Научный архив: статьи

В технологическом потоке производства сахара на сахарном заводе продуктовое отделение с батареей кристаллизаторов (вакуум-аппаратов) играет первостепенную роль. В вакуум-аппарате (ВА) метастабильный раствор системы жидкость–твердое может испытывать два фазовых превращения. Сначала вблизи центра кристаллизации (ЦК) в рабочем объеме ВА при выпаривании воды из сахарного сиропа с затратой тепловой энергии (экзогенная тепловая реакция) метастабильный раствор переводится в пересыщенное (квазистационарное) состояние. Если по каким-либо причинам извне это состояние нарушается, например при интродукции в раствор затравочного материала, то данный фактор приводит к конденсации, как правило, в течение непродолжительного периода молекул твердой фазы (здесь – сахарозы) на поверхности ЦК, т. е. инициирует процесс кристаллизации. Это сопровождается выделением эквивалентно затраченной на выпаривание воды из сахарного сиропа теплоты от ЦК в межкристальный раствор, что вызывает в нем резкое повышение температуры. Отмеченные особенности тепловых явлений имеют важное значение как в научно-техническом, так и в практическом отношении при решении проблемы совершенствования технологии в сахарном производстве. В то же время обоснование и теоретические аспекты данной проблемы до сих пор малоизучены. В статье с целью оценки влияния термодинамического фактора на протекающий в вакуум-аппарате процесс кристаллизации с точки зрения кинетики фазового превращения растворенной в пересыщенном растворе твердой фазы предпринята попытка обосновать физико-математическую модель проблемы и провести количественный анализ этой модели. Рассчитанные с учетом влияния выделяющейся при кристаллизации эндогенной теплоты аналитические зависимости имеют важное научно-техническое и прикладное значение при решении инновационных задач в технологии получения кристаллического сахара.