连续结晶器技术原理

              
连续结晶器技术原理
结晶是从溶液中析出固体的过程，显而易见固体在溶液中的溶解度与确定结晶过程密切相关。溶液的过饱和度是工业结晶的主要推动力。
 
    连续结晶器与间歇结晶器相比具有以下优点：连续结晶具有收效高、能耗低、母液少、产品质量好、自动化程度高、设备占地面积小及操作人员少等优点。由于连续结晶器具有较高的生产效率，一套连续结晶器往往可以取代数套乃至数十套间歇结晶器，相应配套设备的数量也大大减少。对于医药产品的结晶，由于连续结晶器都是全密闭的：结晶器可以布置在GMP车间的外面：而仅将离心机、烘干和包装布置在GMP车间的里面，这将极大地减少GMP车间的面积，从而降低整个工程的投资。连续结晶器可以方便地和机械压缩泵组合，在低温下进行蒸发结晶，不但不需要蒸汽，而且无需冷冻水。节能的同时也避免了庞大的冷冻机投资。
 
    结晶过程产量决定于结晶固体与其溶液之间的相平衡关系，通常可用固体在溶液中的溶解度来表示这种相平衡关系。溶液的过饱和与溶解度曲线的关系如下图所示。图中的AB线为普通的溶解度曲线，CD线代表溶液过饱和而能自发地产生晶核的浓度曲线（超溶解度曲线）。这两根曲线将浓度——温度图分割为三个区域。AB线以下是稳定区，在此区中溶液尚未达到饱和，因此没有结晶的可能。AB线以上为过饱和溶液区，此区又分为两部分：在AB与CD线之间称为介稳区，在这个区域中，不会自发地产生晶核，但如果溶液中已加了晶种，这些晶种就会长大。CD线以上是不稳区，在此区域中，溶液能自发地产生晶核。工业结晶过程要避免自发成核，才能保证得到平均粒度大的结晶产品。只有尽量控制在介稳区才能达到这个目的。
    在已有晶核形成或加入晶种的过饱和溶液中，以过饱和度为推动力晶核或晶种将长大。晶体的生长由三个步骤组成 1)带结晶的溶质经扩散穿过晶体表面的一个静止液层，从溶液中转移到晶体表面。2)到达晶体表面的溶质长入晶面，使结晶长大，同时放出结晶热。3)放出来的结晶热借传导传入溶液中。步扩散过程中必须有浓度差作为推动力。第二步溶质长入晶面的过程中不外乎要使溶质分子或离子在空间 晶格上排列而组成有规则的结垢。表面反应的过程极为溶质 长入晶面的过程中借助另一部分的浓度差作为推动力。如下图所示：
              
若用方程式的模型则可表示为： 
                    

     作为晶体生长的总系数；作为总推动力的总浓度差。因此表面 反应速率很快时结晶过程由扩散速率控制；扩散速率很高时结晶过 程由表面反应速率控制。在较高温度时表面反应速率有较大幅度提 高而扩散速率的增大则有限。