4.1.4.1 晶体生长的扩散学说及生长速率
在过饱和溶液中已有晶核形成或加入晶种后,以过饱和度为推动力,晶核(或晶种)将 长大,这种现象称为晶体生长(或长晶)。
图4-6 晶体成长的扩散学说示意图
(1) 晶体生长的扩散学说 晶体的生长过 程可以认为是分子运动的过程。尽管工业结晶 过程有关晶体生长的理论和模型很多,比较普 遍使用的是扩散学说。晶体生长扩散过程示意 图见图4-6。
当料液中产生晶核后,在晶核的表面附有 一层设想为不动的液膜(静止液层),称为界膜 或境膜,如图4-6。假设膜直接紧靠晶体边 缘,厚度为δ,其浓度相当于料液的平衡饱和浓度c*;在距晶体边缘δ处,外侧是浓度为 c的过饱和溶液,内侧靠近晶体边缘处,则可能存在浓度为ci的某一过饱和溶液。由于 浓度差c-ci的推动,料液中的溶质就能通过界膜而扩散。
溶质分子经过扩散作用而进入晶体表面附近,便迅速在晶体(核)表面上析出。由于 溶质向晶相表面的这种逆移排列的反应甚快(即这种传质阻力甚小),所以可认为此时晶 体边缘仍能保持原来的饱和浓度c*,亦即可认为界面浓度ci≈c*。一般来说,当溶质分 子从溶液通过界膜的扩散速率远小于其分子附在晶面上排成晶格的速率时,扩散速率便 成为限制结晶速率的主要方面,换言之,此时扩散速率便代表了结晶速率。
根据菲克(Fick)扩散定律,扩散量与扩散推动力(浓度差)、扩散面积和扩散时间成正 比,而与扩散行程成反比。据此便有结晶量的公式:
(4-11)
式中 m–结晶量(扩散量),kg
A–结晶面积(扩散面积),m2
t–结晶时间,s
c、c*–料液过饱和浓度和饱和浓度,kg/m3
δ–界膜厚度,m
D–溶质的分子扩散系数,m2/s
(2)结晶速率 单位时间内在晶体表面单位面积上析出的溶质量称为结晶速率J, 按上式则结晶速率可由下式表达:
(4-12)
式中,t为传质膜系数(m/s),它相当于传热中的表面传热系数,而式中的溶质分子扩散系 数则相当于传热中的热导率。对于结晶过程,一般液相中的传质阻力远远大于晶体表面 结晶物质传递反应的阻力,所以物质在液相中的传递速率决定了结晶全过程的速率,从而 式中的k也就具有速度常数的意义。由此可见,结晶速率与浓度差(c-c*)成正比。
许多实验证明,通过增加搅拌速度,加强晶体间料液的对流,不断更新和提高晶体外层 料液的浓度,J值就会增加,最后达到最高值,此后若再进一步提高搅拌速度,J值趋于不变。 显然,在剧烈搅拌下,界膜变得非常薄,此时分子扩散让位于涡流扩散而可以忽略,最大的结 晶速率已不再是与浓度差(c-c*)成正比,而是与浓度差的平方(c-c*)2成正比。
以上结晶速率式的推导是以表面反应过程阻力甚小可以忽略为前提,这样结晶速率 便完全可以由界膜内的分子扩散速率来确定,从而使问题得到了简化。然而,实际上,表 面反应过程的阻力多少是存在的,溶质分子由过饱和溶液扩散到晶体表面,晶体表面的液 层(界膜内表面)浓度应有一定的过饱和度(应该有一浓度ci而不是c*),其晶体生长速率 既受扩散阻力的影响,也受晶体表面溶质长入晶面,使晶体增大的表面反应阻力的影响。 表面反应过程实际上是溶质分子或离子在空间晶格上排列而组成有规则结构的过程,也 是晶体生长全过程中最后、最重要的过程。而这个过程的速率是与(ci-c*)2成正比, 故有:
J=K(ci-c*)2 (4-13)
在新的前提条件下,扩散速率式也应该变为:
J=k(c-ci) (4-14)
令△c=(c-c*),联立上两式,消去难以确定的ci,解出J,便得如下结晶速率式:
(4-15)
式中 k–传质膜系数,它等于分子扩散系数D与液膜厚度之比
K–晶析反应速率系数
△c–浓度差推动力,△c=c-c*
这一理论公式与实际的试验结果拟合较好,更正确地反映出结晶速率的关系。式(4- 15)是式(4-12)的广义化形式,它比较全面地考虑结晶过程扩散速率及晶体表面反应过程 速率对晶体长大的影响。由式(4-15)显然可看出,当k/K→0时,便变为式(4-12)。
多数食品物料结晶过程,如蔗糖,其饱和溶液很黏稠,其扩散过程很慢,而糖分从溶解 状态变为结晶状态的表面反应速率要比扩散速率大得多。这种情况下可采用式(4-12) 求取晶体生长速率。
对于低纯度、极黏稠的溶液,据爱因斯坦对分子扩散系数D的研究,D可由下式表示:
(4-16)
式中 T–热力学温度,K
μ–介质黏度,Pa· s
K′–系数,与温度无关,N/K
当黏度μ很大时,D变得很小,于是K1/K2≈0。这时适用式(4-12)。
将式(4-16)代入式(4-12)和式(4-11)中可得出:
(4-17)
(4-18)
从上式可见,结晶速率与浓度差、绝对温度成正比,与溶液黏度、液膜厚度成反比。 纯蔗糖的结晶速率在不同过饱和系数和温度下的实验数据见表4-2和表4-3。
表4-2 不同过饱和系数和温度下蔗糖的结晶速率 单位:mg/(m2·min)
温度/℃ 结晶速率 过饱和系数 | 0 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 |
1.005
1.010 1.015 1.020 1.025 1.030 1.035 1.040 1.045 1.050 1.055 1.060 1.065 1.070 |
–
5 – 9 – 14 – 19 – 25 – 32 – 38 |
40
80 120 150 190 230 275 320 360 420 480 525 575 620 |
75
150 225 380 495 625 755 310 1115 1320 – – – – |
145
285 490 675 855 1060 1300 1540 1800 2085 2580 – – – |
240
490 800 1200 1800 2300 2870 3510 4060 – – – – – |
340
720 1340 2210 3100 – – – – – – – – – |
850
1700 2560 4000 – – – – – – – – – – |
续表
温度/℃
结晶速率 过饱和系数 |
0 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 |
1.080
1.090 1.100 1.110 |
45
52 62 76 |
–
– – – |
–
– – – |
–
– – – |
–
– – – |
–
– – – |
–
– – – |
表4-3 不同温度和浓度下蔗糖的结晶速率
温度/℃ | 蔗糖浓度/% | 结晶速率[mg/(m2·min)] | 温度/℃ | 蔗糖浓度/% | 结晶速率[mg/(m2·min)] |
0 | 65 .57
66.01 66.79 67.74 70.19 71.17 |
9.8
11.8 20.1 29.3 54.6 75.4 |
40 | 73.91
74.32 74.59 |
2042.3
2618.1 2985.2 |
50 | 72.91
73.26 73.69 74.17 74.76 74.51 |
431
716 1200 1972 2870 4059 |
|||
20 | 68.04
68.38 68.83 70.09 70.76 71.93 |
122.1
141.7 193.7 361.4 469.0 650.6 |
|||
60 | 74.82
75.10 75.15 75.47 75.53 76.04 |
386
953 1017 1839 1881 3098 |
|||
30 | 69.50
70.01 70.41 70.57 71.28 71 .84 72.31 |
188
369 495 552 829 1160 1433 |
|||
70 | 76.90
77.18 77.36 77.51 77.78 77.78 77.83 78.25 |
1478
2219 2564 3426 3621 4138 4191 72.59 |
|||
40 | 71.16
71.41 72.40 73.28 |
298.0
462.9 971.6 1575.5 |
在实际应用中,随着晶粒的成长,结晶面积A在增大,结晶速率也是一个变量。因此 进行结晶量或结晶速率计算有时尚需借助一些简单的经验算式。现以蔗糖结晶为例说明 如下。
蔗糖晶粒质量m与表面积A1的经验关系式为:
(4-19)
式中 m–每颗蔗糖晶粒质量,mg
A–每颗蔗糖晶粒表面积,mm2
在晶粒成长过程中,A随m而变化,将式(4-18)代入式(4-11),移项后得:
m1/3=4.12J·t
两边取立方得:
m=(4.12J·t)3 (4-20)
如果结晶速率J不变,在结晶面积逐渐增大的情况下,结晶出来的糖量与结晶时间 的三次方成正比。
又知蔗糖晶体的体积与边长的关系经验式为:
V=0.7a3 (4-21)
式中 V–蔗糖晶粒的体积,mm3
α–蔗糖晶粒的最长一边(长轴)的长度,mm
因为:
m=ρ·V
式中 m–蔗糖晶粒质量,mg
ρ–蔗糖晶粒的密度,ρ=1.58mg·mm-3 所以:
m=1.58×0.7a3=1.106a3 (4-22)
将此式代入式(4-20)得:
a=3.97·J·t (4-23)
由此可知,若结晶速率不变,则结晶出来的蔗糖晶粒的直线增长度与时间成正比。但 实际上结晶速率受黏度、温度、纯度、浓度等因素的影响,它们的对应关系通常由实验测得 的经验公式来确定。例如纯度的影响,当结晶温度为70℃,过饱和系数1.09时,不同纯 度下的蔗糖结晶速率是:
Jt=4.60(100-q)2-279.5(100-q)+4330
式中 q–结晶糖液的纯度,%
4.1.4.2 影响晶体生长的因素
从以上讨论可知,晶体生长速率多半受扩散控制,但有时表面反应也不能忽略。晶体 生长速率既可表示为晶体质量随时间的变化(质量速率),也有用各晶面的生长线速度表 示。不论何种表示形式它们都与溶液的过饱和度、温度、压力、液相的搅拌强度和特性、各 种场的作用、杂质的存在等有关,但最主要的有以下几种:
(1) 过饱和度 溶液过饱和度(常用过饱和系数)或过冷度对决定晶体成长速率有着 决定性作用。晶体长大的推动力是晶体表面液膜两侧的浓度差。过饱和度增大,可加大 此浓度差,从而提高结晶速率。但过高的过饱和度会使料液黏度提高,反而会使结晶速率 下降,使结晶过程操作发生困难及容易产生伪晶。
表4-4反映40℃以下,不同纯度蔗糖溶液在不同过饱和系数时的结晶速率。从表 中可见,在同一过饱和度下,蔗糖结晶速率随糖液纯度的升高而迅速增大;对于同一纯度 的糖液,随过饱和度的增加,结晶速率也增大,但超过一定过饱和度后,结晶速率却由于糖 液黏度增大而下降。
表4-4 40℃时不同纯度蔗糖溶液在不同过饱和系数下的结晶速率 单位: mg/(m2·min)
纯度/%
结晶速率 过饱和系数 |
100 | 90 | 80 | 75 | 65 |
1.03
1.06 1.09 1.12 1.15 1.18 1.21 1.24 1.27 1.30 |
280
615 980 – – – – – – – |
50
145 300 500 730 970 1170 – – – |
20
52 100 165 240 310 365 410 400 352 |
–
30 60 95 125 160 196 200 200 200 |
6
11 16 20 25 30 35 – – – |
晶体生长速率可通过提高浓度差,即提高过饱和度来加快。高结晶速率可提高生产 设备的生产能力,但实际上它通常又会受晶习和产品纯度、外观质量的限制,设备结垢问 题也会限制利用高的过饱和度来提高晶体生长速率。
(2) 温度的影响 温度是影响成长速率的重要参数。它不仅影响溶质分子的扩散速 率和相界面上的反应速率,也影响溶液的黏度、溶质的溶解度及过冷度、相邻界面上的比 自由能等物化特性。
对同一物质,结晶温度对晶体成长的两个过程都有较大影响。在较高温度下,表面反应 速率有较大的提高,而扩散速率增加有限,此时有利于扩散控制;反之,在较低温度下,则有 利于表面反应控制。在中等温度下,则对两方面的影响均衡,不形成何种优势控制。例如: 过饱和浓度为1.05g/cm3的蔗糖结晶,在20℃时,扩散速率远大于表面反应速率;在70℃时, 表面反应速率远大于扩散速率;在45℃,两种速率则相等。又如,NaCl在水溶液中结晶时, 晶体成长速率在50℃以上为扩散控制,在50℃以下为表面反应控制。
对于某些有不同结晶水的物质的结晶,温度控制对结晶物的组成分影响很大,如柠檬 酸有一水结晶物与无水柠檬酸。若结晶温度超过36.6℃,则会结晶出无水柠檬酸,若要 获得一水柠檬酸,就要小心控制体系温度不超过36℃。
结晶析出温度对晶型也有影响。谷氨酸结晶有α型和β型,α型晶体纯度高、颗粒 大、质量大、易沉降、易分离,是工业结晶的理想晶体。而β型结晶晶粒微细、纯度低、质 量小、难沉淀分离,常称为轻麸酸,是谷氨酸结晶时控制的关键因素。表4-5反映出结晶 析出温度对晶型的影响。显然,从发酵液提取谷氨酸时,必须把发酵液降温至30℃以下, 避免形成β型结晶。
表4-5 谷氨酸结晶析出温度对晶型的影响
析出温度/℃ | α、β型的比例 | 含水量/% | 纯度/% |
10
20 30 40 50 60 |
α型
α型 多数α型,有少量β型 α、β型各一半 主要为β型 全部β型 |
19.80
15. 03 18.32 30 .8 38 .0 37.2 |
95
94. 8 95. 5 92.3 90.8 90.7 |
(3) 黏度 结晶料液黏度将显著影响溶质扩散到晶粒表面的速度,并使液膜增厚,扩 散距离增长。因此,黏度增大必将导致结晶速率下降。图4-7是40℃时蔗糖结晶速率 与黏度之间的关系。显然,同一温度与纯度的蔗糖溶液中,在一定黏度范围内,黏度的变 化显著影响结晶速率,当黏度增大到2.6Pa·s以上时,结晶速率相当缓慢。此时,料液的 过饱和度对结晶速率的影响显得无关紧要。在工业结晶的末期,由于母液中杂质及黏度 增加,使结晶速率受影响,有时不得不采用加水稀释法来降低黏度,使晶体生长顺利进行, 以提高晶体产量。
图4-7 40℃时蔗糖结晶速率与黏度之间的关系
(4) 杂质的影响 物系中杂质的存在对结晶生长的影响比较复杂。有的杂质能完全 制止晶体的生长;有的则能促进生长;还有的能对同一晶体的不同晶面产生选择性的影 响,从而改变晶习。有的杂质在极低的浓度(1mg/kg以下)也能对其产生影响,有的却需 在相当高的浓度下才能起作用。
杂质影响晶体成长的途径也各不相同。有的通过改变溶液的结构或平衡饱和浓度, 有的通过改变晶体与溶液之间的界面上液层的特性,而影响溶质长入晶面;有的通过杂质 本身在晶面上的吸附,发生阻挡结晶的作用。如果晶格有相似之处,有的杂质还能长入晶 体,降低晶体的质量。
据研究,杂质对某种结晶物质的物理和化学作用机理是由杂质与盐的离子半径比、离 子的电荷以及晶格结构决定的。有机物杂质在生长的晶面上的吸附现象起着重要的 作用。
从天然糖汁的浓缩液中结晶出的蔗糖晶体中,常会包藏某些杂质成分(如胶体非糖 物,某些离子如钙、铁、亚硫酸根等)而影响砂糖质量。其主要原因是晶体的生长表面 稍带正电,蔗糖溶液中的胶体杂质,如焦糖等色素带负电荷,在晶体的成长过程中,会 连续不断地结合在晶体的整体中;铁质则是具有化学上的集合力而被包藏在晶体里面, 与蔗糖共结晶;如钙杂质可能只是简单黏附现象;某些高分子杂质,如淀粉据发现能包 藏在蔗糖的晶粒内部。对其与蔗糖一起结晶的方式尚未十分明了。当生成聚晶的时 候,在晶体的空腔、沟纹、微孔和弯角中会包藏母液等,则与结晶操作条件有关。因此, 在蔗糖液的浓缩、结晶操作中,通常是先输入高纯度料液,以后加入低纯度原料养晶直 至煮炼完毕。
蔗糖结晶速率与糖液纯度、黏度、过饱和系数关系见表4-6所示。
表4-6 蔗糖结晶速率与糖液纯度、黏度和过饱和系数的关系
过饱和
系数 |
纯度99% | 纯度78% | 纯度70% | |||
黏度/
×10-3Pa·s |
结晶速率/
[mg/(m2·min )] |
黏度/
×10-3Pa·s |
结晶速率/
[mg/(m2·min)] |
黏度/
×10-3Pa·s |
结晶速率/
[mg/(m2·min)] |
|
1.03
1.06 1.09 1 .12 1 .15 1 .18 1 .21 |
145
168 199 – – – – |
265
750 1920 – – – – |
305
345 380 418 462 480 – |
35
95 240 435 620 755 810 |
840
1070 1300 1550 1780 1940 – |
9
22 36 52 71 99 134 |
从谷氨酸发酵液提取谷氨酸的结晶过程,发酵液中残糖含量不但会影响谷氨酸结晶 产量,还会影响谷氨酸结晶的构形(见表4-5)。残糖(葡萄糖)含量高,形成β型结晶 多。在谷氨酸结晶中还发现,某些氨基酸如L-天冬氨酸、L-苯丙氨酸、L-酪氨酸、L -亮氨酸和L-胱氨酸等氨基酸的存在,则能促进α型结晶的形成。
(5) 其他因素 适当的搅拌通常使结晶速率加快,这不仅与加速溶质的扩散有关,而 且由于搅拌作用,晶体受到碰撞而破碎,增大了表面积,有利于溶质的沉积。但搅拌所产 生的影响也取决于其他结晶条件:如过饱和度越大,则搅拌效率越高;而过饱和度低时,搅 拌速度对结晶速率影响不大。
晶体生长速率与晶体粒度有关。较大晶体的生长速率有时要比较小晶体的生长速率 大些。较大晶体在溶液中沉降的速度比较小晶体要快,使邻近晶体表面的静止液层变薄, 从而有利于扩散。这种情况多发生在晶体生长速率是扩散控制的条件下。例如CuSO4· 5H2O、MgSO4·7H2O及Na2SO4·10H2O的结晶过程,若使它们在溶液中都以相同的相对 速度运动,则大小晶体的生长速率也就一样。
4.1.4.3 晶体成长及贮运过程中的异常现象
(1) 重结晶 重结晶是指已形成结晶沉淀物的溶液中,同时发生固相溶解与晶体生 长的现象,它可以发生在过饱和溶液或饱和溶液中,是工业结晶过程中最易出现的问题。 一部分晶体或晶粒的个别部分被溶解,而溶解了的物质又在其他晶体的界面上晶析出来。 通常是较小的晶体被溶解,而较大的晶体长大。
重结晶的发生与粒子的溶解度及粒度密切相关。较小粒子的溶解度比较大粒子的溶 解度高,故对后者而言是过饱和状态,而对粒度较小的粒子而言,可能是不饱和的。故小 的粒子被溶解,大的粒子长大。
(2) 异形晶体 正常的结晶其晶形(也称晶习)各晶面间所成的角度是恒定的,但晶 面的大小则可改变。这是由于结晶体各个晶面生成速率不同所致,其速率与晶面出现的 先后有关,又取决于晶体的内部结构及质点间的作用力和生长条件。经过长时间的长大 过程,晶体最终所具有的晶面,就是那些生长速度较慢的晶面。
同一物质用不同的结晶条件,会产生不同晶形的晶体。如,控制晶体生长速率;控制 过饱和度和结晶温度;合理选用溶剂;调整溶液的pH;有意识地加入某种能改变晶形的杂 质(称为媒晶剂)等。因此,结晶过程的条件控制对晶体形状极为重要。
正常蔗糖结晶为12面体,但也有超过或少于这个数目的晶体。图4-8是蔗糖生产 实际上观察到的正常晶体,在冰糖产品中一般为12~14面体结晶;一号砂糖10~12面体 结晶;3、4号砂糖为8~10面体结晶。
蔗糖八面体结晶
蔗糖十二面体结晶
蔗糖十四面体结晶
蔗糖十六面体结晶
图4-8 正常蔗糖晶体
引起晶形变化的一个最常见因素是杂质的存在。在蔗糖结晶中,糖汁中杂质的存在 常生成各种晶面不规则的各种晶形:糖汁中含有少量棉子糖时会生成针状(或扁平状);含 有还原糖时生成三角形;含树胶质与果胶含量较高时,蔗糖结晶成针状;杂质多时生成四 角形;用化学方法从糖蜜中回收蔗糖时,其结晶常成碎的薄片状。图4-9是非纯糖溶液 中结晶出的异形晶体。
针状
柱状
三角形
薄片形
图4-9 非纯糖溶液中不规则的晶面和晶形
在煮糖过程中还可能形成许多混合晶形(多达45种以上)。蔗糖晶体间的接合(多发 生在较长的边)还可生成联晶和叠晶等晶体。如高纯度糖汁在高度过饱和时急速结晶,则 生成孖生晶体或伪晶。伪晶在结晶器内经助晶作用,会吸附料液中的溶质继续长大,但在 分离操作时易堵塞网孔或通道,增长分离时间,降低结晶率。
(3) 晶粒的结块 在连续结晶、晶体干燥与贮运过程中,经常出现晶体结块现象,既 影响产品的质量,又给操作和使用带来不便。有关晶体结块的机理有两种解释:
其一是由于物理或化学原因,使晶体表面溶解并结晶,使晶粒之间在接触点上形成了 固体的连接,即形成晶桥而呈现结块现象。晶体物料,尤其是水溶性物质的晶体与大气之 间总会进行水分交换,每种晶体都有其临界湿度,空气湿度大于其临界值时,晶体将吸湿; 低于其临界值时,晶体将保持干燥。晶体吸湿后,在晶粒表面将形成饱和溶液,当空气湿 度降低,由吸湿而形成的溶液将蒸发,晶粒在相互接触之点上形成晶桥而粘连在一起。如 蔗糖在空气中的临界湿度为86%,氯化钠为78%,碳酸钠(含10H2O的水合盐)为90%, 亚硝酸钠(无水盐)为66%,磷酸氢二钠(含12H2O的水合盐)为95%,而氯化钙(含6H2O 水合盐)则为32%。
有些晶体产品在空气湿度低于它们的临界湿度时也会潮解,这通常是由其所含杂质 引起的,如氯化钠中含有的痕量氯化钙能使晶体在很低的空气湿度下潮解。
晶体表面进行化学反应也会导致其溶解重结晶。由于晶体产品中杂质的存在,晶粒 表面在接触中将产生化学反应或与空气中的物质(O2、CO2等)发生化学反应,或在晶粒间 的液膜中发生复分解反应。这些反应产物因溶解度低而析出,并导致结块。
其二是由于细小晶粒间毛细管吸附力的存在,使毛细管弯月面上的饱和蒸汽压低 于外部的饱和蒸汽压,为水蒸气在晶粒间的扩散创造了条件。物料内部存在的湿含量 梯度可将溶解的晶体物质带到各处,从而为晶粒间的晶桥提供了饱和溶液,导致晶体的 结块。
影响晶体结块的因素有晶体本身和外部环境。就晶体本身来说,主要是粒度、粒度 分布及晶形。均匀、整齐的粒状晶体的结块倾向较小,即使发生了结块现象,由于晶块 结构疏松,单位体积内的接触点较少,结块也容易被弄碎,如图4-10中的(1);图中 (2)所示的结晶粒度参差不齐,大晶粒之间的空隙充填着较小的晶粒,单位体积内的接 触点较多,结块的倾向较大,结成的块也不如前一种那样容易弄碎;图中(3)的片状结 晶,或一些参差不齐的结晶,容易紧密地挤(或叠合)在一起,形成的晶块空隙小,难以 弄碎及恢复原来的晶形。
(1)
(2)
(3)
图4-10 各种晶粒的形状对结块生成的影响
(1) 晶粒整齐,松散,不易结块 (2) 晶粒大小和形状不一,结合 较紧,结块不易打散 (3) 片状结合,容易叠合,不易解开
影响晶体结块的外部因素是贮存环境条件,如空气的相对湿度、温度、压力和贮存时 间等。较高的相对湿度,有利于晶体吸湿,使结块现象加重。较高的贮藏温度,有利于加 速化学反应的进行,也会加速结块。晶粒受压时会增加颗粒间接触的紧密性,使颗粒间的 接触面积增大,且压力对饱和溶液中物料组成的溶解度也有影响,使结块现象更为严重。
工业结晶为防止晶粒结块的方法主要是:
① 严格控制结晶条件,使晶体有适宜的均匀粒度和晶形;
② 控制晶体产品的水分含量,并采用合适的包装材料和包装条件,防止晶粒吸湿。 如砂糖常通过控制晶体水分的安全系数来防止结块。
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当安全系数数值大于0.333时为变质区(结块区),0.333~0.250时为易变区,小于 0.250时为安全区。成品水分常控制在0.5%~3%。
③ 有些晶体可使用防结块添加剂。采用不溶于水的惰性型防结块剂,如在氯化钠中 加磷酸钙镁等。其他的惰性防结块剂还有滑石粉、瓷土、氧化铝、磷酸钙、磷酸三钙、硫酸 镁等,常常按一定的比例均匀混入晶体产品中,使其涂覆于晶体表面,起机械的隔离作用; 在结晶过程中加入少量或微量的某种表面活性剂,所得的晶体产品可具有较好的防结块 性能。但不同晶体物质的防结块效果显示出对表面活性剂有显著的选择性,且人们对其 防结块机理还认识不清,有赖于实验结果。表面活性剂在晶体上的残留及卫生问题也要 引起足够的重视。