Optimisation de la cristallisation de lots et conception de procédés

La cristallisation de lots est un procédé utilisé en génie chimique et en fabrication pour produire des cristaux solides à partir d'une solution liquide. Dans ce processus, la solution est chauffée jusqu'à ce qu'elle devienne sursaturée, ce qui signifie qu'elle contient plus de soluté qu'elle ne peut en contenir à cette température. Lorsque la solution refroidit, l'excès de soluté commence à se cristalliser hors de la solution, formant des cristaux solides. Ce procédé est généralement réalisé par lots, les cristaux étant séparés de la solution restante et séchés avant le début du lot suivant. La cristallisation industrielle est utilisée pour produire une large gamme de produits, notamment des produits pharmaceutiques, des additifs alimentaires et des produits chimiques industriels.

En général, les cristallisations discontinues peuvent être classées en cristallisations continues ou discontinues. Un cristalliseur discontinu est un récipient de cristallisation dans lequel on ajoute une quantité fixe de solutés, suivie du procédé de cristallisation jusqu'à l'obtention du produit cristallin désiré. Contrairement à un cristalliseur continu, les solutés ne sont pas ajoutés en continu et les produits cristallins ne sont pas retirés en continu. En outre, les cristallisations de lots ne sont pas aussi uniformément mélangées, et les conditions de température et de concentration peuvent varier au cours du procédé de cristallisation.

Les installations decristallisation continue sont généralement plus petites et permettent l'ajout continu de solutés et de solvants, tandis que le produit cristallin peut s'écouler en continu sans interruption. Les procédés de cristallisation continue offrent la possibilité unique de traiter des concentrations de solutés plus élevées, ainsi qu'une cristallisation plus efficace grâce à leurs propriétés de transfert de chaleur supérieures à celles des cristalliseurs par lots. Ainsi, un cristalliseur continu est considéré comme un outil favorisant la cristallisation induite par le flux.

Un procédé de cristallisation de lots bien conçu est un procédé qui peut être mis en balance avec succès à l'échelle de production - pour obtenir la distribution des tailles de cristaux, le rendement, la forme et la pureté souhaités.

Le maintien d'un contrôle adéquat de la température du cristalliseur (ou de la composition du solvant) est la condition préalable la plus fondamentale à l'optimisation réussie de la cristallisation par lots. Les postes de travail de synthèse, combinés au contrôle des cristaux par FBRM et PVM, permettent de comprendre clairement comment les modifications des variables fondamentales du procédé ont un impact direct sur le produit cristallin. Le développement de procédés plus avancés, impliquant l'ensemencement et l'ingénierie des particules, ne sera couronné de succès que si nous sommes capables de contrôler ces paramètres critiques sous-jacents du procédé de cristallisation.

La conception plus avancée d'un procédé de cristallisation optimisé va encore plus loin, nécessitant une compréhension de la carte du procédé (solubilité et détermination de la largeur de la zone métastable) et le contrôle de la force motrice(sursaturation) de la cristallisation.