. Тогда уваренный сахаро-паточный сироп и гото вая помадная масса будут характеризоваться данными, приведенными выше.
|
Для процессов, подчиняющихся закону реакций пер |
||||||||||
вого |
порядка, время |
полупревращения |
составляет при |
||||||||
мерно |
Уз от общего |
времени течения процесса. |
Тогда |
||||||||
константа скорости |
кристаллизации |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
К |
0,693 0,693 = |
0,028 с- |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
i;2 |
25 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
При кристаллизации сахарозы выделяется теплота |
||||||||||
кристаллизации. |
Температура |
сиропа |
понизится |
после |
|||||||
того, как избыточное |
количество |
растворенной сахарозы |
|||||||||
выделится |
в |
твер |
|
|
|
|
|
||||
дую фазу. Следоваме |
|
|
|
||||||||
тельно, |
величина |
К |
|
|
|
|
|
||||
в |
течение |
|
массо |
|
|
|
|
||||
вой |
кристаллизации |
|
|
|
|
||||||
должна |
быть |
равна |
|
|
|
|
|||||
константе |
скорости |
|
|
|
|
|
|||||
охлаждения |
|
сиро |
|
|
|
|
|||||
па Ъ. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Решив уравнение (185), найдем для этого периода кри сталлизации иско мые величины Ti и зависимость T(t) (рис. 85).
70 t,-e,
Рис. 85. Кинетика изменения температу ры сиропа в помадосбивальной машине.
149
Количество твердой фазы Gt, выделившееся к момен ту времени t, находим по формуле (177). Для рассматри ваемого примера результаты расчетов приведены в табл. 31.
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
31 |
|
|
|
Значения |
G ( |
и G i / G M a n C |
при содержании |
|||
|
|
|
|
|
|
|
сухих |
веществ 89,34% |
|
Л с |
Г, «с |
С8С , % |
|
Н |
а |
|
WH0*'a |
|
|
2 |
ПО |
8S.85 |
80,32 |
6.S94 |
1,539 |
72,50 |
9,60 |
0.11 |
|
4 |
105 |
88,46 |
80,00 |
6,667 |
1.5S4 |
69,10 |
13,00 |
0,23 |
|
8 |
94 |
87,68 |
79,37 |
6,250 |
1,731 |
.63,00 |
19,10 |
0,34 |
|
11 |
86 |
87,05 |
78,80 |
5,916 |
1,826 |
58,60 |
23,50 |
0,42 |
|
15 |
80 |
86,30 |
78,19 |
5,585 |
1,862 |
54,10 |
28,00 |
0,51 |
|
19 |
77 |
85,50 |
77,50 |
5,261 |
1,820 |
50,50 |
31,60 |
0,57 |
|
24 |
74 |
84,52 |
76,63 |
4,878 |
1,755 |
46,40 |
35.70 |
0,64 |
|
31 |
71 |
83,18 |
75,53 |
4,464 |
1,666 |
41,98 |
40,12 |
0,72 |
|
43 |
69 |
81,35 |
73,96 |
3,968 |
1,516 |
37,00 |
45,10 |
0,81 |
|
59 |
67 |
80,10 |
72,89 |
3,676 |
1,436 |
33.80 |
48,30 |
0.87 |
|
64 |
66 |
79,82 |
72,62 |
3,609 |
1,431 |
32,78 |
49,32 |
0,89 |
|
75 |
65 |
79,50 |
72,36 |
3,547 |
1,424 |
32,20 |
49,90 |
0,90 |
|
Подставляя в формулу (184) значения |
величин, по^ |
||||||||
лучим |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
90,88 —79,50 |
|
|
|
|||
|
|
° ™ = 1 |
° ° 100 - 79,5 0 |
= |
5 5 ' а ' % - |
|
|
||
•Как условились выше, процесс кристаллизации в. ма шине заканчивается за 75 с лишь на 90%, т. е. количе ство твердой фазы должно быть равно 0,9 G< =0,9X
Х&5,51 =49,96^50%. По предложенной методике |
О м а к с = |
= 49,90%. Отклонение составляет 1%, что вполне |
удовле |
творительно для технических расчетов. Отклонение ве личины Смака, полученной по вышеописанной методике, от экспериментально установленной, не превышает 9%.
Зная отношение Gt/GMai{Q, |
строим |
кинетическую кри |
|
вую |
G t / G M a i t c = f (г). Она должна .удовлетворять уравне |
||
нию |
(149). По диаграмме |
Gt/GMRKC==f |
(%) (см. рис. 81) |
150
