결정화 개발 가이드
냉각 프로파일 선택
결정화 동역학에 미치는 영향
결정 성장 및 핵형성에 대한 지배 방정식 묘사 (J. Nývlt(1968) 용액 내 핵형성 반응속도 Journal of Crystal Growth, 3 – 4, 377 – 383)에서는 결정 핵형성 및 성장 반응속도 측정에 있어 중요한 역할을 하는 결정 슬러리의 표면적에 대해 보여줍니다. 결정화 공정 시작 단계에서 슬러리에 존재하는 결정의 표면적이 작은데, 이는 핵형성이 다른 반응속도 요소에 관계없이 성장보다 우세할 수 있다는 것을 의미합니다. 결정화가 진행되면서 표면적이 증가하고 성장 반응속도가 더 우세해질 가능성이 있습니다. 선형 냉각 속도가 결정화 공정에 적용되면(오른쪽에 표시된대로) , 성장에 사용할 수 있는 표면이 없을 경우 과포화가 초기에 누적될 수 있습니다. 이러한 과포화는 종종 핵형성 우위와 함께 빠르고 예측할 수 없는 결정화 반응속도를 초래합니다.
비선형 냉각 속도
일정한 과포화
성장 촉진을 위한 기법으로서 표면적이 제한적일 때 초기 단계에서 매우 천천히 냉각해야 합니다(오른쪽에 표시된 대로). 이는 과포화를 낮게 유지하고 성장이 우세하도록 합니다. 시간이 경과한 후 표면적이 증가하면, 냉각 속도가 증가될 수 있고 성장을 계속 우선시하면서도 배치 시간을 줄일 수 있습니다. 이 기법을 통해 과포화와 과도한 핵형성 제어 간에 올바른 균형을 맞추면서 동시에 긴 배치 시간을 방지할 수 있습니다(P. Barrett, B. Smith, J. Worlitschek, V. Bracken, B. O’Sullivan, and D. O’Grady(2005) 생산 배치 결정화 공정에 대한 이해와 최적화를 위한 공정 분석 기술의 사용에 관한 검토. 유기 공정 연구 및 개발, 9(3), 348 – 355). 이러한 분석법의 한 가지 결점은 공장에서 비선형 냉각 또는 반용매 추가 프로파일 추가가 어려울 수 있으며 공정에 복잡성을 추가할 수 있다는 것입니다. 그러나 작은 수의 선형 램프를 사용해 성공을 거둘 수 있고 유사한 결과를 달성할 수 있습니다.
자동화 과포화 제어
선호하는 결정화 동역학
공정 과정에 걸쳐 과포화를 일정하게 유지하는 비선형 냉각 속도 실행 값은 과포화를 일정하게 유지하기 위해 공정 온도를 조정하는 제어 루프를 실행함으로써 입증되었습니다. 이러한 결과는 V. Liotta and V. Sabesan(2004)의 ATR-FTIR를 사용한 과포화의 모니터링 및 피드백 제어로 원하는 결정 크기의 원료의약품 생산에 설명되어 있습니다. 유기 공정 연구 및 개발, 8(3), 488 – 494. Copyright (2004) American Chemical Society는 알고리즘을 제어해서 일정한 과포화 상에서 결정화 공정을 수행한다.(왼쪽에 표시)). 이 사례에서 과포화 모니터링은 현장 FTIR 모니터링 을 사용했으며 온도 프로파일 결과는 비선형입니다: 초기에 느렸다가 끝으로 갈수록 빨라짐.
공정 최적화를 위한 입자 크기 분석
본 백서에서는 일반 입자 크기 분석 기법 및 고품질 입자 배송을 위해 어떻게 활용할 수 있는지에 대해 논의합니다. 사례에는 공정을 최적화하기 위해 사용된 인라인 입자 특성화장치와 오프라인 입자 크기 분석기가 함께 설명됩니다.
모니터링, 최적화 및 제어 기술
결정화 단위 작업은 대상에 고유한 기회를 제공하여 최적화된 결정 크기 및 모양 분포를 제어하여 다음을 달성할 수 있습니다.
- 여과 및 건조 시간 감소
- 저장, 운송 및 유통 기한 문제 방지
- 저렴한 비용에서 일관성 있고 반복 가능한 공정 보장
어플리케이션
결정화 반응속도 이해에 대한 어플리케이션
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
결정화 반응속도 간행물
백서
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
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