Vodič za razvoj kristalizacije
Kontrola stopa dodavanja
S in situ profiliranjem prezasićenja
Prezasićenost nastaje smanjenjem topljivosti proizvoda u otopini, obično hlađenjem ili dodavanjem antiotapala. Brzina hlađenja otopine ili dodavanja antiotapala izravno utječe na razinu prezasićenosti.
U ovom primjeru pripremaju se nezasićene otopine benzojeve kiseline u mješavinama etanola i vode i dodaje se voda fiksnom brzinom od 0,1 g/s odnosno 0,2 g/s, na fiksnoj temperaturi od 25 °C. Koncentracija tekućine mjeri se u stvarnom vremenu in situ FTIR spektroskopijom. Na slici desno prikazana je krivulja topljivosti benzojeve kiseline u mješavinama etanola i vode s profilima desuperzasićenja za svaki eksperiment. Profil desuperzasićenja pokazuje da otopina počinje u nedovoljno zasićenom području. Kako se dodaje voda, proces se kreće pored krivulje topljivosti u prezasićeno područje. Koncentracija tekućine smanjuje se nakon nukleacije kristala i ostaje blizu krivulje topljivosti. Na kraju razdoblja dodavanja antiotapala, koncentracija tekućine pada na krivulju topljivosti. Kada se antiotapalo dodaje brže, razina prezasićenja je viša tijekom cijelog procesa - zbog nakupina koje se ne može dovoljno brzo ublažiti rastom kristala i nukleacijom.
Optimizirajte parametre procesa
Za kontrolu prezasićenosti i veličine
U ovom eksperimentu, promjena procesnih parametara i prezasićenost utječu i na veličinu i na oblik kristala. Slike snimljene PVM tehnologijom (ParticleView) na kraju svakog eksperimenta ilustriraju ovu točku (prikazano desno). Spora stopa dodavanja daje velike, dobro oblikovane izdužene ploče, dok brza stopa dodavanja daje fine iglice koje se lako aglomeriraju. Ovaj rezultat pokazuje da je promjenom prezasićenosti u sustavu kristalizacije moguće modificirati veličinu, oblik i stupanj aglomeracije kristala. To također pokazuje važnost razumijevanja i kontrole prevladavajuće razine prezasićenosti.
Ovaj jednostavan primjer ilustrira kritično načelo:
- Da biste napravili velike kristale, polako generirajte prezasićenost
- Da biste napravili male kristale, brzo generirajte prezasićenost
Izazovi s prezasićenjem
Čistoća i povećanje
Kontrola brzine dodavanja antiotapala za kontrolu veličine kristala dobro je shvaćena i utvrđena u zdravim znanstvenim načelima. Međutim, učinkovit razvoj i poboljšanje procesa kristalizacije temeljen na dokazima je nijansiraniji. Na primjer, brzo stvaranje prezasićenosti može dovesti do stvaranja neželjenih nečistoća u obliku prolaznih uljnih faza (a) ili neželjenih polimorfnih oblika (b). Slično tome, u nastojanju da se generiraju veliki kristali, vrijeme ciklusa ne može se uvijek žrtvovati, što znači da ekstremno sporo hlađenje ili brzine dodavanja antiotapala nisu moguće.
Optimizacija kristalizacije s kontrolom prezasićenosti
Prikazana je metoda koja olakšava korištenje in situ ATR-FTIR spektra bez kalibracije za proizvodnju i kontrolu kvalitativnih putanja superzasićenja.
Tehnologije za nadzor, optimizaciju i kontrolu
Operacije kristalizacijskih jedinica nude jedinstvenu priliku za ciljanje i kontrolu te optimiziranu raspodjelu veličine i oblika kristala za:
- Smanjite vrijeme filtracije i sušenja
- Izbjegnite probleme sa skladištenjem, transportom i rokom trajanja
- Osigurajte dosljedan i ponovljiv proces uz niže troškove
Aplikacije
Primjene za dodavanje antiotapala na prezasićenost
Optimizacija svojstava kristala i performansi procesa
Rekristalizacija je tehnika koja se koristi za pročišćavanje čvrstih spojeva otapanjem u vrućem otapalu i omogućavanjem da se otopina ohladi. Tijekom ovog procesa, spoj stvara čiste kristale kako se otapalo hladi, dok su nečistoće isključene. Kristali se zatim sakupljaju, peru i suše, što rezultira pročišćenim čvrstim proizvodom. Rekristalizacija je bitna metoda za postizanje visoke razine čistoće u čvrstim spojevima.
Građevni blokovi kristalizacije
Krivulje topljivosti obično se koriste za ilustraciju odnosa između topljivosti, temperature i vrste otapala. Iscrtavanjem temperature u odnosu na topljivost, znanstvenici mogu stvoriti okvir potreban za razvoj željenog procesa kristalizacije. Nakon odabira odgovarajućeg otapala, krivulja topljivosti postaje ključan alat za razvoj učinkovitog procesa kristalizacije.
Pokretačka snaga kristalizacije
Prezasićenost se događa kada otopina sadrži više otopljene tvari nego što bi trebalo biti moguće termodinamički, s obzirom na uvjete sustava. Prezasićenost se smatra glavnim pokretačem kristalizacije.
Poboljšajte kristalizaciju s inline mjerenjem veličine, oblika i broja čestica
Tehnologije temeljene na sondama tijekom procesa primjenjuju se za praćenje promjena veličine i oblika čestica u punoj koncentraciji bez potrebe za razrjeđivanjem ili ekstrakcijom. Praćenjem brzine i stupnja promjene čestica i kristala u stvarnom vremenu mogu se optimizirati ispravni procesni parametri za izvedbu kristalizacije.
Dizajnirajte i optimizirajte protokol sjetve za poboljšanu konzistenciju serije
Sjetva je jedan od najkritičnijih koraka u optimizaciji ponašanja kristalizacije. Prilikom dizajniranja strategije sjetve moraju se uzeti u obzir parametri kao što su veličina sjemena, opterećenje sjemena (masa) i temperatura dodavanja sjemena. Ti su parametri općenito optimizirani na temelju kinetike procesa i željenih svojstava konačnih čestica i moraju ostati dosljedni tijekom povećanja i prijenosa tehnologije.
Otkrivanje i sprječavanje podmazivanja (odvajanje faze tekuće i tekuće)
Odvajanje faze tekućine i tekućine ili podmazivanje često je teško otkriti mehanizam čestica koji se može pojaviti tijekom procesa kristalizacije.
Kako dodavanje otapala može kontrolirati veličinu i broj kristala
U kristalizaciji antiotapala, brzina dodavanja otapala, mjesto dodavanja i miješanje utječu na lokalno prezasićenje u posudi ili cjevovodu. Znanstvenici i inženjeri modificiraju veličinu i broj kristala podešavanjem protokola dodavanja antiotapala i razine prezasićenosti.
Kontrola prezasićenosti optimizira veličinu i oblik kristala
Kinetika kristalizacije karakterizirana je u smislu dva dominantna procesa, kinetike nukleacije i kinetike rasta, koji se javljaju tijekom kristalizacije iz otopine. Kinetika nukleacije opisuje brzinu stvaranja stabilnih jezgri. Kinetika rasta definira brzinu kojom stabilne jezgre rastu do makroskopskog kristala. Napredne tehnike nude kontrolu temperature za modificiranje prezasićenosti i veličine i oblika kristala.
Povećanje uznemirenosti, doziranja i kristalizacije
Promjena ljestvice ili uvjeta miješanja u kristalizatoru može izravno utjecati na kinetiku procesa kristalizacije i konačnu veličinu kristala. Učinke prijenosa topline i mase važno je uzeti u obzir za sustave hlađenja i antiotapala, gdje gradijenti temperature ili koncentracije mogu proizvesti nehomogenost u prevladavajućoj razini prezasićenja.
Razumjeti polimorfizam i utjecaj procesnih parametara
Kristalni polimorfizam opisuje sposobnost jednog kemijskog spoja da kristalizira u više konfiguracija jediničnih stanica, koje često pokazuju različita fizikalna svojstva.
Stvaranje strukturiranih, uređenih rešetki za složene makromolekule
Kristalizacija proteina je čin i metoda stvaranja strukturiranih, uređenih rešetki za često složene makromolekule.
Oporavak laktoze s visokim prinosom i skalabilnim procesom
Kristalizacija laktoze je industrijska praksa odvajanja laktoze od otopina sirutke kontroliranom kristalizacijom.
Generirajte prezasićenost i odredite konačni kristalni proizvod
Dobro osmišljen šaržni proces kristalizacije je onaj koji se može uspješno skalirati do proizvodnih razmjera - dajući željenu raspodjelu veličine kristala, prinos, oblik i čistoću. Optimizacija šaržne kristalizacije zahtijeva održavanje odgovarajuće kontrole temperature kristalizatora (ili sastava otapala).
Praćenje u stvarnom vremenu za modeliranje i kontrolu
Kontinuirana kristalizacija omogućena je napretkom u modeliranju procesa i dizajnu kristalizatora, koji iskorištavaju sposobnost kontrole raspodjele veličine kristala u stvarnom vremenu izravnim praćenjem populacije kristala.
Poboljšajte eksperimente kristalizacije preciznom kontrolom
MSMPR (Mixed Suspension Mixed Product Removal) kristalizator je vrsta kristalizatora koji se koristi u industrijskim procesima za proizvodnju kristala visoke čistoće.
Rekristalizacija je tehnika koja se koristi za pročišćavanje čvrstih spojeva otapanjem u vrućem otapalu i omogućavanjem da se otopina ohladi. Tijekom ovog procesa, spoj stvara čiste kristale kako se otapalo hladi, dok su nečistoće isključene. Kristali se zatim sakupljaju, peru i suše, što rezultira pročišćenim čvrstim proizvodom. Rekristalizacija je bitna metoda za postizanje visoke razine čistoće u čvrstim spojevima.
Krivulje topljivosti obično se koriste za ilustraciju odnosa između topljivosti, temperature i vrste otapala. Iscrtavanjem temperature u odnosu na topljivost, znanstvenici mogu stvoriti okvir potreban za razvoj željenog procesa kristalizacije. Nakon odabira odgovarajućeg otapala, krivulja topljivosti postaje ključan alat za razvoj učinkovitog procesa kristalizacije.
Tehnologije temeljene na sondama tijekom procesa primjenjuju se za praćenje promjena veličine i oblika čestica u punoj koncentraciji bez potrebe za razrjeđivanjem ili ekstrakcijom. Praćenjem brzine i stupnja promjene čestica i kristala u stvarnom vremenu mogu se optimizirati ispravni procesni parametri za izvedbu kristalizacije.
Sjetva je jedan od najkritičnijih koraka u optimizaciji ponašanja kristalizacije. Prilikom dizajniranja strategije sjetve moraju se uzeti u obzir parametri kao što su veličina sjemena, opterećenje sjemena (masa) i temperatura dodavanja sjemena. Ti su parametri općenito optimizirani na temelju kinetike procesa i željenih svojstava konačnih čestica i moraju ostati dosljedni tijekom povećanja i prijenosa tehnologije.
Kinetika kristalizacije karakterizirana je u smislu dva dominantna procesa, kinetike nukleacije i kinetike rasta, koji se javljaju tijekom kristalizacije iz otopine. Kinetika nukleacije opisuje brzinu stvaranja stabilnih jezgri. Kinetika rasta definira brzinu kojom stabilne jezgre rastu do makroskopskog kristala. Napredne tehnike nude kontrolu temperature za modificiranje prezasićenosti i veličine i oblika kristala.
Promjena ljestvice ili uvjeta miješanja u kristalizatoru može izravno utjecati na kinetiku procesa kristalizacije i konačnu veličinu kristala. Učinke prijenosa topline i mase važno je uzeti u obzir za sustave hlađenja i antiotapala, gdje gradijenti temperature ili koncentracije mogu proizvesti nehomogenost u prevladavajućoj razini prezasićenja.
Dobro osmišljen šaržni proces kristalizacije je onaj koji se može uspješno skalirati do proizvodnih razmjera - dajući željenu raspodjelu veličine kristala, prinos, oblik i čistoću. Optimizacija šaržne kristalizacije zahtijeva održavanje odgovarajuće kontrole temperature kristalizatora (ili sastava otapala).
Publikacije
Publikacije za dodavanje antiotapala na prezasićenost
Bijele knjige
Dynamic mechanisms key to understanding crystallization processes can now be observed with in-situ microscopy. A white paper explains how leading chem...
This white paper introduces you to the fundamentals of crystallization process development and provides guidance for the design of a high quality crys...
This white paper focuses on advanced crystallization methods, emphasizing in-process characterization of key crystallization parameters, including sup...
Optimizacija procesa industrijske kristalizacije dovodi do povećanja prinosa i čistoće, smanjene potrošnje energije i troškova te poboljšane konzisten...
Sjetva je ključni korak u optimizaciji procesa kristalizacije, osiguravajući dosljednu brzinu filtracije, prinos, polimorfni oblik i raspodjelu veliči...
Scale-up of crystallization is notoriously complicated and companies are under pressure to develop scalable crystallization processes faster - at lowe...
This white paper demonstrates the methodology chemists use to optimize critical crystallization parameters such as temperature profile, addition rates...
Ova studija govori o analizi veličine čestica, uspoređujući tradicionalne izvanmrežne metode s novijim tehnikama tijekom procesa. Metode tijekom proce...
Webinari
Eric Fang of Snapdragon discusses how continuous flow chemistry is applicable across the entire value chain. Early implementation of continuous flow...
This webinar introduces case studies and highlights best practices used to overcome crystallization and precipitation challenges. The focus will be on...
The webinar focuses on a semi-quantitative method for the optimization and scale-up of hydrodynamically limited anti-solvent crystallization process....
This webinar introduces case studies and highlights best practices used to overcome crystallization and precipitation challenges. The focus will be on...
Citata
Crystallization and precipitation citation list and publications
Povezani proizvodi
Tehnologija korištenja antiotapala za kristalizaciju
ReactIR
In-situ FTIR spektrometri omogućuju znanstvenicima da steknu uvid u svoje reakcije i procese u širokom rasponu primjena. Optimizirajte varijable reakcije s ugrađenim FTIR instrumen...
Analizatori veličine čestica
Shvatite, optimizirajte i kontrolirajte čestice i kapljice u stvarnom vremenu pomoću ugrađenih analizatora veličine čestica.
Reakcijski kalorimetri
Reakcijski kalorimetri mjere količinu energije koja se oslobađa ili apsorbira kemijskom ili fizikalnom reakcijom u kemijskom i farmaceutskom razvoju.