Equipos de cristalización: técnicas de cristalización comunes en la industria alimentaria

La cristalización se refiere al proceso de formación de partículas sólidas a partir de una fase homogénea, incluyendo la transformación de vapor a sólido, la solidificación de fundidos líquidos y la cristalización de líquidos. En la industria alimentaria, el proceso de cristalización incluye: la cristalización a partir de una solución acuosa para obtener un producto sólido, la congelación de agua a partir de una solución diluida para concentrar el soluto (concentración por congelación) y, posteriormente, el control de la cristalización para obtener ciertas propiedades reológicas.

A continuación, el editor presentará varias tecnologías y desarrollos para la producción de cristales:

1. Método de cristalización por congelación: la solución se enfría hasta alcanzar la saturación para producir la cristalización.

Este método se utiliza para sustancias cuya solubilidad disminuye con la temperatura, como el nitrato de amonio, el nitrato de potasio, el cloruro de amonio, el fosfato de sodio, la sal de Glauber, etc. El coeficiente de solubilidad de estas sustancias varía considerablemente. Al bajar la temperatura, su solubilidad disminuye, formándose una solución sobresaturada. En un estado termodinámicamente inestable, el soluto cristaliza. Estas sustancias químicas son especialmente adecuadas para la separación por cristalización por congelación.

2. Evaporar y concentrar la solución para saturarla y cristalizarla: se utiliza a menudo para sustancias con poca variación de solubilidad. Por ejemplo, la sal de campo secada al sol (cloruro de sodio).

Se introduce agua de mar o salmuera en el yacimiento de sal, y el agua se evapora y concentra mediante el viento y el sol para cristalizar la sal de mesa. El libro "Tiangong Kaiwu" registra que nuestros antepasados ​​adoptaron este método para producir sal.

3. Método de cristalización fraccionada: Este método es adecuado para la diferencia en la solubilidad de ciertas sales similares.

Debido a esta diferencia, al distribuir las sales de la mezcla entre la fase sólida y la fase de solución, los componentes con baja solubilidad se enriquecen en la fase sólida, mientras que los de alta solubilidad permanecen en la fase líquida. Este método se utiliza ampliamente en la cristalización de diversas sustancias. Por ejemplo, la separación de sales dobles de tierras raras también puede utilizarse para eliminar impurezas. El proceso de cristalización fraccionada suele utilizar la cristalización por evaporación o la cristalización por congelación (enfriamiento).

Tras una operación paso a paso, algunos componentes insolubles y fácilmente solubles se enriquecen en la primera y la última fase del proceso, respectivamente, para formar productos de mayor pureza. En la industria de la energía atómica, se requiere circonio con menos del 0,01 % de hafnio, que se obtiene mediante el método de cristalización fraccionada de complejos de flúor. La ventaja de este método es su fácil operación y el bajo consumo de reactivos. La desventaja es la dificultad para lograr una producción continua.

4. Cristalización por reacción química: Este es un método común en la industria. La precipitación (cristalización) del concentrado de uranio en el proceso de hidrometalurgia del uranio es un proceso típico de cristalización por reacción química.

El grado de sobresaturación de la solución, la velocidad de agitación, la naturaleza del disolvente, la composición de la solución y el valor de pH son factores que afectan directa o indirectamente la cristalización. Existen numerosos factores que influyen en el proceso de cristalización. Cuando las condiciones del proceso son óptimas, la clave para lograr la producción industrial reside en el diseño de un excelente equipo de reacción. Los equipos de cristalización se pueden dividir en tres categorías: cristalizador de enfriamiento, cristalizador evaporativo y cristalizador de enfriamiento evaporativo, según el método de establecimiento de la sobresaturación.

Cada categoría se puede subdividir según sus dispositivos de circulación interna, agitación y clasificación. Por ejemplo, los cristalizadores de refrigeración se dividen en cristalizadores de circulación natural y cristalizadores de circulación forzada. Estos últimos se dividen en tres tipos: con agitador, con rascador rotatorio y con bomba de circulación forzada.

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