Совершенствование технологии получения утфеля первой кристаллизации

• Автор: Бражников, Николай Николаевич
• Шифр специальности: 05.18.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 222 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Теоретические основы процесса кристаллизации сахарозы

1.1.1 Растворимость сахарозы в чистых и производственных растворах

1.1.2 Диаграмма фазовых превращений.

1.1.3 Кристаллообразование

1.1.4 Скорость роста кристаллов сахарозы

1.1.5 Рекристаллизация.

1.2 Основы промышленной кристаллизации сахарозы из растворов методом выпаривания

1.2.1 Теплообмен при получении утфеля первой кристаллизации.

1.2.2 Массообмен при получении утфеля первой кристаллизации.
1.2.3 Равенство скоростей создания пересыщения и роста кристаллов
1.2.4 Существующие способы получения утфеля первой кристаллизации.
1.2.5 Способы управления процессом получения утфеля
первой кристаллизации.
1.2.6 Характеристики кристаллов сахарозы и способы их определения
1.3 Обоснование цели и задач исследования.
ГЛАВА 2. МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1 Определение технологических параметров в продуктах первой кристаллизации.
2.2 Методика компьютернооптического контроля кристаллоструктуры суспензий кристаллизационной станции сахарного производства
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА ОСНОВ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ УТФЕЛЯ ПЕРВОЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ.
3.1 Учт длительности латентного периода кристаллообразования.
3.2 Разработка режимов производства кристаллической основы для утфеля методом кристаллизации охлаждением.
3.3 Исследование влияния длительности стабилизации на гранулометрический состав сахарапеска
3.4 Выводы.
ГЛАВА 4. ПРОМЫШЛЕННОЕ ИСПЫТАНИЕ ПРЕДЛАГАЕМЫХ МЕТОДОВ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ УТФЕЛЯ ПЕРВОЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ.
4.1 Описание условий проведения исследования.
4.2 Определение качественных характеристик и количества кристаллов в затравочных суспензиях
4.2.1 Определение качественных характеристик кристаллов
в затравочных суспензиях.
4.2.2 Расчт удельного количества кристаллов в затравочных суспензиях
4.3 Исследование равенства скоростей создания пересыщения и роста кристаллов при получении маточного утфеля
4.3.1 Определение качественных характеристик кристаллов в маточном утфеле.
4.3.2 Расчт количества кристаллов в маточном утфеле
4.3.3 Определение площади поверхности кристаллов в маточном
утфеле.
4.4 Исследование равенства скоростей создания пересыщения и роста кристаллов при получении производственного утфеля
4.5 Изменение поверхности кристаллов при получении маточного и производственного утфелей первой кристаллизации
4.6 Анализ технологического режима и правильности настроек в системе автоматизации процесса получения маточного и производственного утфелей первой кристаллизации
4.7 Оценка погрешности измерений и воспроизводимости результатов
4.8 Выводы
ГЛАВА 5. РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ ПРАКТИЧЕСКОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
5.1 Инструкция по компьютернооптическому контролю кристаллоструктуры суспензий кристаллизационной станции сахарного производства
5.2 Способ получения утфеля первой кристаллизации, учитывающий длительность латентного периода кристаллообразования.
5.3 Способ производства кристаллической основы для уваривания утфелей методом однократной кристаллизации охлаждением.
5.4 Способ производства кристаллической основы для уваривания утфелей методом двукратной кристаллизации охлаждением
5.5 Сравнительная оценка способов производства кристаллических
основ для утфеля первой кристаллизации.
РАСЧТ ОЖИДАЕМОГО ЭКОНОМИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА ОТ ВНЕДРЕНИЯ.
Способ производства кристаллической основы для уваривания утфелей методом однократной кристаллизации охлаждением.
Способ производства кристаллической основы для уваривания утфелей методом двукратной кристаллизации охлаждением
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.
ПРИЛОЖЕНИЯ.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1.
ПРИЛОЖЕНИЕ 2.
ПРИЛОЖЕНИЕ 3.
ПРИЛОЖЕНИЕ 4.
ПРИЛОЖЕНИЕ 5.
ПРИЛОЖЕНИЕ 6.
ПРИЛОЖЕНИЕ 7.
ПРИЛОЖЕНИЕ 8.
ПРИЛОЖЕНИЕ 9.
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ .
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


С увеличением температуры Кперкрит уменьшается . Эго связано с понижением степени гидратации молекул сахарозы и увеличением их активности. Влияние перемешивания на появление зародышей в растворах сахарозы аналогично влиянию температуры оно увеличивает вероятность образования зародышей кристаллов 8. Таким образом, КСр крит не является константой. Поэтому понятие о границе метастабильности нужно применять к конкретным условиям кристаллизации сахарозы. Согласно данным , граница метастабильности пересыщенных сахарных растворов при С находится при Кпер крит 1,, для температуры С при Кпер крит 1,5 . Образование зародышей кристаллов может происходить как в гомогенной, так и в гетерогенной системе , 8. При этом механизм возникновения зародышей в растворе в присутствии тврдой фазы отличается только величиной работы образования зародыша, поскольку тврдая фаза уменьшает работу образования центров новой фазы, не влияя на общие закономерности фазового превращения . Частицы в жидкости, кристалле или на его поверхности связаны с окружающими частицами и находятся в потенциальных ямах. Этот процесс описывает флуктуационная теория , , . Термодинамические закономерности образования новой фазы развиты в работах Гиббса, Фольмера, Френкеля, Зельдовича, Беккера и Доринга. Согласно флуктуационной теории рассеивание рентгеновских лучей растворами вызвано изменением плотности и концентрации раствора, а также ориентацией молекул. Эти физические характеристики жидкости определяются средним распределением молекул в любом из элементов объма жидкости, находящейся в состоянии термодинамического равновесия. Тепловое движение частиц жидкости приводит к постоянному возникновению и исчезновению отклонений от среднего распределения молекул. Чем меньше элемент объма раствора, тем заметнее колебание вокруг среднего распределения молекул. Отклонения от среднего распределения называют флуктуации. В растворах, кроме флуктуаций плотности и ориентации, наблюдаются флуктуации концентрации. Они приводят к образованию ассоциатов. Подобные образования называют зародышами новой фазы. Они возникают в насыщенных и даже ненасыщенных растворах. Обычно зародыши достигают незначительных размеров и снова распадаются. В пересыщенных растворах отдельные зародыши благодаря флуктуациям временно приобретают энергию, достаточную для преодоления энергетического барьера, присоединяют одиночные молекулы, достигают критических размеров и становятся способными к свободному росту7. Такие образования называют центрами кристаллизации. I ,
где I скорость образования центров кристаллизации, шт. Латентный период можно рассматривать как промежуток времени, в течение которого в результате флуктуации образуются и достигают критического размера кристаллические зародыши . Длительность латентного периода зависит от многих факторов. Со снижением чистоты раствора длительность латентного периода увеличивается . С повышением температуры величина тл снижается, что объясняется снижением гидратации молекул сахарозы и более частыми гетерофазными флуктуациями . Возможно также, что с повышением температуры снижается поверхностное натяжение между раствором и образующимся зародышем, а следовательно, уменьшается и работа, необходимая для его образования. С уменьшением коэффициента пересыщения тл значительно возрастает , 8, 0. Ал и Ьл при температуре С и начальном коэффициенте пересыщения соответственно равны ,5 3 и 8 2 . В работе представлены зависимости времени латентного периода от пересыщения в интервале пересыщения 1,,5 и температуры С при постоянной чистоте раствора, равной и 0 , которые могут быть использованы для расчта оптимального коэффициента пересыщения при периодическом получении утфеля первой кристаллизации, учитывающего длительность латентного периода кристаллообразования, чистоту и температуру раствора. Перемешивание ускоряет возникновение зародышей и обусловлено увеличением скорости диффузии сахарозы к месту образования зародыша. Постепенно это влияние становится постоянным независимо от скорости перемешивания 8.