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CRISTALLIZZAZIONE ITIS “Marconi” Forlì 4 CH Prof Roberto Riguzzi
CRISTALLIZZAZIONE
ITIS “Marconi” Forlì 4 CH
Prof Roberto Riguzzi
DEFINIZIONE
La cristallizzazione è quel processo di separazione
fisico di separazione dei componenti di un
miscuglio, in cui si separa il soluto dal solvente di
una soluzione attraverso la sua cristallizzazione
(formazione di cristalli solidi).
La cristallizzazione richiede soluzioni soprassature,
cioè in cui il soluto è in concentrazione maggiore
rispetto alla sua solubilità.
COMPETENZE RICHIESTE
Soluzioni soprassature
La soluzione soprassatura è ottenuta con:
A. L’evaporazione del solvente della
soluzione
B. Il raffreddamento della soluzione
C. Entrambi
D. Aggiunta di sostanze precipitanti
SOLUZIONI SOPRASSATURE
Soluzione soprassatura
Soluzione diluita
temperatura
% soluto
S
A
B
C
A: Cristallizzazione per evaporazione
B: Cristallizzazione per raffreddamento
C: Cristallizzazione
per evaporazione e raffreddamento
Cinetica della cristallizzazione
La cristallizzazione avviene in due fasi:
1. La nucleazione è quella fase del processo si
cristallizzazione in cui si formano i nuclei su cui si
accresceranno i cristalli.
2. L’accrescimento dei cristalli è avviene dopo la
nucleazione e consiste nel deposito di soluto dalla
soluzione alla superficie del cristallo nato dalla
nucleazione.
La velocità reciproca di questi due processi determina le
caratteristiche del processo di nucleazione.
Cinetica della cristallizzazione
• Vnucleazione>Vaccrescimento si otterranno cristalli piccoli.
• Vnucleazione<Vaccrescimento si otterranno cristalli grandi.
• Vnucleazione: è la velocità di formazione dei nuclei ed
aumenta con la soprassaturazione della soluzione, la sua
agitazione e con l’aumento di temperatura.
• Vaccrescimento: è la velocità di accrescimento dei cristalli
formatisi con la nucleazione. Sarà maggiore in soluzioni
con piccole soprassaturazioni, in assenza di agitazione e
temperatura basse.
Cinetica della nucleazione
• Semina: si inoculano nella soluzione i nuclei per la nucleazione.
Possono essere cristalli della sostanza da cristallizzare, oppure altre
particelle di piccole dimensioni o addirittura bollicine di gas. Con la
semina siamo in grado di governare il numero di centri di nucleazione
e quindi la tipologia dei cristalli.
• La dimensione e il numero dei cristalli è fondamentale per le
successive fasi di trasporto dei cristalli (che può avvenire in fase fluida
utilizzando le acque madri), di filtrazione o centrifugazione.
• Una volta ottenuti i cristalli, particolarmente delicata è la fase di
conservazione per il rischio di impaccamento (i cristalli si incollano fra
loro dando aggregati di grosse dimensioni e di difficile gestione) degli
stessi per colpa dell’umidità.
FLOW SHEET
EVAPORAZIONE
VAPORE ACQUEO
SCAMBIATORE
(RAFFREDDATORE)
CRISTAL
LIZZATORE
SEPARAZIONE
(decantazione, Filtrazione,
centrigazione)
Soluzione
(acque madri)
CRISTALLI
Semina Soluzione
ESSICAZIONE
RESA CRISTALLIZZAZIONE
RESA CRISTALLIZZAZIONE
Evaporazione Cristallizzazione Separazione
P=130kg
Li = 870 kg
Acqua 640 kg
P= 130 kg
L= 230 kg
C =99,8 kg
L= 230kg
R= 26,36
Perdite di processo=3,84kg
Resa cristallizzazione
• Un altro aspetto della resa riguarda la purezza dei cristalli. I cristalli possono
incamerare acque madri con altre sostanze se la fase di cristallizzazione non
procede con la semplice deposizione del soluto in soluzione sulla superficie
del cristallo che cresce, ma se i cristalli si impaccano fra loro trattenendo
soluzione. Questo problema va assolutamente evitato attraverso la gestione
della velocità di nucleazione e di accrescimento.
• Un altro problema riguarda il caso dei cristalli idrati. Certi soluti cristallizzano
sotto forma di sali idrati. Il calcolo della resa è necessario correggerlo con il
rapporto fra la massa molare del soluto anidro e quella del soluto idratato.
APPARECCHIATURE
Cristallizzatori a raffreddamento (Swenson –
Walker)
APPARECCHIATURE
Cristallizzatori a vuoto
APPARECCHIATURE
Cristallizzatori a evaporazione (OSLO).
INDUSTRIA DEL
SACCAROSIO (Pag 162 Manuale di disegno, Esame di Stato 1992)
Il saccarosio è il principale dolcificante dell’industria alimentare. È un disaccaride
(a-D-glucopiranosil-b-D-fruttofuranoside), formato dalla condensazione di una
molecola di glucosio con una di fruttosio.
Il saccarosio è ottenuto per estrazione da piante. La principale produzione
mondiale è ottenuta dalla canna da zucchero (Saccarum officinarum) coltivata nei
paesi tropicali. In Europa la produzione utilizza invece la radice della barbabietola
(Beta vulgaris). La radice della Barbabietola è mediamente costituita dal 76,5% di
acqua, 16,5% di saccarosio e 7% di non zuccheri. Attualmente in Italia ed in
Europa si è assistito ad un pesante ridimensionamento dell’industria saccarifera,
che ha perso l’importanza di un tempo.
INDUSTRIA DEL
SACCAROSIO
Lo zucchero bianco (semolato) deve
presentare un grado polarimetrico (indice di
purezza) superiore al 99,7°, una quantità di
zucchero invertito inferiore allo 0,04%, una
umidità inferiore allo 0,1 %, un contenuto in
ceneri a 0,009%.
DIFFUSORE INCLINATO DdS
