Cukoripar, 1996 (49. évfolyam, 1-4. szám)
1996-01-01 / 1. szám
Túltelítés és cukorkristályosítás // rész: A szörpjellemzők és a túltelítés közötti kapcsolat DR. RÓZSA LAJOS 1. Bevezetés A túltelítés és cukorkristályosítás témakörével foglalkozó tanulmányunk megelőző részében (I. rész: Méréstechnika) [1] a kristályosítás során fontos szörp- és pépjellemzők (koncentráció- és kristálytartalom) meghatározására használt kétféle érzékelőtípus (a villamos jellemzők és a sűrűség mérésén alapuló érzékelők) alkalmazási tulajdonságait tárgyaltuk az azokat leíró matematikai modellek alapján. Mivel ezek konstrukciótól függetlenül általános érvényűek, lehetővé tették ezen érzékelők objektív megítélését. A folytatást képező ezen II. részben hasonló módon általános érvényű kapcsolatot keresünk a szörp, ill. anyaszörp túltelítés és az azt meghatározó tényezők között, majd részletesen bemutatjuk az erre kidolgozott számítási módszer eredményeit, valamint ezek felhasználási lehetőségeit. Ennek során a fő szempont az, hogy a túltelítés folyamatos (online) számításának módszerét a kristályosítás automatizálása céljára megalapozzuk. 2. A kapcsolat ismeretes az, hogy a túltelítés milyen fontos szerepet játszik a kristályosítás során mind a megfelelő szemzési pont meghatározása, mind pedig az azt követő érdemi kristályosítás során, akár szakaszos, akár folytonos működésű kristályosítóról legyen is szó. Ugyanakkor az is ismeretes, hogy az üzemi gyakorlatban többnyire legfeljebb csak különböző, a túltelítés meghatározását terjedelmes táblázatokkal, vagy diagramokkal támogató segédeszközök állnak rendelkezésre. Ezek a táblázatok és diagramok sokszor egymástól is különböznek attól függően, hogy Charles, Grut, vagy valaki más mérési eredményeire támaszkodnak. Legtöbbször maguk is elhanyagolásokat tartalmaznak és nehezen használhatók. Automatizálási célokra ezek az eszközök teljesen alkalmatlanok. Tekintettel arra, hogy a túltelítés közvetlenül nem mérhető, nyilvánvaló fontosságú a közte és a valóban mérhető szörpjellemzők közötti kapcsolat, hiszen ez fogja eldönteni azt, hogy valójában mit is kell mérni és milyen lesz a mérési-számítási módszer várható hibája és megbízhatósága. Ugyanezen okból fontosak az érzékenységi adatok, azaz a túltelítésnek az egyes független változóktól való függésének mértékét megadó adatok (parciális differenciahányadosok) is. A túltelítés definíciója szerint rpj, _ Ctény(T, Ssz, Qsz) , J, Ctd(T, Ssz, Qsz, Ftel) ahol: Gényi(T, Ssz, Qsz), az oldatban levő cukor mennyisége, g/100 g víz; Ctei(T, Ssz, Qsz, Ftei): az azonos hőmérsékletű és tisztaságú, a telítési függvény adott értékével (telítettségi számmal) rendelkező telített szörp cukortartalma, g/100 g víz. A fentiek szerint a túltelítést egyértelműen és teljesen meghatározó változók a következők: 1. A szörp, ill. anyaszörp szárazanyag-tartalma (Ssz, %). 2. A szörp, ill. pép hőmérséklete (T, C fok). 3. A szörp, ill. anyaszörp tisztasága (Qsz, %). 4. A Wiklund-Wavrinecz-féle F,essm.NC/V + b + (l-b).exp(c,NC/V) (2) telítési függvény értéke (telítettségi, vagy telítési szám), ahol NC/V: nemcukor/víz arány m, b, c: szörp paraméterek A számított túltelítést (TT) a fentiek szerint a következő általános összefüggés írja le: TT,f(Ssz, T, Qsz, Ftel) (3) Érdemes itt egy kis kitérőt téve a túltelítés meghatározására használt forrpontemelkedést megemlíteni és ezzel kapcsolatban Vavrinecz megfogalmazását idézni [2]: „Nem szabad csodálkozni azon, hogy különböző eredetű, s így különböző nemcukorelegyeket tartalmazó cukoroldatoknál nemcsak a szacharóz oldhatósága (telítettségi szám!), hanem a forrpontemelkedés is különböző mértékű lehet. Ezért egyébként azonos jellemzők (hőmérséklet, töménység, tisztaság) esetében is különböző vidékről és évekből származó levekben egymástól némileg eltérő forrpontemelkedések, illetőleg túltelítettségek mutatoznak.” Míg azonban a telítettségi szám a telítési függvény paramétereinek ismeretében könnyen számítható, a változó nemcukorösszetétel és a forrpontemelkedés kapcsolatára vonatkozó hasonló összefüggés nem ismeretes. A túltelítés meghatározására a forrpontemelkedést használó táblázatok ennek megfelelően nem veszik figyelembe a nemcukrok összetételének a hatsát. A (3) egyenlet ezzel szemben elhanyagolásokat nem tartalmaz.