1、第九章 結晶 第十章 干燥一、 名詞解釋結晶：結晶是從液相（或氣相）生成形狀一定、分子（或原子、離子）有規則排列的晶體的現象。飽和溶液：向恒溫溶劑（如水）中加入溶解性固體溶質，溶質在溶劑中發生溶解現象，溶劑中溶質濃度不斷上升。如果固體溶質的加入量與溶劑相比足夠多，一定時間后，溶劑中溶質的濃度不再升高，而此時尚有固體溶質存在，即溶質在固液之間達到平衡。此時該溶液稱為該溶質的飽和溶液。溶解度：向恒溫溶劑（如水）中加入溶解性固體溶質，溶質在溶劑中發生溶解現象，溶劑中溶質濃度不斷上升。如果固體溶質的加入量與溶劑相比足夠多，一定時間后，溶劑中溶質的濃度不再升高，而此時尚有固體溶質存在，即溶質在固液之間達

2、到平衡。此時溶液中的溶質濃度成為該溶液的溶解度或飽和濃度。飽和曲線：溶解度時溫度的函數，因此，溶質在特定溶劑中的溶解度常用溫度溶解度曲線表示，該曲線又稱飽和曲線。過飽和溶液：一定溫度、壓力下，當溶液中溶質的濃度已超過該溫度、壓力下溶質的溶解度，而溶質仍不析出的現象叫過飽和現象，此時的溶液稱為過飽和溶液。 過飽和曲線：開始有晶核形成的過飽和濃度與溫度的關系用過飽和曲線來表示過飽和度：過飽和度又稱為過飽和系數，就是過飽和溶液的溶解度與該溫度下普通晶體的溶解度之比。它表征了溶液的過飽和程度。初級成核：初次成核是過飽和溶液中的自發成核現象。二次成核：在過飽和度較小的介穩區內不能發生初級成核。但如果向介

3、穩態飽和溶液中加入晶種，就會有新的晶核產生。這種成核現象稱為二次成核。干燥：干燥就是利用熱能除去目標產物的濃縮懸浮液或結晶（沉淀）產品中濕分（水分或有機溶劑）的單元操作。結合水：包括物料細胞或纖維管壁及毛細管中所含的水分，這種水分主要的是屬于物理化學結合方式，故難以除去非結合水：包括存在于物料表面的潤濕水及孔隙水，此種水分與物料純屬機械結合方式，與物料的結合強度小，故易于除去自由水：用一定溫度和濕度的空氣干燥濕物料時，可以從物料除去的水分稱為自由水。平衡水：物料與其相接觸的空氣達到相平衡狀態時物料所含的水分稱為平衡水。干燥曲線：物料含水量X與干燥時間或物料表面溫度1與干燥時間 的關系曲線，這兩

4、條曲線均稱為干燥曲線。干燥速度速率：物料在單位時間、單位面積上所蒸發的水分數量。二、填空題溶液中結晶的晶體具有_、_和_等性質。晶漿濃度越高，單位體積結晶器中結晶表面積越_，即固液接觸比表面積越_。結晶是利用溶質之間_進行分離純化的一種擴散分離操作。這一點與_的生成原理一致。冷卻結晶時，如果降溫速度過快，溶液很快達到較高的_，生成大量_，影響結晶產品的質量。增大攪拌速率可提高_和_速率，但攪拌過快會造成_，影響結晶產品的質量。結晶器一般包括_和_兩種。工業結晶操作均在介穩區內進行，其中主要是_。增大溶液過飽和度可提高_和_。結晶是從液相或氣相中生成 、 的晶體的現象。結晶是內部結構的質點元作

5、排列的形狀一定的固體粒子，而沉淀是 排列的 定形的粒子。結晶過程的推動力是 。過飽和溶液的形成方式有 、 、 。在結晶過程中過飽和度的大小最終影響結晶_和晶體_. 最終影響晶體質量。第一介穩區_自發成核，結晶生長，_產生新的晶核。工業結晶操作一般在第_介穩定區。晶體質量主要指： 、 和 三個方面。當微小晶體的半徑時，則微小晶體會 ；當微小晶體的半徑時，則微小晶體會 。工業結晶操作均在 區內進行，其中主要是 。第一介穩區，又稱 ，在此區域內 自發成核，當加入結晶顆粒時，結晶會 ，但 產生新晶核，這種加入的結晶稱為 。過飽和溶液是 ，溶質只有在才 析出，要使溶質從溶液中結晶出來，必須使溶液成為 ，

6、產生一定的結晶推動力。 是決定晶體產品粒度分布的首要動力學因素。工業結晶多采用 的成核方式。晶體生長的過程包括_過程和_過程。前者的速度 后者的速度有利于形成好的晶體。蒸發的主要目的是_，干燥的目的是_。蒸發和干燥過程都需要熱能，因此要特別注意對_物質的損失。根據熱能的供給方式的不同，干燥操作可以分為_，_，_ _和_。在冷凍干燥過程中，被干燥的產品首先要進行 ，然后在 狀態下進行升華，使水分直接由 變成 而獲得干燥。工業干燥操作主要為_和_。生物工業常用的干燥技術主要有 、 、 。蒸發系統由 和 兩個重要組成部分。干燥是傳熱和傳質的復合過程，傳熱推動力是_,傳質推動力是物料表面的飽和蒸汽壓與

7、氣流中_.濕物料的含水量降低到其水蒸氣壓等于空氣中的水蒸氣分壓為止，這時濕物料的含水量稱為_含量。在冷凍干燥過程中，整個升華階段，產品必須保持在 狀態，不然就不能得到性狀良好的產品。蒸發速度是由 速度和 速度共同決定的。常用膜式蒸發器有 蒸發器、 蒸發器和 蒸發器。干燥包括 過程和 過程 。根據物料中所含水分去除的難易程度，水分可分為 水和 水。根據物料在一定條件下，水分能否被去除，水分可分為 水和 水。采用減壓蒸發的基本目的是 ；冷凍干燥技術的特點是 ； ； 。結合水是 ，非結合水是 ，兩者相比較， 更難干燥除去。干燥曲線是指 ，干燥速度曲線是指 。所有的干燥過程均包括 階段和 階段。三、選

8、擇題1. 結晶的純度_A_于沉淀。A.高B.低C.不確定D.相等2. 結晶是利用溶質之間_C_差別進行分離純化的一種擴散分離操作。A.濃度B.靜電引力C.溶解度D.擴散系數3. 工業結晶通常在_B_區域內進行。A.穩定區B.第一介穩區C.第二介穩區D.不穩區 4. 大多數溶質的溶解度隨_B_的升高而顯著增大。A.壓力B.溫度C.擴散系數D.濃度5. 干燥是利用_B_除去目標產物的濃縮懸浮液或結晶產品中的濕分。A.電能B.熱能C.勢能D.輻射6. 在物性不同的溶劑中, 結晶操作設計的基礎是( A )A溶質的溫度-溶解度曲線B 溶質壓強-溶解度曲線C 溶劑的量D 溶劑的揮發度曲線7. 當溶劑中溶質

9、濃度達到飽和，若溶劑中存在半徑r<rc的微小晶體，則這些晶體會（ B ）A 繼續生長 B 溶解 C 持續存在并不發生變化 D 不能確定8. 蒸發系統總的蒸發速度是由（ C ）決定的 蒸發器的蒸發速度 冷凝器的冷凝速度蒸發器的蒸發速度和冷凝器的冷凝速度共同決定 以上皆不對9. 真空蒸發的優點包括（ ABD）溶液沸點低，有利于處理高溫下易分解的熱敏物料蒸發器的操作溫度低，系統的熱損失小溶液沸點低，有利于熱穩定性好的物料的濃縮耗能少10.膜式蒸發器的優點有（ ACD）傳熱效果好適用于非熱敏性物質蒸發速度快熱敏性成分不易破壞11.干燥過程中濕物料與加熱介質不直接接觸的干燥方法有（ ABC ）導熱

10、干燥輻射干燥 微波干燥對流干燥12.下列哪種干燥方法適用于表面積大而薄的物料（ B ）導熱干燥輻射干燥 微波干燥對流干燥13.下列哪種干燥方法是傳熱和傳質一起進行的（ C ）導熱干燥輻射干燥 微波干燥對流干燥14.下列哪項不是冷凍干燥的特點（ B ） A 物料的物理結構變化很小 B 物料的分子結構變化很小 C 殘存水分很高 D 原組織的多孔性能不變15.干燥速率不受下列哪項影響（ ）時間的長短物料的性質，結構和形狀干燥介質的溫度和濕度干燥操作條件16.過飽和度過大時會出現的問題：（C ）A.結晶過快長大 B.結晶難以長大C.晶核泛濫 D.結晶操作困難17. 形成過飽和溶液的方法有（ ABC ）

11、A 冷卻 B. 蒸發 C. 冷卻蒸發 D. 加熱18.結晶的推動力是（ C ）。 A.溶解度差 B.飽和蒸汽壓差 C.過飽和度 D.濃度差四、判斷題1. 所有物質的溶解度均隨溫度的升高而顯著增大。2. 在結晶操作過程中，晶核不會消失，而是不斷生長。3. 晶體生長包括以濃差為推動力的擴散傳質和晶體表面反應的二步串聯過程。4. 微小晶體的半徑越小，溶解度越小。5. 溶解度就是指飽和濃度。6. 熱源可以不與濕物料直接接觸，通過導熱介質以傳導的方式傳給濕物料。7. 對流干燥的載熱體同時又是載濕體。8. 傳質推動力是物料表面的飽和蒸汽壓與氣流中水汽分壓之差。9. 蒸發系統總的蒸發速度是由蒸發器的蒸發速度

12、和冷凝器的冷凝速度共同決定的 。10. 常壓蒸發器是冷凝器和蒸發器溶液側的操作壓力為大氣壓或略高于大氣壓，此時系統中的不凝氣體依靠本身的壓力從蒸發器中排除. 11. 減壓蒸發時冷凝器和蒸發器溶液側的操作壓力低于大氣壓，此時系統中的不凝氣體必須用真空并抽出. 12. 模式蒸發器具有傳熱效果好，蒸發速度快等優點。 噴霧干燥的原理，將溶液 乳濁液 懸濁液或漿料在熱風中噴霧成細小的液滴，在它下落過程中，水分被蒸發而成為粉末狀或顆粒狀的產品。 13. 冷凍干燥時，在整個升華階段，產品必須保持在凍結狀態，不然就不能得到性狀良好的產品。 14.結合水與非結合水的界限，僅取決于物料本身的性質.15. 平衡水與

13、自由水的劃分，不僅取決于物料本身的性質，還與干燥介質的相對濕度有關.16.結晶和沉淀的主要區別就是結晶是物質內部結構的質點作有規則排列的，而沉淀是無規則排列的，結晶的純度則低于沉淀17.晶體中每一質點的化學組成完全相同，故此稱作晶體的自范性。18.第二介穏區的特點是：不會自發成核，但是加入晶種后，在結晶生長的同時會有新的晶核產生，而生產結晶主要是在第一介穏區。19.冷凍干燥技術是物料先預凍，后在真空狀態下升華，使其由冰到水，由水到汽的過程。20.結合水喝非結合水之間的界限不僅取決于物料本身性質，也取決于濕度。21.對流干燥過程中載熱體以對流方式與濕物料直接接觸，向濕物料對流傳熱，所以又稱直接加

14、熱干燥。22.空氣濕度越高，平衡含水量越大。23.在第二介穩區加入晶種，結晶生長的同時不會有新晶核的產生。24.結合水比非結合水較難去除。25. 在冷干燥過程中，水分以冰的狀態直接升華成水蒸氣，故物料的物理結構和分子結構變化極小，有利于生物產品活性的保持。五、簡答題1. 簡述結晶與沉淀的共同點和不同點。相同點：結晶與沉淀生成的原理相同，都是新相生成的過程，是利用溶質之間溶解度的差別進行分離純化的分離操作不同點：結晶是物質內部結構的質點（原子、分子或離子）作有規律排列的、定形固定粒子，而沉淀是無規則排列的、無定形粒子；結晶的形成需在嚴密控制的操作條件下進行，因此結晶的純度高于沉淀2. 簡述噴霧干

15、燥和冷凍干燥的原理和特點。原理特點噴霧干燥將溶液、乳濁液、懸濁液或漿液在熱風中噴霧成細小的液滴，在它下落過程中，水分被蒸發而成粉末狀或顆粒狀的產品噴霧干燥速度快，時間短，適用于熱敏性物料的干燥冷凍干燥在冷凍干燥過程中，被干燥的產品首先要進行預凍，然后在真空狀態下進行升華，使水分直接由冰變成汽而獲得干燥1、因物料處于冷凍狀態下干燥，水分以冰的狀態直接升華成水蒸氣，故物料的物理結構和分子結構變化極小，有利于生物產品活性的保持2、因為干燥后的物料在被除去水分后，其原組織的多孔性能不變，故若添加水或湯，即可在短時間內基本上完全恢復干燥前的原來狀態3、因干燥后物料的殘存水分很低，故若防濕包裝優良，可在常

16、溫條件下長期貯存3. 給下圖中各個區域和各條曲線的命名，并簡述各個區域的結晶現象。工業結晶在哪個區域進行？為什么？A：穩定區B：第一介穩區C：第二介穩區D：不穩區1：飽和溶液溶解度曲線2：第一超溶解度曲線3：第二超溶解度曲線工業結晶操作均在介穩區內進行，其中主要是第一介穩區。由于在不穩區內自發成核，造成晶核泛濫，形成大量微小晶體，產品質量難于控制，并且結晶的過濾或離心回收困難。因此，工業結晶操作均在介穩區內進行，其中主要是第一介穩區。補充：A：穩定區 ，既不飽和區，在此區域內即使有晶體存在也會自動溶解B：第一介穩區，即第一過飽和區，在此區域內不會自發成核，當加入晶種時，結晶會生長，但不會產生新晶核。C：第二介穩區，即第二過飽和區，在此區域內也不會自發成核，但加入晶種后，在結晶生長的同時會有新晶核產生。D：不穩區，是自發成核區域，瞬時