Crystallized product is often separated from the mother liquor by methods of filtration or centrifugation, followed by drying. A wide crystal size distribution with a significant numbers of “fines” often results in poor filterability which can add hours or even days to process cycle time. Poor filterability also relates directly to mother liquor retention which impacts crystal product purity – requiring additional washes with hot solvent which can further increase cycle time and reduce yields.
FBRM process analytical tools are widely used for real-time monitoring and optimization of crystallization for the purpose of avoiding downstream bottlenecks due to poor filterability of the crystal product.
Applications
Conception et optimisation du protocole d'ensemencement pour une plus grande homogénéité des lots
L'ensemencement est l'une des étapes cruciales de l'optimisation du comportement de cristallisation. Lors de la conception de la stratégie d'ensemencement, il faut tenir compte de paramètres tels que la taille des semences, la charge (masse) des semences et la température d'ajout. Ces paramètres sont généralement optimisés en fonction de la cinétique du procédé et des propriétés finales souhaitées des particules ; ils doivent rester constants pendant l'extrapolation et le transfert de technologie.
Intensification de l'agitation, pesage et cristallisation
Le fait de changer d'échelle ou de conditions de mélange dans un malaxeur peut avoir un impact direct sur la cinétique du procédé de cristallisation et sur la taille finale des cristaux. Les effets du transfert de masse et de chaleur sont importants dans la prise en compte des systèmes respectifs de refroidissement et antisolvant, dans lesquels les gradients de température ou de concentration sont susceptibles de produire un manque d'homogénéité du niveau prédominant de sursaturation.
Améliorez les expériences de cristallisation grâce à un contrôle précis
Le cristalliseur MSMPR (Mixed Suspension Mixed Product Removal) est un type de cristalliseur utilisé dans les processus industriels pour produire des cristaux de haute pureté.
Le contrôle de la sursaturation optimise la taille et la forme des cristaux
Les cinétiques de cristallisation sont caractérisées par deux processus dominants, la cinétique de nucléation et la cinétique de croissance, qui se produisent lors de la cristallisation à partir d’une solution. La cinétique de nucléation décrit la vitesse de formation d’un noyau stable. La cinétique de croissance définit la vitesse à laquelle un noyau stable croît pour devenir un cristal macroscopique. Les techniques avancées offrent un contrôle de la température permettant de modifier la sursaturation ainsi que la taille et la forme des cristaux.
Surveillance en temps réel pour la modélisation et le contrôle
La cristallisation continue est rendue possible par les progrès de la modélisation des procédés et de la conception des cristalliseurs, qui tirent parti de la capacité à contrôler en temps réel la distribution granulométrique des cristaux en surveillant directement la population cristalline.
Comment l'ajout de solvant permet de contrôler la taille et le nombre de cristaux
Lors d’une cristallisation par anti-solvant, le taux d’ajout du solvant, le point d’ajout et le mélange influencent la sursaturation locale dans un réacteur ou une conduite. Les scientifiques et les ingénieurs modifient la taille et le nombre de cristaux en ajustant les protocoles d’ajout d’anti-solvant ainsi que le niveau de sursaturation.
Générer la sursaturation et déterminer le produit cristallin final
Un procédé de cristallisation par lot bien conçu est un procédé qui peut être transposé avec succès à l’échelle de production, en offrant la distribution granulométrique, le rendement, la forme et la pureté souhaités des cristaux. L’optimisation de la cristallisation par lot exige de maintenir un contrôle adéquat de la température du cristalliseur (ou de la composition du solvant).
Les éléments constitutifs de la cristallisation
Les courbes de solubilité sont couramment utilisées pour illustrer la relation entre la solubilité, la température et le type de solvant. En représentant la température en fonction de la solubilité, les scientifiques peuvent créer le cadre nécessaire au développement du procédé de cristallisation souhaité. Une fois qu’un solvant approprié est choisi, la courbe de solubilité devient un outil essentiel pour le développement d’un procédé de cristallisation efficace.
Récupération du lactose avec un rendement élevé et un procédé évolutif
La cristallisation du lactose est une pratique industrielle visant à séparer le lactose des solutions de lactosérum par cristallisation contrôlée.
Créer des réseaux structurés et ordonnés pour des macromolécules complexes
La cristallisation des protéines est l'acte et la méthode de création de réseaux structurés et ordonnés pour des macromolécules souvent complexes.
Détecter et prévenir la séparation des huiles (séparation de phases liquide-liquide)
La séparation de phase liquide-liquide, ou séparation huileuse, est un mécanisme particulaire souvent difficile à détecter qui peut se produire lors des processus de cristallisation.
Optimiser la cristallisation grâce à la mesure en ligne de la taille, de la forme et du nombre de particules
Les technologies de sonde en cours de procédé sont utilisées pour suivre les changements de taille et de forme des particules à pleine concentration, sans aucune dilution ni extraction nécessaire. En suivant en temps réel le rythme et l'ampleur des changements des particules et des cristaux, il est possible d'optimiser les paramètres de procédé appropriés pour les performances de cristallisation.
Comprendre le polymorphisme et l'impact des paramètres de procédé
Le polymorphisme cristallin décrit la capacité d'un même composé chimique à cristalliser selon plusieurs configurations de maille, qui présentent souvent des propriétés physiques différentes.
Le moteur de la cristallisation
La sursaturation se produit lorsqu'une solution contient plus de soluté que ce qui devrait être thermodynamiquement possible, compte tenu des conditions du système. La sursaturation est considérée comme un moteur principal de la cristallisation.
Optimisation des propriétés cristallines et des performances du procédé
La recristallisation est une technique utilisée pour purifier des composés solides en les dissolvant dans un solvant chaud puis en laissant la solution refroidir. Au cours de ce processus, le composé forme des cristaux purs à mesure que le solvant refroidit, tandis que les impuretés sont exclues. Les cristaux sont ensuite collectés, lavés et séchés, ce qui donne un produit solide purifié. La recristallisation est une méthode essentielle pour atteindre des niveaux élevés de pureté dans les composés solides.
L'ensemencement est l'une des étapes cruciales de l'optimisation du comportement de cristallisation. Lors de la conception de la stratégie d'ensemencement, il faut tenir compte de paramètres tels que la taille des semences, la charge (masse) des semences et la température d'ajout. Ces paramètres sont généralement optimisés en fonction de la cinétique du procédé et des propriétés finales souhaitées des particules ; ils doivent rester constants pendant l'extrapolation et le transfert de technologie.
Le fait de changer d'échelle ou de conditions de mélange dans un malaxeur peut avoir un impact direct sur la cinétique du procédé de cristallisation et sur la taille finale des cristaux. Les effets du transfert de masse et de chaleur sont importants dans la prise en compte des systèmes respectifs de refroidissement et antisolvant, dans lesquels les gradients de température ou de concentration sont susceptibles de produire un manque d'homogénéité du niveau prédominant de sursaturation.
Les cinétiques de cristallisation sont caractérisées par deux processus dominants, la cinétique de nucléation et la cinétique de croissance, qui se produisent lors de la cristallisation à partir d’une solution. La cinétique de nucléation décrit la vitesse de formation d’un noyau stable. La cinétique de croissance définit la vitesse à laquelle un noyau stable croît pour devenir un cristal macroscopique. Les techniques avancées offrent un contrôle de la température permettant de modifier la sursaturation ainsi que la taille et la forme des cristaux.
Lors d’une cristallisation par anti-solvant, le taux d’ajout du solvant, le point d’ajout et le mélange influencent la sursaturation locale dans un réacteur ou une conduite. Les scientifiques et les ingénieurs modifient la taille et le nombre de cristaux en ajustant les protocoles d’ajout d’anti-solvant ainsi que le niveau de sursaturation.
Un procédé de cristallisation par lot bien conçu est un procédé qui peut être transposé avec succès à l’échelle de production, en offrant la distribution granulométrique, le rendement, la forme et la pureté souhaités des cristaux. L’optimisation de la cristallisation par lot exige de maintenir un contrôle adéquat de la température du cristalliseur (ou de la composition du solvant).
Les courbes de solubilité sont couramment utilisées pour illustrer la relation entre la solubilité, la température et le type de solvant. En représentant la température en fonction de la solubilité, les scientifiques peuvent créer le cadre nécessaire au développement du procédé de cristallisation souhaité. Une fois qu’un solvant approprié est choisi, la courbe de solubilité devient un outil essentiel pour le développement d’un procédé de cristallisation efficace.
Les technologies de sonde en cours de procédé sont utilisées pour suivre les changements de taille et de forme des particules à pleine concentration, sans aucune dilution ni extraction nécessaire. En suivant en temps réel le rythme et l'ampleur des changements des particules et des cristaux, il est possible d'optimiser les paramètres de procédé appropriés pour les performances de cristallisation.
La recristallisation est une technique utilisée pour purifier des composés solides en les dissolvant dans un solvant chaud puis en laissant la solution refroidir. Au cours de ce processus, le composé forme des cristaux purs à mesure que le solvant refroidit, tandis que les impuretés sont exclues. Les cristaux sont ensuite collectés, lavés et séchés, ce qui donne un produit solide purifié. La recristallisation est une méthode essentielle pour atteindre des niveaux élevés de pureté dans les composés solides.
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