结晶和沉淀 – 基本知识、定义与通用参数

结晶和沉淀

优化晶体尺寸、产量和纯度

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什么是结晶?
结晶和沉淀
结晶类型
结晶挑战
设计结晶过程
结晶冷却速率

应用

结晶开发与放大生产应用指南

多晶型的识别与控制
了解多晶型和工艺参数的影响

多晶型是制药和精细化工行业中许多结晶固体存在的一种现象。 科学家们特意结晶出一种理想的多晶型物,以改善分离性能,帮助克服下游过程的挑战,并提高生物利用度或避免出现专利冲突。 原位、实时识别多态和形态变换,可消除意外过程扰动、产品不合格和成本高昂的物料再处理问题。

优化晶体特性与过程性能

科研人员将高价值的化合物重结晶,从而以最高效率获得具有所需物性的晶体产品。 从选择正确的溶剂到获得干燥的晶体产品,设计理想的重结晶过程需要七个步骤。 本重结晶指南分步介绍了开发重结晶过程的流程。 其中解释了重结晶每个阶段所需的信息,并且阐述了控制关键过程参数的方法

Solubility and Metastable Zone Width (mzw) Determination
结晶的组成部分

溶解度曲线通常用于说明溶解度、温度和溶剂类型之间的关系。 通过绘制温度和溶解度之间的曲线,科学家可创建开发所需结晶过程需要的框架。 一旦选择了适当的溶剂,溶解度曲线便成为研发高效结晶过程的主要工具。

Crystal Nucleation and Growth
结晶成核与生长的驱动力

科学家和工程师们通过小心调节过饱和程度来控制结晶过程。 过饱和度是结晶成核与生长的驱动力,因此会决定最终的晶体尺寸分布。

Measure Crystal Size Distribution
通过在线测量颗粒粒径、形状与数量,改善结晶过程

基于探头的过程技术应用于跟踪全浓度下的颗粒粒径与形状变化,而无需稀释或提取。 通过实时跟踪颗粒和晶体的变化速率与变化程度,可优化结晶性能的工艺参数。

在结晶过程中加入晶种的方案
设计和优化晶种加入方案,以提高批次一致性

晶种加入是优化结晶行为的最重要工序之一。 在设计晶种加入策略时,必须考虑重要参数,如:晶种粒径、晶种加入量(质量)与晶种添加温度。 通常根据过程动力学以及所需最终颗粒物性对这些参数进行优化,这些参数在扩大生产与技术转移时必须保持一致。

Particle Engineering and Wet Milling
Control Particle Size With High Shear Wet Milling

Milling of dry powders can cause significant yield losses and can generate dust, creating health and safety hazards. In response to this, wet milling produces particles with a specifically designed size distribution. It is now common to employ high shear wet milling to break large primary crystals and agglomerates into fine particles.

滴加反溶剂实现过饱和度
添加溶剂如何控制晶体粒度与粒数

在反溶剂结晶过程中,溶剂添加速率、添加位置与混合会对容器或管道内的局部过饱和度产生影响。 科学家与工程师通过调整反溶剂添加方案与过饱和度更改晶体粒度与粒数。

温度会对结晶尺寸和形状产生影响
通过控制过饱和度优化晶体尺寸与形状

冷却曲线对过饱和度和结晶动力学产生重要影响。 工艺温度经过优化,与晶体表面相匹配,可实现优化生长而不是成核。 通过控制温度来调整过饱和度、晶体尺寸和形状的先进技术。

温度会对结晶尺寸和形状产生影响
扩大搅拌、加料和结晶

更改结晶器规模或混合条件会直接影响结晶过程的动力学和最终晶体尺寸。 传热和传质效应分别是冷却系统和反溶剂系统的重要考量因素,其中温度梯度或浓度梯度会形成实际过度饱和的不均匀性。

化学工艺开发和放大生产
设计稳定和可持续的化学工艺,从而更快速转入中试工厂和投入生产

设计稳定和可持续的化学工艺,从而更快速转入中试工厂和投入生产

化学反应动力学研究
研究化学反应速率和在线测量动力学

原位化学反应动力学研究可实时提供反应组分的浓度依赖性,以确保更好地了解反应机理与途径。 由于数据具有全面性,因此在反应过程中采集到的连续数据可确保仅需较少几次实验即可计算出反应速率。 反应进程动力学分析 (RPKA) 在与合成相关的浓度条件下使用原位数据,并在整个实验过程中采集信息,以确保能够准确描述整个反应行为。

多晶型的识别与控制

多晶型是制药和精细化工行业中许多结晶固体存在的一种现象。 科学家们特意结晶出一种理想的多晶型物,以改善分离性能,帮助克服下游过程的挑战,并提高生物利用度或避免出现专利冲突。 原位、实时识别多态和形态变换,可消除意外过程扰动、产品不合格和成本高昂的物料再处理问题。

科研人员将高价值的化合物重结晶,从而以最高效率获得具有所需物性的晶体产品。 从选择正确的溶剂到获得干燥的晶体产品,设计理想的重结晶过程需要七个步骤。 本重结晶指南分步介绍了开发重结晶过程的流程。 其中解释了重结晶每个阶段所需的信息,并且阐述了控制关键过程参数的方法

Solubility and Metastable Zone Width (mzw) Determination

溶解度曲线通常用于说明溶解度、温度和溶剂类型之间的关系。 通过绘制温度和溶解度之间的曲线,科学家可创建开发所需结晶过程需要的框架。 一旦选择了适当的溶剂,溶解度曲线便成为研发高效结晶过程的主要工具。

Crystal Nucleation and Growth

科学家和工程师们通过小心调节过饱和程度来控制结晶过程。 过饱和度是结晶成核与生长的驱动力,因此会决定最终的晶体尺寸分布。

Measure Crystal Size Distribution

基于探头的过程技术应用于跟踪全浓度下的颗粒粒径与形状变化,而无需稀释或提取。 通过实时跟踪颗粒和晶体的变化速率与变化程度,可优化结晶性能的工艺参数。

在结晶过程中加入晶种的方案

晶种加入是优化结晶行为的最重要工序之一。 在设计晶种加入策略时,必须考虑重要参数,如:晶种粒径、晶种加入量(质量)与晶种添加温度。 通常根据过程动力学以及所需最终颗粒物性对这些参数进行优化,这些参数在扩大生产与技术转移时必须保持一致。

Particle Engineering and Wet Milling

Milling of dry powders can cause significant yield losses and can generate dust, creating health and safety hazards. In response to this, wet milling produces particles with a specifically designed size distribution. It is now common to employ high shear wet milling to break large primary crystals and agglomerates into fine particles.

滴加反溶剂实现过饱和度

在反溶剂结晶过程中,溶剂添加速率、添加位置与混合会对容器或管道内的局部过饱和度产生影响。 科学家与工程师通过调整反溶剂添加方案与过饱和度更改晶体粒度与粒数。

温度会对结晶尺寸和形状产生影响

冷却曲线对过饱和度和结晶动力学产生重要影响。 工艺温度经过优化,与晶体表面相匹配,可实现优化生长而不是成核。 通过控制温度来调整过饱和度、晶体尺寸和形状的先进技术。

温度会对结晶尺寸和形状产生影响

更改结晶器规模或混合条件会直接影响结晶过程的动力学和最终晶体尺寸。 传热和传质效应分别是冷却系统和反溶剂系统的重要考量因素,其中温度梯度或浓度梯度会形成实际过度饱和的不均匀性。

化学工艺开发和放大生产

设计稳定和可持续的化学工艺,从而更快速转入中试工厂和投入生产

化学反应动力学研究

原位化学反应动力学研究可实时提供反应组分的浓度依赖性,以确保更好地了解反应机理与途径。 由于数据具有全面性,因此在反应过程中采集到的连续数据可确保仅需较少几次实验即可计算出反应速率。 反应进程动力学分析 (RPKA) 在与合成相关的浓度条件下使用原位数据,并在整个实验过程中采集信息,以确保能够准确描述整个反应行为。

文档

结晶与沉淀的工程案例研究

白皮书

如何使用简单的图像分析优化结晶步骤
通过快速识别不必要的持续时间和确定冷却速率对晶体生长与成核影响后,中间结晶步骤的周期缩短了 60%。
通过原位显微镜了解结晶过程
用于理解结晶过程的关键动态原理现在可由原位显微镜观察到。白皮书介绍了领先的化学公司是如何受益于这一替代了传统的离线显微镜的原位显微镜。
开发有效结晶工艺
结晶质量会明显影响最终产品的质量。 我们的新白皮书介绍结晶的基本原理,并提供关于高质量结晶工艺设计的指南。
优化晶体尺寸分布的高级策略
该白皮书探讨在过程开发和生产过程中优化晶体尺寸分布的策略。
改进工业结晶
工业结晶是化学、采矿和食品行业中重要的分离和净化步骤。 本白皮书介绍了如何使用在线颗粒技术来理解、优化和控制结晶以提高产品质量和产量。
在结晶工艺中加入晶种
晶种是优化结晶工艺的关键步骤之一,可确保过滤速率、产量、多晶型和颗粒粒径分布的一致性。配有反馈控制的先进晶种加入技术可帮助科学家获得最佳的晶种条件。
间歇结晶工艺的放大-从实验室至工厂
提供工艺的了解能够实时改进生产规模结晶过程的产量、生产能力和盈利情况 -通过提高过滤/干燥性能消除下游瓶颈问题 -促进对关键操作参数的表征提高生产率 -能够设计更加稳定的过程,确保批次的重现性和一致性以满足晶体规格的要求 -实时识别未预期的事件帮助确保产品的质量
结晶开发的最佳实例
这个白皮书演示了化学家的方法用于优化关键结晶参数的方法如: 温度曲线加料速率 投入晶种以提高纯度、过滤速率以及批次重复性 
用于工艺优化的颗粒粒径分析
该白皮书介绍了一些最常见的颗粒粒径分析方法以及如何应用这些方法,以便高效交付高品质颗粒产品。 尤其是,科学家现在能够将离线颗粒粒径分析仪与过程中颗粒表征仪器相结合,以优化和改进工艺。

引文

Crystallization and Precipitation Citation List
Crystallization and precipitation citation list and publications

网上技术交流讲座

基于 PAT 的连续结晶设计
讨论了通过过程分析技术 (PAT) 实现的设计方法,可实现各种连续活塞流动和 MSMPR 结晶(及其相应批次)的快速评估。
Eliminating Micronization Using Fine Particle Crystallization
Crystal engineering is applied when the crystal size distribution is too large to meet downstream specifications. By designing the crystallization to...
“无”标定的过饱和度的评估与控制 - 针对结晶工艺的开发与优化
用原位ATR-FTIR 进行定量的实时过饱和度评估已有非常好的文献描述。然而,由于受时间和标定/统计分析的限制,这些现在已有良好结构和理解的方法还没有被结合到标准的药物结晶过程开发中。 这一网络研讨会将介绍一个“无需”标定的使用原位ATR-FTIR光谱分析来建立和控制定性的过饱和度途径。
metastable zone width (MSZW) crystallization
The webinar focuses on a semi-quantitative method for the optimization and scale-up of hydrodynamically limited anti-solvent crystallization process....
Improving Crystallization and Precipitation
This webinar introduces case studies and highlights best practices used to overcome crystallization and precipitation challenges. The focus will be on...
Crystallization Image Analysis
Presented by Prof. Zoltan Nagy of Purdue University, this talk provides an overview of recent advances of applications for in situ imaging and image a...
Liquid-Liquid Phase Separation
此报告描述了为避免液-液相分离(LLPS)或者油析采取适当的策略,以开发稳定且可放大的结晶工艺。
Agglomeration & Crystallization Using Particle Measurement
This presentation details how using data from in situ particle vision and measurement tools can be used to determine particle size and shape trends re...
Crystallization Scale-up Strategy Development
During this webinar, two case studies are presented to illustrate the application of tools and strategies that were utilized to understand and manage...
Wet Milling Impact on Particle Size
This presentation details the development, understanding, and scale-up of an aseptic crystallization, which utilizes a novel wet milling during anti-s...
Pharmaceutical Drug Substance Crystallization
This presentation describes the case of crystals of an Active Pharmaceutical Ingredient (API) with high propensity to float in their mother liquors, d...

应用手册

Polymorph and Pseudo-polymorph Transition in-process monitoring of habit change
Improve purity by ensuring total polymorphic form conversion. Enhance process robustness by monitoring crystallization processes in real time. Charact...

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结晶开发及放大生产技术

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