Procesontwikkeling en opschaling - METTLER TOLEDO

Procesontwikkeling en opschaling

Robuust ontwerp en duurzame chemische processen

Tegenwoordig staan onderzoekers onder grote druk om nieuwe producten sneller, goedkoper en van steeds hogere kwaliteit op de markt te brengen. Het ontwerpen van een veilig en robuust productieproces is een kritische stap naar het vermarkten van nieuwe producten

Het ontwerpen van chemische processen heeft ook betrekking op het uitbreiden van kennis en begrip van chemische reacties en de bijbehorende kritische procesparameters.

In een vroege ontwikkelingsfase moeten onderzoekers snel maar veilig enkele kilo’s materiaal aanleveren, terwijl tegelijkertijd moet worden gewerkt aan rendabele synthetische routes. Dit kan worden bereikt dankzij het gebruik van synthesewerkstations met ingebouwde analyse in een vroege fase van de ontwikkeling. Dezelfde onderzoekers moeten ook snel de voordelen van een batch, semi-batch of doorlopende benadering bepalen voor het vervaardigen van het product op schaal.

Naargelang het proces wordt ontwikkeld, doet men kennis op van kwaliteitsprocessen dankzij het gecombineerde gebruik van synthesewerkstations met ingebouwde real-time analyse, die gegevens met betrekking tot de chemie, deeltjes, thermodynamica en kinetica oplevert. Inzicht in de thermodynamica van een scheikundig proces is essentieel voor het bepalen van het risico van een scheikundig proces en houdt rechtstreeks verband met de energie van een reactie en de accumulatie van reagens. Daarom zijn onderzoeken naar de procesveiligheid cruciaal en vormen ze een integraal onderdeel van de ontwikkeling van milieuvriendelijke processen.

Als het proces de overgang maakt van het lab naar de fabriek, wordt de procesanalysetechnologie (PAT) gebruikt om ervoor te zorgen dat het proces binnen de vereiste grenzen blijft naarmate de schaal toeneemt.

Naargelang steeds meer bedrijven de voordelen van de QbD-aanpak (Quality by Design) trachten te benutten, wordt de procesanalysetechnologie (PAT) in toenemende mate geïmplementeerd in de chemische en biofarmaceutische industrie. Tools zoals in situ FTIR, FBRM® en RTCal™ ondersteunen het ontwikkelen van veilige en robuuste procedures, waarbij kwaliteit wordt ingebouwd in het commerciële proces. Hierdoor worden processen mogelijk die voorzien in een hogere opbrengst met een hogere kwaliteit tegen lagere kosten, terwijl de cyclustijden worden verkort en batchfouten worden beperkt.

METTLER TOLEDO biedt de technologie en software waarmee scheikundigen en ingenieurs laboratoriumchemie kunnen vertalen in een commercieel levensvatbaar proces. Al meer dan 20 jaar vormen onze technologie en services een strategische hulpbron die door duizenden wetenschappers over de hele wereld wordt gebruikt bij het ontwikkelen van nieuwe chemische processen of bij het verbeteren van bestaande processen.

 

Applicaties

Heat Transfer and Process Scale-up
How Heat Transport in Agitated Vessels Affects Process Scale-up

Scaling-up a chemical process from lab to manufacturing gives useful results only with accurate heat transfer coefficients. Measuring the jacket and reactor temperature (during the release of a well-defined amount of heat) allows researchers to accurately compute the thermal resistance which is used to model the heat transfer and make critical predictions for reactors at larger scale. Reaction calorimetry is essential to determine parameters that impact the heat transfer and the heat transfer coefficients to develop models to maximize the bandwidth of a manufacturing plant. 

Massaoverdracht en reactiesnelheid
Mengen in een chemische reactor en het effect op reactiekinetiek en opschaling

Mengen is de reductie of eliminatie van de inhomogeniteit van fasen die hetzij mengbaar of niet-mengbaar zijn. Opschaling en optimalisatie van het proces vereisen dat de impact van het mengen op de reactiesnelheid wordt gekwantificeerd. Geautomatiseerde, gecontroleerde experimenten kunnen naast elkaar worden uitgevoerd in een laboratoriumreactorsysteem, om de massaoverdrachtscorrelatie te bepalen en een mogelijkheid te bieden om het gas-vloeistof grensvlakoppervlak en het reactorvolume aan te passen. Zo worden de gewenste omstandigheden bepaald die nodig zijn voor opschaling of omlaagschaling van een proces.

Chemical Synthesis
Screen and Optimize Catalysis, Hydrogenation, Polymer Synthesis and Other Reactive Chemical Syntheses

Chemists working in chemical synthesis discover and develop innovative chemical reactions and processes.

Kristallisatie en neerslag
Optimaliseer de grootte, opbrengst en zuiverheid van kristallen

Een van de grootste uitdagingen voor procesontwikkeling is de optimalisatie en opschaling van de kristallisatie en neerslag om een product te produceren dat consistent voldoet aan de vereisten voor de zuiverheid, opbrengst, vorm en deeltjesgrootte van kristallen.

Chemical Reaction Kinetics Studies
Study Chemical Reaction Rates and Measure Kinetics Inline

In situ chemical reaction kinetics studies provide an improved understanding of reaction mechanism and pathway by providing concentration dependences of reacting components in real-time. Continuous data over the course of a reaction allows for the calculation of rate laws with fewer experiments due to the comprehensive nature of the data.  Reaction Progression Kinetics Analysis (RPKA) uses in situ data under synthetically relevant concentrations and captures information throughout the whole experiment ensuring that the complete reaction behavior can be accurately described.

Procesveiligheid
Detecteer thermische risico's op tijd en ontwerp veilige chemische processen

Spoor thermische gevaren eerder op en neem veiligheid op in het chemische proces

Temperature Effects Crystallization Size and Shape
Scaling-Up Agitation, Dosing, and Crystallization

Changing the scale or mixing conditions in a crystallizer can directly impact the kinetics of the crystallization process and the final crystal size. Heat and mass transfer effects are important to consider for cooling and antisolvent systems respectively, where temperature or concentration gradients can produce inhomogeneity in the prevailing level of supersaturation.

Heat Transfer and Process Scale-up

Scaling-up a chemical process from lab to manufacturing gives useful results only with accurate heat transfer coefficients. Measuring the jacket and reactor temperature (during the release of a well-defined amount of heat) allows researchers to accurately compute the thermal resistance which is used to model the heat transfer and make critical predictions for reactors at larger scale. Reaction calorimetry is essential to determine parameters that impact the heat transfer and the heat transfer coefficients to develop models to maximize the bandwidth of a manufacturing plant. 

Massaoverdracht en reactiesnelheid

Mengen is de reductie of eliminatie van de inhomogeniteit van fasen die hetzij mengbaar of niet-mengbaar zijn. Opschaling en optimalisatie van het proces vereisen dat de impact van het mengen op de reactiesnelheid wordt gekwantificeerd. Geautomatiseerde, gecontroleerde experimenten kunnen naast elkaar worden uitgevoerd in een laboratoriumreactorsysteem, om de massaoverdrachtscorrelatie te bepalen en een mogelijkheid te bieden om het gas-vloeistof grensvlakoppervlak en het reactorvolume aan te passen. Zo worden de gewenste omstandigheden bepaald die nodig zijn voor opschaling of omlaagschaling van een proces.

Chemical Synthesis

Chemists working in chemical synthesis discover and develop innovative chemical reactions and processes.

Kristallisatie en neerslag

Een van de grootste uitdagingen voor procesontwikkeling is de optimalisatie en opschaling van de kristallisatie en neerslag om een product te produceren dat consistent voldoet aan de vereisten voor de zuiverheid, opbrengst, vorm en deeltjesgrootte van kristallen.

Chemical Reaction Kinetics Studies

In situ chemical reaction kinetics studies provide an improved understanding of reaction mechanism and pathway by providing concentration dependences of reacting components in real-time. Continuous data over the course of a reaction allows for the calculation of rate laws with fewer experiments due to the comprehensive nature of the data.  Reaction Progression Kinetics Analysis (RPKA) uses in situ data under synthetically relevant concentrations and captures information throughout the whole experiment ensuring that the complete reaction behavior can be accurately described.

Procesveiligheid

Spoor thermische gevaren eerder op en neem veiligheid op in het chemische proces

Temperature Effects Crystallization Size and Shape

Changing the scale or mixing conditions in a crystallizer can directly impact the kinetics of the crystallization process and the final crystal size. Heat and mass transfer effects are important to consider for cooling and antisolvent systems respectively, where temperature or concentration gradients can produce inhomogeneity in the prevailing level of supersaturation.

Publicaties

Gerelateerde producten

Thank you for visiting www.mt.com. We have tried to optimize your experience while on the site, but we noticed that you are using an older version of a web browser. We would like to let you know that some features on the site may not be available or may not work as nicely as they would on a newer browser version. If you would like to take full advantage of the site, please update your web browser to help improve your experience while browsing www.mt.com.