19. Аффинация и клерование. Основные понятия и определения, цель и условия применения этих операций на сахарном заводе.

При центрифугировании утфеляIII на поверхности кристал­лов сахара остается слой межкристального раствора (меласса), поэтому доброкачественность сахара не превышает 96%. Чтобы повысить доброкачественность, сахар подвергают аффинации.

Аффинация—это процесс, заключающийся в переводе части несахаров из пленки на поверхности кристаллов в аффи­нирующий раствор. Для аффинации сахар III кристаллизации из центрифуг подают в аффннатор (утфелемешалку), куда до­бавляют ненагретый разбавленный до 74—76% СВ первый оттек утфеляI в таком количестве, чтобы получить аффина-ционныйутфель с содержанием 89—90% СВ. При темпера­туре около 65^СС утфель перемешивают 20 мни.

В результате разности концентрации несахаров часть их из пленки на поверхности кристаллов переходит в аффинирую­щий раствор.

По качественным показателям аффннациомныйутфель при­ближается к утфелюII, поэтому перед центрифугированием их смешивают и центрифугируют в горячем состоянии. На пробеливание расходуетсяI % горячей воды к массе утфеля.

Сахар-аффинад и сахар II кристаллизации растворяют (клеруют) очищенным соком при 80—85 ^СС до 65—67 % су­хих веществ в двух вертикальных, работающих поочередно мешалках или в непрерывнодействующей горизонтальной ме­шалке, рассчитанных на 15-минутную длительность растворе­ния. Полученный раствор (клеровка) смешивают с сиропом из выпарной установки и подают на уваривание утфеляI. Кле­ровка должна быть слабощелочной (рН около 8), при необхо­димости в нее добавляют известковое молоко.

19. Теория кристаллизации сахарозы и влияние отдельных факторов на скорость роста кристаллов.

Теория кристаллизации сахарозы основана на учении о гетерогенных (разнородных) процессах и заключается в следующем. В ходе процесса кристаллы окружены прилипшим к ним неподвижным слоем пересыщенного межкристального раствора толщиной δ. Избыток молекул сахарозы из пересыщенного слоя быстро выкристаллизовывается на поверхности кристаллов, раствор становится насыщенным с концентрацией сахарозы с. Но на некотором расстоянии от граней кристаллов в окружающем растворе сохраняется пересыщение с концентрацией сахарозы С. Вследствие разности концентраций С—с сахароза диффундирует через неподвижный слой δ раствора. Приближаясь к граням кристаллов, молекулы сахарозы переходят в кристаллическую решетку (фазовый переход), не изменяя концентрации сахарозы с. Следовательно, скорость роста кристаллов обусловлена скоростью диффузии сахарозы и скоростью фазового перехода на границе раздела фаз. Но скорость фазового перехода намного выше скорости диффузии сахарозы, поэтому определяющей (лимитирующей) стадией процесса кристаллизации сахарозы является ее диффузия. Тогда скорость кристаллизации сахарозы можно выразить уравнением Фика из которого видно, что масса выкристаллизовавшейся сахарозы S пропорциональна разности концентраций сахарозы (С—с) в растворе, омывающем кристаллы, и в растворе у поверхности кристаллов, суммарной поверхности кристаллов F, длительности процесса т, величине коэффициента диффузии сахарозы D и обратно пропорциональна пути диффундирования δ.

Кристаллы сахара I кристаллизации в готовом утфеле имеют размер 0,55—0,95 мм, сахара III кристаллизации — 0,25—0,35 мм. В этом интервале размер кристаллов не влияет на скорость кристаллизации сахарозы. В утфеле с мелкими кристаллами происходит лишь увеличение обшей массы выкристаллизовывающейся в единицу времени сахарозы по сравнению с крупнокристаллическим утфелем, так как в нем больше суммарная поверхность кристаллизации. Это положение используется в практике уваривания утфелей: утфель с мелкими кристаллами уваривается быстрее, чем с крупными.

Количество кристаллов. При одинаковой концентрации сахарозы в растворах, способной кристаллизоваться, и прочих равных условиях (в интервале 20—50 % кристаллов в утфеле), массовая скорость кристаллизации уменьшается с повышением процентного содержания кристаллов. Это объясняется снижением подвижности кристаллов относительно раствора.

Влияние несахаров на форму кристаллов. Образующиеся кристаллы сахарозы имеют блестящие плоские грани с постоянными углами.

Многие несахара, по-разному адсорбируясь на гранях кристалла, замедляют кристаллизацию сахарозы и изменяют форму кристалла.

При быстром росте кристаллов происходит включение отдельных молекул несахаров из межкристального раствора в кристаллическую решетку или механическое включение межкристального раствора в трещины кристалла, зарастающие позже сахарозой. Если процесс роста протекает умеренно, то отталкивающие силы, возникающие вокруг кристалла сахарозы, отторгают примеси от своей поверхности.

В крупных кристаллах сахарозы содержание внутренней воды достигает 0,5 %, а в кристаллах обычного сахара-песка размером 0,55—0,95 мм — не более 0,03 %.

Несмотря на пробеливание кристаллов сахара-песка водой в центрифугах, на их поверхности после высушивания остается пленка межкристального раствора.