Kristalliseren

Doel

Kristallisatie is het vormen van vaste kristallen uit een oplossing. Kirstallen verharden in een bepaalde geometrische vorm. Het doel van kristallisatie is om een oplossing van een oplosmiddel te scheiden. Normaal gezien wordt geen van de onzuiverheden in de vloeistof opgenomen in het kristalrooster van de gewenste kristal. Daarom is kristallisatie ook een zuiveringsproces.

Toepassingsgebied

Kristallisatie wordt toegepast in de suiker- en de zuivelindustrie (waar lactose geproduceerd wordt uit kaaswei of caseïnewei). Kristallisatie (fractionering) wordt ook gebruikt in de eetbare olie-industrie om de eigenschappen van eetbare oliën en vetten te wijzigen.

Beschrijving van technieken, methodes en installatie

Kristallen worden meestal gekweekt door het inbrengen van nuclei in een oververzadigde oplossing.

a) Kristallisatie van suiker in suikerfabrieken Het kristallisatieproces vindt plaats in vacuümpannen waarin het sap gekookt wordt onder vacuüm om de toegepaste temperaturen te minimaliseren. De groei van het sucrosekristal heeft alleen betrekking tot sucrose en water. De niet-suikers die het suikersap bevat worden niet opgenomen in de kristalstructuur. In plaats daarvan blijven de meeste van hen in de vloeibare fase terwijl sommige vrijgelaten worden tot de dampfase. De suikerkristallen worden verwijderd uit de vloeibare fase door middel van centrifugatie.

b) Kristallisatie van lactose in weiverwerking Voor de productie van lactose uit wei wordt wei normaal gezien verdampt tot een oververzadigde oplossing (totale vaste stof gehalte 60-73%). Tijdens het afkoelen van de oplossing begint de kristallisatie en de kristallen beginnen te groeien. De kristallen worden verwijderd uit de vloeibare fase door middel van centrifugatie. Afhankelijk van de vereiste kwaliteit kan verdere zuivering (raffinering) plaats vinden door de kristallen te wassen of door ze opnieuw op te lossen en ze te herkristalliseren, gevolgd door een behandeling met actieve koolstof voor het verwijderen van aanwezige onzuiverheden.

c) Fractioneren van eetbare oliën en vetten
Doel
Fractioneren is gebaseerd op het principe dat de oplosbaarheid van de hogere smeltcomponenten in de vloeibare fase veranderen bij verschillende temperaturen. Dit verschil kan vergroot worden door een organisch oplosmiddel te gebruiken dat het effect heeft van het verminderen van de viscositeit en dat leidt tot een betere wassing van de kristallen.

Beschrijving van techniek, methoden en installatie

De installatie bestaat uit tanks voor het voorverhitten, roeren en koeltanks voor kristallisatie, band- of membraanfilters voor het scheiden van de kristallen van het vocht en destilleervaten voor het herverkrijgen van het oplosmiddel. De olie wordt verhit tot 10°C boven het smeltpunt van de hoogste triacylglycerol dat aanwezig is om een volledig vloeibaar startmateriaal te geven (bijv. het verhittingspunt voor palmolie is 75°C). De gesmolten olie wordt dan gekoeld en geroerd om kristalnuclei te vormen en een lagere temperatuur wordt gehandhaafd om kristalgroei te veroorzaken (voor palmolie 12 uur bij 28-30°C). Als een oplosmiddel wordt gebruikt, wordt het aan de gesmolten olie toegevoegd voor de afkoeling. De mengsels bevatten de gekristalliseerde vaste stoffen en de opgeloste vloeistoffen worden door filters gescheiden. Als een oplosmiddel wordt gebruikt, wordt het door middel van destillatie uit de fracties verwijderd.