過飽和結晶動力學

結晶動力學的特徵是兩個主要過程，即成核動力學和生長動力學，發生在溶液結晶過程中。

• 成核動力學 - 穩定原子核的形成速率
• 生長動力學 - 穩定的原子核生長到宏觀晶體的速率。

晶體生長和成核的控制方程， 也在 （J. Nývlt （1968） 溶液中成核動力學中描述。晶體生長雜誌，3 – 4， 377 – 383），表明晶漿的表面積在決定晶體成核和生長動力學方面起著重要作用。在結晶過程開始時，漿料中存在的晶體表面積很低——這意味著無論其他動力學因素如何，成核都可以主導生長。 隨著結晶的進行，表面積增加，生長動力學有可能變得更加有利。當線性冷卻速率（如右圖所示） 應用於結晶過程時，當沒有可用於生長的表面積時，最初可能會產生過飽和度。這種積累導致快速且通常不可預測的結晶動力學——成核通常占主導地位。

促進生長的一個巧妙技術是，當表面積有限時，首先非常緩慢地冷卻（如右圖所示）。 這可以保持較低的過飽和度並允許生長占主導地位。一段時間後，當表面積增加時，可以增加冷卻速率，減少批次時間，同時仍有利於生長。該技術在控制過飽和度和過度成核之間取得了適當的平衡，同時避免了非常長的批次時間（P. Barrett、B. Smith、J. Worlitschek、V. Bracken、B. O'Sullivan 和 D. O'Grady 2005）對使用過程分析技術來理解和優化生產批量結晶過程的回顧。有機工藝研究與開發，9（3）， 348 – 355）。這種方法的一個缺點是在工廠中實施非線性冷卻或抗溶劑添加曲線可能很困難，並且增加了製程的複雜性。 然而，使用少量線性斜坡仍然可以取得成功，從而達到類似的結果。

實施非線性冷卻速率以在製程過程中保持過飽和恆定的價值已透過實施調整製程溫度以保持過飽和恆定的控制迴路來證明。V. Liotta 和 V. Sabesan （2004） 使用 ATR-FTIR 監測和反饋控制過飽和度來生產所需晶體尺寸的活性藥物成分中描述了這樣的結果。有機工藝研究與開發，8（3）， 488 – 494。版權所有 （2004） 美國化學會，其中使用控制算法在恆定過飽和度下執行結晶過程（如左所示）。在此範例中，使用 原位 FTIR 監測 來監測過飽和度，所得溫度 曲線是非線性的：一開始很慢，最後很快。 

本文討論了常見的粒徑分析技術以及如何使用它們來輸送高質量顆粒。例如，使用離線粒度分析儀與製程中顆粒表徵工具結合使用，以優化製程。 

結晶裝置操作提供了獨特的機會來瞄準和控制優化的晶體尺寸和形狀分佈，以：

• 減少過濾和乾燥時間
• 避免儲存、運輸和保質期問題
• 以更低的成本確保流程一致且可重複