Кристалізація

Кристалізація – це процес виділення твердої розчиненої речовини у вигляді кристалів з розчину. Цей процес є основним для отримання твердих речовин, що кристалізуються, у чистому вигляді, завдяки тому що небажані домішки залишаються у розчині.

Процес кристалізації широко використовується при отриманні цукрози, глюкози, солі, лимонної та молочної кислоти та інших кристалічних продуктів.

Кристалізація – це дифузійний процес, при якому відбувається масообмін між рідкою і твердою фазами. В результаті цього масообміну речовина переходить із рідкої фази в тверду. При цьому молекули речовини в залежності від її властивостей створюють кристалічну структуру той чи іншої форми.

Зворотній процес – перехід твердої кристалічної фази в розчин називається розчиненням.

Способи кристалізації, які використовуються на виробництві можна поділити на дві групи.

Кристалізація з видаленням частини розчинника – перенасичений стан розчину створюється і підтримується завдяки випарюванню частини розчинника. Розчинник видаляється при кип’ятінні розчину в випарному апараті відповідної конструкції. Цей спосіб використовують в цукровій промисловості.

Кристалізація виділенням кристалів при охолодженні гарячого насиченого розчину – використовується у комбінації з першим. Так, в цукровому виробництві кристалізація починається спочатку в випарниках, а потім продовжується в кристалізаторах з охолодженням.

Обидва способи кристалізації можуть бути проведені періодично і безперервно. В харчових виробництвах частіше застосовують періодичні методи кристалізації.

Апарати для кристалізації

На цукрових заводах для отримання пересичених сиропів з концентрацією 92–93% сухої речовини широко використовують вакуум-випарні апарати з паровим обігріванням. Вони також слугують для затравки центрів кристалізації і організації початку росту кристалів. Потім маса кристалів разом з міжкристалітним сиропом (утфель) направляється на подальший ріст кристалів в мішалки-кристалізатори. На рисунку 16.1 зображений вакуум-апарат періодичної дії.

Рисунок 16.1 – Вакуум-апарат з підвісною обігріваючою камерою

Апарат має суцільнозварний корпус 4, всередині якого підвішені гріюча камера 2 і уловлювач-сепаратор 3. В нижній частині апарату для стікання утфелю встановлено клапанний пристрій 6 з гідравлічним приводом.

Гріюча камера складається з двох конічних трубних решіток 1, в яких за вальцьовані труби 5, а до центрів решіток приварена циркуляційна труба 7. Циркуляція маси відбувається у циркуляційній трубі і кільцевому просторі, створеному корпусом апарату і поверхнею нагрівання; потім маса піднімається по нагрівальним трубам.

На рисунку 16.2 зображений кристалізатор коритного типу з мішалкою 1 і штучним охолодженням, яке здійснюється за допомогою охолоджуючих елементів 2. Таких елементів вставляють 7–9 перпендикулярно вісі апарату.

Рисунок 16.2 – Кристалізатор зі штучним охолодженням

Звичайно при великій продуктивності встановлюють декілька кристалізаторів послідовно. З останнього кристалізатора суміш спрямовують до центрифуги, де кристали відділяють від міжкристалітного розчину.