Файл: Стабников, В. Н. Процессы и аппараты пищевых производств учебник.pdf

жит около 6000 кг кристаллов, то их поверхность составляет бо­

лее 50 000 м2.

2. На интенсивность кристаллизации большое влияние оказы­ вает температура раствора. С одной стороны, при повышении температуры уменьшается вязкость раствора, с другой — умень­ шается толщина г диффузионного слоя, так как эта величина то­ же зависит от вязкости и с уменьшением ее г также уменьшается.

П. М. Силин указывает, что скорость кристаллизации сахаро­ зы изменяется обратно пропорционально ц2*-5. Какое влияние вяз­ кость оказывает на скорость кристаллизации, видно, например, из процесса кристаллизации сахарозы: при коэффициенте пере­ сыщения, равном 1,1, н изменении температуры с 20 до 60° С ско­ рость кристаллизации сахарозы возрастает в 12 раз.

3. Если кристаллизация производится при перемешивании, то скорость ее возрастет, так как при этом уменьшается толщи­ на диффузионного слоя г. В лабораторных условиях при быстром принудительном движении кристаллов удается увеличить ско­ рость кристаллизации по сравнению с кристаллизацией в покое в несколько раз. В производственных условиях этого достигнуть не удается.

4. Движущая сила процесса кристаллизации, естественно, также оказывает влияние на скорость кристаллизации.

Согласно формуле (390) скорость кристаллизации пропорци­ ональна (С—Сн), где Сц — концентрация насыщенного раствора. Коэффициент пересыщения этого раствора можно принять рав­ ным 1. Если пересыщенный кристаллизующийся раствор имеет концентрацию С >С „, то его коэффициент пересыщения будет больше 1. Пусть, например, он будет равен 1,1. Тогда избыток пересыщения будет равен 1,1— 1=0,1.

Чем больше избыток пересыщения, тем интенсивней происхо­ дит кристаллизация. Однако слишком большой избыток пересы­ щения может вызвать появление новых центров кристаллизации, что нежелательно.

3. КЛАССИФИКАЦИЯ СПОСОБОВ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ

Применяемые способы кристаллизации в производстве можно разделить на две группы.

1. К р и с т а л л и з а ц и я с у д а л е н и е м ' ч а с т и р а с т в о ­ р и т е л я . При этом методе пересыщенное состояние раствора создается и поддерживается благодаря испарению части раство­ рителя. Растворитель удаляется при кипячении раствора в вы­ парном аппарате соответствующей конструкции. Этот способ ши­ роко применяется в сахарной промышленности.

Часть раствора может быть удалена и при температурах бо­ лее низких, чем температура кипения. В этом случае производит­ ся не выпаривание, а испарение раствора. Раствор может испа­ ряться при атмосферном давлении или под вакуумом.

344

Кристаллизация с удалением части растворителя применяет­ ся в том случае, когда при снижении температуры растворимость уменьшается незначительно. Если же снижение температуры зна­ чительно уменьшает растворимость вещества, то применяют вто­ рой способ.

2 . К р и с т а л л и з а ц и я с в ы д е л е н и е м к р и с т а л л о в п р и о х л а ж д е н и и г о р я ч е г о н а с ы щ е н н о г о р а с т в о - р а. Этот способ применяется в комбинации с первым. Так, на сахарном производстве кристаллизация начинается сначала в испарителях, а затем продолжается в кристаллизаторах с охлаж­ дением.

Оба способа кристаллизации могут быть проведены перио­ дически и непрерывно. На пищевых производствах преобладают периодические методы кристаллизации.

4. АППАРАТЫ ДЛЯ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ

На свеклосахарных заводах для получения пересыщенных сиропов концентрацией 92—93% сухих веществ широко приме­

приводом.

Греющая камера состоит из двух конических трубных реше­ ток 5, в которые завальцованы трубы 6 диаметром 102 мм, а к центрам решеток приварена циркуляционная труба 7 диаметром 800 мм. Циркуляция массы происходит по циркуляционной трубе

икольцевому пространству, образованному корпусом аппарата

иповерхностью нагрева, а затем она поднимается по нагрева­ тельным трубам, как это показано на рисунке.

На рис. 215 представлен кристаллизатор корытного типа с мешалкой и искусственным охлаждением, осуществляемым при помощи охлаждающих элементов. Таких элементов вставляют 7—9 перпендикулярно к оси аппарата. В мешалках делают вы­ резы таким образом, чтобы охлаждающие элементы не мешали

Рис. 215. Кристаллизатор с искусственным охлаждением:

1 — мешалка, 2 — охлаждающая поверхность.

346

Для частичного испарения растворителя его вводят в испари­ тельную камеру 1. В этой камере поддерживается разрежение при помощи конденсатора и вакуум-насоса. Раствор поступает из сборника, в котором он находится под атмосферным давле­ нием, выделяет пары растворителя, концентрируется и коэф­ фициент пересыщения его увеличивается. При этом происходит кристаллизация.

Из испарителя по барометрической трубе раствор поступает в сборник с коническим дном. Выпавшие кристаллы отводятся из нижней части сборника, а маточный раствор (раствор, из кото­ рого выпали кристаллы) удаляется вверху сборника.

5.РАСЧЕТ КРИСТАЛЛИЗАТОРА

а) Материальный баланс кристаллизатора

Обозначим содержание кристаллизующегося вещества в мас­ совых долях: Вц ■— в исходном растворе; Вш — в маточном рас­ творе; Вкр — в кристаллах.

Очевидно, если вещество кристаллизуется в безводной форме, то ВКр=1. Если же при кристаллизации образуются кристалло­ гидраты, т. е. в структуру кристалла вовлекаются молекулы рас­ творителя, то

_ ____ М б е з в

Вкр~ мкр *

где Мбезв— молекулярная масса кристаллизующегося вещества; Мкр — молекулярная масса кристаллогидрата.

Для безводно кристаллизующегося вещества может быть за­ писано также уравнение материального баланса

В таком случае, если известны GH, Вн, Вм и Вкр, то могут быть найдены значения GMи GKp. Для этого нужно решить уравнения

(391) и (392).

Более сложно решается задача в том случае, когда удаляет­ ся часть растворителя. Чтобы решить эту задачу, нужно задать­

ся сначала количеством растворителя, удаляемого при испарении W. Величина W может быть также найдена, если известна ко­ нечная концентрация Вк кристаллизуемого компонента в рас­ творе после удаления части растворителя:

W =--(]„ , (393)

Это уравнение приведено в главе XI.

На основе материального баланса кристаллизатора может быть составлен его тепловой баланс.

б) Тепловой баланс кристаллизатора

Рассмотрим случай кристаллизации, когда удаляется часть растворителя и раствор охлаждается. Составим тепловой баланс.

Приравнивая приход и расход тепла, получим уравнение теп­ лового баланса

где qKp— теплота кристаллизации, ее находят по справочным таблицам физико-химических величин; она может быть положительной или отрицательной величиной; в первом случае тепло выделяется, во втором — поглощается.

Тепловой баланс

348