II. Bố trí thí nghiệm ảnh hưởng của nguyên liệu đến hiệu suất và chất lượng
1. Động học của quá trình kết tinh đường
Quá trình kết tinh đường gồm 2 giai đoạn: Sự xuất hiện nhân tinh thể ( mầm) và sự lớn lên của tinh thể với tốc độ nhất định.
a. Sự xuất hiện nhân tinh thể hay sự tạo mầm.
Lý thuyết về sự xuất hiện nhân tinh thể trong dung dịch là một vấn đề phức tạp. Ngoài tính phức tạp về bản chất của quá trình, sự tạo mầm cịn mang tính chất ngẫu nhiên. Hiện nay cĩ nhiều ý kiến của đề tài này.
Sac là một trong những chất rất khĩ tự xuất hiện nhân tinh thể trong dung dịch quá bão hịa của nĩ. Theo tài liệu nĩ chỉ xuất hiện khi > 1,31,4 ( trong dung dịch đường khơng tinh khiết).
Để tăng nhanh sự xuất hiện nhân tinh thể, người ta thường dùng các phương pháp kích thích tạo mầm hay phương pháp tinh chủng. Lúc đĩ tinh thể đường sẽ xuất hiện ở giá trị = 1,2 1,25.
Trên đồ thị trạng thái của dung dịch đường Sac chia làm 3 vùng quá bão hịa: - Vùng ổn định: Hệ số quá bão hịa thấp = 1,11,15. Trong vùng này tinh thể chỉ lớn lên mà khơng xuất hiện các tinh thể mới.
- Vùng trung gian: = 1,2 1,25, trong vùng này khơng chỉ tinh thể lớn lên mà cịn xuất hiện một lượng nhỏ tinh thể mới.
- Vùng biến động: > 1,3, ở đây các tinh thể Sac sẽ tự xuất hiện khơng cần sự tạo mầm hoặc kích thích.
Đối với dung dịch Sac khơng tinh khiết, giá trị hệ số quá bão hịa giữa các vùng khác nhau phụ thuộc vào nồng độ chất khơng đường. Thực tế trong quá trình sản xuất người ta thường khống chế < 1,3 để tránh tạo thành các tinh thể “ dại ”.
Theo quan điểm động học, sự tự xuất hiện nhân tinh thể trong mơi trường lỏng được giải thích bằng hiện tượng liên hợp của các phần tử chất hịa tan di động. Điều kiện cần thiết để tạo nhân tinh thể là cĩ sự tụ tập cục bộ các phần tử của chất hịa tan và phân bố các phân tử vào vị trí của chúng trong lưới tinh thể. Các tinh thể xuất hiện nằm trên ranh giới của hai quá trình kết tinh và hịa tan.
Silin giải thích một cách khá đơn giản cơ chế của sự tạo mầm tinh thể như sau: Trên bề mặt của tinh thể và của dung dịch luơn xảy ra hai quá trình: lắng các phân tử chất hịa tan lên bề mặt tinh thể để chuyển vào dung dịch. Khi các phân tử đường tách ra khỏi bề mặt tinh thể cĩ lẽ tách luơn một nhân phân tử, nếu độ quá bão hịa đủ những nhân tinh thể này sẽ là những nhân kết tinh, nếu khơng đủ độ quá bão hịa những nhân phân tử này bị phá hủy vì độ hịa tan của chúng lớn hơn độ hịa tan của đường bình thường rất nhiều. Lúc này chỉ cĩ những phân tử cĩ sẵn lớn lên mà thơi. Khi đã cĩ mầm tinh thể rồi thì sự tạo thành các nhân tinh thể sẽ tăng lên khi độ quá bão hịa tăng.
b. Sự lớn lên của tinh thể ( tốc độ kết tinh )
Tốc độ kết tinh là lượng đường kết tinh trong 1 phút trên 1m2 bề mặt tinh thể, (mg/m2.phút ).
Theo Kukharenko lượng đường Sac kết tinh trong dung dịch quá bão hịa là: S = K. F. ( mg)
Trong đĩ:
F: Bề mặt tinh thể, m2.
: Thời gian kết tinh, phút.
C C’ d Bề mặt các tinh thể phụ thuộc vào số lượng của chúng. Nếu số lượng tinh thể