Daniela de Kokkonen
Research Scientist
Published: 九 月 22, 2025
生命科學 液體測量
本博客是三篇系列文章中的第二篇，主題是關于維薩拉折光儀如何優化 API 工藝。第一篇博客請參見《通過折射率趨勢數據優化溶劑置換過程》。
結晶是制藥生產中用于純化、回收和分離藥用活性成分 (API) 與溶劑的重要方法。該方法通過冷卻含有藥物的溶液（或漿料），將 API 以純固體形式分離出來。結晶在制藥過程中起著關鍵作用，因為大多數 API 都是以晶體形式生產的。此外，結晶還會影響最終藥品的質量和安全性。
結晶控制很重要，因為以此可以確保具有所需特性——例如顆粒大小分布 (PSD)——的晶體能夠持續生成。PSD 等特性對藥品的療效和穩定性起著關鍵作用。例如，藥物顆粒的大小會影響其生物利用度、溶解度和溶解速率，進而影響其治療效果。冷卻條件的任何偏差都會影響產品質量以及晶體在后續工序中的可加工性。
為控制晶體質量和 PSD，通常采用多種技術，如控制冷卻速率、投晶種和調節過飽和度。折射率測量不僅能夠對母液濃度進行選擇性測量，還提供可靠的測量數據，用于實時跟蹤過飽和狀態，并輔助進行結晶控制。
通過過飽和度和折射率監測實現受控結晶
通過監測過飽和度進行結晶控制是維薩拉在線折光儀的常見應用。其目的是通過監測母液在預濃縮和結晶過程中的濃度，以輔助結晶和 PSD 控制。
過飽和是指溶液中溶質的濃度超過其平衡飽和點的狀態，它為晶體生長和成核提供驅動力。為控制結晶并獲得良好的 PSD，溶液濃度理想情況下應保持在亞穩區接近溶解度曲線的位置。如果冷卻速率超過理想飽和點，溶液會越過超溶解度曲線，進入不穩定區域，此時結晶會自發且迅速發生。一旦發生這種情況，晶體大小就無法控制。通過控制溶質濃度，可以控制過飽和度，這會影響結晶過程中的顆粒大小分布。
在我們某位客戶的案例中，折射率從研發早期階段起就是研究結晶條件和制定冷卻結晶工藝曲線的有用工具。在測試中，科學家通過折射率測量來深入了解某一 API 的冷卻結晶過程。他們指出：
“結晶過程在折光儀數據中清晰可見。隨著液體濃縮，折射率增加直到達到飽和；隨后，隨著溶質從液相轉變為固相，折射率迅速下降。我們可以觀測到結晶的確切開始點。”
折射率是一種對液體濃度的選擇性測量方法，這使其非常適合在結晶操作過程中監測過飽和度。我們的客戶得出結論：折射率數值對于更好地控制 PSD 非常有用，即使在存在懸浮固體（晶體形成期間）和氣泡的情況下，測量的可靠性依然很高。
“圖：冷卻結晶過程中實時折射率
“折射率是一種對液體濃度的選擇性測量方法，這使其非常適合在結晶操作過程中監測過飽和度。”
客戶還利用折射率獲取了用于研究結晶過程的相關科學數據，如溶解度，幫助他們繪制溶解度曲線和結晶曲線，以確定理想的結晶條件。我們的客戶解釋道：“在通過過飽和控制結晶時，目標是使飽和曲線盡可能接近溶解度曲線。這表明結晶以更受控的方式發生，接近于亞穩區，而這正是我們通過在線折光儀所能觀察到的。”
維薩拉在線折光儀可實現連續、實時測量，提供可用于指導操作的信號，幫助控制晶體的質量和大小，從而提升最終藥品的質量和療效。此外，有效的結晶控制會對過濾等下游工序產生積極影響。在我們的下一篇博客中，我們將探討如何利用折射率測量來設計和優化濾餅清洗操作。
相關產品
維薩拉 Polaris™ PR53AC 在線折光儀
測量白利度和其他液體濃度，獲得實時生產數據和物料收益數據，簡化了食品、飲料、乳制品和啤酒生產的工藝操作。
適用于在線折光儀的 Indigo520
維薩拉 Polaris 配套Indigo520，為用戶提供可靠的功能及標準功率，滿足棱鏡清洗的應用場景和安裝需要。
Indigo80 手持式測量儀表
Indigo 數據處理單元和探頭系列中的新成員 Indigo80 是一款緊湊型手持式顯示表頭和數據記錄儀。
應用說明：藥物結晶
在本應用說明中，您將了解如何通過維薩拉 Polaris™ PR53AC 緊湊衛生型在線折光儀進行實時濃度測量，從而實現：
•監測母液濃度以確定理想晶種點。
•受控的過飽和度
•受控的成核和晶體生長速度。
•繪制 API 溶解度曲線
•繪制精確的結晶曲線，以更好地擴大工藝規模
立即下載