溶剂及其耦合结晶过程分析

2012年09月20日 作者：王永莉 次

溶析结晶是近年来发展起来的一种结晶方法，而且由于该方法允许结晶在较低的温度下进行，特别适用于热敏性物质，例如药物、蛋白质等的结晶精制。溶析结晶一般可在高溶解度下进行，有利于提高生产能力，降低成本；此外，溶析结晶容易与反应、蒸发、冷却等过程耦合一起进行，因此越来越引起研究者重视。
溶析结晶过程过饱和度的产生源于不断向结晶体系中加入溶析剂，在操作中容易产生局部过饱和，从而产生大量的初级成核，并可能造成晶体聚结行为发生，因此在溶析结晶过程必须有效地控制结晶操作。

影响溶析结晶过程的因素很多，如温度、溶析剂的流加速率、搅拌，有无加晶种等。用实验研究方法考察操作条件对溶析结晶过程影响的文献较多，Budz,J.等对在盐析结晶过程中加入丙酮做溶析剂，发现在优化的参数，如晶种、搅拌和丙酮用量等下操作可以极大地改善结晶过程。Takiyama等人探讨了水和溶析剂的浓度对晶体和粒度分布的影响，以过饱和度为主要变量，提出了一个表达成核速率与过饱和度关系式。很多研究考察了溶析剂浓度和流加速率对最终产品晶习的影响，其中Holmback and Rasmuson通过改变溶剂组成和加料速率，发现过饱和度主要控制平均粒度，而溶剂组成则对晶习有很大的影响。Yu的研究发现搅拌速率过低和流加速率过高均可以导致局部过饱和度过大而产生过多的晶核，造成晶体聚结和产品平均粒度小。

由于溶析结晶的影响因素较多，一些研究者尝试用模拟的方法考察各操作参数的影响，并希望获得最佳操作条件，Nonoyama提出了一个忽略成核、聚结和破碎，只考虑粒度无关生长的数学模型，模拟结果表明在恒定的过饱和度下结晶可以防止不希望多的成核产生，Randolph and White假设结晶体积不变对溶析结晶进行模拟研究，但与实际操作情况有较大的偏差，对实际问题指导意义不大。Tavare和Chivate,Tavaer和Garside,chivate等分别研究了操作模式和晶种对溶析结晶过程的影响，比较系统的进行模拟研究。鲍颖采用模拟的方法比较全面考察了不同操作模式对盐酸大观霉素溶析结晶过程，通过分析比较指出恒过饱和度操作是做好的操作模式。

本文针对溶析结晶过程的特点，首先介绍了溶析结晶过程溶解度和介稳区的测定和表示方法，然后以通过案例的形式分析了溶析及其耦合结晶过程影响因素以及如何对其进行优化的策略。
 

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