過程分析PAT技術在結晶過程的應用

過程分析 PAT 技術在結晶過程的應用

超聲顆粒粒度分布測量儀 NanoSonic,工藝過程成像探頭系統 2D VISION PROBE, 非接觸式過程成像，和探頭式濁度儀TURBIDITY^PROBE 用于結晶過程的研究

背景
過程分析技術就是及時測量，用以分析和控制生產流程，在加工過程中，保障原始材料和工藝過程關鍵質量參數和性能屬性，以確保可接受的*終產品質量的體系。（Aspirin），作為醫藥三大經典藥物之一，是應用*廣泛的解熱、鎮痛和**藥。本案例集成濁度儀 TURBIDITY^PROBE、超聲顆粒粒度分布測量儀 NanoSonic、工藝過程成像探頭系統 2D VSION PROBE，非接觸式成像以溫度測量及衰減全反射紅外光譜儀(ATR-FTIR)等儀器用于冷卻結晶過程的研究。
實驗裝置及過程

圖 1 為 1L 反應釜中冷卻結晶實驗裝置的照片。

圖 1 1L 冷卻結晶實驗裝置

實驗結果
(a)不加晶種實驗

圖2 不加晶種冷卻結晶實驗的溫度、濃度和濁度曲線(攪拌 160r.p.m)

圖3 不加晶種冷卻結晶實驗，超聲粒度儀 NanoSonic 測得不同時刻晶體的粒度分布

圖3 不加晶種實驗中不同時間點探頭(左)和非接觸式(右)成像系統拍攝的晶體圖像

(b)加晶種實驗
圖4 是加晶種冷卻結晶實驗的溫度、濃度和濁度曲線(攪拌 100r.p.m)，加晶種溫度為25.05^oC，且對于該時刻溫度、濃度和濁度曲線均有所反映（加入晶種不久后爆發成核）。在相同攪拌速率的不加晶種實驗中（其他條件相同），出晶點為 20.61^oC。由此可知，相同攪拌速率下，添加晶種可促進晶體成核。圖 5 為超聲粒度儀測得的不同時刻晶體的粒度分布，圖 6 為探頭式和非接觸式成像系統拍攝的相應時刻的晶體圖像，從中可看出晶體明顯的生長趨勢。

圖 4 加晶種冷卻結晶實驗的溫度、濃度和濁度曲線(攪拌 100r.p.m)

圖 5 加晶種冷卻結晶實驗，超聲粒度儀 NanoSonic 測得不同時刻晶體的粒度分布

圖 6 加晶種實驗中不同時間點探頭式(左)和非接觸式(右)成像系統拍攝的晶體圖像

結論
本案例集成了多種 PAT 技術用于監測 1L 反應釜中藥物的冷卻結晶過程。從加晶種和不加晶種的實驗結果中都可看出，所采用的檢測手段都可有效的反應結晶過程的各種變化。可以為結晶過程的進一步優化提供寶貴的信息支持。

吳魁，博士研究生，華南理工大學
姜波，碩士研究生， 華南理工大學
李秀喜，華南理工大學副教授
王學重，華南理工大學教授