如何测量晶体尺寸分布

• 结晶与沉淀介绍
• 基本原理：溶解度和介稳区宽度
• 过饱和度：结晶的驱动力

离线分析通常用于测定实验结束时或生产期间的晶体分布。 尽管离线分析的做法很常见，但对于以下有关晶体却有一定限制。

• 晶体很细微并随温度而变化 – 很难进行代表性采样及分析
• 很多晶系是有毒的，因此不适合采样
• 在测定快速变化的过程（如结晶及行为随时间而变化）中，难以采集到足够的离线样品。
• 采样和离线分析之间的时间延迟经常过长，尤其是在生产过程中，做出可提高产品质量的有关决定时

这组 ParticleView 图像巧妙地呈现了各种晶体的复杂尺寸、形状和结构。 从大的圆形大卵石晶体到美丽精致的树枝晶体，晶体产品通常千姿百态，为高效分离和下游操作带来挑战。

• 图像 A 中的这些晶体可能会快速持续地过滤。 较大的大卵石会留出足够的空间，以便滤液快速通过。
• 图像 B 中的这些平板晶体较难过滤。 平板彼此堆叠，形成一层晶体，使得滤液难以通过。 这导致过滤时间长且可变，具体取决于晶体如何从结晶器排放。
• 图像 C 展示了过滤时间可能很长的另一案例。 小的晶体会插入大晶体留出的间隙，使得滤液难以通过晶体床。 这是常见的问题，因为许多结晶过程设计有在结晶较后快速冷却或反溶剂添加（以提高产出），从而导致过度二次成核。 此外，在许多场合搅拌在批次较后增加，以帮助排液，这可导致晶体破碎。
• 图像 D 比许多人预期的更为常见，至少在加入晶种后的有机结晶系统中如此。 使用离线显微镜很难观察这种结构，因为在采样或制备过程中会破碎。 然而， ParticleView 展示出美丽的树枝状结构。 通常在用研磨晶种加晶时，会形成这种树枝晶。 晶体表面缺陷会导致这些区域晶体生长，长晶体分枝从晶核生长。 很难预测这种晶体如何过滤，但是很可能会破碎，从而导致各种过滤时间。

通过实时研究晶体，科学家们可以在常规基础上制定出详细可靠的工艺过程理解。 采用 PVM 技术的 ParticleView V19 可使科学家们无需取样既能够直接观察过程晶体和晶体结构。

在动态变化的工艺条件下，可观察到如成核、生长、破损及形状变化等结晶机制，然后有把握地选择较适合的工艺参数。 指示晶体尺寸、形状及数量的简单的基于图像的趋势实时补充了高分辨率图像，并能够立即识别并调查重要的工艺事件。

使用 ParticleTrack，科学家们能够：

• 研究特定尺寸范围内的晶体数量 – 以优化晶体尺寸分布的精细与粗糙端
• 确定性能不佳的结晶过程的根源
• 采用基于流程的证据，选择合适的工艺参数以获得较佳的结晶性能
• 监测可重复性和一致性过程
• 关联过程测量与离线分析颗粒粒径
• 模型化晶体尺寸和数量对产品及过程质量的影响

将采用 FBRM 技术的 ParticleTrack 探头浸入流动的浆料或液滴系统中而无需稀释。 一束聚焦激光扫描探头视窗表面，并且跟踪单个弦长 – 测量粒径、形状与数量。 这种实时测量技术得到颗粒分布与统计（如平均值、数量）随时间变化的趋势。

结晶单元操作为锁定并控制优化的晶体尺寸和形状分布提供了独特的机会。 这样做可以显著降低过滤和干燥时间，避免仓储、运输与保质期问题，并以较低的成本确保一致及可重复的过程。

本白皮书系列涵盖了优化晶体尺寸与形状分布的基本和高级策略。

了解基于图像的过程趋势如何降低结晶周期时间并提高质量，同时维持相似的晶体尺寸和形状。

本白皮书论述了设计晶种策略的较佳方式，以及实施晶种方案时需要注意的参数。 尽管对于结晶工艺的了解在较近三十年已有所提高，但加入晶种这一步骤仍然是目前的难题。