
Supersaturation is generated by reducing the solubility of the product in solution, typically by cooling or adding an antisolvent. The rate at which a solution is cooled or antisolvent is added directly influences the level of supersaturation.
In this example, undersaturated solutions of benzoic acid in ethanol-water mixtures are prepared and water is added at a fixed rate of 0.1 g/s and 0.2 g/s respectively, at a fixed temperature of 25 °C. The liquid concentration is measured in real time with in situ FTIR spectroscopy. In the figure to the right, the solubility curve for benzoic acid in ethanol-water mixtures with desupersaturation profiles for each experiment are displayed. The desupersaturation profile shows that the solution begins in the undersaturated region. As water is added, the process moves past the solubility curve into the supersaturated region. The liquid concentration decreases upon crystal nucleation and stays close to the solubility curve. At the end of the antisolvent addition period, the liquid concentration drops to the solubility curve. When antisolvent is added at the faster rate, the supersaturation level is higher throughout the process - due to a buildup that cannot be relieved fast enough through crystal growth and nucleation.

In this experiment, changing process parameters and supersaturation influence both crystal size and shape. Images captured with PVM technology (ParticleView) at the end of each experiment illustrate this point (shown on the right). The slow addition rate yields large, well-formed elongated plates, while the fast addition rate yields fine needles that readily agglomerate. This result shows that by changing supersaturation in a crystallization system, it is possible to modify crystal size, shape, and the degree of agglomeration. This also demonstrates the importance of understanding and controlling the prevailing level of supersaturation.
This simple example illustrates a critical principle:

Controlling antisolvent addition rates to control crystal size is well understood and established in sound scientific principles. However, effective and evidence-based crystallization process development and improvement is more nuanced. For example, generating supersaturation at a fast rate can lead to the generation of unwanted impurities in the form of transient oil phases (a), or unwanted polymorphic forms (b). Similarly, in an effort to generate large crystals, cycle time cannot always be sacrificed, meaning extremely slow cooling or antisolvent addition rates are not possible.

A method is presented which facilitates the calibration free use of in situ ATR-FTIR spectra for the production and control of qualitative supersaturation trajectories.
Crystallization unit operations offer the unique opportunity to target and control and optimized crystal size and shape distribution to:
Crystallization kinetics are characterized in terms of two dominant processes, nucleation kinetics and growth kinetics, occurring during crystallization from solution. Nucleation kinetics describe the rate of formation of a stable nuclei. Growth kinetics define the rate at which a stable nuclei grows to a macroscopic crystal. Advanced techniques offer temperature control to modify supersaturation and crystal size and shape.
Kết tinh liên tục trở nên khả thi nhờ những tiến bộ trong mô hình hóa quy trình và thiết kế thiết bị kết tinh, vốn tận dụng khả năng kiểm soát phân bố kích thước tinh thể trong thời gian thực thông qua việc giám sát trực tiếp quần thể tinh thể.
In an antisolvent crystallization, the solvent addition rate, addition location and mixing impact local supersaturation in a vessel or pipeline. Scientists and engineers modify crystal size and count by adjusting antisolvent addition protocols and the level of supersaturation.
Một quy trình kết tinh theo mẻ được thiết kế tốt là quy trình có thể chuyển đổi quy mô thành công sang sản xuất thực tế — mang lại phân bố kích thước tinh thể, hiệu suất, dạng tinh thể và độ tinh khiết mong muốn. Việc tối ưu hóa kết tinh theo mẻ đòi hỏi phải duy trì sự kiểm soát thỏa đáng đối với nhiệt độ của thiết bị kết tinh (hoặc thành phần dung môi).
Solubility curves are commonly used to illustrate the relationship between solubility, temperature, and solvent type. By plotting temperature vs. solubility, scientists can create the framework needed to develop the desired crystallization process. Once an appropriate solvent is chosen, the solubility curve becomes a critical tool for the development of an effective crystallization process.
Lactose crystallization is an industrial practice to separate lactose from whey solutions via controlled crystallization.
Kết tinh protein là hành động và phương pháp tạo ra các mạng lưới có cấu trúc, có trật tự cho các đại phân tử thường phức tạp.
Giao hạt là một trong những bước quan trọng nhất trong việc tối ưu hóa hành vi kết tinh. Khi thiết kế một chiến lược gieo hạt, các tham số như: kích thước hạt giống, tải hạt giống (khối lượng) và nhiệt độ bổ sung hạt giống phải được xem xét. Các tham số này thường được tối ưu hóa dựa trên động học quá trình và các đặc tính hạt cuối cùng mong muốn và phải duy trì nhất quán trong quá trình mở rộng quy mô và chuyển giao công nghệ.
Liquid-Liquid phase separation, or oiling out, is an often difficult to detect particle mechanism that can occur during crystallization processes.
In-process probe-based technologies are applied to track particle size and shape changes at full concentration with no dilution or extraction necessary. By tracking the rate and degree of change to particles and crystals in real time, the correct process parameters for crystallization performance can be optimized.
Thay đổi quy mô hoặc điều kiện pha trộn trong một mát kết tinh có thể trực tiếp ảnh hưởng đến động học của quá trình kết tinh và kích thước tinh thể cuối cùng. Hiệu quả truyền nhiệt và dẫn chất rất quan trọng cần xem xét cho các hệ thống làm lạnh và chống hòa tan tương ứng, trong đó gradien nhiệt độ hoặc nồng độ có thể tạo ra tính không đồng nhất ở mức siêu bão hoà phổ biến
Crystal polymorphism describes the ability of one chemical compound to crystallize in multiple unit cell configurations, which often show different physical properties.
Siêu bão hòa xảy ra khi một dung dịch chứa nhiều chất tan hơn mức có thể về mặt nhiệt động học, dựa trên các điều kiện của hệ thống. Siêu bão hòa được xem là yếu tố chính thúc đẩy quá trình kết tinh.
Recrystallization is a technique used to purify solid compounds by dissolving them in a hot solvent and allowing the solution to cool. During this process, the compound forms pure crystals as the solvent cools, while impurities are excluded. The crystals are then collected, washed, and dried, resulting in a purified solid product. Recrystallization is an essential method for achieving high levels of purity in solid compounds.
Máy kết tinh MSMPR (Mixed Suspension Mixed Product Removal) là một loại máy kết tinh được sử dụng trong các quy trình công nghiệp để sản xuất tinh thể có độ tinh khiết cao.
Crystallization kinetics are characterized in terms of two dominant processes, nucleation kinetics and growth kinetics, occurring during crystallization from solution. Nucleation kinetics describe the rate of formation of a stable nuclei. Growth kinetics define the rate at which a stable nuclei grows to a macroscopic crystal. Advanced techniques offer temperature control to modify supersaturation and crystal size and shape.
Một quy trình kết tinh theo mẻ được thiết kế tốt là quy trình có thể chuyển đổi quy mô thành công sang sản xuất thực tế — mang lại phân bố kích thước tinh thể, hiệu suất, dạng tinh thể và độ tinh khiết mong muốn. Việc tối ưu hóa kết tinh theo mẻ đòi hỏi phải duy trì sự kiểm soát thỏa đáng đối với nhiệt độ của thiết bị kết tinh (hoặc thành phần dung môi).
Solubility curves are commonly used to illustrate the relationship between solubility, temperature, and solvent type. By plotting temperature vs. solubility, scientists can create the framework needed to develop the desired crystallization process. Once an appropriate solvent is chosen, the solubility curve becomes a critical tool for the development of an effective crystallization process.
Giao hạt là một trong những bước quan trọng nhất trong việc tối ưu hóa hành vi kết tinh. Khi thiết kế một chiến lược gieo hạt, các tham số như: kích thước hạt giống, tải hạt giống (khối lượng) và nhiệt độ bổ sung hạt giống phải được xem xét. Các tham số này thường được tối ưu hóa dựa trên động học quá trình và các đặc tính hạt cuối cùng mong muốn và phải duy trì nhất quán trong quá trình mở rộng quy mô và chuyển giao công nghệ.
In-process probe-based technologies are applied to track particle size and shape changes at full concentration with no dilution or extraction necessary. By tracking the rate and degree of change to particles and crystals in real time, the correct process parameters for crystallization performance can be optimized.
Thay đổi quy mô hoặc điều kiện pha trộn trong một mát kết tinh có thể trực tiếp ảnh hưởng đến động học của quá trình kết tinh và kích thước tinh thể cuối cùng. Hiệu quả truyền nhiệt và dẫn chất rất quan trọng cần xem xét cho các hệ thống làm lạnh và chống hòa tan tương ứng, trong đó gradien nhiệt độ hoặc nồng độ có thể tạo ra tính không đồng nhất ở mức siêu bão hoà phổ biến
Recrystallization is a technique used to purify solid compounds by dissolving them in a hot solvent and allowing the solution to cool. During this process, the compound forms pure crystals as the solvent cools, while impurities are excluded. The crystals are then collected, washed, and dried, resulting in a purified solid product. Recrystallization is an essential method for achieving high levels of purity in solid compounds.