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自动平行结晶系统
发布日期: 2025-07-23
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自动平行结晶系统

在多达8个反应器自动平行结晶且生成溶解度曲线

结晶是一种重要的物理和化学过程,广泛应用于科学研究和工业生产中。今天,在化学原料药与制剂的生产链中90 % 以上的固体活性药物成分(API)最终以晶体形式交付,70 % 以上的 API 中间体至少经历一次结晶工序。

浊度法被广泛用于监测结晶过程,浊度法通过监测溶液的浊度变化来确定结晶过程的关键点,如结晶点、晶体增殖点和溶解点。

自动平行结晶系统CrystalSCAN

是台式、全自动的平行结晶监测平台,用于同时测定多组样品的溶解度曲线和介稳区宽度(MSZW),并优化目标结晶工艺

除自动搅拌、加热和冷却外,CrystalSCAN 还能在每个循环结束时自动向各样品中加入指定的溶剂或反溶剂,实现独立稀释。由此,系统可自动获取不同实验条件下样品完全溶解的点(溶解点)与首次析晶的点(成核点),分别用于绘制溶解度曲线与表征 MSZW。前者为结晶工艺优化提供依据,后者则揭示放大过程中的行为特征,指导工艺开发。

高通量与丰富数据的结合,显著加快了目标结晶工艺的开发与优化,缩短了商业化时间。

功能与配置

获取精准的溶解度与介稳区宽度(MSZW)数据

自动稀释 / 溶剂添加

8 个样品并行测试(单样体积最高 120 mL)

可选配 4 位版本(单样体积最高 500 mL)

样品量可互换,范围 2 mL–500 mL

温度范围 −60°C +200 °C(低温取决于所选油浴)

创新的搅拌器设计,防止晶体破碎

透明或深色 / 有色溶液均可直接测试,无需更改系统设置

搅拌:

独立搅拌、测量和控制

磁力搅拌,悬浮式磁力搅拌可以很好地混合液体和悬浮液

置顶机械搅拌,这种模块化配置可用于高速或高扭矩电机,以满足应用要求。

回流与惰性气体分配组件:

为较大反应器提供冷凝和惰化保护的快速连接方案

仅需一个接口即可同时接入惰性气体与冷却水

兼容传统冷凝器

密封设计可在拆卸冷凝器时防止冷却液外泄

另有回流与惰化集成模块(Reflux & Inerting Block)可选配,配备适配器,可直接用于小瓶、试管及各类反应容器。

反应器配置:从工艺筛选、优化到放大

多反应平台兼容 1 mL–30 mL 范围内的多种反应器,包括 HPLC 进样瓶、试管、反应管、烧瓶、定制反应釜乃至高压容器。实际工作体积可从 1 mL 起,最高扩展至 500 mL 的完全搅拌式反应体系。

优点:

效率高:CrystalSCAN 可在一次运行中替代大量手动实验。

准确性高

每个反应器独立配置热电偶,温度被精确追踪;

浊度探头精准捕捉结晶与溶解的起始点;

精密注射泵实现高精度稀释。

速度快

自动生成溶解度与介稳区宽度(MSZW)数据,减少离线分析;

实验条件可随时调整,即使当前步骤正在运行也可即时变更。


CrystalEYES浊度监控

在化学工业中,结晶研究需求极为普遍,因为固体往往是众多产品的最终形态。 的 CrystalEYES 让化学家能够简便地确定溶液的结晶与溶解点。

24小时无人干预的反复结晶测试结果CrystalEYES 同步监测并记录温度、浊度和 pH。整套系统包含多种可选探头、信号调理电子单元,以及一台预装软件的紧凑型 PC,开机即用。 提供覆盖所有规模的探头:从试管(约 2 mL)到台式规模(5 L)。所有探头均有 PEEK、不锈钢或 Hastelloy 材质可选。若需在不同体积间切换,只需更换探头即可,无需对电子单元或软件做任何改动。数据自动保存为 .csv 格式,可直接导入 Excel 或类似软件进行分析。

近红外(NIR)光源发出的光经镜面反射穿过溶液返回探测器。溶液中颗粒增多时,光强减弱、浊度上升,由此定量反映体系状态。光纤浊度探头,提供最优的灵敏度和最宽的动态范围。

--自动记录温度、pH、浊度

--精确的介稳区MSZW 测试

--可兼容且用于任何系统

--浊度探针:

探针材料:哈式合金或不锈钢SS316

探针规格:6.3mm直径; 长15cm, 30cm, 40cm可选

探头结构简洁、坚固且经济,灵敏度远高于常规浊度探头,因而数据更为精准。

探头耐受温度:-40-200℃

在线监测:可以对信号进行实时采集,实时给出浊度及变化趋势。


药物结晶动力学是研究药物分子从溶液中结晶过程的科学,它涉及结晶过程中的成核、生长、溶解和聚集等现象。药物结晶动力学的研究对于开发高质量的药物产品至关重要,因为它直接影响药物的物理化学性质(如溶解度、稳定性、生物利用度)和生产工艺的效率。通过CrystalSCANCrystalEYES的介稳区宽度实验,可用来估算成核动力学参数。


设备参数



CrystalSCAN 4CrystalSCAN 8CrystalEYES
工作温度-40-200-40-200-40-200
工作体积1-500mL1-200mL-
通量4通道8通道1通道
温度4 哈式合金探头8 哈式合金探头1 哈式合金探头
浊度探头4 PPEK/不锈钢/哈式合金8 PPEK/不锈钢/哈式合金1 PPEK/不锈钢/哈式合金
自动进样4通道双主注射泵8通道双主注射泵-
独立控制平行反应或DoE实验平行反应或DoE实验-
探头-pH-红外FTIR-拉曼Raman-pH-红外FTIR-拉曼Raman-pH



自动平行结晶系统应用案例:

活性植物化学物质高溶解度的高效溶剂选择方法:在药用植物抗疟化合物提取中的应用

(Efficient Solvent Selection Approach for High Solubility of Active Phytochemicals: Application for the Extraction of an Antimalarial Compound from Medicinal Plants, Souhila Laboukhi-Khorsi, Kamel Daoud, and Smain Chemat, ACS Sustainable Chem. Eng. 2017, 5, 5, 4332–4339)

该文章研究如何高效选择溶剂以提取药用植物中活性成分,特别针对提取抗疟疾化合物青蒿素

自动平行结晶系统该研究提出了一种基于目标化合物高溶解能力的方法,同时考虑了绿色工程原则。通过实践使用Hansen溶解度参数(HSPiP)方法对26种溶剂候选物进行理论筛选,以对抗疟药青蒿素的溶解能力进行评估。研究发现,在20°C时,二甲基亚砜具有最高的溶解度,为103.7 mg/mL,而异丙醇的溶解度为8.45 mg/mL。尽管丙二醇是一种极性溶剂,但其溶解度非常低,仅为0.6 mg/mL。异丙醇作为一种食品级溶剂,具有非常低的全球变暖潜能,被认为是一种绿色替代溶剂,特别是在40°C时,其对青蒿素的溶解度可达39.92 mg/mL,这是一般进行提取的温度。在青蒿中提取青蒿素的应用表明,使用异丙醇可以在单批处理中获得65%的青蒿素收率,并且回收的晶体纯度超过67%



DL -酒石酸在水溶液中的溶解度和亚稳区宽度

(Solubility and metastable zone width of DL-tartaric acid in aqueous solution,Xiang-Yang Zhang, Xiaofang Wang, Lin Hao, Xiaowu Yang, Leping Dang, and Hongyuan Wei, Cryst. Res. Technol. 47, No. 11, 1153–1163 (2012))

自动平行结晶系统DL-酒石酸(DL-Tartaric Acid)在水溶液中的溶解度和亚稳区宽度(MSZW)是研究的重要内容,尤其是在结晶工艺的开发和优化中。DL-酒石酸的溶解度和亚稳区宽度通过常规多热法和浊度监测技术进行了测定,测定的溶解度数据通过重量法进行了验证。研究中使用了Van't Hoff方程从溶解度数据计算了解溶热,同时采用了自洽方法和基于3D成核的方法来估计成核动力学。此外,文章还发现亚稳区宽度随着搅拌速率的增加而略微减小,并且与工作体积无关。

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