Guia para o Desenvolvimento de Cristalização
Controlando Taxas de Adição
Com Perfis de Supersaturação In Situ
A supersaturação é gerada reduzindo a solubilidade do produto em uma solução, geralmente por resfriamento ou adição de um antissolvente. A taxa na qual a solução é resfriada ou na qual o antissolvente é adicionado influencia diretamente no nível de supersaturação.
Neste exemplo, as soluções subsaturadas de ácido benzoico em misturas de etanol e água são preparadas e a água é adicionada a uma taxa fixa de 0,1 g/s e 0,2 g/s, respectivamente, em uma temperatura fixa de 25 °C. A concentração do líquido é medida em tempo real com Espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier in situ. Na figura à direita, é exibida a curva de solubilidade do ácido benzoico em misturas de etanol e água com perfis de superdessaturação para cada experimento. O perfil de superdessaturação mostra que a solução inicia na região subsaturada. Conforme água é acrescentada, o processo ultrapassa a curva de solubilidade e entra na região supersaturada. A concentração do líquido diminui no momento da nucleação de cristais e fica próxima à curva de solubilidade. No final do período de adição de antissolvente, a concentração de líquido cai para a curva de solubilidade. Quando o antissolvente é adicionado na taxa mais rápida, o nível de supersaturação é mais alto durante o processo devido a um acúmulo que não pôde ser aliviado rápido o suficiente por meio do crescimento e da nucleação de cristais.
Otimizar Parâmetros de Processos
Para Controlar a Supersaturação e o Tamanho
Neste experimento, a alteração dos parâmetros do processo e supersaturação influenciam tanto no tamanho como na forma do cristal. Imagens capturadas com tecnologia PVM (ParticleView) ao final de cada experimento ilustram esse ponto (exibido à direita). A taxa de adição lenta produz placas alongadas, bem formadas e grandes, enquanto a taxa de adição rápida produz agulhas finas que se aglomeram imediatamente. Esse resultado mostra que por meio da alteração da supersaturação em um sistema de cristalização, é possível modificar o tamanho, a forma e o nível de aglomeração de cristais. Isso também demonstra a importância de entender e controlar o nível de supersaturação predominante.
Esse exemplo simples ilustra um princípio essencial:
- Para fazer cristais grandes, é preciso gerar a supersaturação lentamente
- Para fazer cristais pequenos, é preciso gerar a supersaturação rapidamente
Desafios com Supersaturação
Pureza e Aumento de Escala
Controlar as taxas de adição de antissolvente para controlar o tamanho do cristal é bem compreendido e estabelecido em princípios científicos sólidos. No entanto, o desenvolvimento e o aprimoramento do processo de cristalização eficaz e baseada em evidências são mais sutis. Por exemplo, gerar uma supersaturação em uma taxa rápida pode levar à criação de impurezas indesejadas na forma de fases de óleo transientes (a) ou formas polifórmicas indesejadas (b). De maneira semelhante, em uma tentativa de gerar cristais grandes, o tempo de ciclo não pode sempre ser sacrificado, o que significa que taxas de resfriamento ou de adição de antissolvente extremamente lentas não são possíveis.
Otimizando a Cristalização por meio do Controle da Supersaturação
Um método é apresentado para facilitar o uso livre de calibração de espectros ATR-FTIR in situ para a produção e o controle de trajetórias de supersaturação qualitativas.
Tecnologias para Monitorar, Otimizar e Controlar
Operações unitárias de cristalização oferecem a oportunidade exclusiva de direcionar e controlar uma distribuição otimizada do tamanho e da forma dos cristais para:
- Reduzir os Tempos de Filtragem e Secagem
- Evitar Problemas de Armazenamento, Transporte e Data de Validade
- Garantir um Processo Consistente e Repetível a um Custo Mais Baixo
Aplicações
Aplicações para a Adição de Antissolvente em Supersaturação
Compreenda o Polimorfismo e o Impacto dos Parâmetros do Processo
O polimorfismo é um fenômeno comum com muitos sólidos cristalinos na indústria farmacêutica e de química fina. Os cientistas cristalizam deliberadamente um polimorfo desejado para melhorar as propriedades de isolamento, ajudar a superar os desafios do processo nas etapas posteriores, aumentar a biodisponibilidade ou evitar conflitos de patentes. A identificação de transformações polimórficas e morfológicas in situ e em tempo real elimina a perturbação inesperada do processo, o produto fora da especificação e o caro reprocessamento de material.
Otimização das Propriedades dos Cristais e Desempenho de Processo
O cientista recristaliza compostos químicos de alto valor para obter um produto de cristal com as propriedades físicas desejadas a uma eficiência de processo excelente. Sete etapas são necessárias para elaborar o processo ideal de recristalização, desde a escolha do solvente correto à obtenção de um produto de cristal seco. Este guia de recristalização explica passo a passo o procedimento de desenvolvimento do processo de recristalização. Ele explica quais informações são necessárias em cada etapa de recristalização e define como controlar parâmetros críticos de processo
Os Blocos de Construção da Cristalização
As curvas de solubilidade são geralmente empregadas para ilustrar a relação entre solubilidade, temperatura e tipo de solvente. Ao representar a solubilidade em relação à temperatura com um gráfico, os cientistas podem criar o quadro necessário para desenvolver o processo de cristalização desejado. Depois que um líquido de solvente apropriado é escolhido, a curva de solubilidade torna-se uma ferramenta indispensável para o desenvolvimento de um processo de cristalização eficaz.
A Força Impulsora do Crescimento e da Nucleação de Cristais
Os cientistas e engenheiros obtêm o controle dos processos de cristalização, controlando minuciosamente o nível de supersaturação durante o processo. A supersaturação é a força impulsora da nucleação e do crescimento da cristalização e acaba por determinar a distribuição final de tamanho dos cristais.
Aprimorar a Cristalização com Medição Inline do Tamanho, da Forma e da Quantidade de Partículas
As tecnologias baseadas em sonda, internas ao processo, são aplicadas para controlar as alterações no tamanho e na forma das partículas em concentração total, sem a necessidade de qualquer diluição ou extração. Controlando a taxa e o grau de alteração de partículas e cristais em tempo real, é possível otimizar os parâmetros corretos do processo para o desempenho da cristalização.
Projeto e Otimização do Protocolo de Semeadura para Melhor Consistência de Lote
A semeadura é uma das etapas mais importantes na otimização do comportamento da cristalização. Ao desenvolver uma estratégia de semeadura, é preciso considerar parâmetros como tamanho de semente, carregamento de sementes (massa) e temperatura durante a adição de sementes. Esses parâmetros são geralmente otimizados com base na cinética do processo e nas propriedades desejadas da partícula final, e devem permanecer consistentes durante o aumento de escala e a transferência de tecnologia.
Detecte e evite a separação do óleo (separação de fases líquido-líquido)
A separação de fases líquido-líquido, ou efeito oiling out, é um mecanismo de partículas frequentemente difícil de detectar que pode ocorrer durante processos de Cristalização. Saiba mais.
Como a Adição de Solvente Pode Controlar o Tamanho e a Contagem de Cristais
Em uma cristalização de antissolvente, a taxa de adição de antissolvente, o local da adição e a mistura afetam a supersaturação local em um recipiente ou tubulação. Cientistas e engenheiros modificam o tamanho e a contagem de cristais por meio do ajuste do protocolo de adição de antissolvente e do nível de supersaturação.
Controle de Supersaturação Otimiza Tamanho e Forma de Cristais
O perfil de resfriamento tem um grande impacto na supersaturação e na cinética da cristalização. A temperatura do processo é otimizada para corresponder à área de superfície de cristais a fim de obter o crescimento ideal em comparação à nucleação. Técnicas avançadas oferecem controle de temperatura para modificar a supersaturação e o tamanho e a forma de cristais.
Aumento de Escala de Agitação, Dosagem e Cristalização
Mudar a escala ou as condições de agitação em um cristalizador pode afetar diretamente a cinética do processo de cristalização e o tamanho do cristal final. Efeitos de transferência de calor e massa devem ser considerados para sistemas de resfriamento e antissolvente, respectivamente, em que a temperatura ou os gradientes de concentração podem produzir falta de homogeneidade no nível de supersaturação predominante.
Criação de Retículos Estruturados e Organizados para Macromoléculas Complexas
A cristalização de proteínas é o ato e o método de criação de retículos estruturados e organizados para macromoléculas frequentemente complexas.
Recupere a lactose com alto rendimento e processo escalável
A cristalização da lactose é uma prática industrial para separar a lactose das soluções de soro de leite por meio de cristalização controlada.
Gerar supersaturação e determinar o produto final do cristal
Um processo de cristalização em lote bem projetado é aquele que pode ser dimensionado com sucesso para a escala de produção - fornecendo a distribuição de tamanho de cristal desejada, rendimento, forma e pureza. A otimização da cristalização em lote requer a manutenção de um controle adequado da temperatura do cristalizador (ou composição do solvente).
Monitoramento em tempo real para modelagem e controle
A cristalização contínua é possível graças aos avanços na modelagem de processos e no design do cristalizador, que aproveitam a capacidade de controlar a distribuição do tamanho do cristal em tempo real, monitorando diretamente a população de cristais.
Improve Crystallization Experiments with Precise Control
The MSMPR (Mixed Suspension Mixed Product Removal) crystallizer is a type of crystallizer used in industrial processes to produce high-purity crystals.
O polimorfismo é um fenômeno comum com muitos sólidos cristalinos na indústria farmacêutica e de química fina. Os cientistas cristalizam deliberadamente um polimorfo desejado para melhorar as propriedades de isolamento, ajudar a superar os desafios do processo nas etapas posteriores, aumentar a biodisponibilidade ou evitar conflitos de patentes. A identificação de transformações polimórficas e morfológicas in situ e em tempo real elimina a perturbação inesperada do processo, o produto fora da especificação e o caro reprocessamento de material.
O cientista recristaliza compostos químicos de alto valor para obter um produto de cristal com as propriedades físicas desejadas a uma eficiência de processo excelente. Sete etapas são necessárias para elaborar o processo ideal de recristalização, desde a escolha do solvente correto à obtenção de um produto de cristal seco. Este guia de recristalização explica passo a passo o procedimento de desenvolvimento do processo de recristalização. Ele explica quais informações são necessárias em cada etapa de recristalização e define como controlar parâmetros críticos de processo
As curvas de solubilidade são geralmente empregadas para ilustrar a relação entre solubilidade, temperatura e tipo de solvente. Ao representar a solubilidade em relação à temperatura com um gráfico, os cientistas podem criar o quadro necessário para desenvolver o processo de cristalização desejado. Depois que um líquido de solvente apropriado é escolhido, a curva de solubilidade torna-se uma ferramenta indispensável para o desenvolvimento de um processo de cristalização eficaz.
Os cientistas e engenheiros obtêm o controle dos processos de cristalização, controlando minuciosamente o nível de supersaturação durante o processo. A supersaturação é a força impulsora da nucleação e do crescimento da cristalização e acaba por determinar a distribuição final de tamanho dos cristais.
As tecnologias baseadas em sonda, internas ao processo, são aplicadas para controlar as alterações no tamanho e na forma das partículas em concentração total, sem a necessidade de qualquer diluição ou extração. Controlando a taxa e o grau de alteração de partículas e cristais em tempo real, é possível otimizar os parâmetros corretos do processo para o desempenho da cristalização.
A semeadura é uma das etapas mais importantes na otimização do comportamento da cristalização. Ao desenvolver uma estratégia de semeadura, é preciso considerar parâmetros como tamanho de semente, carregamento de sementes (massa) e temperatura durante a adição de sementes. Esses parâmetros são geralmente otimizados com base na cinética do processo e nas propriedades desejadas da partícula final, e devem permanecer consistentes durante o aumento de escala e a transferência de tecnologia.
Em uma cristalização de antissolvente, a taxa de adição de antissolvente, o local da adição e a mistura afetam a supersaturação local em um recipiente ou tubulação. Cientistas e engenheiros modificam o tamanho e a contagem de cristais por meio do ajuste do protocolo de adição de antissolvente e do nível de supersaturação.
O perfil de resfriamento tem um grande impacto na supersaturação e na cinética da cristalização. A temperatura do processo é otimizada para corresponder à área de superfície de cristais a fim de obter o crescimento ideal em comparação à nucleação. Técnicas avançadas oferecem controle de temperatura para modificar a supersaturação e o tamanho e a forma de cristais.
Mudar a escala ou as condições de agitação em um cristalizador pode afetar diretamente a cinética do processo de cristalização e o tamanho do cristal final. Efeitos de transferência de calor e massa devem ser considerados para sistemas de resfriamento e antissolvente, respectivamente, em que a temperatura ou os gradientes de concentração podem produzir falta de homogeneidade no nível de supersaturação predominante.
Um processo de cristalização em lote bem projetado é aquele que pode ser dimensionado com sucesso para a escala de produção - fornecendo a distribuição de tamanho de cristal desejada, rendimento, forma e pureza. A otimização da cristalização em lote requer a manutenção de um controle adequado da temperatura do cristalizador (ou composição do solvente).
Publicações
Publicações para a Adição de Antissolvente em Supersaturação
White Papers
Os principais mecanismos dinâmicos para entender os processos de cristalização agora podem ser observados com a microscopia in situ. Um white paper ex...
A qualidade do processo de cristalização influencia muito na qualidade do produto final. Nosso novo white paper apresenta os fundamentos da cristaliza...
Este white paper discute estratégias para otimizar a distribuição de tamanho do cristal durante o desenvolvimento do processo e a fabricação.
A cristalização industrial é uma etapa importante de separação e purificação na indústria química. Um white paper mostra como a tecnologia de partícul...
A semeadura é uma etapa chave na melhoria de um processo de cristalização, garantindo uma taxa de filtração consistente, rendimento, forma polimórfica...
Monitoramento de cristalização em tempo real é demonstrado para fornecer benefícios que levam a métodos melhorados para desenvolvimento de processo, o...
This white paper demonstrates the methodology chemists use to optimize critical crystallization parameters such as: Temperature profile Addition rates...
A abordagem de análise do tamanho das partículas é implementada para entregar produtos de partículas de alta qualidade. A combinação dos analisadores...
Webinars
Eric Fang, da Snapdragon, mostra como a química de fluxo contínuo pode ser aplicada em toda a cadeia de valor. Com a implementação da química de fluxo...
A engenharia de cristal é aplicada quando a distribuição do tamanho do cristal é muito grande para atender às especificações a jusante. Ao projetar a...
O uso quantitativo de ATR-FTIR in situ para avaliação de supersaturação em tempo real foi extremamente bem definido na literatura. No entanto, essas m...
O webinar se concentra em um método semiquantitativo para a otimização e aumento de escala do processo de cristalização antissolvente hidrodinamicamen...
Este webinar apresenta estudos de caso e destaca as melhores práticas usadas para superar os desafios de cristalização e precipitação. O foco será em...
Produtos Relacionados
Tecnologia de Uso de Antissolvente para Cristalização
ReactIR
Os espectrômetros FTIR in-situ permitem que os cientistas obtenham informações sobre suas reações e processos em uma ampla gama de aplicações. Otimize as variáveis de reação com in...
Analisadores de Tamanho de Partículas
Entenda, otimize e controle partículas e gotículas com analisadores de tamanho de partículas in situ em tempo real.
Calorímetros de Reação
Os calorímetros de reação medem a quantidade de energia liberada ou absorvida por uma reação química ou física no desenvolvimento químico e farmacêutico.