Optimización de la cristalización por lotes y diseño del proceso

La cristalización por lotes es un proceso utilizado en ingeniería química y fabricación para producir cristales sólidos a partir de una solución líquida. En este proceso, la solución se calienta hasta que se sobresatura, lo que significa que contiene más soluto del que puede contener a esa temperatura. A medida que la solución se enfría, el exceso de soluto comienza a cristalizar fuera de la solución, formando cristales sólidos. Este proceso se realiza normalmente por lotes, separando los cristales de la solución restante y secándolos antes de iniciar el siguiente lote. La cristalización por lotes se utiliza para producir una amplia gama de productos, como fármacos, aditivos alimentarios y productos químicos industriales.

En general, los cristalizadores por lotes pueden clasificarse como cristalizadores continuos o por lotes. Un cristalizador por lotes es un recipiente de cristalización que implica la adición de una cantidad fija de solutos al recipiente, seguida del proceso de cristalización hasta que se obtiene el producto cristalino deseado. A diferencia de un cristalizador continuo, los solutos no se añaden de forma continua y los productos cristalinos no se eliminan de forma continua. Además, los cristalizadores por lotes no se mezclan tan uniformemente, y las condiciones de temperatura y concentración pueden variar durante el proceso de cristalización.

Los sistemas decristalización continua suelen ser de menor tamaño y permiten la adición continua de solutos y disolventes, mientras que el producto cristalino puede salir continuamente sin interrupción. Los procesos de cristalización continua ofrecen la capacidad única de manejar mayores concentraciones de solutos, así como una cristalización más eficaz debido a sus propiedades superiores de transferencia de calor en comparación con los cristalizadores por lotes. De este modo, un cristalizador continuo se considera una herramienta de apoyo a la cristalización inducida por flujo.

Un proceso de cristalización por lotes bien diseñado es aquel que puede escalarse con éxito a escala de producción, dando la distribución de tamaños de cristal, el rendimiento, la forma y la pureza deseados.

Mantener un control adecuado de la temperatura del cristalizador (o de la composición del disolvente) es el requisito previo más básico para optimizar con éxito la cristalización por lotes. Las estaciones de trabajo de síntesis en combinación con la monitorización de cristales FBRM y PVM garantizan una comprensión clara de cómo los cambios en las variables fundamentales del proceso repercuten directamente en el producto cristalino. Un desarrollo más avanzado del proceso, que incluya la siembra y la ingeniería de partículas, sólo tendrá éxito si somos capaces de controlar estos parámetros críticos subyacentes del proceso de cristalización.

Un diseño más avanzado de un proceso de cristalización optimizado va aún más lejos, pues requiere una comprensión del mapa del proceso (solubilidad y determinación de la anchura de la zona metaestable) y el control de la fuerza motriz(supersaturación) de la cristalización.