Contrôle de la cristallisation de lots
Contrôle de la taille des cristaux à l'aide d'une modélisation basée sur les données
La cristallisation par refroidissement en lots est largement utilisée pour isoler des composés chimiques et pharmaceutiques ultrapurs. Le contrôle de la taille des cristaux produits par de telles opérations peut s'avérer critique pour les opérations à fort rendement en aval.
Daniel Griffin de Amgen décrit une nouvelle approche en boucle fermée à base de modèles permettant de contrôler la taille moyenne des cristaux produits par cristallisation par refroidissement en lots. La méthode se distingue par la stratégie de modélisation employée. Plutôt que de développer un modèle de cristallisation dans le cadre d'un équilibre de la population, la dynamique de cristallisation est considérée sous un nouvel angle et applique une technique d'apprentissage artificiel pour identifier un modèle empirique de la dynamique directement d'après les données de mesure. Le modèle comporte un nombre réduit de dimensions et peut être associé à une programmation dynamique pour obtenir des règles optimales de contrôle par rétroaction afin de produire des cristaux de la taille moyenne souhaitée dans des durées d'exécution des lots prédéfinies. Des résultats d'expérience sont fournis pour démontrer qu'il est possible d'appliquer les règles obtenues de cette manière pour produire des cristaux de la taille moyenne souhaitée dans les durées d'exécution spécifiées.
Présentateur
Daniel Griffin est titulaire d'un Bachelor of Science obtenu à l'université d’État de l'Ohio et d'un doctorat (Ph.D.) obtenu au Georgia Institute of Technology, tous deux en génie chimique et biomoléculaire.Au Georgia Tech, Daniel a mené des recherches sur l'utilisation de la cristallisation pour extraire les sels non radioactifs des déchets nucléaires hérités, sous la direction de Yoshiaki Kawajiri, Martha Grover et Ronald Rousseau. Au cours du projet, son intérêt s'est porté sur l'utilisation de la visualisation des données modernes, de l'apprentissage artificiel et des techniques de programmation dynamique en vue de comprendre et de contrôler la cristallisation par refroidissement en lots. Les stratégies de contrôle qui ont émergé de ses recherches étaient initialement appliquées au contrôle de la cristallisation de sel à partir de simulants de solutions de déchets nucléaires, travaux qui ont été reconnus par le département de l'Énergie des États-Unis et qui ont été récompensés par un prix attribué aux meilleures innovations en matière de technologie du cycle du combustible.
Daniel travaille actuellement en tant qu'ingénieur senior en conception et développement des procédés à Amgen à Thousand Oaks, CA.
Articles disponibles
Journal
Griffin, D. J., Grover, M. A., Kawajiri, Y. et Rousseau, R. W. 2016. Data-Driven Modeling and Dynamic Programming Applied to Batch Cooling Crystallization.Industrial & Engineering Chemistry Research 55, 1361-1372
Griffin, D. J., Grover, M. A., Kawajiri, Y. et Rousseau, R. W. 2015. Mass-Count Plots for Crystal Size Control.Chemical Engineering Science 137, 338-351
Griffin, D. J., Kawajiri, Y., Grover, M. A. et Rousseau, R. W. 2015. Feedback Control of Multicomponent Salt Crystallization. Crystal Growth & Design 15, 305-317
Griffin, D. J., Grover, M. A., Kawajiri, Y. et Rousseau, R. W. 2014. Robust Multicomponent IR-to-Concentration Model Regression.Chemical Engineering Science 116, 77-90
Conference Papers
Griffin, D. J., Tang, X. et Grover, M. A. Externally-Directing Self-Assembly with Dynamic Programming. 2016. Proceedings of American Control Conference (ACC), Boston, MA, pp. 3086-3091.
Griffin, D. J., Grover, M. A., Kawajiri, Y. et Rousseau, R. W. 2015. Combining ATR-FTIR and FBRM for Feedback on Crystal Size. American Control Conference (ACC), Chicago, IL
Griffin, D. J., Grover, M. A. K., Yoshiaki et Rousseau, R. W. 2015. Controlled Crystallization of Salts from Nuclear Waste Solutions. Waste Management (WM) Conference, Phoenix, AZ.
Griffin, D. J., Grover, M. A., Kawajiri, Y. et Rousseau, R. W. 2014. Supersaturation Control During Fractional Crystallization. International Symposium on Industrial Crystallization (ISIC), Toulouse, France.
Griffin, D. J., Grover, M. A., Kawajiri, Y. et Rousseau, R. W. 2014. A Methodology for Monitoring Concentrations of Complex Waste Solutions. Waste Management (WM) Conference, Phoenix, AZ.