결정화 개발 가이드
샘플링 및 오프라인 분석 방지
대표 샘플 확보
오프라인 분석은 일반적으로 생산 가동 중 또는 실험 종료 시 결정 분포를 측정하는 데 사용됩니다. 이런 접근법은 일반적이지만 결정과 관련된 오프라인 분석에 제한 사항이 있습니다.
- 결정은 섬세하며 온도에 따라 변함으로 인해 대표 샘플링 및 분석을 특히 어렵게 합니다.
- 많은 결정 시스템은 유해하며 샘플링하는 데 적합하지 않습니다.
- 결정화와 같이 시간에 대하여 얼마나 공정이 빠르게 변하는지 측정하기 위해 충분한 오프라인 샘플을 추출하는 것은 어렵습니다.
- 특히 생산현장에서, 샘플링과 오프라인 분석 간 시간이 너무 지연되므로 제품 품질을 개선할 수 있는 관련 결정을 할 수 없게 됩니다.
결정 크기 및 모양이 중요한 이유
제품 및 공정 개선
본 ParticleView 이미지 세트는 다양한 결정의 크기, 모양 및 구조를 깔끔하게 나타냅니다. 크고 둥근 “전석”에서 아름답고 섬세한 “수지상 결정”에 이르기까지 결정 제품은 종종 다양하므로 효과적인 분리 및 하류 조작에 문제가 됩니다.
- 이미지 A의 결정은 빠르고 일관성 있게 여과될 것입니다. 부피가 큰 전석은 여과액이 빠르게 통과하도록 충분한 공간을 남겨 둘 것입니다.
- 이미지 B와 같은 평판은 여과하기 가장 까다로운 부류에 속할 수 있습니다. 평판은 여과액이 지나갈 수 없도록 서로 결정 층을 생성하며 겹겹이 쌓아갑니다. 이는 긴 여과 시간과 다양한 공정으로 이어지며 결정이 결정화기에서 어떻게 배출되는지 좌우합니다.
- 이미지 C 는 여과 시간이 길어질 수 있는 또 다른 경우를 설명합니다. 작은 결정들은 대형 결정의 사이사이 간격을 막아 여과액이 결정층을 통과하는 것을 어렵게 만듭니다. 많은 결정화 공정이 빠른 냉각을 통해 설계되기 때문이며 또한 과도한 이차 핵형성을 유발하는 결정화 끝부분의 반용매 추가 단계(수율 향상)를 통해 결정화 공정이 설계되기 때문에 이는 흔한 문제입니다. 추가로 많은 경우에 배치 끝부분에 배출을 돕는 교반이 증가해 결정이 파손됩니다.
- 이미지 D 는 많은 사람이 생각하는 것보다 보다 흔하게 발생하는 모양이며, 결정핵이 삽입된 유기 결정화 시스템에서는 더욱 그러합니다. 이와 같은 구조는 샘플링 및 전처리 과정 중에 깨질 수 있기에 오프라인 현미경을 사용하여 관찰하는 것은 어려울 것입니다. 하지만 ParticleView 는 수지상 결정의 아름다운 구조를 관찰하기에 적합합니다. 이와 같은 수지상 결정은 대개 제분된 결정핵이 결정화에 삽입될 때 형성됩니다. 결정 표면의 결함으로 인해 그 영역에서 결정이 성장하고 결정핵 핵심에서 긴 결정 가지가 성장합니다. 어떻게 이와 같이 여과가 되는지 예측하는 것은 어렵지만 결정이 분리되어 다양한 여과 시간이 도출될 가능성이 있습니다.
실시간 현미경 검사
결정을 실시간으로 연구함으로써 과학자는 정기적으로 세부적이며 신뢰할 수 있는 공정 이해도를 쌓아갈 수 있습니다. PVM 기술을 갖춘 ParticleView V19를 통해 과학자들은 샘플을 추출하지 않고도 결정 및 결정 구조를 직접 관찰할 수 있습니다.
동적 변화 공정 조건에서 핵형성, 성장, 손상 및 모양 변화 등의 결정화 메커니즘을 관찰할 수 있으며 자신감을 가지고 가장 적절한 공정 파라미터를 선택할 수 있습니다. 결정 크기, 모양 및 개수에 대한 정보를 보완해주는 간단한 이미지 기반의 트렌드는 중요한 공정 이벤트를 즉시 파악하고 검사할 수 있습니다.
공정 내 입자 특성
FBRM 기술을 갖춘 ParticleTrack은 공정에 자연적으로 존재하는 결정 및 결정 구조의 변화 속도 및 정도를 추적합니다. 전체 공정 농도에서 변화하는 결정 크기, 모양 및 개수에 민감한 정밀 측정이 동적 변화 공정 조건에서 실시간으로 수행됩니다. 이 기법은 결정화 개발 중 표준 도구로서 사용되며 생산에서 강력한 공정 모니터링 기기이며 어려운 공정을 해결하고 배치 간 일관성 보장을 위해 사용됩니다.
ParticleTrack을 사용해 과학자들은 다음을 할 수 있습니다.
- 개별 크기 등급에서 결정 개수를 연구하여 결정 크기 분포의 가늘고 성긴 종단 부분을 최적화
- 불량하게 수행되는 결정화 공정의 근본 원인 파악하기
- 공정 기반 증거를 사용해 최적의 결정화 성능에 적합한 올바른 공정 파라미터 선택
- 반복성 및 일관성을 위한 공정 모니터링
- 공정 내 측정을 오프라인 입자 크기 분석과 연계
- 입자 크기에 대한 영향을 모형화하여 제품 및 공정 품질을 신뢰
Focused Beam Reflectance Measurement (FBRM)
인라인 입자 크기, 개수 및 모양
FBRM 기술을 갖춘 ParticleTrack 프로브는 희석할 필요 없이 흐르는 슬러리 또는 액적 시스템에 담급니다. 집중된 레이저는 프로브 창의 표면을 스캔하고 개별 현 길이와 입자 크기, 형태 및 개수 측정을 추적합니다. 실시간 측정은 시간이 지나면서 추세화된 분포 및 통계(예: 평균, 개수)로 표시됩니다.
입자 크기 측정 기술
결정화 단위 작업은 대상에 고유한 기회를 제공하여 최적화된 결정 크기 및 모양 분포를 제어합니다. 이를 통해 여과 및 건조 시간을 크게 줄이고 저장, 운송 및 유통 기한 문제를 방지하며 저렴한 비용으로 일관성 있고 반복 가능한 공정을 보장할 수 있습니다.
효과적인 공정 개발 가이드
이 백서 시리즈는 결정 크기 및 모양 분포를 최적화하기 위한 기본 및 고급 전략을 다루고 있습니다.
이미지 분석을 사용해 결정화 최적화
이미지 기반 공정 추세가 유사한 결정 크기 및 모양을 유지하면서도 어떻게 결정화 주기 시간을 줄이고 품질을 개선할 수 있는지에 대해 알아보십시오.
결정화 공정의 결정핵 삽입
이 백서는 결정핵 투여 전략의 설계와 결정핵 투여 프로토콜의 구현 시 고려해야 할 파라미터에 대한 모범 사례에 대해 논의합니다. 결정화에 대한 이해가 지난 30년 동안 개선되어 왔지만 결정핵 투여 단계는 여전히 힘든 과정으로 남아있습니다.
어플리케이션
입자 크기, 모양 및 개수 측정을 통한 결정화 개선
다형성 및 공정 파라미터의 영향 이해
다형성은 제약 및 정밀 화학 산업에서 많은 결정 고체들이 보이는 일반적인 현상입니다. 연구자들은 분리 속성을 향상시키고, 다운스트림 공정 문제를 극복하며, 생체 이용률을 증대하거나 특허 충돌을 방지하기 위해 의도적으로 원하는 다형체를 결정화합니다. 현장에서 실시간으로 다형성 및 형태학적 변형을 식별하면 예기치 않은 공정 변화, 사양을 벗어나는 제품 및 값비싼 제품 재처리를 방지할 수 있습니다.
결정 속성 및 공정 성능의 최적화
과학자는 최적의 공정 효율성으로 원하는 물리적 속성의 결정 제품을 얻기 위해 고가치 화학 화합물을 재결정화합니다. 올바른 용제를 선택하고 건조 결정 제품을 확보하기까지의 이상적인 재결정화 공정 설계를 위해 7가지 단계가 필요합니다. 이러한 재결정화 가이드는 재결정화 공정 개발에 대한 단계별 절차를 설명합니다. 이 가이드는 각 재결정화 단계에서 필요한 정보가 무엇인지 그리고 중요 공정 파라미터 제어 방법을 요약합니다
결정화의 구성 요소
일반적으로 용해도 곡선은 용해도, 온도 및 용매 유형 사이의 관계를 보여주기 위해 사용됩니다. 온도에 따른 용해도를 표시함으로써 과학자들은 원하는 결정화 공정 개발에 필요한 워크프레임을 생성할 수 있습니다. 적절한 용매가 선택되면 용해도 곡선은 효율적인 결정화 공정 개발을 위한 중요한 도구가 됩니다.
결정 핵형성 및 성장을 위한 추진력
과학자 및 엔지니어는 공정 중 과포화 레벨을 신중하게 조정함으로써 결정화 공정을 제어합니다. 과포화는 결정화 핵형성 및 성장을 위한 추진력으로서 결국 최종 결정 크기 분포에 영향을 미치게 될 것입니다.
인라인 입자 크기, 모양 및 개수 측정을 통한 결정화 개선
전체 농도에서 희석이나 추출을 하지 않고 입자 크기 및 모양 변화를 추적하기 위해 공정 내 프로브 기반 기술을 적용합니다. 입자 및 결정의 변화 속도 및 정도를 실시간으로 추적하여 결정화 성능을 위해 올바른 공정 파라미터를 최적화할 수 있습니다.
결정핵 삽입 프로토콜의 설계 및 최적화로 배치 일관성 개선
결정핵 삽입은 결정화 거동을 최적화하는 데 가장 중요한 단계 중 하나입니다. 결정핵 삽입 전략 설계 시, 결정핵 크기, 결정핵 로딩(질량) 및 결정핵 추가 온도와 같은 파라미터를 반드시 고려해야 합니다. 이러한 파라미터는 일반적으로 공정 반응 속도와 요구되는 최종 입자 속성을 기준으로 최적화되며 확대 및 기술 이전 시에 일정하게 유지되어야 합니다.
오일링 아웃 검출 및 방지(액체-액체 상 분리)
액체-액체 상 분리 또는 오일링 아웃(oiling out)은 결정화 공정에서 발생할 수 있는 입자 메커니즘을 검출하기 어려운 경우가 많습니다. 자세히 알아보십시오.
용매 추가로 결정 크기 및 개수를 제어하는 방법
반용매 결정화에서 용매 첨가율, 추가 위치 및 혼합은 용기나 파이프라인 내 국지성 과포화에 영향을 미칩니다. 과학자들과 엔지니어들은 반용매 추가 프로토콜 및 과포화 수준을 조정해 결정 크기 및 개수를 수정합니다.
과포화 제어로 결정 크기 및 모양 최적화
냉각 프로파일은 과포화 및 결정화 반응속도에 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 공정 온도는 표면이 최적화된 결정 성장이 핵형성에 대해 부합하도록 최적화됩니다. 고급 기법은 온도 제어를 제공해 과포화 및 결정 크기와 모양을 수정합니다.
교반, 투여 및 결정화의 규모 확대
결정화기에서 스케일 또는 혼합 조건을 바꿈으로써 결정화 공정의 반응 속도 및 최종 결정 크기에 직접 영향을 미칠 수 있습니다. 열 및 질량 전달 효과는 각각 과포화가 우세한 수준에서 온도 또는 농도 기울기가 비균질성을 생성할 수 있는 냉각 및 반용매 시스템을 고려할 때 중요합니다.
Recover Lactose with High Yield and Scalable Process
Lactose crystallization is an industrial practice to separate lactose from whey solutions via controlled crystallization.
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.
출판물
입자 크기, 모양 및 개수 측정을 통한 결정화 개선
백서
불필요한 유지 시간을 신속하게 식별하고 냉각 속도가 결정 성장 및 핵형성에 영향을 미치는 방법을 결정함으로써 중간 결정화 단계에 대한 주기 시간이 60%까지 단축됩니다.
결정화 공정을 이해하기 위한 동적 메커니즘의 핵심은 이제 현장 현미경으로 파악할 수 있습니다. 백서에서는 선두적인 화학 회사들이 기존의 오프라인 현미경에 대한 대안으로 어떻게 혜택을 얻을 수 있는지에 대해 설명합니다.
결정화 공정의 결과는 최종 제품의 품질에 막대한 영향을 미칩니다. 새로운 백서는 결정화에 대한 기초를 소개하며 고품질 결정화 공정 설계를 위한 가이드라인을 제시합니다.
이 백서는 공정 개발 및 제조 중 결정 크기 분포를 최적화하는 전략에 대해 논의합니다.
산업용 결정화는 화학 산업에 있어서 중요한 분리 및 정화 단계입니다. 본 백서는 제품 품질 및 수율의 개선을 위해 인라인 입자 기술을 사용하여 결정화를 이해하고 최적화 및 제어하는 방법을 알려줍니다.
결정핵 삽입은 결정화 공정을 최적화할 때 핵심 단계로서 일정한 여과율, 수율, 다형성 및 입자 크기 분포를 보장합니다. 피드백 제어를 갖춘 첨단 결정핵 삽입은 과학자가 최적의 결정핵 삽입 조건을 달성하는 데 도움을 줍니다.
결정화의 실시간 모니터링이 제시되어 공정 개발, 최적화 및 확장을 위해 분석법을 개선할 수 있는 이점을 제공합니다. 본 백서는 이러한 많은 이점을 조사하는 사례 연구를 검토함으로써 다음을 가능하게 합니다.
본 백서는 화학자들이 다음과 같이 중요한 결정화 파라미터를 최적화하는 데 사용하는 방법론을 입증합니다.온도 프로필첨가 비율순도, 여과율 및 배치 반복성을 개선하기 위한 Seeding
입도 분석법은 고품질 입자 제품의 효과적인 전달을 위해 사용됩니다. 오프라인 입도 분석기를 공정 내 입자 특성화 장비와 결합하여 공정을 최적화하고 개선합니다.
웹 세미나
Snapdragon의 Eric Fang씨는 연속 유동 화학이 전체 value chain 전반에 어떻게 적용되는지 논의합니다. 신약 발견 및 개발에서 연속 유동 화학의 초기 구현으로 최고의 가치를 창출합니다.
Crystal engineering is applied when the crystal size distribution is too large to meet downstream specifications. By designing the crystallization to...
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