Kết tinh là gì? Giới thiệu Kết tinh từ dung dịch là một kỹ thuật tách trong đó pha rắn được tách ra khỏi rượu mẹ. Tuy nhiên, ngược lại với các quá trình phân tách khác, pha phân tán bao gồm nhiều hạt rắn cũng tạo thành sản phẩm cuối cùng, phải đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm. Do đó, kết tinh cũng có thể được coi là một kỹ thuật để thu được các sản phẩm rắn, trong đó quá trình kết tinh phải được kiểm soát cẩn thận để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của khách hàng về các đặc tính của hạt như phân bố kích thước hạt, hình dạng tinh thể, mức độ kết tụ, hành vi caking và độ tinh khiết. Vì các hạt cũng phải dễ dàng tách ra khỏi rượu mẹ, nên có thể xây dựng các yêu cầu bổ sung về khả năng lọc và rửa sạch. Do cấu trúc chủ yếu là cứng của pha rắn, sự hình thành các hạt rắn là một quá trình khá chậm và để đạt được tốc độ sản xuất có thể chấp nhận được nói chung cần phải có các tàu lớn. Mặt khác, cấu trúc cứng nhắc này cản trở sự kết hợp của các chất lạ hoặc các phân tử dung môi, và chỉ trong một bước tách sẽ thu được sản phẩm rắn tinh khiết. Kết tinh thường được sử dụng như một thuật ngữ chung để chỉ kết tinh bay hơi hoặc làm lạnh, kết tủa và tan chảy. Tuy nhiên, có sự khác biệt đáng kể giữa ba loại kết tinh về phương pháp xử lý và thiết bị tương ứng. Trong quá trình kết tủa, sự rơi ra của pha rắn đạt được bằng cách trộn hai dòng cấp liệu là hai chất phản ứng hoặc dung môi chứa chất hòa tan và chất chống dung môi. Do đó, thủy động lực học của quá trình đóng vai trò chủ yếu trong việc tạo kết tủa liên quan đến các đặc tính của sản phẩm thu được. Trong kết tinh nóng chảy, tiềm năng kết tinh để tạo ra sản phẩm tinh khiết chủ yếu được sử dụng, và pha rắn được làm lạnh lại để thu được sản phẩm cuối cùng. Các ứng dụng chủ yếu là trong quá trình siêu tinh lọc các hợp chất hữu cơ hoặc để sản xuất nước tinh khiết như một kỹ thuật cô đặc. Một kỹ thuật sắp tới trong kết tinh là kết tinh siêu tới hạn, chủ yếu là với CO2 ngưng tụ, vì đặc tính lành tính của nó so với các dung môi hữu cơ. CO2 ngưng tụ có thể được sử dụng như một dung môi hoặc như một chất khử trùng, và các quy trình và thiết bị được điều chỉnh cụ thể đã được phát triển cho các kỹ thuật kết tinh áp suất cao này. Ngoài ra, quá trình kết tinh của protein đòi hỏi cách tiếp cận chuyên dụng của riêng nó, bởi vì các phân tử lớn, đôi khi dễ phân hủy đòi hỏi các quy trình được thiết kế cẩn thận. Bởi vì 70% sản phẩm bán ra của ngành công nghiệp chế biến và dược phẩm - dưới dạng sản phẩm rời, sản phẩm trung gian, hóa chất tốt, hóa sinh, phụ gia thực phẩm và dược phẩm - là chất rắn, nên sự kết tinh theo định nghĩa rộng nhất của nó là quá trình phân tách lớn nhất sau khi chưng cất. Mặc dù chương này sẽ chủ yếu tập trung vào kết tinh bay hơi và làm lạnh, cân bằng năng lượng, khối lượng và dân số được xử lý ở đây cũng như các biểu thức tốc độ động học cho các quá trình vật lý như tạo mầm, tăng trưởng và kết tụ và đặc tính của các hạt đều có thể được áp dụng cho các loại kết tinh khác. Một số cuốn sách về các khía cạnh đa dạng của sự kết tinh đã được xuất bản trong 10 năm qua. Những cuốn sách có thể được giới thiệu để có một cái nhìn tổng quan về lĩnh vực này chứa rất nhiều tài liệu tham khảo. Tác giả của những cuốn sách này là Mersmann (1995), Mullin (1993), Randolph và Larsen (1987), Myerson (1993), Nývlt (1992), Tavare (1995) và Hurle (1993). Söhnel và Garside (1992) đã viết một cuốn sách về lượng mưa và Arkenbout (1995) một cuốn sách về Kết tinh nóng chảy. Bài báo này xem xét các quy trình kết tinh bay hơi và làm mát công nghiệp. Một cách tiếp cận mô hình cơ bản được trình bày cho phép phân tích và thiết kế các quá trình kết tinh công nghiệp, bằng cách tính toán phân tích hoặc bằng cách sử dụng các công cụ tính toán hiện đại. Lý lịch Kết tinh là sự biến đổi vật lý (chuyển pha) của chất lỏng, dung dịch hoặc khí thành tinh thể, là chất rắn với sự sắp xếp bên trong có trật tự của các phân tử, ion hoặc nguyên tử. Nhiều chất có tầm quan trọng về khoa học, công nghệ và thương mại là kết tinh, từ nguyên liệu hàng hóa có trọng tải lớn đến hóa chất chuyên dụng có giá trị cao. Các chất kết tinh có tầm quan trọng đối với khoa học thực phẩm và dinh dưỡng bao gồm đường, rượu đường, muối, chất béo, axit béo, chất ngọt nhân tạo.. Kết tinh là một phương tiện để cô lập các chất hóa học ở thể rắn để bảo quản lâu dài và xử lý sau đó. Là một kỹ thuật tinh chế, kết tinh phụ thuộc vào yêu cầu cấu trúc nghiêm ngặt đối với sự hình thành tinh thể để loại trừ tạp chất. Quá trình kết tinh được thực hiện trong các điều kiện khác nhau có thể tạo ra các tinh thể có kích thước và hình thái khác nhau, do đó cung cấp một cách điều chỉnh các hạt theo các thông số kỹ thuật mong muốn. Sự phát triển của các đơn tinh thể lớn là điều cần thiết để xác định cấu trúc của các phân tử và tinh thể bằng phương pháp tinh thể học và chế tạo các thiết bị quang học và điện tử. Khoa học kết tinh được phát triển trên nền tảng của nhiệt động lực học, động học, động lực học chất lỏng, cấu trúc tinh thể và khoa học giao diện. Bài báo này được chia thành ba phần. Phần đầu tiên, Nguyên tắc kết tinh, liên quan đến các điều kiện nhiệt động lực học của quá trình kết tinh và động học của quá trình tạo mầm và tăng trưởng tinh thể. Phần thứ hai, Các khía cạnh phân tử của kết tinh, thảo luận về cách kiến thức về cấu trúc phân tử và tinh thể cung cấp những hiểu biết cơ học về quá trình kết tinh và cách các bước nguyên tố của quá trình kết tinh có thể được điều khiển ở cấp độ phân tử để giành quyền kiểm soát các con đường kết tinh cạnh tranh. Phần thứ ba, Kỹ thuật kết tinh, mô tả các cách khác nhau mà quá trình kết tinh có thể được thực hiện.
