industriel mængdekrystallisation

Industrielt produceres store mængder små krystaller enten fra opløsning eller fra smelte. Formålet er at fremstille og adskille kemiske forbindelser i fast form og samtidig rense dem. Der findes mange eksempler på sådanne produkter inden for kemi-, keramik-, medicinal- og fødevareindustrien (fx salt og sukker). Fordelen ved krystallisation sammenlignet med andre separationsteknikker som destillation, adsorption eller ekstraktion er, at den kan foregå ved lav temperatur uden brug af adsorptions- eller ekstraktionsmidler. Krystallisation er en selektiv proces mht. optagelse af fremmede ioner, atomer eller molekyler i krystalgitteret. De dannede krystaller kan derfor yderligere renses ved genopløsning i rent opløsningsmiddel og omkrystallisation. To eller flere faste stoffer med forskellig opløselighed kan adskilles ved fraktioneret krystallisation.

Eutektiske blandinger (jf. eutektikum) kan adskilles ved ekstraktiv krystallisation. Der tilsættes et hjælpestof, som forskyder eutektikets sammensætning uden selv at deltage i krystallisationsprocessen. Ved afkøling af den flydende blanding krystalliserer først den komponent, der nu er overskud af i forhold til det nye eutektikums sammensætning. På denne måde kan man adskille en blanding af para- og metaxylen ved tilsætning af n-pentan.

Det ældste eksempel på krystallisation i industriel målestok er fremstilling af sukker. Den rensede og stærkt inddampede saft af roer eller sukkerrør udskiller krystaller allerede under den sidste del af inddampningen. Krystallisationen fortsætter under langsom køling, klassisk i et langt, vuggende trug, en maische. Bevægelsen skal bl.a. forhindre sammengroning af krystallerne. Når tilstrækkelig meget er udskilt, skilles krystallerne fra den resterende opløsning, moderluden, i sukkerindustrien specielt kaldt melasse. Adskillelsen foregår i en centrifuge.

Der findes flere principielt forskellige typer af moderne krystallisationsapparater. I Oslo-krystallisatoren cirkulerer moderluden. Den strømmer opad i apparatets beholder så hurtigt, at små krystaller holdes svævende ved fluidisering. Når krystallerne er store nok, kan de synke til bunds og udtages. Moderluden cirkulerer igennem et inddampnings- eller et køleapparat, som opretholder den nødvendige overmætning. I DTB-krystallisatoren (Draft Tube Baffle) cirkulerer hele magmaet (blandingen af krystaller og moderlud). Undervejs passerer blandingen et område med langsom opadgående strømning, således at de krystaller, der er store nok, kan synke ud af strømmen.