Control de cristalización por lotes
Control del tamaño de los cristales usando el modelado impulsado por datos
La cristalización de refrigeración por lotes se aplica de forma generalizada para aislar químicos de alta pureza y productos farmacéuticos. El control del tamaño de los cristales generados mediante estas operaciones puede ser crítico para la eficiencia de las operaciones posteriores.
Daniel Griffin, de Amgen, describe un nuevo enfoque de bucle cerrado basado en modelos para controlar el tamaño medio de los cristales producidos mediante la cristalización de refrigeración por lotes. El método se distingue por la estrategia de modelado que se emplea. En lugar de desarrollar un modelo de cristalización dentro de la estructura de equilibrio de población, la dinámica de la cristalización se ve desde una nueva perspectiva y aplica una técnica de aprendizaje automático para identificar un modelo empírico de la dinámica directamente a partir de los datos de medición. El modelo es de baja dimensión y se puede usar con programación dinámica para obtener unas políticas óptimas de control de feedback a fin de generar cristales del tamaño medio deseado en tiempos de ejecución de lotes previamente especificados. Se ofrecen resultados experimentales para demostrar que las políticas obtenidas de esta forma se pueden aplicar para generar cristales del tamaño medio deseado en tiempos de ejecución especificados.
Ponente
Daniel Griffin es licenciado en ciencias por la Universidad Estatal de Ohio (Estados Unidos) y es doctor en química e ingeniería biomolecular por el Georgia Institute of Technology. En el Georgia Tech, Dan llevó a cabo investigaciones sobre el uso de la cristalización para eliminar sales no radioactivas de residuos nucleares antiguos bajo la dirección de Yoshiaki Kawajiri, Martha Grover y Ronald Rousseau. Con el paso del tiempo, se interesó por el uso de técnicas modernas para la visualización de datos, el aprendizaje automático y las técnicas de programación dinámica para comprender y controlar la cristalización de refrigeración por lotes. Las estrategias de control que surgieron de esta investigación se aplicaron originalmente para controlar la cristalización de la sal en los simulantes de las soluciones de desecho nucleares. Este trabajo obtuvo el reconocimiento del Departamento de Energía de Estados Unidos y recibió el premio a la innovación en los Innovations in Fuel Cycle Research Awards.
Dan trabaja actualmente como ingeniero sénior en el departamento de diseño y desarrollo de productos en Amgen, en Thousand Oaks (California).
Bibliografía
Artículos
Griffin, D. J., Grover, M. A., Kawajiri, Y. y Rousseau, R. W. 2016. Data-Driven Modeling and Dynamic Programming Applied to Batch Cooling Crystallization (Programación dinámica y modelado dirigido por datos aplicados a la cristalización de refrigeración por lotes). Industrial & Engineering Chemistry Research 55, 1361-1372
Griffin, D. J., Grover, M. A., Kawajiri, Y. y Rousseau, R. W. 2015. Mass-Count Plots for Crystal Size Control (Gráficos de recuento de masa para controlar el tamaño de los cristales). Chemical Engineering Science 137, 338-351
Griffin, D. J., Kawajiri, Y., Grover, M. A. y Rousseau, R. W. 2015. Feedback Control of Multicomponent Salt Crystallization (Control del feedback de la cristalización de la sal con varios componentes). Crystal Growth & Design 15, 305-317
Griffin, D. J., Grover, M. A., Kawajiri, Y. y Rousseau, R. W. 2014. Robust Multicomponent IR-to-Concentration Model Regression (Regresión sólida del modelo de IR a concentración con varios componentes). Chemical Engineering Science 116, 77-90
Documentos de conferencias
Griffin, D. J., Tang, X. y Grover, M. A. Externally-Directing Self-Assembly with Dynamic Programming (Montaje automático dirigido externamente con programación dinámica). 2016. Actas de la American Control Conference (ACC), Boston, MA, págs. 3086-3091.
Griffin, D. J., Grover, M. A., Kawajiri, Y. y Rousseau, R. W. 2015. Combining ATR-FTIR and FBRM for Feedback on Crystal Size (Combinación de ATR-FTI y FBRM para obtener feedback sobre el tamaño de los cristales). American Control Conference (ACC), Chicago, IL
Griffin, D. J., Grover, M. A. K., Yoshiaki y Rousseau, R. W. 2015. Controlled Crystallization of Salts from Nuclear Waste Solutions (Cristalización controlada de sales a partir de soluciones de residuos nucleares). Waste Management (WM) Conference, Phoenix, AZ.
Griffin, D. J., Grover, M. A., Kawajiri, Y. y Rousseau, R. W. 2014. Supersaturation Control During Fractional Crystallization (Control de la supersaturación durante la cristalización fraccional). International Symposium on Industrial Crystallization (ISIC), Toulouse, Francia.
Griffin, D. J., Grover, M. A., Kawajiri, Y. y Rousseau, R. W. 2014. A Methodology for Monitoring Concentrations of Complex Waste Solutions (Metodología para la supervisión de concentraciones de soluciones de residuos complejas). Waste Management (WM) Conference, Phoenix, AZ.