54.Методы кристаллизации. Материальный и тепловой баланс процесса кристаллизация.

Процесс кристаллизации можно проводить периодически или непрерывно. Периодическую кристаллизацию применяют в мало­тоннажных производствах. В крупнотоннажных производствах, например в сахарной промышленности, процессы кристаллизации организованы по непрерывной схеме.

В пищевой промышленности используют следующие методы кристаллизации: с частичной отгонкой воды, с охлаждением или нагреванием исходного раствора, комбинированно

Кристаллизация с частичной отгонкой воды осуществляется в вакуум-аппаратах. Отгонка воды происходит путем ее испарения. В тех же вакуум-аппаратах проводят кристаллизацию раствора.

На сахаропесочных и рафинадных заводах сахарные сиропы поступают на уваривание (концентрирование) в вакуум-аппараты с целью кристаллизации сахара из пересыщенного раствора. Полу­ченный после уравивания продукт называется утфелем.

Недостаток этого метода кристаллизации — отложение кристаллов на поверхностях теплопередачи вакуум-аппратов. Выпадение кристаллов на трубах и стенках аппаратов затрудняет их выгрузку. Кристаллизация с охлаждением растворов водой или воздухом позволяет получить пересыщенные растворы.

МАТЕРИАЛЬНЫЙ И ТЕПЛОВОЙ БАЛАНСЫ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ

Общий материальный баланс кристаллизации описывается фор­мулой

где GH, G   , GH — массы соответственно исходного раствора, полученных кристаллов и маточного раствора, кг; W— масса удаленной воды, кг. Баланс по абсолютно сухому растворенному веществу

Массу удаленного растворителя при а=1 находят по формуле

Массу   образовавшихся   кристаллов   определяют   совместным решением уравнений

 При испарении воды в воздух масса сухого воздуха (в кг) опреде­ляется из уравнения L=W(x2- x)s где х7 и ху — соответственно ко­нечное и начальное влагосодержание воздуха, кг влаги на 1 кг сухого воздуха.

В случае кристаллизации без отгонки растворителя (W=0)

При кристаллизации раствора происходит образование кристал­лической решетки и выделяется некоторое количество теплоты (теплота затвердевания), а при растворении вещества требуются затраты теплоты. Если растворяемое вещество вступает в химичес­кое взаимодействие с растворителем с образованием гидратов, при этом выделяется теплота. Суммарной тепловой эффект кристалли­зации в зависимости от теплоты затвердевания и образования гидра­тов может быть положительным или отрицательным.