連續結晶器技術原理

 

　　結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晶過程密切相關。溶液的過飽和度是工業結晶的主要推動力。

 

　　連續結晶器與間歇結晶器相比具有以下優點：連續結晶具有收效高、能耗低、母液少、產品質量好、自動化程度高、設備占地面積小及操作人員少等優點。由于連續結晶器具有較高的生產效率，一套連續結晶器往往可以取代數套乃至數十套間歇結晶器，相應配套設備的數量也大大減少。對于醫藥產品的結晶，由于連續結晶器都是全密閉的：結晶器可以布置在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。連續結晶器可以方便地和機械壓縮泵組合，在低溫下進行蒸發結晶，不但不需要蒸汽，而且無需冷凍水。節能的同時也避免了龐大的冷凍機投資。

 

　　結晶過程產量決定于結晶固體與其溶液之間的相平衡關系，通常可用固體在溶液中的溶解度來表示這種相平衡關系。溶液的過飽和與溶解度曲線的關系如下圖所示。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地產生晶核的濃度曲線（超溶解度曲線）。這兩根曲線將濃度——溫度圖分割為三個區域。AB線以下是穩定區，在此區中溶液尚未達到飽和，因此沒有結晶的可能。AB線以上為過飽和溶液區，此區又分為兩部分：在AB與CD線之間稱為介穩區，在這個區域中，不會自發地產生晶核，但如果溶液中已加了晶種，這些晶種就會長大。CD線以上是不穩區，在此區域中，溶液能自發地產生晶核。工業結晶過程要避免自發成核，才能保證得到平均粒度大的結晶產品。只有盡量控制在介穩區才能達到這個目的。

 

　　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)帶結晶的溶質經擴散穿過晶體表面的一個靜止液層，從溶液中轉移到晶體表面。2)到達晶體表面的溶質長入晶面，使結晶長大，同時放出結晶熱。3)放出來的結晶熱借傳導傳入溶液中。第一步擴散過程中必須有濃度差作為推動力。第二步溶質長入晶面的過程中不外乎要使溶質分子或離子在空間晶格上排列而組成有規則的結垢。表面反應的過程極為溶質長入晶面的過程中借助另一部分的濃度差作為推動力。