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溶劑及其耦合結晶過(guò)程分析
2012年09月20日 作者：王永莉 次
溶析結晶是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種結晶方法，而且由于該方法允許結晶在較低的溫度下進(jìn)行，特別適用于熱敏性物質(zhì)，例如藥物、蛋白質(zhì)等的結晶精制。溶析結晶一般可在高溶解度下進(jìn)行，有利于提高生產(chǎn)能力，降低成本；此外，溶析結晶容易與反應、蒸發(fā)、冷卻等過(guò)程耦合一起進(jìn)行，因此越來(lái)越引起研究者重視。
溶析結晶過(guò)程過(guò)飽和度的產(chǎn)生源于不斷向結晶體系中加入溶析劑，在操作中容易產(chǎn)生局部過(guò)飽和，從而產(chǎn)生大量的初級成核，并可能造成晶體聚結行為發(fā)生，因此在溶析結晶過(guò)程必須有效地控制結晶操作。
影響溶析結晶過(guò)程的因素很多，如溫度、溶析劑的流加速率、攪拌，有無(wú)加晶種等。用實(shí)驗研究方法考察操作條件對溶析結晶過(guò)程影響的文獻較多，Budz,J.等對在鹽析結晶過(guò)程中加入丙酮做溶析劑，發(fā)現在優(yōu)化的參數，如晶種、攪拌和丙酮用量等下操作可以極大地改善結晶過(guò)程。Takiyama等人探討了水和溶析劑的濃度對晶體和粒度分布的影響，以過(guò)飽和度為主要變量，提出了一個(gè)表達成核速率與過(guò)飽和度關(guān)系式。很多研究考察了溶析劑濃度和流加速率對最終產(chǎn)品晶習的影響，其中Holmback and Rasmuson通過(guò)改變溶劑組成和加料速率，發(fā)現過(guò)飽和度主要控制平均粒度，而溶劑組成則對晶習有很大的影響。Yu的研究發(fā)現攪拌速率過(guò)低和流加速率過(guò)高均可以導致局部過(guò)飽和度過(guò)大而產(chǎn)生過(guò)多的晶核，造成晶體聚結和產(chǎn)品平均粒度小。
由于溶析結晶的影響因素較多，一些研究者嘗試用模擬的方法考察各操作參數的影響，并希望獲得最佳操作條件，Nonoyama提出了一個(gè)忽略成核、聚結和破碎，只考慮粒度無(wú)關(guān)生長(cháng)的數學(xué)模型，模擬結果表明在恒定的過(guò)飽和度下結晶可以防止不希望多的成核產(chǎn)生，Randolph and White假設結晶體積不變對溶析結晶進(jìn)行模擬研究，但與實(shí)際操作情況有較大的偏差，對實(shí)際問(wèn)題指導意義不大。Tavare和Chivate,Tavaer和Garside,chivate等分別研究了操作模式和晶種對溶析結晶過(guò)程的影響，比較系統的進(jìn)行模擬研究。鮑穎采用模擬的方法比較全面考察了不同操作模式對鹽酸大觀(guān)霉素溶析結晶過(guò)程，通過(guò)分析比較指出恒過(guò)飽和度操作是做好的操作模式。
本文針對溶析結晶過(guò)程的特點(diǎn)，首先介紹了溶析結晶過(guò)程溶解度和介穩區的測定和表示方法，然后以通過(guò)案例的形式分析了溶析及其耦合結晶過(guò)程影響因素以及如何對其進(jìn)行優(yōu)化的策略。
