過程分析 PAT 技術(shù)在阿司匹林結(jié)晶過程的應(yīng)用

      超聲顆粒粒度分布測量儀 NanoSonic,工藝過程成像探頭系統(tǒng) 2D VISION PROBE, 非接觸式過程成像，和探頭式濁度儀TURBIDITY^PROBE 用于結(jié)晶過程的研究

背景
      過程分析技術(shù)就是及時(shí)測量，用以分析和控制生產(chǎn)流程，在加工過程中，保障原始材料和工藝過程關(guān)鍵質(zhì)量參數(shù)和性能屬性，以確?？山邮艿?終產(chǎn)品質(zhì)量的體系。阿司匹林（Aspirin），作為醫(yī)藥史上三大經(jīng)典藥物之一，是全球應(yīng)用*廣泛的解熱、鎮(zhèn)痛和**藥。本案例集成濁度儀 TURBIDITY^PROBE、超聲顆粒粒度分布測量儀 NanoSonic、工藝過程成像探頭系統(tǒng) 2D VSION PROBE，非接觸式成像以溫度測量及衰減全反射紅外光譜儀(ATR-FTIR)等儀器用于阿司匹林冷卻結(jié)晶過程的研究。
實(shí)驗(yàn)裝置及過程
    

  圖 1 為 1L 反應(yīng)釜中阿司匹林冷卻結(jié)晶實(shí)驗(yàn)裝置的照片。

圖 1 1L 阿司匹林冷卻結(jié)晶實(shí)驗(yàn)裝置

實(shí)驗(yàn)結(jié)果
      (a)不加晶種實(shí)驗(yàn)

      圖2 是不加晶種阿司匹林冷卻結(jié)晶實(shí)驗(yàn)的溫度、濃度和濁度曲線(攪拌 160r.p.m)，從中可看出出晶點(diǎn)為 26.07^oC，且對(duì)于出晶點(diǎn)溫度、濃度和濁度曲線均有所反映。在另一個(gè)不加晶種實(shí)驗(yàn)中，攪拌速率為 100r.p.m（其他條件相同），出晶點(diǎn)為 20.61^oC。由此可知，增強(qiáng)攪拌速率有助于晶體析出。圖 3 為超聲粒度儀測得的不同時(shí)刻晶體的粒度分布，圖 4 為二維探頭和非接觸式成像系統(tǒng)拍攝的相應(yīng)時(shí)刻的晶體圖像，從中可看出晶體明顯的生長趨勢(shì)。

圖2 不加晶種阿司匹林冷卻結(jié)晶實(shí)驗(yàn)的溫度、濃度和濁度曲線(攪拌 160r.p.m)

圖3 不加晶種阿司匹林冷卻結(jié)晶實(shí)驗(yàn)，超聲粒度儀 NanoSonic 測得不同時(shí)刻晶體的粒度分布

圖3 不加晶種實(shí)驗(yàn)中不同時(shí)間點(diǎn)探頭(左)和非接觸式(右)成像系統(tǒng)拍攝的阿司匹林晶體圖像

      (b)加晶種實(shí)驗(yàn)
      圖4 是加晶種阿司匹林冷卻結(jié)晶實(shí)驗(yàn)的溫度、濃度和濁度曲線(攪拌 100r.p.m)，加晶種溫度為25.05^oC，且對(duì)于該時(shí)刻溫度、濃度和濁度曲線均有所反映（加入晶種不久后爆發(fā)成核）。在相同攪拌速率的不加晶種實(shí)驗(yàn)中（其他條件相同），出晶點(diǎn)為 20.61^oC。由此可知，相同攪拌速率下，添加晶種可促進(jìn)晶體成核。圖 5 為超聲粒度儀測得的不同時(shí)刻晶體的粒度分布，圖 6 為探頭式和非接觸式成像系統(tǒng)拍攝的相應(yīng)時(shí)刻的晶體圖像，從中可看出晶體明顯的生長趨勢(shì)。

圖 4 加晶種阿司匹林冷卻結(jié)晶實(shí)驗(yàn)的溫度、濃度和濁度曲線(攪拌 100r.p.m) 

圖 5 加晶種阿司匹林冷卻結(jié)晶實(shí)驗(yàn)，超聲粒度儀 NanoSonic 測得不同時(shí)刻晶體的粒度分布

圖 6 加晶種實(shí)驗(yàn)中不同時(shí)間點(diǎn)探頭式(左)和非接觸式(右)成像系統(tǒng)拍攝的阿司匹林晶體圖像

結(jié)論
      本案例集成了多種 PAT 技術(shù)用于監(jiān)測 1L 反應(yīng)釜中藥物阿司匹林的冷卻結(jié)晶過程。從加晶種和不加晶種的實(shí)驗(yàn)結(jié)果中都可看出，所采用的檢測手段都可有效的反應(yīng)結(jié)晶過程的各種變化?？梢詾榻Y(jié)晶過程的進(jìn)一步優(yōu)化提供寶貴的信息支持。

吳魁，博士研究生，華南理工大學(xué)
姜波，碩士研究生， 華南理工大學(xué)
李秀喜，華南理工大學(xué)副教授
王學(xué)重，華南理工大學(xué)教授