लैक्टोज इनलाइन क्रिस्टलीकरण – लैब से इंडस्ट्री तक
अल्ट्रासोनिक-सहायता प्राप्त क्रिस्टलीकरण निरंतर प्रवाह स्थितियों के तहत ठोस गठन को बढ़ाने के लिए एक कुशल तकनीक है। नीचे हम आपको एक अध्ययन प्रस्तुत करते हैं जो लैक्टोज/पानी/आइसोप्रोपेनॉल टर्नरी सिस्टम से लैक्टोज के इनलाइन क्रिस्टलीकरण पर केंद्रित है, जो Hielscher UP200St-TD-FlowCell sonication कक्ष का उपयोग करता है। अल्ट्रासाउंड के आवेदन से सिस्टम स्थिरता, क्रिस्टल आकृति विज्ञान और रनटाइम निरंतरता में महत्वपूर्ण सुधार हुआ। यहां, आप अनुकूलित प्रयोगात्मक प्रोटोकॉल, प्रमुख प्रदर्शन परिणाम और औद्योगिक स्केल-अप का मार्ग पा सकते हैं।
प्रक्रिया गहनता: सोनिकेशन का उपयोग करके लैक्टोज क्रिस्टलीकरण
शुद्धिकरण और कण इंजीनियरिंग के लिए दवा और खाद्य उद्योगों में क्रिस्टलीकरण आवश्यक है। हालांकि, पारंपरिक बैच प्रक्रियाएं प्रजनन क्षमता और दूषण में सीमाओं से ग्रस्त हैं, खासकर स्केल-अप के दौरान। अल्ट्रासोनिक स्थितियों के तहत निरंतर क्रिस्टलीकरण न्यूक्लियेशन दरों को बढ़ाने, आकार वितरण में सुधार और दूषण से संबंधित चुनौतियों को कम करने के द्वारा एक सम्मोहक विकल्प प्रदान करता है।
अपने अध्ययन में, ज़ेटल और सहयोगियों (2020) एक मॉडल हाइड्रोफिलिक प्रणाली का उपयोग करते हैं - एक पानी/आइसोप्रोपेनॉल मिश्रण में लैक्टोज मोनोहाइड्रेट - एक निरंतर क्रिस्टलीकरण कॉन्फ़िगरेशन में Hielscher UP200St-TD-FlowCell के परिचालन लाभों की जांच करने के लिए।
UP200St_TD
सामग्री और तरीके – बेंच-टॉप पर अल्ट्रासोनिक लैक्टोज क्रिस्टलीकरण
सामग्री
- विलेय: α-लैक्टोज मोनोहाइड्रेट
- विलायक प्रणाली: लैक्टोज सुपरसैचुरेशन के लिए अनुकूलित एक टर्नरी चरण अनुपात में विआयनीकृत पानी और आइसोप्रोपेनॉल
- Sonicator: UP200St-TD फ्लो-थ्रू सोनीशन सेल (TD-FlowCell) से लैस है
उपकरण विन्यास
UP200St-TD-FlowCell को एक बंद-लूप निरंतर क्रिस्टलीकरण सर्किट में कॉन्फ़िगर किया गया था। एक पेरिस्टाल्टिक पंप ने सोनीशन चैंबर के माध्यम से सुपरसैचुरेटेड लैक्टोज समाधान को प्रसारित किया, जहां अल्ट्रासाउंड को सिस्टम में ऊर्जा प्रदान की जाती है। इनलाइन तापमान नियंत्रण ने लंबे समय तक संचालन के दौरान थर्मल स्थिरता सुनिश्चित की।
अल्ट्रासोनिक लैक्टोज क्रिस्टलीकरण निरंतर मोड में
(अध्ययन और छवि: ©ज़ेटल एट अल।
लैक्टोज घुलनशीलता
कमरे के तापमान पर पानी में लैक्टोज की संतृप्ति सांद्रता, जो ग्लूकोज और गैलेक्टोज से बना एक डिसैकराइड है (आमतौर पर 20-25 डिग्री सेल्सियस के रूप में परिभाषित) 25 डिग्री सेल्सियस पर लगभग 18.9 wt% है।
लैक्टोज घुलनशीलता तापमान के साथ बढ़ जाती है, लेकिन रैखिक रूप से नहीं। 50°C पर, यह लगभग 31 wt% तक बढ़ जाता है, और 70°C पर, यह लगभग 45 wt% होता है।
निरंतर लैक्टोज क्रिस्टलीकरण के लिए प्रोटोकॉल
उद्देश्य: सिस्टम फाउलिंग को कम करें और निरंतर सोनिकेशन के तहत रनटाइम को अधिकतम करें।
चरण-दर-चरण प्रोटोकॉल:
- फ़ीड समाधान की तैयारी
- संतृप्त समाधान प्राप्त करने के लिए 50 डिग्री सेल्सियस पर विआयनीकृत पानी में α-लैक्टोज मोनोहाइड्रेट को भंग करें।
- जलीय लैक्टोज निलंबन के लिए, प्रति 1000 ग्राम पानी में 233 ग्राम ए-लैक्टोज जोड़ें
- मिश्रण को तब तक हिलाएं जब तक कि सामग्री पूरी तरह से घुल न जाए।
- बाद में, एक संतृप्त समाधान प्राप्त करने के लिए समाधान को 25 डिग्री सेल्सियस तक ठंडा होने दें।
- सिस्टम सेटअप
- फ़ीड समाधान के साथ प्रवाह सर्किट प्रधान.
- प्रवाह दर को 60 एमएल/मिनट (अल्ट्रासोनिक कक्ष में ~ 30 सेकंड के निवास समय के लिए इष्टतम) पर सेट करें।
- फ़ीड निलंबन और एंटीसॉल्वेंट को अल्ट्रासोनिक प्रवाह सेल के प्रक्रिया कक्ष में दो खिला बंदरगाहों के माध्यम से खिलाया जाता है।
- 15 wt% लैक्टोज सस्पेंशन के 27g/min की प्रवाह दर निर्धारित करें। प्री-कूल्ड आइसोप्रोपेनॉल (12 डिग्री सेल्सियस) के 27 ग्राम/मिनट जोड़कर वर्षा को प्रेरित करें, जिसके परिणामस्वरूप कुल द्रव्यमान प्रवाह दर 54 ग्राम/मिनट है। (54 ग्राम/मिनट की द्रव्यमान प्रवाह दर 60 एमएल/मिनट की मात्रा प्रवाह दर से मेल खाती है)
- 100% आयाम पर sonication आरंभ करें। ऑपरेटिंग तापमान 25-30 डिग्री सेल्सियस के बीच बनाए रखें।
- क्रिस्टलीकरण चरण
- बिना किसी रुकावट के निरंतर सोनिकेशन बनाए रखें। Hielscher sonicators 24/7 ऑपरेशन के लिए बनाए गए हैं।
- हर 60 मिनट में डाउनस्ट्रीम फिल्टर मॉड्यूल से क्रिस्टलीकृत लैक्टोज लीजिए।
- प्रक्रिया के बाद लक्षण वर्णन
- एसईएम के माध्यम से क्रिस्टल आकृति विज्ञान का विश्लेषण करें।
- लेजर विवर्तन (डी 50 लक्ष्य: 80-100 माइक्रोन) का उपयोग करके क्रिस्टल आकार वितरण की मात्रा निर्धारित करें।
- Determine purity via HPLC (lactose monohydrate >98%).
फ़ीड में निलंबित ठोस द्रव्यमान अंश के साथ लैक्टोज निलंबन की संरचना (डब्ल्यू एस, एफ), उत्पाद में निलंबित ठोस द्रव्यमान अंश (डब्ल्यू एस, पी), उत्पाद में भंग ठोस द्रव्यमान अंश (डब्ल्यू डी, पी), उत्पाद में जल द्रव्यमान अंश (डब्ल्यू एच 2 ओ, पी), उत्पाद में आइसोप्रोपेनॉल मास अंश (डब्ल्यू आईए, पी), और उत्पाद में इथेनॉल द्रव्यमान अंश (डब्ल्यू ईटीओएच, पी) ज़ेटल एट अल।
अल्ट्रासोनिक लैक्टोज क्रिस्टलीकरण के परिणाम और लाभ
- एग्लोमरेशन मिटिगेशन:
इनलाइन अल्ट्रासोनिकेशन ने क्रिस्टल एग्लोमरेशन को प्रभावी ढंग से दबा दिया, अच्छी तरह से अलग, प्रिज्मीय लैक्टोज क्रिस्टल की उपज दी। - फोम में कमी:
विशेष रूप से, अल्ट्रासाउंड ने सतह फोम गठन को कम कर दिया - अल्कोहल से जुड़े एंटीसॉल्वेंट क्रिस्टलीकरण में एक आम मुद्दा - जिससे वॉल्यूमेट्रिक थ्रूपुट में सुधार हुआ। - क्लॉगिंग रोकथाम:
विस्तारित ऑपरेशन के दौरान कोई दूषण या क्लॉगिंग नहीं देखी गई, स्वच्छ सतहों को बनाए रखने और प्रवाह सेल के भीतर ठोस जमाव को रोकने में ध्वनिक गुहिकायन की भूमिका की पुष्टि की गई। - निरंतर रनटाइम:
प्रक्रिया को निरंतर संचालन में बनाए रखा जा सकता है, जिसमें क्रिस्टल की गुणवत्ता समय बिंदुओं के अनुरूप बनी रहती है।
अल्ट्रासोनिक लैक्टोज क्रिस्टलीकरण: लैक्टोज विभिन्न परिस्थितियों में क्रिस्टलीकृत होता है: अल्ट्रासोनिक ऊर्जा इनपुट, जोड़ा गया कैरेजेनन या मट्ठा (डब्ल्यूपीसी) लैक्टोज क्रिस्टल आकार को प्रभावित करता है
अध्ययन और चित्र: © सांचेज़-गार्सिया एट अल।
अल्ट्रासोनिकेटर UIP6000hdT दबाव प्रवाह सेल के साथ। एक हीटिंग-/ कूलिंग-जैकेट ऊंचे या कम तापमान पर सोनीकेट करने की अनुमति देता है।
अल्ट्रासोनिक लैक्टोज क्रिस्टलीकरण का स्केल-अप
जर्मनी में उच्चतम औद्योगिक मानकों के लिए इंजीनियर Hielscher इनलाइन sonicators, सुपरसैचुरेटेड समाधान से लैक्टोज और अन्य ठोस पदार्थों के निरंतर क्रिस्टलीकरण के लिए एक मजबूत समाधान प्रदान करते हैं। फार्मा-ग्रेड अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया गया, ये सिस्टम न्यूक्लियेशन और क्रिस्टल विकास पर सटीक नियंत्रण का समर्थन करते हैं, प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य कण आकार वितरण और प्रक्रिया स्थिरता सुनिश्चित करते हैं। प्रयोगशाला से उत्पादन पैमाने तक रैखिक मापनीयता के साथ, Hielscher अल्ट्रासोनिक रिएक्टर निर्बाध प्रक्रिया हस्तांतरण को सक्षम करते हैं, विकास के समय और लागत को कम करते हैं। व्यापक तकनीकी परामर्श के साथ युग्मित, ये सोनिकेटर अनुरूप समाधान प्रदान करते हैं जो सीजीएमपी-अनुरूप क्रिस्टलीकरण वर्कफ़्लो में आसानी से एकीकृत होते हैं - उन्हें दवा, बायोटेक और खाद्य उद्योगों के लिए आदर्श बनाते हैं।
नीचे दी गई तालिका आपको हमारे अल्ट्रासोनिकेटर की अनुमानित प्रसंस्करण क्षमता का संकेत देती है:
| बैच वॉल्यूम | प्रवाह दर | अनुशंसित उपकरण |
|---|---|---|
| 10 से 50mL | 10 से 300mL/मिनट | UP200St_TD |
| 1 से 500mL | 10 से 200mL/मिनट | यूपी100एच |
| 10 से 2000mL | 20 से 400mL/मिनट | यूपी200एचटी, UP400St |
| 0.1 से 20L | 0.2 से 4L/मिनट | यूआईपी2000एचडीटी |
| 10 से 100L | 2 से 10 लीटर/मिनट | यूआईपी4000एचडीटी |
| 15 से 150L | 3 से 15 लीटर/मिनट | यूआईपी6000एचडीटी |
| एन.ए. | 10 से 100 लीटर/मिनट | यूआईपी16000एचडीटी |
| एन.ए. | बड़ा | का क्लस्टर यूआईपी16000एचडीटी |
डिजाइन, विनिर्माण और परामर्श – गुणवत्ता जर्मनी में निर्मित
Hielscher अल्ट्रासोनिकेटर अपने उच्चतम गुणवत्ता और डिजाइन मानकों के लिए प्रसिद्ध हैं। मजबूती और आसान संचालन औद्योगिक सुविधाओं में हमारे अल्ट्रासोनिकेटर के सुचारू एकीकरण की अनुमति देता है। किसी न किसी स्थिति और मांग वातावरण आसानी से Hielscher ultrasonicators द्वारा नियंत्रित कर रहे हैं।
Hielscher Ultrasonics एक आईएसओ प्रमाणित कंपनी है और अत्याधुनिक प्रौद्योगिकी और उपयोगकर्ता-मित्रता की विशेषता वाले उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासोनिकेटर पर विशेष जोर देती है। बेशक, Hielscher अल्ट्रासोनिकेटर सीई के अनुरूप हैं और उल, सीएसए और RoHs की आवश्यकताओं को पूरा करते हैं।
UIP2000hdT, एक 2000 वाट शक्तिशाली sonicator औद्योगिक इनलाइन क्रिस्टलीकरण के लिए प्रवाह सेल के साथ
साहित्य/सन्दर्भ
- Zettl, M., Kreimer, M., Aigner, I., Mannschott, T., van der Wel, P., Khinast, J., Krumme, M. (2020): Runtime Maximization of Continuous Precipitation in an Ultrasonic Process Chamber. Organic Process Research & Development, 24(4), 2020. 508–519.
- Gielen, B.; Jordens, J.; Thomassen, L.C.J.; Braeken, L.; Van Gerven, T. (2027): Agglomeration Control during Ultrasonic Crystallization of an Active Pharmaceutical Ingredient. Crystals 2017, 7, 40.
- Yanira I. Sánchez-García, Karen S. García-Vega, Martha Y. Leal-Ramos, Ivan Salmeron, Néstor Gutiérrez-Méndez (2018): Ultrasound-assisted crystallization of lactose in the presence of whey proteins and κ-carrageenan. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 42, 2018. 714-722.
अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न
लैक्टोज क्या है?
लैक्टोज एक डिसैकराइड है जो ग्लूकोज और गैलेक्टोज के प्रत्येक अणु से बना होता है। यह दूध और डेयरी उत्पादों में प्राथमिक कार्बोहाइड्रेट है। रासायनिक रूप से, यह α- और β-एनोमेरिक रूपों में मौजूद है, जिसमें α-लैक्टोज मोनोहाइड्रेट परिवेश की परिस्थितियों में प्रमुख क्रिस्टलीय रूप है।
लैक्टोज किसके लिए प्रयोग किया जाता है?
लैक्टोज व्यापक रूप से दवा, खाद्य और बायोटेक उद्योगों में एक कार्यात्मक घटक के रूप में उपयोग किया जाता है। फार्मास्यूटिकल्स में, यह मुख्य रूप से मौखिक ठोस खुराक रूपों में एक भराव या excipient के रूप में कार्य करता है। यह किण्वन प्रक्रियाओं में एक सब्सट्रेट और खाद्य योगों में एक स्वीटनर भी है।
लैक्टोज क्रिस्टलीकरण क्या है?
लैक्टोज क्रिस्टलीकरण एक सुपरसैचुरेटेड समाधान से ठोस क्रिस्टल में भंग लैक्टोज को परिवर्तित करने की प्रक्रिया को संदर्भित करता है। यह न्यूक्लियेशन और बाद में क्रिस्टल विकास के माध्यम से होता है, जो तापमान, एकाग्रता, पीएच और विलायक संरचना से प्रभावित होता है। परिभाषित कण आकार और बहुरूपी शुद्धता के साथ लैक्टोज के उत्पादन के लिए नियंत्रित क्रिस्टलीकरण आवश्यक है।
क्रिस्टलीकरण के 4 चरण क्या हैं?
क्रिस्टलीकरण के दौरान, क्रिस्टल गठन के 4 चरणों को देखा जा सकता है:
- अतिसंतृप्ति: घुलनशीलता से अधिक थर्मोडायनामिक ड्राइविंग बल की पीढ़ी।
- न्यूक्लियेशन: समाधान से प्रारंभिक ठोस चरण नाभिक का गठन।
- क्रिस्टल ग्रोथ: बड़े क्रिस्टल बनाने के लिए नाभिक पर विलेय अणुओं का अभिवृद्धि।
- एग्लोमरेशन या राइपिंग: द्वितीयक प्रक्रियाएं जहां क्रिस्टल एकत्रित या घुल जाते हैं और फिर से बढ़ते हैं, जिससे अंतिम आकार वितरण प्रभावित होता है।
यहां पढ़ें कि सोनिकेशन क्रिस्टलीकरण की प्रक्रिया को कैसे प्रभावित करता है!
एक Excipient क्या है?
एक excipient एक निष्क्रिय पदार्थ है जो दवा उत्पादों में सक्रिय दवा घटक (एपीआई) के साथ तैयार किया जाता है। यह चिकित्सीय प्रभाव डाले बिना, विनिर्माण क्षमता, स्थिरता, जैव उपलब्धता, या रोगी स्वीकार्यता को बढ़ाता है। आम excipients diluents शामिल, बांधने s, disintegrants, और स्नेहक-लैक्टोज सबसे अधिक बार इस्तेमाल किया diluents में से एक है.
Hielscher Ultrasonics से उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासोनिक homogenizers बनाती है प्रयोगशाला तक औद्योगिक आकार।