技术文章

过程分析 PAT 技术在结晶过程的应用

超声颗粒粒度分布测量仪 NanoSonic,工艺过程成像探头系统 2D VISION PROBE, 非接触式过程成像，和探头式浊度仪TURBIDITY^PROBE 用于结晶过程的研究

背景
过程分析技术就是及时测量，用以分析和控制生产流程，在加工过程中，保障原始材料和工艺过程关键质量参数和性能属性，以确保可接受的*终产品质量的体系。（Aspirin），作为医药三大经典药物之一，是应用*广泛的解热、镇痛和**药。本案例集成浊度仪 TURBIDITY^PROBE、超声颗粒粒度分布测量仪 NanoSonic、工艺过程成像探头系统 2D VSION PROBE，非接触式成像以温度测量及衰减全反射红外光谱仪(ATR-FTIR)等仪器用于冷却结晶过程的研究。
实验装置及过程

图 1 为 1L 反应釜中冷却结晶实验装置的照片。

图 1 1L 冷却结晶实验装置

实验结果
(a)不加晶种实验

图2 不加晶种冷却结晶实验的温度、浓度和浊度曲线(搅拌 160r.p.m)

图3 不加晶种冷却结晶实验，超声粒度仪 NanoSonic 测得不同时刻晶体的粒度分布

图3 不加晶种实验中不同时间点探头(左)和非接触式(右)成像系统拍摄的晶体图像

(b)加晶种实验
图4 是加晶种冷却结晶实验的温度、浓度和浊度曲线(搅拌 100r.p.m)，加晶种温度为25.05^oC，且对于该时刻温度、浓度和浊度曲线均有所反映（加入晶种不久后爆发成核）。在相同搅拌速率的不加晶种实验中（其他条件相同），出晶点为 20.61^oC。由此可知，相同搅拌速率下，添加晶种可促进晶体成核。图 5 为超声粒度仪测得的不同时刻晶体的粒度分布，图 6 为探头式和非接触式成像系统拍摄的相应时刻的晶体图像，从中可看出晶体明显的生长趋势。

图 4 加晶种冷却结晶实验的温度、浓度和浊度曲线(搅拌 100r.p.m)

图 5 加晶种冷却结晶实验，超声粒度仪 NanoSonic 测得不同时刻晶体的粒度分布

图 6 加晶种实验中不同时间点探头式(左)和非接触式(右)成像系统拍摄的晶体图像

结论
本案例集成了多种 PAT 技术用于监测 1L 反应釜中药物的冷却结晶过程。从加晶种和不加晶种的实验结果中都可看出，所采用的检测手段都可有效的反应结晶过程的各种变化。可以为结晶过程的进一步优化提供宝贵的信息支持。

吴魁，博士研究生，华南理工大学
姜波，硕士研究生， 华南理工大学
李秀喜，华南理工大学副教授
王学重，华南理工大学教授