果糖在高黏度水溶液中的生长模型及机理

作     者：龚俊波 李康 何兵兵 黄翠 陈明洋 GONG Junbo;LI Kang;HE Bingbing;HUANG Cui;CHEN Mingyang

作者机构：天津大学化工学院天津300072 青海民族大学青海西宁810007 中低品位磷矿及其共伴生资源高效利用国家重点实验室贵州贵阳550500 

出 版 物：《化工进展》 (Chemical Industry and Engineering Progress)

年 卷 期：2020年第39卷第5期

页      面：1714-1721页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 081701[工学-化学工程] 0703[理学-化学] 

基　　金：青海省自然科学基金(2019-ZJ-901)。 

主　　题：果糖 生长速率 生长预测 结晶动力学 生长机理 

摘      要：果糖是一种高附加值的甜味剂,其水溶液的黏度很高,导致晶体生长速率非常缓慢。利用常规的在线和离线测量方法会因为黏度大和成核而造成测量不准确。这导致果糖晶体在纯水中的生长速率目前尚无可靠数据,难以精确实现果糖工业生产过程的设计及优化。本文通过考察黏度、密度与扩散作用研究了高黏度果糖水溶液中的晶体生长速率。首先,利用旋转黏度计测定了果糖水溶液的黏度,考察了温度、浓度对其黏度的影响,使用经验模型对黏度数据进行了关联。随后利用比重瓶法测定了果糖水溶液的密度,考察了温度、浓度对溶液密度的影响。基于黏度和密度的测定结果,利用自由体积模型预测了果糖饱和水溶液的扩散系数,探究了在高黏度果糖水溶液中影响溶质分子传递过程的关键因素。最后,使用扩散控制的生长模型预测了果糖晶体的理论生长速率。采用单晶生长实验测定了果糖晶体的实际生长速率,将理论生长速率与之进行比较,结果吻合良好。此外,基于扩散控制和实际生长形貌,判断果糖晶体的生长机理属于螺旋错位生长。