Morphology evolution of crystal populations: Modeling and observation analysis

ABSTRACT

About 60% of all products produced by major chemical companies are delivered as solids, among them many crystalline materials  (Wintermantel, 1999). Virtually all pharmaceutical production processes involve a crystallization step and most active pharmaceutical  ingredients are administered in a crystalline form (Variankaval et al., 2008). Crystalline pharmaceuticals, agrochemicals, cosmetics and fine  chemicals are high valueadded products for which crystal shape is an important quality factor. Though it is well known that properties of  dispersed phase products are strongly linked to their shape, process systems engineering research was so far focused on particle size and size distributions and only during the last years efforts have been started to include quantitative measures for shape and shape distributions, e.g. Bajinca et al. (2010), Borchert et al. (2009b), Briesen (2006), Chakraborty et al. (2010), Kempkes et al.  (2010b) and Ma et al. (2002).  Examples where shape has been of interest – not necessarily in quantitative terms or along with model development – range over the whole palette from bulk chemical products (Aquilano et al., 2009; Liu et al., 1995) over nanoparticle applications (Barnard, 2009; Chemseddine and Moritz, 1999) to catalysis (Selloni, 2008; Yang et al., 2008; Yang and Liu, 2009; Yi et al., 2009).

INTRODUCTIOON

An overview on crystal shape engineering and recent advances with a special focus on solution crystallization has been published by Doherty and coworkers (Lovette et al., 2008). The understanding of a complex process requires a realistic and thus physically interpretable model. The dynamics of dispersed phase processes are at best captured with a population balance equation (Ramkrishna, 2002; Randolph and Larson, 1984). Modeling and numerical solution of population balance models accounting for crystal shape has been discussed in the literature as well,  e.g. Borchert et al. (2009a,b), Briesen (2006) and Ma et al. (2002, 2008). The observation of crystal shapes using video microscopy has been investigated by different groups, e.g. Eggers (2008), Glicksman et al. (1994), Kempkes et al. (2008, 2010b), Larsen and Rawlings (2009), Li et al. (2006), and Patience and Rawlings (2001). The improvement of the quality of the measurements can in principle be done via the  enhancement of the image quality or further development of the postprocessing algorithms.

چکیده

حدود 60 درصد از تمام محصولات تولید شده توسط شرکت های شیمیایی عمده به عنوان مواد جامد، از جمله بسیاری از مواد بلوری (Wintermantel، 1999) تحویل داده می شود. تقریبا تمام فرآیندهای تولید دارویی گام بلورینگی را تشکیل می دهند و اکثر مواد دارویی فعال در یک فرم بلوری به کار می روند (Variankaval et al.، 2008). داروهای کریستالی، مواد شیمیایی کشاورزی، مواد آرایشی و مواد شیمیایی خوب محصولاتی با ارزش افزوده هستند که شکل کریستال آن یک عامل مهم کیفیت است. اگر چه به خوبی شناخته شده است که خواص محصولات فاز پراکنده با شکل آنها به شدت مرتبط است، تحقیقات مهندسی سیستم های فرایند تا کنون بر روی اندازه ذرات و توزیع اندازه متمرکز شده اند و تنها در طی سال های گذشته تلاش هایی صورت گرفته است که شامل اقدامات کمی برای شکل و شکل توزیعها، به عنوان مثال باجینزا و همکاران (2010)، Borchert و همکاران. (2009b)، Briesen (2006)، Chakraborty و همکاران. (2010)، Kempkes و همکاران. (2010b) و Ma و همکاران. (2002). مثال هایی که شکل مورد توجه قرار گرفته است – لزوما به لحاظ کمی و یا همراه با توسعه مدل – محدوده در کل پالت از محصولات شیمیایی فله (Aquilano et al.، 2009؛ Liu et al.، 1995) در مورد کاربرد نانوذرات (بارنارد، 2009 ؛ Chemseddine and Moritz، 1999) به کاتالیز (Selloni، 2008؛ Yang و همکاران، 2008؛ یانگ و لیو، 2009؛ یی و همکاران، 2009).

مقدمه

دوئرتی و همکاران (Lovette et al.، 2008) یک مرور کلی از مهندسی شکل کریستال و پیشرفت های اخیر با تمرکز ویژه بر روی کریستال شدن محلول منتشر شده است. فهم یک فرایند پیچیده نیاز به مدل واقعی و قابل تفسیری دارد. پویایی فرآیندهای فاز پراکنده در بهترین حالت با معادله تعادل جمعیت (Ramkrishna، 2002؛ راندولف و لارسون، 1984) است. مدل سازی و راه حل عددی مدل های تعادلی جمعیت که برای شکل بلوری شکل می گیرند، نیز در ادبیات مورد بحث قرار گرفته است، مثلا Borchert و همکاران (2009a، b)، Briesen (2006) و Ma و همکاران. (2002، 2008). مشاهده فرم های کریستال با استفاده از میکروسکوپ تصویری توسط گروه های مختلف مورد بررسی قرار گرفته است، به عنوان مثال Eggers (2008)، Glicksman et al. (1994)، Kempkes و همکاران. (2008، 2010b)، لارسن و روولینگز (2009)، لی و همکاران. (2006)، و Patience و Rawlings (2001). بهبود کیفیت اندازه گیری ها می تواند در اصل با افزایش کیفیت تصویر یا توسعه بیشتر الگوریتم های پس پردازش انجام شود.

Year: 2011

Publisher : ELSEVIER

By :  Christian Borchert a, Kai Sundmacher

File Information: English Language/ 12 Page / size: 604 KB

Download

سال : 1390

ناشر : ELSEVIER

کاری از : مسیحی Borchert a، کای Sundmacher

اطلاعات فایل : زبان انگلیسی / 12 صفحه / حجم : KB 604

لینک دانلود