Crystallization 1

13,521 views

Published on

Published in: Technology, Education
1 Comment
6 Likes
Statistics
Notes
No Downloads
Views
Total views
13,521
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
51
Actions
Shares
0
Downloads
217
Comments
1
Likes
6
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Crystallization 1

  1. 1. <ul><li>เป็นการแยกแบบ solid-liquid เช่น การผลิตน้ำตาลซูโครสจากอ้อย น้ำตาลซูโครสจะถูกตกผลึกออกมาจากสารละลายน้ำอ้อย </li></ul><ul><li>การที่ทำให้เกิดอนุภาคที่เป็นรูปของแข็งจากสารละลายที่อยู่ในรูป homogeneous phase หรืออาจจะเป็นการสร้างอนุภาคของแข็งจากของเหลวที่ได้จากการหลอมเหลว หรือการสร้างผลึกของแข็งจากสารละลาย </li></ul><ul><li>เริ่มจากการทำให้สารละลายเข้มข้น และทำให้เย็นจนกระทั่งความเข้มข้นของตัวถูกละลายมีค่าสูงกว่าค่า solubility ที่อุณหภูมินั้นๆ จากนั้นตัวถูกละลายก็จะสามารถตกผลึกออกมาได้ โดยมีลักษณะเป็นผลึกที่บริสุทธิ์ </li></ul>บทที่ 2 การตกผลึก (Crystallization)
  2. 2. กระบวนการผลิตน้ำตาลในอุตสาหกรรม
  3. 3. Heat distribution – Material separation system
  4. 4. ภาพแสดงโรงงานผลิตน้ำตาล
  5. 5. <ul><li>หลังการตกผลึกจะได้ของผสมที่มีสองเฟส (two-phase mixture) </li></ul><ul><li>Magma </li></ul><ul><li> Mother liquor Crystal </li></ul><ul><li>ทางการค้า ค่า yield และความบริสุทธิ์ของผลึกมักไม่สำคัญเท่ากับขนาดและรูปร่างของผลึก คือ ผลึกที่ต้องการจะต้องมีความสม่ำเสมอของขนาด ทั้งนี้เพื่อลดการเกิดการจับตัวกันในบรรจุภัณฑ์ (caking in the package) และเพื่อให้ง่ายต่อการเท , การล้างและการกรอง และในบางครั้งความสม่ำเสมอของรูปร่างก็อาจเป็นที่ต้องการเช่นกัน </li></ul>
  6. 6. <ul><li>การแยกผลึกออกจากของเหลวที่เรียกว่า mother liquor ผลึกต้องมีขนาดที่ใหญ่พอสมควร และขนาดของผลึกต้องมีความสม่ำเสมอ ดังนั้นกระบวนการตกผลึกที่เกี่ยวข้องกับการแยก มักออกแบบเพื่อให้เกิดผลึกต่างๆ แต่ละผลึกมีขนาดและรูปร่างเฉพาะ </li></ul><ul><li>การตกผลึกที่ไม่เกี่ยวข้องกับการแยก การควบคุมขนาดของผลึกก็มีความสำคัญเช่นเดียวกัน ( ควบคุมลักษณะเนื้อสัมผัส ) </li></ul><ul><li>หาก mother liquor มีความบริสุทธิ์ (degree of impurity) ต่ำ จะทำให้ได้ผลึกที่ไม่บริสุทธิ์ </li></ul><ul><li>ทางปฏิบัติ mother liquor จะถูกแยกโดยการใช้การกรองและการเหวี่ยง แล้วล้างด้วยตัวทำละลายบริสุทธิ์ โดยประสิทธิภาพในการทำให้บริสุทธิ์ยังขึ้นกับขนาดและความสม่ำเสมอของตัวผลึกด้วย </li></ul>
  7. 7. <ul><li>กระบวนการตกผลึก </li></ul><ul><li>1. การทำให้เย็น (cooling) </li></ul><ul><li>2. การระเหย (evaporating) </li></ul><ul><li>ผลของสิ่งแปลกปลอม </li></ul><ul><li>สัมประสิทธิ์ของการละลาย (solubility coefficient) </li></ul><ul><li>C = ความสามารถในการละลายของตัวถูกละลายในสารละลายที่ไม่บริสุทธิ์ ณ อุณหภูมิที่ให้ </li></ul><ul><li> ความสามารถในการละลายของตัวถูกละลายในตัวทำละลายบริสุทธิ์ที่อุณหภูมิเดียวกัน </li></ul><ul><li>ถ้ามีสิ่งปนเปื้อนซึ่งทำให้ค่า c มากกว่า 1 จะเรียกตัวถูกละลายว่า salt in </li></ul><ul><li>ถ้า c น้อยกว่า 1 จะเรียกตัวถูกละลายว่า salt out เช่น ในน้ำอ้อย มักพบค่า c < 1 </li></ul><ul><li>ความสามารถในการละลาย (solubility) = น้ำหนักสูงสุดของตัวถูกละลายที่เป็นแอนไฮดรัส (anhydrous) ที่สามารถละลายได้ในตัวทำละลาย 100 กรัม ในอุตสาหกรรมอาหารนั้นตัวทำละลายมักเป็นน้ำ </li></ul>
  8. 8. <ul><li>ความสามารถในการละลายเป็นฟังก์ชันกับอุณหภูมิ </li></ul><ul><li>ความดันมีผลน้อยมากต่อความสามารถในการละลาย </li></ul><ul><li>mechanism </li></ul><ul><li>spontaneous nucleation </li></ul><ul><li>เหนือเส้นอิ่มตัวยิ่งยวด (supersolubility curve) labile zone </li></ul><ul><li>secondary nucleation </li></ul><ul><li>metastable region อัตราเริ่มต้นของการเกิดผลึกจะช้า โมเลกุลจะเข้ามารวมตัวกันแล้วแยกออกจากกันอีกและจะไม่เติบโตจนกว่าจะมีการเติมผลึกเพื่อล่อ (seed crystals) </li></ul><ul><li>undersaturated zone ไม่มีผลึกเกิดขึ้น </li></ul>
  9. 11. Equilibrium solubility ในการตกผลึก
  10. 14. <ul><li>ทฤษฎีของการตกผลึก (crystallization theory) </li></ul><ul><li>เกิดขึ้นในของผสมเนื้อเดียว (homogeneous mixture) </li></ul><ul><li>กระบวนการตกผลึกเกิดจากสารละลายอิ่มตัวยิ่งยวด (supersaturated solution) ประกอบไปด้วย 2 ขั้นตอน คือ </li></ul><ul><li>1. nucleus formation หรือ nucleation </li></ul><ul><li>2. crystal growth </li></ul><ul><li>แรงขับดัน หรือ driving force คือ ภาวะอิ่มตัวยิ่งยวด </li></ul>
  11. 26. Two-sized hard spheres … NaCl structure! Andrew Schofield/Peter Pusey/NASA
  12. 31. <ul><li>ภาวะอิ่มตัวยิ่งยวด (supersaturation) </li></ul><ul><li>ระดับของความอิ่มตัวยิ่งยวด </li></ul><ul><li>ค่าสัมประสิทธิ์ความอิ่มตัวยิ่งยวด (supersaturation coefficient : S) S = C/C O </li></ul><ul><li>เมื่อ C = ความเข้มข้น (w/w) ของตัวถูกละลายในตัวทำละลายที่อุณหภูมิหนึ่ง </li></ul><ul><li>C O = ความเข้มข้น (w/w) ของตัวถูกละลายในตัวทำละลายในสารละลาย อิ่มตัวที่อุณหภูมิเดียวกัน </li></ul><ul><li>S > 1 เป็นสารละลายอิ่มตัวยิ่งยวด </li></ul><ul><li>S = 1 เป็นกราฟการละลาย </li></ul>
  13. 32. <ul><li>คุณสมบัติทางกายภาพของการเริ่มเกิดนิวคลีไอ </li></ul><ul><li>สัมประสิทธิ์การแพร่ลดลงอย่างมากเมื่อความเข้มข้นเพิ่มขึ้น ( สภาพอิ่มตัวยิ่งยวดอย่างมาก ) ขณะที่ความหนืดก็เพิ่มขึ้นอย่างมากด้วย </li></ul>
  14. 33. Supersaturation,   crit. Nucleation rate, J

×