关于晶体生长与成核的控制方程 (在 J. Nývlt (1968) 溶液中的成核动力学。 晶体生长学报,3 – 4, 377 – 383)表明,晶浆的表面积对于确定晶体成核与生长动力学起着非常重要的作用。 在结晶刚开始时,浆液中存在的晶体的表面积较小,这意味着无论其他动力学系数如何,成核速率凌驾在生长之上。 随着结晶继续进行,该表面积逐渐增大,这时生长动力学可能会变得更加重要。 当对结晶过程采用线性冷却速率(如右图所示) 时,如果没有可供生长的表面积,则过饱和度可能一开始会积聚。 这种积聚导致快速并且经常无法预测的结晶动力学,成核通常占据主导位置。
加速生长的好办法是当表面积受限时,首先进行缓慢冷却(如右图所示)。 这样可以保持过饱和度处于低水平,并且使生长起主导作用。 一段时间后,当表面面积增大时,冷却速率也会增加,批次时间会减少,同时生长速率仍然占据有利地位。 通过这项方法可在控制过饱和度和过度成核之间实现良好平衡,同时还可避免批次时间变得超长 (P. Barrett, B. Smith, J. Worlitschek, V. Bracken, B. O’Sullivan, and D. O’Grady (2005) “回顾如何利用过程分析技术了解和优化生成批次结晶过程”。 “有机过程研究与开发”,9(3),348 – 355)。 这种方法的一个缺点是:在工厂内实施非线性冷却或反溶剂添加曲线具有难度,并且会增加过程的复杂性。 不过,利用少量线性变化依然可取得成功,这可取得类似的结果。
通过实施调节过程温度的控制回路以保持过饱和度不变,已经证明了通过实施非线性冷却速率在整个过程中保持过饱和度恒定的价值。 这种结果在 V. Liotta 与 V. Sabesan (2004)“使用 ATR-FTIR 监控过饱和度反馈以生成所需晶体尺寸的药用活性成分”中进行了说明。 “有机过程研究与开发”,8(3),488 – 494。 版权所有 (2004) 美国化学学会,这里利用控制算法以恒定的过饱和度实施结晶过程(如左图所示)。 在此例中,利用原位 FTIR 监测过饱和度,生成的温度 曲线为非线性:开始时缓慢,接近结束时快速。
本文讨论常用的颗粒粒度分析方法以及如何使用这些方法生产高质量颗粒。 示例包括利用离线颗粒粒度分析仪和在线颗粒表征工具优化过程。
结晶单元操作为锁定并控制优化的晶体尺寸和形状分布提供了独特的机会:
多晶型是制药和精细化工行业中许多结晶固体存在的一种现象。 科学家们特意结晶出一种理想的多晶型物,以改善分离性能,帮助克服下游过程的挑战,并提高生物利用度或避免出现冲突。 原位、实时识别多态和形态变换,可消除意外过程扰动、产品不合格和成本高昂的物料再处理问题。
科研人员将高价值的化合物重结晶,从而以较高效率获得具有所需物性的晶体产品。 从选择正确的溶剂到获得干燥的晶体产品,设计理想的重结晶过程需要七个步骤。 本重结晶指南分步介绍了开发重结晶过程的流程。 其中解释了重结晶每个阶段所需的信息,并且阐述了控制关键过程参数的方法
溶解度曲线通常用于说明溶解度、温度和溶剂类型之间的关系。 通过绘制温度和溶解度之间的曲线,科学家可创建开发所需结晶过程需要的框架。 一旦选择了适当的溶剂,溶解度曲线便成为研发高效结晶过程的主要工具。
基于探头的过程技术应用于跟踪全浓度下的颗粒粒径与形状变化,而无需稀释或提取。 通过实时跟踪颗粒和晶体的变化速率与变化程度,可优化结晶性能的工艺参数。
晶种加入是优化结晶行为的较重要工序之一。 在设计晶种加入策略时,必须考虑重要参数,如:晶种粒径、晶种加入量(质量)与晶种添加温度。 通常根据过程动力学以及所需较终颗粒物性对这些参数进行优化,这些参数在扩大生产与技术转移时必须保持一致。
在反溶剂结晶过程中,溶剂添加速率、添加位置与混合会对容器或管道内的局部过饱和度产生影响。 科学家与工程师通过调整反溶剂添加方案与过饱和度更改晶体粒度与粒数。
冷却曲线对过饱和度和结晶动力学产生重要影响。 工艺温度经过优化,与晶体表面相匹配,可实现优化生长而不是成核。 通过控制温度来调整过饱和度、晶体尺寸和形状的先进技术。
更改结晶器规模或混合条件会直接影响结晶过程的动力学和较终晶体尺寸。 传热和传质效应分别是冷却系统和反溶剂系统的重要考量因素,其中温度梯度或浓度梯度会形成实际过度饱和的不均匀性。
Lactose crystallization is an industrial practice to separate lactose from whey solutions via controlled crystallization.
A well-designed batch crystallization process is one that can be scaled successfully to production scale - giving the desired crystal size distribution, yield, form and purity. Batch crystallization optimization requires maintaining adequate control of the crystallizer temperature (or solvent composition).
Continuous crystallization is made possible by advances in process modeling and crystallizer design, which leverage the ability to control crystal size distribution in real time by directly monitoring the crystal population.
The MSMPR (Mixed Suspension Mixed Product Removal) crystallizer is a type of crystallizer used in industrial processes to produce high-purity crystals.
A well-designed batch crystallization process is one that can be scaled successfully to production scale - giving the desired crystal size distribution, yield, form and purity. Batch crystallization optimization requires maintaining adequate control of the crystallizer temperature (or solvent composition).