Sådan måles krystalstørrelsernes fordeling

• Introduktion til krystallisering og bundfældning
• Grundprincipper: Opløselighed og metastabil zonebredde
• Overmætning: Den drivende kraft for krystallisering

Offline analyse er almindeligt anvendt til at bestemme krystalfordeling i slutningen af ​​et eksperiment eller under et produktionsforløb. Mens en sådan tilgang er almindelig, er der begrænsninger ved offline analyse, som er relevante for krystaller:

• Krystaller er sarte og ændrer sig med temperaturen, hvilket gør repræsentativ prøvetagning og analyse særligt vanskeligt
• Mange krystalsystemer er giftige og egner sig ikke godt til prøvetagning
• Det er vanskeligt at tage nok offline prøver til at bestemme, hvordan en hurtigt skiftende proces som krystallisering opfører sig med hensyn til tid.
• Tidsforsinkelsen mellem prøvetagning og offline analyse er ofte for lang, især i produktionen, til at tage relevante beslutninger, som kan forbedre produktkvaliteten

Dette sæt af ParticleView-billeder illustrerer pænt den komplekse størrelse, form og struktur hos forskellige krystaller. Fra store runde "klippeblokke" til smukke og sarte "dendritter", er krystalproduktet ofte varieret, hvilket skaber udfordringer for effektiv adskillelse og downstream manipulation.

• Krystallerne i Billede A vil sandsynligvis filtreres hurtigt og konsekvent. De større blokke vil efterlade masser af plads til at filtratet kan passere igennem hurtigt.
• Flade plader som disse i Billede B kan være nogle af de mest vanskelige at filtrere. Plader har tendens til at stables oven på hinanden og skabe et lag af krystaller, så filtratet ikke kan komme igennem. Dette fører til lange og potentielt variable filtreringstider, afhængig af hvordan krystallerne udledes fra krystallisatoren.
• Billede C illustrerer et andet tilfælde, hvor filtreringstiderne kan være lange. Små krystaller vil udfylde hullerne, der er efterladt af de større krystaller, hvilket gør det vanskeligt for filtratet at passere igennem lejet af krystaller. Dette er et almindeligt problem, fordi mange krystalliseringsprocesser har et ekstra trin med hurtig afkøling eller tilsætning af et anti-opløsningsmiddel ved slutningen af ​​krystalliseringen (for at øge udbyttet), der fører til overdreven sekundær kimdannelse. Derudover øges omrøringen i mange tilfælde ved slutningen af ​​batchen for at hjælpe med udledning og dette fører til krystalbrud.
• Billede D er mere udbredt end mange ville forvente, i det mindste i organiske krystalliseringssystemer, der podes. En struktur som denne ville være vanskelig at iagttage ved hjælp af et offline mikroskop, da den vil blive knust under prøvetagning og klargøring. Men ParticleView afslører en smuk dendritisk struktur. En dendrit som denne dannes ofte, når krystalliseringen podes med fræset frø. Ufuldkommenheder på krystaloverfladen fører til krystalvækst fra disse områder og lange krystalgrene vokser fra en frøkerne. Det er svært at forudsige, hvordan noget som dette vil filtreres, men det er sandsynligt, at det vil gå i stykker og resultere i variable filtreringstider.

Ved at studere krystaller i realtid kan forskerne udvikle en detaljeret og pålidelig procesforståelse på rutinebasis. ParticleView V19 med PVM-teknologi tillader forskerne at observere krystaller og krystalstrukturer direkte i processen uden at skulle tage en prøve.

Krystalliseringsmekanismer såsom kimdannelse, vækst, brud, og ændringer i formen kan observeres under dynamisk skiftende procesforhold, og de mest egnede procesparametre kan vælges med overbevisning. En simpel billedbaseret tendens, der viser, hvordan krystalstørrelse, -form og -antal supplerer realtidsbilleder med høj opløsning, og tillader, at vigtige procesbegivenheder kan identificeres og undersøges med det samme.

Ved brug af ParticleTrack, kan forskerne:

• Undersøge krystalantal i de enkelte størrelsesklasser – for at optimere fine og grove ender af krystalstørrelsesfordelingen
• Identificere den egentlige årsag til en dårligt fungerende krystalliseringsproces
• Vælge de korrekte procesparametre for optimal krystalliseringsydelse ved brug af procesbaserede beviser
• Overvåge processer for repeterbarhed og konsistens
• Forbinde in-proces-målinger med offline analyse af partikelstørrelse
• Opstille en model for indflydelse af krystalstørrelse og -antal på produkt- og proceskvalitet

En ParticleTrack-sonde med FBRM-teknologi sænkes ned i en tyndtflydende opslæmning eller dråbesystem uden behov for fortynding. En fokuseret laser scanner sondevinduets overflade og registrerer individuelle strenglængder - måling af partikelstørrelse, -form og -antal. Denne måling i realtid vises som en fordeling, og en statistisk oversigt (f.eks. gennemsnit, optællinger), der udviser en tendens over tid.

Enhedsoperationer til krystallisering giver en enestående mulighed for at målrette og regulere en optimeret fordeling af krystalstørrelse og -form. Dette kan dramatisk reducere filtrerings- og tørretider, eliminere problemer relateret til lager, transport og holdbarhed og sikre en konsekvent og gentagelig proces med lavere omkostning.

Denne white paper-serie dækker basale og avancerede strategier til at optimere fordelingen af krystalstørrelse og -form.

Opdag hvordan billedbaseret procesudvikling kan reducere cyklustid for krystallisering og forbedre kvaliteten og samtidig opretholde en lignende krystalstørrelse og -form.

Dette white paper diskuterer best practices for design af en podningsstrategi, og hvilke parametre der skal overvejes, når der implementeres en podningsprotokol. Selvom forståelsen for krystallisering er blevet bedre i løbet af de sidste tredive år, er podningstrinnet stadig en udfordring.