تبلور درون خطی لاکتوز – از آزمایشگاه تا صنعت

تبلور به کمک اولتراسونیک یک تکنیک کارآمد برای افزایش تشکیل جامد در شرایط جریان مداوم است. در زیر ما به شما یک مطالعه است که در تبلور درون خطی لاکتوز از یک سیستم سه تایی لاکتوز / آب / ایزوپروپانول تمرکز, با استفاده از Hielscher UP200St-TD-FlowCell محفظه فراصوت ارائه. استفاده از سونوگرافی بهبودهای قابل توجهی را در پایداری سیستم، مورفولوژی کریستال و تداوم زمان اجرا به همراه داشت. در اینجا، می توانید پروتکل آزمایشی بهینه، نتایج کلیدی عملکرد و مسیر افزایش مقیاس صنعتی را بیابید.

تشدید فرآیند: تبلور لاکتوز با استفاده از فراصوت

تبلور در صنایع دارویی و غذایی برای تصفیه و مهندسی ذرات ضروری است. با این حال، فرآیندهای ناپیوسته سنتی از محدودیت هایی در تکرارپذیری و رسوب به ویژه در هنگام افزایش مقیاس رنج می برند. تبلور مداوم در شرایط اولتراسونیک با افزایش نرخ هسته زایی ، بهبود توزیع اندازه و کاهش چالش های مربوط به رسوب ، یک جایگزین قانع کننده ارائه می دهد.

در مطالعه خود، زتل و همکارانش (2020) از یک سیستم آب دوست مدل - لاکتوز مونوهیدرات در مخلوط آب/ایزوپروپانول - برای بررسی مزایای عملیاتی Hielscher UP200St-TD-FlowCell در پیکربندی تبلور مداوم استفاده می کنند.

مواد و روش ها – تبلور لاکتوز التراسونیک در نیمکت بالا

مواد

• املاح: α-لاکتوز مونوهیدرات
• سیستم حلال: آب دیونیزه و ایزوپروپانول در نسبت فاز سه تایی بهینه شده برای اشباع فوق لاکتوز
• فراصوت : UP200St - TD مجهز به سلول فراصوت جریان از طریق (TD - FlowCell)

پیکربندی تجهیزات
UP200St-TD-FlowCell در یک مدار کریستالیزاسیون پیوسته حلقه بسته پیکربندی شده است. یک پمپ پریستالتیک گردش راه حل لاکتوز فوق اشباع از طریق محفظه فراصوت, که در آن سونوگرافی انرژی به سیستم منتقل می شود. کنترل دمای درون خطی پایداری حرارتی را در طول کار طولانی مدت تضمین می کند.

تبلور لاکتوز اولتراسونیک در حالت پیوسته
(مطالعه و تصویر: ©زتل و همکاران، 2020)

حلالیت لاکتوز
غلظت اشباع لاکتوز، که یک دی ساکارید متشکل از گلوکز و گالاکتوز است، در آب در دمای اتاق (معمولا به عنوان 20-25 درجه سانتیگراد تعریف می شود) تقریبا 18.9 درصد وزنی در دمای 25 درجه سانتیگراد است.
حلالیت لاکتوز با دما افزایش می یابد، اما نه به صورت خطی. در دمای 50 درجه سانتیگراد تا حدود 31 درصد وزنی و در دمای 70 درجه سانتیگراد تقریبا 45 درصد وزنی است.

پروتکل تبلور مداوم لاکتوز

هدف: به حداقل رساندن رسوب سیستم و به حداکثر رساندن زمان اجرا تحت فراصوت مداوم.

پروتکل گام به گام:

1. تهیه محلول خوراک
   • مونوهیدرات α-لاکتوز را در آب دیونیزه در دمای 50 درجه سانتیگراد حل کنید تا محلول اشباع به دست آید.
   • برای سوسپانسیون لاکتوز آبی، 233 گرم لاکتوز A به ازای هر 1000 گرم آب اضافه کنید
   • مخلوط را هم بزنید تا مواد کاملا حل شوند.
   • پس از آن، اجازه دهید محلول تا 25 درجه سانتیگراد خنک شود تا محلول اشباع به دست آید.
2. راه اندازی سیستم
   • مدار جریان را با محلول تغذیه آماده کنید.
   • سرعت جریان را روی 60 میلی لیتر در دقیقه تنظیم کنید (بهینه برای زمان اقامت ~ 30 ثانیه در محفظه اولتراسونیک).
   • سیستم تعلیق خوراک و ضد حلال از طریق دو پورت تغذیه به محفظه فرآیند سلول جریان اولتراسونیک تغذیه می شوند.
   • سرعت جریان 27 گرم در دقیقه 15 درصد وزنی سوسپانسیون لاکتوز را تنظیم کنید. با افزودن 27 گرم در دقیقه ایزوپروپانول از پیش خنک شده (12 درجه سانتیگراد) بارش را القا کنید و در نتیجه سرعت جریان جرمی کل 54 گرم در دقیقه ایجاد شود (سرعت جریان جرمی 54 گرم در دقیقه مربوط به سرعت جریان حجمی 60 میلی لیتر در دقیقه است)
   • فراصوت را در دامنه 100٪ آغاز کنید. دمای کار را بین 25-30 درجه سانتیگراد حفظ کنید.
3. فاز تبلور
   • حفظ فراصوت مداوم بدون وقفه. ماسونکاتورهای Hielscher برای عملیات 24/7 ساخته شده اند.
   • لاکتوز متبلور را از یک ماژول فیلتر پایین دست هر 60 دقیقه جمع آوری کنید.
4. خصوصیات پس از فرآیند
   • مورفولوژی کریستال را از طریق SEM تجزیه و تحلیل کنید.
   • تعیین کمیت توزیع اندازه کریستال با استفاده از پراش لیزری (هدف D50: 80-100 میکرومتر).
   • Determine purity via HPLC (lactose monohydrate >98%).

ترکیب سوسپانسیون های لاکتوز با کسر جرم جامد معلق در خوراک (w s,f)، کسر جرم جامد معلق در محصول (w s,p)، کسر جرم جامد محلول در محصول (wd,p)، کسر جرم آب در محصول (w H2O,p)، کسر جرمی ایزوپروپانول در محصول (w IA,p) و کسر جرم اتانول در محصول (w etOH, p) در مطالعه توسط Zettl و همکاران، 2020 استفاده شد.

نتایج و مزایای تبلور لاکتوز اولتراسونیک

• کاهش تجمع:
  سونوگرافی درون خطی به طور موثر تجمع کریستال را سرکوب می کند و کریستال های لاکتوز منشوری را به خوبی جدا می کند.
• کاهش فوم:
  قابل ذکر است که سونوگرافی تشکیل فوم سطحی را کاهش می دهد - یک مسئله رایج در تبلور های ضد حلال شامل الکل ها - در نتیجه توان عملیاتی حجمی را بهبود می بخشد.
• جلوگیری از گرفتگی:
  هیچ رسوب یا گرفتگی در طول عملیات طولانی مشاهده نشد که نقش کاویتاسیون صوتی را در حفظ سطوح تمیز و جلوگیری از رسوب جامد در سلول جریان تأیید می کند.
• زمان اجرا مداوم:
  این فرآیند می تواند در عملکرد مداوم حفظ شود و کیفیت کریستال در طول نقاط زمانی ثابت بماند.

تبلور لاکتوز اولتراسونیک: لاکتوز در شرایط مختلف متبلور می شود: ورودی انرژی اولتراسونیک، کاراگینان اضافه شده یا آب پنیر (WPC) بر اندازه کریستال لاکتوز تأثیر می گذارد
مطالعه و تصویر: © سانچز-گارسیا و همکاران ، 2018.

مقیاس بالا از تبلور لاکتوز التراسونیک

ماسونیک های خطی Hielscher ، مهندسی شده در آلمان به بالاترین استانداردهای صنعتی ، ارائه یک راه حل قوی برای تبلور مداوم لاکتوز و سایر مواد جامد از راه حل های فوق اشباع. این سیستم ها که برای کاربردهای درجه دارویی طراحی شده اند، از کنترل دقیق هسته زایی و رشد کریستال پشتیبانی می کنند و از توزیع اندازه ذرات قابل تکرار و سازگاری فرآیند اطمینان حاصل می کنند. با مقیاس پذیری خطی از آزمایشگاه به مقیاس تولید، راکتورهای مافوق صوت Hielscher انتقال فرآیند بدون درز، به حداقل رساندن زمان توسعه و هزینه. همراه با مشاوره فنی جامع، این فراصوت ها راه حل های متناسب را ارائه می دهند که به راحتی به گردش کار تبلور سازگار با cGMP ادغام می شوند - و آنها را برای صنایع دارویی، بیوتکنولوژی و مواد غذایی ایده آل می کند.

جدول زیر به شما نشانه ای از ظرفیت پردازش تقریبی مافوق صوت ما می دهد:

طراحی، ساخت و مشاوره – کیفیت ساخت آلمان

مافوق صوت Hielscher به خوبی برای بالاترین کیفیت و استانداردهای طراحی خود را شناخته شده. استحکام و بهره برداری آسان اجازه می دهد تا ادغام صاف از ultrasonicators ما به امکانات صنعتی. شرایط خشن و محیط های خواستار به راحتی توسط مافوق صوت Hielscher رسیده.

Hielscher اولتراسونیک یک شرکت دارای گواهینامه ISO است و تاکید ویژه ای بر مافوق صوت با کارایی بالا با ویژگی های دولت از هنر فن آوری و کاربر پسند قرار داده است. البته، مافوق صوت Hielscher مطابق با CE و دیدار با الزامات UL، CSA و RoHs.