本論文は主に油脂工業における工業冷凍晶析技術の応用、冷凍晶析の原理、油脂工業の分離精製における冷凍晶析技術を利用した分離方法、その操作と応用特性を紹介する。冷凍晶析技術の長所と短所、実現可能な改善方法を分析した。

 

1 概要

 

溶液中で結晶が形成される過程は結晶化と呼ばれる。晶析には一般的に2つの方法がある。1つは蒸発溶媒法で、温度が溶解度に大きな影響を与えない物質に適している。沿岸部の「塩析」がこの方法である。もう一つは高温の飽和溶液を冷却する方法である。

 

この方法は、温度が上昇して溶解度が高まった物質に適用できる。例えば、中国北部の塩湖では、夏の気温は高く、湖面には結晶がない。毎年冬になると、気温が下がり、硫酸塩（Na2CO3・10H2O）や亜硫酸塩（Na2SO4・10H2O）などの物質が塩湖から析出する。実験室では、より大きな無傷の結晶を得るために、ゆっくりと温度を下げ、結晶化速度を遅くする方法がよく使われる。

 

溶液の中で物質が溶けて結晶化するという巨視的な現象は同時に見ることはできないが、実際には溶液の中で構成物質の粒子が溶けて結晶化するという2つの可逆的な動きがある。温度を変えたり、溶媒を減らしたりすることで、ある温度での溶解速度よりも溶質粒子の結晶化速度を大きくすることができ、溶質は溶液から結晶化する。

 

晶析は核生成（核形成）と結晶成長の2段階に分けられる。両段階の原動力は溶液の過飽和度（晶析溶液中の溶質濃度がその飽和溶解度の値を超えること）である。核生成には、一次均一核生成、一次不均一核生成、二次核生成の3つの形態がある。高い過飽和度のもとで、溶液が自発的に核生成する過程を一次均一核生成といい、異物（大気中の塵など）の誘引のもとで核生成する過程を一次不均一核生成という。相核生成；また、溶質結晶を含む溶液中での核生成過程を二次核生成という。二次核生成も不均質核生成過程に属し、結晶間に発生する微小粒や結晶が他の固体（壁、攪拌子など）と衝突する誘起下で発生する。

 

晶析操作の要件は、純度が高く、一定の粒度分布を持つ結晶を製造することである。結晶生成物の粒径と粒度分布は、主に核生成速度（単位時間当たりの溶液の単位体積当たりに生成される結晶核の数）、結晶成長速度（単位時間当たりの結晶の線径の増加）、および晶析装置内の結晶に依存します。中の平均滞留時間。溶液の過飽和度は核生成速度と結晶成長速度に関係するため、結晶生成物の粒子径と分布に重要な影響を与える。過飽和度の低い溶液では、結晶成長速度と核生成速度の比が大きいため、得られる結晶は大きく、結晶形はより完全ですが、晶析速度は遅くなります。工業用晶析装置では、過飽和度は通常準安定領域で制御され、この場合、晶析装置の生産能力は高く、一定の大きさの結晶製品を得ることができます。結晶を無傷の状態にする。

 

2.凍結晶析技術の産業への応用

 

工業的な凍結晶析技術は、主に結晶を生成するために溶液を飽和状態に達するまで冷却（凍結）することに依存しています。この方法は、温度によって溶解度が低下する物質、例えば硝酸アンモニウム、硝酸カリウム、塩化アンモニウム、リン酸ナトリウム、亜リン酸塩などに用いられます。これらの物質は溶解度の温度係数が大きく異なり、温度が下がると過飽和溶液が形成され、熱力学的に不安定な状態になり、溶質が溶液から結晶化する。これらの化学物質は、特に低温結晶化による分離に適している[1]。原子力産業のウラン湿式冶金工場で鉱石から硫酸を用いてウランを抽出すると、ウランを含む剥離液が得られ、そこからウランが沈殿し、灰汁を回収するために除去しなければならない多量のNa2SO4を含むNa2CO3+NaOH溶液が生成する。Na2SO4、ウランプラントは凍結晶析法である。脱水されたグラウバー塩は約0℃で晶析され、濾過分離後、得られた灰汁は製造に戻される。灰汁を回収する工程は、プラントの生産コストを削減し、有用な副産物であるグラウバー塩を回収します。

 

3.冷凍晶析技術の石油産業への応用

 

凍結晶析技術は主に、オレイン酸、リノール酸、その他の不飽和脂肪酸など、油脂中の特定の高価値成分を分離・精製するために使用される。現在、多価不飽和脂肪酸を分離・精製する方法は、分子真空蒸留、超臨界流体CO2抽出、低温晶析、尿素カプセル化、リパーゼ濃縮など10種類以上ある。凍結晶析技術には、主に低温晶析と尿素カプセル化の2つの方法がある。

 

4.結論

 

一般的な分離技術として、凍結晶析技術は工程原理が簡単で、操作が便利という利点がある。また、油脂などの産業で実用化されていますが、良好な分離効果を得るためには、溶媒の性質、温度、攪拌頻度、晶析時間など多くの点を考慮した晶析工程が必要です。一方、凍結晶析法で分離した生成物の純度が高くない場合は、分子蒸留、超臨界抽出、カラムクロマトグラフィーなど他の分離方法と組み合わせて、最終的に高純度の生成物を得るためにプロセスを最適化する必要がある。

 

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