Kết tinh là q trình phức tạp trong đó thực hiện đồng thời các quá trình truyền nhiệt, chuyển dịch vật chất và tuần hồn đường non trong nồi. Có 2 lực tương tác ảnh hưởng tới quá trình kết tinh là động lực và trở lực kết tinh. Do đó, nếu khắc phục được trở lực, tăng động lực thì tốc độ kết tinh tăng.
● Động lực và trở lực ảnh hưởng tới tốc độ kết tinh
Kết tinh là phản ứng tỏa nhiệt và nhiệt kết tinh bằng 2.5% ẩn nhiệt của nước bốc hơi. Lúc tinh thể tạo thành thì cứ bốc hơi 1 kg nước phát ra 1 lượng nhiệt kết tinh là 564000 cal. Lượng nhiệt đó làm giảm độ q bão hịa của dung dịch đường và nó hình thành trở lực đối với kết tinh làm cho tốc độ kết tinh phân tử đường chậm lại. Nếu muốn tăng tốc độ kết tinh, khắc phục nhiệt
d
kết tinh tăng, tăng đối lưu tuần hồn để giảm trở lực đó. Động lực q trình kết tinh chính là hiệ số (C-C’). Khi hiệu số nồng độ tăng, tốc độ kết tinh tăng.
● Quan hệ giữa độ quá bão hòa và tốc độ kết tinh
Trong dung dich đường không tinh khiết, do ảnh hưởng của nhiều loại chất không đường khác nhau dẫn đến tốc độ kết tinh đường khác nhau. Các chất khơng đường này ảnh hưởng tới độ hịa tan của đường tức là ảnh hưởng tới độ quá bão hòa.
● Quan hệ giữa truyền nhiệt và tốc độ kết tinh
Có 2 loại truyền nhiệt trong quá trình kết tinh là nhiệt bốc hơi và nhiệt kết tinh. Truyền nhiệt ở đây tương tự bốc hơi nhưng khác nhau ở chỗ: tốc độ bốc hơi phải tương ứng tốc độ kết tinh. Khi tốc độ bốc hơi lớn hơn tốc độ kết tinh thì sẽ tạo độ quá bão hòa cao và sinh ngụy tinh. Ngược lại tốc độ bốc hơi nhỏ hơn tốc độ kết tinh, mẫu dịch khơng đạt độ q bão hịa u cầu làm tốc độ kết tinh chậm, tinh thể ngừng lớn lên và co thể hịa tan.
● Kích thước tinh thể và lượng đường kết tinh trong đơn vị thời gian
Tinh thể trong mẫu dịch được hấp thu phân tử đường trên bề mặt mà lớn lên. Trong cùng 1 đơn vị thời gian, diện tích bề mặt của phân tử đường càng lớn thì phân tử đường tích tụ càng nhiều. Trong trường hợp có trọng lượng tinh thể như nhau, nếu số lượng tinh thể càng nhiều thì diện tích bề mặt tinh thể càng lớn dẫn đến tốc độ kết tinh càng tăng.
Ví dụ: lúc tinh thể có hình lập phương cạnh 4*4mm thì tổng diện tích 6 mặt của tinh thể đường là 96mm2, giả sử mỗi giây 1mm2 diện tích có thể kết tinh 1 mg phân tử đường thì mỗi giây mỗi tinh thể có thể kết tinh 96mg đường. Nếu chia nhỏ tinh thể này thành nhiều tinh thể nhỏ và mỗi tinh thể có cạnh là 2*2*6mm thì tổng diện tích bề mặt của các tinh thể đường là 192mm2, suy ra 1 giây kết tinh được 192mg đường, như vậy lượng đường kết tinh gấp đôi so với trước. Hiện tượng này càng thấy rõ khi dung dịch đường có AP thấp. Do đó trong q trình nấu đường khi AP càng thấp thì kích thước tinh thể đường càng nhỏ nhằm tăng diện tích kết tinh để duy trì lượng đường kết tinh trong 1 đơn vị thời gian.