Die korrekte Partikelform

Der entscheidende Faktor für eine erfolgreiche Kristallisation

Eine unserer Sensoriken haben wir spezialisiert für den Einsatz in Kristallisationen ausgelegt. Doch warum ist bei der Kristallisation die Echtzeit Erkennung der Partikelgröße und -form so wichtig?

Bei einer Kristallisation entstehen aus einer flüssigen Lösung durch Abkühlung oder Verdunstung Kristalle. Eingesetzt wird dies zur Gewinnung von wertvollen Substanzen, z.B. in der Medikamentenherstellung oder der Düngemittelproduktion.

Die entstandenen Kristalle haben eine regelmäßige Struktur. Doch welche Kristallform am Ende einer Kristallisation den Apparat, den sogenannten Kristallisator verlässt, ist schwer vorherzusagen.

Viele Prozessbedingungen haben Einfluss auf die finale Kristallform:

Je nach Lösungsmittel oder Geschwindigkeit der Abkühlung können unterschiedliche Kristallformen entstehen.
Je stärker im Apparat gerührt wird, desto mehr Kristalle stoßen aneinander - Kristallbruch entsteht. Die Folge: Die Kristalle werden kleiner und runder und die Kristallgrößenverteilung wird breiter.
Auch ein Zusammenkleben der Kristalle, die Bildung von sogenannten Agglomeraten, verändert die Kristallform.
Die Kristallisation muss lang genug durchgeführt werden, um möglichst alle Wertstoffmoleküle in Kristallform zu binden. Aber nicht zu lang, sonst nimmt Kristallbruch zu.

Und das Schwierigste: all diese Phänomene überlagern sich in einem Kristallisator, sind einzeln zwar gut erforscht doch im Verbund selten genau verstanden.

Und wofür ist die finale Partikelform bei der Kristallisation jetzt so wichtig?

Die Kristallisationsbrühe, die den Kristallisator verlässt, ist noch nicht das finale Produkt. Danach muss die Brühe gefiltert, getrocknet und in ihren Endzustand (Tablette, Pulver, Düngemittel Pallet) formuliert werden.

All diese Schritte funktionieren nur gut, wenn die Kristallform stimmt.
Ein paar Beispiele:

Je gleichmäßiger die Kristalle sind, desto besser lösen sie sich und sind besser vom Körper verwertbar.
Die Verdichtung und die Pressbarkeit eines Kristallpulvers in Tablettenform ist stark abhängig von der Partikelform.
Einheitliche und große Kristalle lassen sich besser filtern als kleine.
Beim Abfüllen ist ein gutes Fließverhalten wichtig: runde Partikel fließen gut, nadelförmige Kristalle neigen zum Verklumpen.

Um den Produktionsprozess nicht unnötig zu stören, wird also die Partikelform und -größe am Ausgang des Kristallisator sehr genau per Probenentnahme bestimmt. Stimmen die Parameter nicht, werden die Kristalle verworfen oder wieder eingelöst – ein teurer, zeitaufwendiger und nicht besonders ressourcenschonender Prozess.

Warum also nicht während der Kristallisation diese Parameter messen und aktiv gegensteuern?

Genau das wollen wir mit unserer Technologie umsetzen!