基于JMP软件分析的D-阿洛酮糖结晶工艺研究

目的:基于JMP软件分析D-阿洛酮糖结晶工艺,建立一种可高效从糖浆中回收D-阿洛酮糖的结晶方法。方法:首先,利用动态法测定了D-阿洛酮糖在溶剂中的溶解度,确定结晶溶剂种类。其次,通过单因素实验确定结晶初始条件;通过JMP软件设计部分析因实验,并考察降温速率、搅拌速率与晶种添加量对结晶收率的影响。最后,采用JMP软件分析工艺过程,建立结晶收率预测模型,确定最优的结晶工艺条件。结果:基于JMP软件分析D-阿洛酮糖结晶工艺,建立了收率预测模型,并预测得到最佳的结晶条件为:起始温度60℃,终止温度20℃,浆醇比2∶1,搅拌转速300 r/min,降温速率1.5℃/h,晶种添加量10%。该条件下结晶收率达91.36%,与预测值92.85%无显著性差异,且晶体质量良好。

序 工业结晶科学与技术专辑

工业结晶科学与技术专辑 目前，世界各国都已充分认识到发展高端功能晶体粒子产品的重要性，因此都在迅速开发其核心共性关键技术——现代工业结晶技术，以竭力抢占与垄断高端功能产品市场。仅从近年来国际上发表的工业结晶学术论文和产业化方面的专利技术增长情况就可见现代工业结晶技术在国际学术界和工业界的重视程度非同一般。现代工业结晶技术已成为了制造高端晶体产品的核心支撑技术。

溶液结晶过程强化

溶液结晶是化学工业中最重要的产品分离、纯化和功能化技术之一,广泛应用于医药、食品、精细化工等领域。溶液结晶中晶体的成核和生长过程将决定最终晶体产品的晶型、晶习、粒度、纯度等关键质量指标。因此,对溶液结晶过程,尤其是晶体成核和生长过程进行强化既有利于提高过程效率,也有助于满足晶体产品不同的性能需求。本文围绕晶体成核和生长强化这一关键问题,从受限空间、物理场、添加剂和模板剂等方面系统综述了溶液结晶中的过程强化策略。探讨了各种过程强化策略的优点和局限性,并总结了溶液结晶过程强化策略的主要研究重点和发展前景。

在线过程分析技术在抗生素等药物结晶中的应用

工业结晶是药物分离与精制的关键技术,到目前为止,药物结晶还是半艺术化的科学问题。过程分析技术的提出与应用对于药物结晶过程的分析与控制提供了先进的科学研究手段。本文分析了在线红外、在线拉曼、在线太赫兹光谱、在线X射线衍射、在线粒度及图像分析技术(FBRM和PVM)等多种过程分析技术在抗生素等药物结晶方面的应用及其特点。

吡蚜酮二水合物脱溶剂机理及动力学研究

利用TGA/DSC热分析技术对吡蚜酮二水合物热分解过程进行了研究。结果表明,氮气氛围下,吡蚜酮二水合物脱水焓变为154 kJ·mol^(-1)。脱溶剂机理高度吻合A4三维成核生长模型(R^(2)>0.99)。此外,使用Flynn-Wall-Ozawa方程,从转化率与升温速率2个维度进行拟合,分别得到了不等的表观活化能与指前因子。为消除不同拟合方法带来的误差,得到可靠的动力学参数,多升温速率法拟合所有升温速率下的各转化率的数据,结果为Ea:44.85 (±6.59) kJ·mol^(-1)(95%置信),lg(A/min^(-1)):9.54 (±1.08)(95%置信),R^(2)=0.8141。为验证推算结果,比较拟合方法的准确性,引入Kissinger方法计算活化能及指前因子进行验证。验算结果支持多升温速率法结论。

二苯甲酮结晶热力学性质及其模型研究

采用静态法测定了常压下在278.15~313.15 K温度范围内二苯甲酮在不同配比的甲醇-乙腈混合溶剂中的溶解度数据。实验结果表明,当溶剂组成固定时,二苯甲酮的溶解度随温度的升高而增大;同时,二苯甲酮在甲醇-乙腈混合溶剂中存在潜溶现象。此外,分别使用改进的Apelblat方程和λh方程拟合二苯甲酮的溶解度实验数据,结果表明2种模型均能取得较好拟合效果。最后,基于NRTL模型和实验获得的溶解度数据,计算并分析了二苯甲酮的混合和溶解过程的热力学性质。二苯甲酮溶解度的测定与关联能够为其结晶工艺的开发提供重要的理论依据。

氨苄西林钠溶析结晶的工艺研究

氨苄西林钠是全世界第一个应用于临床的广谱半合成青霉素类药物,溶液结晶技术是决定氨苄西林钠产品质量的关键因素。为解决目前氨苄西林钠工业结晶产品聚结、粒度分布不均一等问题,本文提出了氨苄西林钠溶析结晶工艺,考察了晶种的加入量、结晶温度、溶析剂流加速度、表面活性剂对产品的主粒度和粒度分布的影响,实验结果表明晶种加入量为产品初始加入量的0.1%、结晶温度为288K、变速流加溶析剂以及加入十二烷基磺酸钠表面活性剂的条件下,可获得主粒度大、粒度分布均匀的晶体产品。

连续结晶器中十水草酸铈反应结晶动力学研究

采用连续稳态法,对十水草酸铈在混合悬浮、混合产品排出(MSMPR)结晶器中的连续反应结晶动力学进行了研究。实验测定了十水草酸铈晶体的粒数密度分布数据,并以此为基础,基于粒度无关生长速率模型,对不同实验条件下晶体的粒数密度分布数据进行拟合,确定了十水草酸铈的成核动力学方程和生长动力学方程,并计算得到十水草酸铈晶体的成核、生长速率相对于过饱和度的指数分别为4.211和0.752。同时,对方程的理论分析表明,低过饱和度有利于得到平均粒径更大的十水草酸铈晶体。十水草酸铈结晶动力学的研究,为其大规模工业生产提供了重要的动力学数据。

头孢菌素类抗生素溶剂化物研究进展

溶剂化可以改变药物的物理化学性能。将药物转变为亲水性的溶剂化物,有助于提高药物的水溶性和生物利用度。同时,也有利于提高药物的稳定性,便于药物的制剂和存储。头孢菌素是广谱半合成抗生素,具有抗菌谱广、杀菌力强、毒性低、过敏反应少等优点,在抗感染治疗中占有十分重要的地位。该类药物母核中含有酰胺基-CONH-和羧基-COOH,易与溶剂形成氢键,生成溶剂化物。本文介绍了几种典型的头孢菌素类药物溶剂化现象,探讨了该类药物溶剂化物形成机理、溶剂介导转化以及脱溶剂过程的动力学,并得出溶剂化物的研究有许多不足之处,未来还存在广泛的研究空间。

头孢羟氨苄单水合物反应结晶工艺优化

利用头孢羟氨苄N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶剂化物在水溶液中反应结晶得到头孢羟氨苄单水合物晶体,产品往往存在聚结、松紧密度小、粒度分布不均匀、晶习不稳定等问题。本文考察了结晶过程中温度、搅拌速率、溶剂配比、溶液pH值等因素对产品粒度分布、晶习及晶体聚结的影响。研究结果表明,结晶温度对产品粒度、晶习和晶体聚结都有影响,搅拌速率和溶剂配比主要影响产品的粒度分布。实验优化得到了头孢羟氨苄单水合物反应结晶的最佳操作工艺并为工业化生产提供了重要的参考价值,利用该工艺得到的头孢羟氨苄单水合物产品为四方片状晶体、晶习完整、粒度分布均匀、产品不聚结,松紧密度分别为0.37g/mL和0.57g/mL,产品质量达国际水平。

维生素C结晶物系相图的测定

采用差式扫描量热仪测得维生素Ｃ结晶物系的ＤＳＣ谱图，根据谱图数据提出了维生素Ｃ－水－乙醇物系的固液相图，并结合定量分析，计算其结晶热，对结晶工艺条件的确定以及结晶器的设计具有指导意义。

十水草酸铈的热分解过程以及热分解动力学研究

利用TG-DSC法研究了十水草酸铈在N_(2)和O_(2)氛围下煅烧过程的差异及其分解动力学机理。结果表明,十水草酸铈在N_(2)气氛下煅烧时,煅烧产物CeO_(2)表面附着有黑色的炭黑,而在O_(2)气氛下煅烧时,仅得到浅黄色的CeO_(2)。依据实验结果推测,十水草酸铈在N_(2)气氛下煅烧时经历3步热分解过程;而在O_(2)气氛下煅烧时经历2步分解过程,第1步为十水草酸铈脱去十分子结晶水生成无水草酸铈,第2步为无水草酸铈氧化分解为CeO_(2)。最后,对十水草酸铈在O_(2)气氛下煅烧时的2步热分解动力学机理进行了研究。结果表明,第1阶段脱水过程的活化能在53.50~65.63 kJ·mol^(-1)之间,第2段氧化分解过程的活化能约为156.52 kJ·mol^(-1)。十水草酸铈热分解过程以及热分解动力学的探究能够为其后续煅烧制备CeO_(2)提供重要的热力学数据。

离子液体在药物晶体工程中的应用

近年来,使用离子液体替代传统溶剂参与调节结晶过程中的各种相互作用以获得新颖的晶体结构是药物晶体工程的研究前沿。研究人员在离子液体体系中得到了使用传统溶剂无法制得的药物晶型或晶习并进行了相应机理的初步探索。针对离子液体在药物晶体工程中的应用,本文从离子液体的组成和性质及其在药物增溶、药物晶型及晶习的调控和药物共晶及盐的制备几方面展开,首次综述了相关研究成果并基于红外光谱、分子动力学模拟等手段从相互作用的角度对机理进行分析,其中氢键和范德华力相互作用起到了重要影响。最后针对该领域现存的问题如离子液体的选择处于盲筛阶段,相应机理研究缺乏和应用范围不广泛,指出建立系统的离子液体选择标准和深入研究机理是未来的主要研究方向。

长链二元酸的制备与精制研究进展

综合介绍了长链二元酸从微生物发酵液提取过程中常用的分离提纯技术以及近期的发展动态。结合相关案例,从发酵液的预处理、分离提纯、精制工艺等方面分析了现有技术的特点,重点提出了长链二元酸提纯精制的关键环节—结晶工段中有待解决的问题,探讨了长链二元酸精制工艺的发展方向。

农药生产中的工业结晶技术

结晶是农药生产过程中一个重要的环节,对结晶过程的设计、控制和优化将决定农药晶体产品的晶型、纯度以及粒度分布等性能。从农药多晶型、产品粉体性能以及结晶操作方式选择等方面阐述了工业结晶对农药产品质量的影响。创新农药的晶型研究以及连续结晶技术将会成为未来农药研发和生产的重要发展方向。

晶体结构预测方法与应用

物质的微观结构是深入理解其宏观物理和化学性质的基础,晶体结构预测是晶体工程领域的重要研究内容之一。近年来,随着理论方法的不断改进和完善以及计算机技术的飞速发展,根据初始物质的化学成分来理论预测物质的微观结构已成为可能。详细介绍了几种当前主流的晶体结构预测理论及其基本原理,重点论述了基于不同算法的晶体结构预测程序的工作流程及其典型应用。

固体药物晶型定量分析方法

药物的不同晶型会影响药效及其生物利用度,药物晶型及其含量的确定是确保药物产品的最终质量并指导药物制剂开发和生产的主要问题。针对近年来固体药物多晶型定量分析领域的研究进展进行了综述,并结合实例对3类定量分析方法(X射线粉末衍射(XRPD)法、光谱法、热分析法)的特点、适用场合进行了分析评述。目前XRPD法仍是鉴别多晶型的最主要手段,但晶体的择优取向与试样制备过程均会影响定量分析的准确度。各种光谱法对于晶体结构差异的敏感性高,且快速、无损检测,试样处理简单,在晶型定量分析中的应用具有潜力。热分析法对试样具有不可逆损害,但由于其准确度相对较高且操作方便,将来仍会得到广泛应用。

过程分析技术在晶体多晶型研究中的应用

过程分析技术(PAT)因其具有"可以实时测量体系中各种参数变化来实现过程开发、优化、设计、分析和调控"的优点,而被广泛应用于工业生产和过程监测中。针对近年来PAT技术在工业结晶领域的应用,在对几种常用PAT技术的工作原理进行介绍的基础上,重点阐述了过程拉曼光谱(Raman)、衰减全反射傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)、聚光束反射测量仪(FBRM)和粒子影像测量系统(PVM)在工业结晶过程中多晶型溶解度的测量、多晶型成核以及多晶型转晶方面的应用。上述PAT技术在结晶过程中的应用,有助于进一步了解结晶过程机理,进而有助于指导工业结晶过程的开发、优化、设计和放大。

五水柠檬酸钠连续结晶动力学研究

研究了五水柠檬酸钠的连续结晶过程。利用马尔文激光粒度分析仪对不同温度和停留时间下连续结晶过程产品的粒度分布进行分析。通过实验数据和粒度无关生长模型,分别计算了连续结晶过程中五水柠檬酸钠晶体生长与成核速率方程。研究表明,在33.3℃的连续结晶过程中,五水柠檬酸钠的成核速率较生长速率对溶液的过饱和度变化更敏感,增加溶液过饱和度更易形成较小粒度的晶体。

基于COSMO-RS模型L-丙氨酸-L-谷胺酰胺结晶溶剂的筛选及其溶液热力学性质研究

利用真实溶剂似导体屏蔽模型(conductor-like screening model for real solvents,COSMO-RS)预测发现异丙醇可以作为L-丙氨酰-L-谷氨酰胺的结晶工艺中的优化溶剂,并通过实验加以验证;研究了L-丙氨酰-L-谷氨酰胺在水-异丙醇二元体系中从293.15 K至318.15 K的溶解度和相关溶液热力学性质;使用修正Apelblat方程,λh方程,van’t Hoff方程以及(NIBS)Redlich-Kister方程对溶解度数据进行拟合;通过水/异丙醇体系结合冷却-溶析耦合结晶工艺获得形态改善的L-丙氨酰-L-谷氨酰胺晶体。