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

ционной теории скорость возникновения центров кристал­ лизации в переохлажденной жидкости определяется уравнением [6, 17, 55, 56]

(81)

где £>2—работа образования трехмерного зародыша;

AT — переохлаждение.

Способность самопроизвольной кристаллизации саха­

ся методы получения аморфной сахарозы при быстром переохлаждении ее расплавов. Охлаждённые расплавы используются для приготовления кондитерских изделий. Не исключено, что упрощение технологической схемы по­ лучения карамельной массы пойдет по этому пути.

продолжительности и температуры плавления. В плоских препаратах расплав сахарозы можно получить за 1 —

Рис. 20. Схема экспериментальной установки:

Необходимую температуру экспозиции и «•проявления» поддерживали автоматически с помощью медькоистантаповой термопары, помещенной в установленный рядом контрольный образец препарата. Сигнал'от термопары подавался на прокалиброванный потенциометр мар,ки ЭПВ2-ПА, подключенный электрической схемой к обо­ гревательным элементам коробки, в которой находился контрольный образец и препарат с расплавом..

Многочисленные опыты показали, что в пределах тем­ пературы 188—130° С центры кристаллизации в расплаве сахарозы не образуются. При дальнейшем охлаждении кристаллизация • идет интенсивно, особенно в пределах температур 130—80° С. Здесь зависимость количества центров кристаллизации от температуры выражается экспоненциальной кривой, проходящей через максимум при 110°С (рис. 21) [27].

Сравнивая рис. 19 и 31, можно отметить, что центры кристаллизации в пересыщенных растворах и переохлаж­ денных расплавах сахарозы •образуются по одному зако­ ну. Если схематически представить кривую I = f (ДГ) и

52

кривые, описываемые первым и вторым экс-поненциаль-- ными .множителями в уравнении (81), то оказывается (рис. 2:2), что увеличение скорости появления центров но-' вой .фазы / три малых 'переохлаждениях вызывается дей­ ствием множителя ехр [—D2 /T (AT)2]. Уменьшение / при более глубоких переохлаждениях связано с замедлением

кристаллических зародышей должно удовлетворять соот­ ношению

угловому коэффициенту которой можно вычислить энер­ гию активации вязкого движения молекул.

Т а б л и ц а 8

Зависимость скорости образования центров кристаллизации от температуры расплава сахарозы

Значения I , необходимые для построения данной за­ висимости, получены из 'кривой на рис. 21. Результаты расчетов (приведены в табл. 8, а график зависимости In / от 1,/Г — на рис. 23.

На рис. 23 видно, что экспериментальные точки удов­ летворительно укладываются на прямой линии. Значение

•После логарифмирования уравнения (83)

In / = l n f i a - D . T ( 4 7")=

получим-уравнение прямой, по тангенсу угла наклона ко­ торой к оси абсцисс можно найти D% — работу образова­ ния трехмерных зародышей. Допустим, что зародыш кри­ тического размера имеет форму сферы, тогда работа об­ разования его равна

ц— теплота плавления, отнесенная к одной молекуле; k — постоянная Больцмана.

Для определения параметра D2 по эксперименталь­ ным данным [27, 28] на рис. 24 построен график зависи-

54

масти In I + MJ/RT от l/T {AT)2. Как видно из рис. 24, точки удовлетворительно укладываются на прямой. По

для расплава сахарозы.

" а оказалось .равным 15,6 - Ю" 3 Дж/м2 , что хорошо со­ гласуется (то порядку величины) со значениями поверх­ ностного натяжения на границе кристалл — расплав для других органических веществ [17, 58].

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВРЕМЕНИ РЕЛАКСАЦИИ

[Полученные численные значения функций / (в) при решении уравнения (67) позволили применить уравнение Зельдовича для скорости образования центров кристал: лизации с учетом нестационарного режима

После логарифмирования уравнения . ('86) получим уравнение трямой

При выражении'графической зависимости .In / (/) от