連續(xù)結(jié)晶器技術(shù)原理

              
連續(xù)結(jié)晶器技術(shù)原理
結(jié)晶是從溶液中析出固體的過程，顯而易見固體在溶液中的溶解度與確定結(jié)晶過程密切相關(guān)。溶液的過飽和度是工業(yè)結(jié)晶的主要推動力。
 
    連續(xù)結(jié)晶器與間歇結(jié)晶器相比具有以下優(yōu)點：連續(xù)結(jié)晶具有收效高、能耗低、母液少、產(chǎn)品質(zhì)量好、自動化程度高、設(shè)備占地面積小及操作人員少等優(yōu)點。由于連續(xù)結(jié)晶器具有較高的生產(chǎn)效率，一套連續(xù)結(jié)晶器往往可以取代數(shù)套乃至數(shù)十套間歇結(jié)晶器，相應(yīng)配套設(shè)備的數(shù)量也大大減少。對于醫(yī)藥產(chǎn)品的結(jié)晶，由于連續(xù)結(jié)晶器都是全密閉的：結(jié)晶器可以布置在GMP車間的外面：而僅將離心機、烘干和包裝布置在GMP車間的里面，這將極大地減少GMP車間的面積，從而降低整個工程的投資。連續(xù)結(jié)晶器可以方便地和機械壓縮泵組合，在低溫下進行蒸發(fā)結(jié)晶，不但不需要蒸汽，而且無需冷凍水。節(jié)能的同時也避免了龐大的冷凍機投資。
 
    結(jié)晶過程產(chǎn)量決定于結(jié)晶固體與其溶液之間的相平衡關(guān)系，通?？捎霉腆w在溶液中的溶解度來表示這種相平衡關(guān)系。溶液的過飽和與溶解度曲線的關(guān)系如下圖所示。圖中的AB線為普通的溶解度曲線，CD線代表溶液過飽和而能自發(fā)地產(chǎn)生晶核的濃度曲線（超溶解度曲線）。這兩根曲線將濃度——溫度圖分割為三個區(qū)域。AB線以下是穩(wěn)定區(qū)，在此區(qū)中溶液尚未達到飽和，因此沒有結(jié)晶的可能。AB線以上為過飽和溶液區(qū)，此區(qū)又分為兩部分：在AB與CD線之間稱為介穩(wěn)區(qū)，在這個區(qū)域中，不會自發(fā)地產(chǎn)生晶核，但如果溶液中已加了晶種，這些晶種就會長大。CD線以上是不穩(wěn)區(qū)，在此區(qū)域中，溶液能自發(fā)地產(chǎn)生晶核。工業(yè)結(jié)晶過程要避免自發(fā)成核，才能保證得到平均粒度大的結(jié)晶產(chǎn)品。只有盡量控制在介穩(wěn)區(qū)才能達到這個目的。
    在已有晶核形成或加入晶種的過飽和溶液中，以過飽和度為推動力晶核或晶種將長大。晶體的生長由三個步驟組成 1)帶結(jié)晶的溶質(zhì)經(jīng)擴散穿過晶體表面的一個靜止液層，從溶液中轉(zhuǎn)移到晶體表面。2)到達晶體表面的溶質(zhì)長入晶面，使結(jié)晶長大，同時放出結(jié)晶熱。3)放出來的結(jié)晶熱借傳導(dǎo)傳入溶液中。步擴散過程中必須有濃度差作為推動力。第二步溶質(zhì)長入晶面的過程中不外乎要使溶質(zhì)分子或離子在空間 晶格上排列而組成有規(guī)則的結(jié)垢。表面反應(yīng)的過程極為溶質(zhì) 長入晶面的過程中借助另一部分的濃度差作為推動力。如下圖所示：
              
若用方程式的模型則可表示為： 
                    

     作為晶體生長的總系數(shù)；作為總推動力的總濃度差。因此表面 反應(yīng)速率很快時結(jié)晶過程由擴散速率控制；擴散速率很高時結(jié)晶過 程由表面反應(yīng)速率控制。在較高溫度時表面反應(yīng)速率有較大幅度提 高而擴散速率的增大則有限。