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.
Applicazioni
Progettazione e ottimizzazione del protocollo di seeding per una migliore coerenza dei batch
La semina è uno dei passaggi più critici per ottimizzare il comportamento di cristallizzazione. Quando si progetta una strategia di semina, è necessario considerare parametri come la dimensione del seme, il carico del seme (massa) e la temperatura di aggiunta del seme. Questi parametri sono generalmente ottimizzati in base alla cinetica di processo e alle proprietà finali delle particelle desiderate e devono rimanere coerenti durante lo scale-up e il trasferimento tecnologico.
Aumento dell'agitazione, del dosaggio e della cristallizzazione
La modifica della scala o delle condizioni di miscelazione in un cristallizzatore può influire direttamente sulla cinetica del processo di cristallizzazione e sulla dimensione finale del cristallo. Gli effetti del trasferimento di calore e di massa sono importanti da considerare rispettivamente per i sistemi di raffreddamento e antisolvente, dove i gradienti di temperatura o concentrazione possono produrre disomogeneità nel livello prevalente di sovrasaturazione.
Migliora gli esperimenti di cristallizzazione con un controllo preciso
Il cristallizzatore MSMPR (Mixed Suspension Mixed Product Removal) è un tipo di cristallizzatore utilizzato nei processi industriali per produrre cristalli ad alta purezza.
Ottimizzazione delle proprietà dei cristalli e delle prestazioni del processo
È possibile ricristallizzare composti chimici di valore elevato per ottenere un prodotto cristallino con le proprietà fisiche desiderate mediante un processo ad alta efficienza. Per progettare il processo di ricristallizzazione ideale sono necessarie sette fasi, che vanno dalla scelta del solvente più adatto alla creazione del prodotto cristallino essiccato. Questa guida sulla ricristallizzazione illustra nel dettaglio la procedura utilizzata per sviluppare un processo di cristallizzazione. Specifica quali informazioni sono necessarie in ogni fase della ricristallizzazione e spiega come controllare i parametri critici del processo.
Le componenti essenziali della cristallizzazione
Le curve di solubilità sono comunemente utilizzate per illustrare la relazione tra solubilità, temperatura e tipo di solvente. Disponendo del tracciato della temperatura in funzione della solubilità, gli scienziati creano il quadro necessario per sviluppare il processo di cristallizzazione desiderato. Una volta scelto un solvente appropriato, la curva di solubilità diventa uno strumento essenziale nello sviluppo di un processo di cristallizzazione efficace.
La forza motrice della cristallizzazione
La sovrasaturazione si verifica quando una soluzione contiene più soluto di quanto dovrebbe essere possibile termodinamicamente, date le condizioni del sistema. La sovrasaturazione è considerata un fattore principale per la cristallizzazione.
Migliora la cristallizzazione con la misurazione in linea delle dimensioni, della forma e del conteggio delle particelle
Le tecnologie basate su sonde durante il processo vengono applicate per monitorare le dimensioni e i cambiamenti di forma delle particelle alla massima concentrazione senza necessità di diluizione o estrazione. Monitorando la velocità e il grado di variazione di particelle e cristalli in tempo reale, è possibile ottimizzare i parametri di processo corretti per le prestazioni di cristallizzazione.
Rilevamento e prevenzione dell'oliatura (separazione di fase liquido-liquido)
La separazione di fase liquido-liquido, o oliatura, è un meccanismo particellare spesso difficile da rilevare che può verificarsi durante i processi di cristallizzazione.
In che modo l'aggiunta di solvente può controllare la dimensione e il conteggio dei cristalli
In una cristallizzazione con antisolvente, la velocità di aggiunta del solvente, la posizione di aggiunta e la miscelazione influiscono sulla sovrasaturazione locale in un recipiente o in una tubazione. Scienziati e ingegneri modificano le dimensioni e il conteggio dei cristalli regolando i protocolli di aggiunta di antisolventi e il livello di supersaturazione.
Il controllo della sovrasaturazione ottimizza le dimensioni e la forma dei cristalli
La cinetica di cristallizzazione è caratterizzata in termini di due processi dominanti, la cinetica di nucleazione e la cinetica di crescita, che si verificano durante la cristallizzazione dalla soluzione. La cinetica di nucleazione descrive la velocità di formazione di un nucleo stabile. La cinetica di crescita definisce la velocità con cui un nucleo stabile cresce fino a diventare un cristallo macroscopico. Tecniche avanzate offrono il controllo della temperatura per modificare la sovrasaturazione e le dimensioni e la forma dei cristalli.
Comprendere il polimorfismo e l'impatto dei parametri di processo
Il polimorfismo è un fenomeno comune a molti solidi cristallini utilizzati in ambito farmaceutico e nel settore della chimica fine. I ricercatori provocano intenzionalmente la cristallizzazione del polimorfo desiderato per migliorare le proprietà di isolamento, gestire meglio le difficoltà che si presentano più a valle nel processo di lavorazione, aumentare la biodisponibilità o cercare di evitare conflitti con brevetti esistenti. L'identificazione in situ e in tempo reale delle trasformazioni polimorfiche e morfologiche consente di evitare che si instaurino processi inattesi e di eliminare prodotti fuori specifica e costose rilavorazioni dei materiali.
Crea reticoli strutturati e ordinati per macromolecole complesse
La cristallizzazione delle proteine è l'atto e il metodo di creare reticoli strutturati e ordinati per macromolecole spesso complesse.
Recupera il lattosio con un processo scalabile e ad alta resa
La cristallizzazione del lattosio è una pratica industriale per separare il lattosio dalle soluzioni di siero di latte mediante cristallizzazione controllata.
Monitoraggio in tempo reale per la modellazione e il controllo
La cristallizzazione continua è resa possibile dai progressi nella modellazione dei processi e nella progettazione dei cristallizzatori, che sfruttano la capacità di controllare la distribuzione delle dimensioni dei cristalli in tempo reale monitorando direttamente la popolazione di cristalli.
La semina è uno dei passaggi più critici per ottimizzare il comportamento di cristallizzazione. Quando si progetta una strategia di semina, è necessario considerare parametri come la dimensione del seme, il carico del seme (massa) e la temperatura di aggiunta del seme. Questi parametri sono generalmente ottimizzati in base alla cinetica di processo e alle proprietà finali delle particelle desiderate e devono rimanere coerenti durante lo scale-up e il trasferimento tecnologico.
La modifica della scala o delle condizioni di miscelazione in un cristallizzatore può influire direttamente sulla cinetica del processo di cristallizzazione e sulla dimensione finale del cristallo. Gli effetti del trasferimento di calore e di massa sono importanti da considerare rispettivamente per i sistemi di raffreddamento e antisolvente, dove i gradienti di temperatura o concentrazione possono produrre disomogeneità nel livello prevalente di sovrasaturazione.
È possibile ricristallizzare composti chimici di valore elevato per ottenere un prodotto cristallino con le proprietà fisiche desiderate mediante un processo ad alta efficienza. Per progettare il processo di ricristallizzazione ideale sono necessarie sette fasi, che vanno dalla scelta del solvente più adatto alla creazione del prodotto cristallino essiccato. Questa guida sulla ricristallizzazione illustra nel dettaglio la procedura utilizzata per sviluppare un processo di cristallizzazione. Specifica quali informazioni sono necessarie in ogni fase della ricristallizzazione e spiega come controllare i parametri critici del processo.
Le curve di solubilità sono comunemente utilizzate per illustrare la relazione tra solubilità, temperatura e tipo di solvente. Disponendo del tracciato della temperatura in funzione della solubilità, gli scienziati creano il quadro necessario per sviluppare il processo di cristallizzazione desiderato. Una volta scelto un solvente appropriato, la curva di solubilità diventa uno strumento essenziale nello sviluppo di un processo di cristallizzazione efficace.
Le tecnologie basate su sonde durante il processo vengono applicate per monitorare le dimensioni e i cambiamenti di forma delle particelle alla massima concentrazione senza necessità di diluizione o estrazione. Monitorando la velocità e il grado di variazione di particelle e cristalli in tempo reale, è possibile ottimizzare i parametri di processo corretti per le prestazioni di cristallizzazione.
In una cristallizzazione con antisolvente, la velocità di aggiunta del solvente, la posizione di aggiunta e la miscelazione influiscono sulla sovrasaturazione locale in un recipiente o in una tubazione. Scienziati e ingegneri modificano le dimensioni e il conteggio dei cristalli regolando i protocolli di aggiunta di antisolventi e il livello di supersaturazione.
La cinetica di cristallizzazione è caratterizzata in termini di due processi dominanti, la cinetica di nucleazione e la cinetica di crescita, che si verificano durante la cristallizzazione dalla soluzione. La cinetica di nucleazione descrive la velocità di formazione di un nucleo stabile. La cinetica di crescita definisce la velocità con cui un nucleo stabile cresce fino a diventare un cristallo macroscopico. Tecniche avanzate offrono il controllo della temperatura per modificare la sovrasaturazione e le dimensioni e la forma dei cristalli.
Il polimorfismo è un fenomeno comune a molti solidi cristallini utilizzati in ambito farmaceutico e nel settore della chimica fine. I ricercatori provocano intenzionalmente la cristallizzazione del polimorfo desiderato per migliorare le proprietà di isolamento, gestire meglio le difficoltà che si presentano più a valle nel processo di lavorazione, aumentare la biodisponibilità o cercare di evitare conflitti con brevetti esistenti. L'identificazione in situ e in tempo reale delle trasformazioni polimorfiche e morfologiche consente di evitare che si instaurino processi inattesi e di eliminare prodotti fuori specifica e costose rilavorazioni dei materiali.
Pubblicazioni
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