[發明專利]一種溶析結晶過程中溶液濃度的在線檢測方法及其專用裝置

有效

• 申請號: 201010103256.7
• 申請日: 2010-01-28
• 公開（公告）號: CN101788464A
• 公開（公告）日: 2010-07-28
• 發明（設計）人: 江燕斌;張揚;張端科;鄭明英;李凱霞;錢宇
• 申請（專利權）人: 廣東肇慶星湖生物科技股份有限公司;華南理工大學
• 主分類號: G01N21/33
• 分類號: G01N21/33
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 羅曉林

技術領域

本發明屬于在線檢測技術領域，特別涉及一種溶析結晶過程中溶液濃度的在線檢測方法及專用裝置。

背景技術

結晶是一種廣泛應用的化工分離和提純單元操作，廣泛應用于藥品、食品、化肥、純堿、化學試劑、橡膠、塑料、聚合物、維生素、建筑材料、炸藥等產品的生產過程。溶析結晶屬溶液結晶范疇，操作溫度低、能耗低，特別適用于熱敏性有機物質如核苷酸、氨基酸、藥物、炸藥等的制備，近年來得到越來越廣泛的應用。在溶析結晶過程中，過飽和度是結晶過程中晶核形成和晶體成長的推動力，對結晶產品的品質有顯著影響。所謂過飽和度，即溶質在出現結晶時的濃度與在該溫度下，溶劑組成時溶質的溶解度之差，通常是通過加入一種與溶劑互溶但不溶解溶質的反溶劑來調節。因此，結晶過程中濃度的檢測和控制至關重要，是產品品質控制的關鍵因素。常見的溶液濃度檢測方法有重量法、電導率法、密度法等。

重量法是一種最直觀的溶液濃度測量方法。該方法將抽取的溶液樣品稱取重量后，通過干燥去除溶劑，測量干燥后的溶質質量，計算出蒸發的溶劑質量，然后計算得到溶液的濃度。但是該方法要求樣品中不能含有晶體，難以保證是否完全脫除溶劑，且人工取樣后等待檢驗的時間較長。因此該方法不適合在線檢測。

電導率儀是一種常用的測試儀器，電導率是溶液濃度和溫度的函數，該方法可實現溶液濃度的在線測試。然而電導率法通常不適用于有機體系的測量，如果在電導率測量池中發生了結垢現象，將會導致電導率的巨大測量誤差，進而影響溶液濃度測量的準確性；而且測量結果與溫度有關，且有可能對雜質相當敏感，因此必須在預備實驗中對測試儀器進行仔細校準。

大多數二元物系的密度與其濃度之間存在對應的函數關系，因此，測量溶液的密度就可以間接獲得溶液濃度，進而求得過飽和度。但溶液密度與濃度一樣，不是一個可以直接測量的物理量，屬于二次測量。而且在測量過程中需要保證進入密度計的溶液中不能含有氣泡和細小的晶粒，同時為了消除溫度對于密度測量結果的影響，需要維持測量池溫度的恒定，導致測試系統比較復雜。可見，需要開發快速有效的方法來實現溶質濃度的檢測，以便采用有效措施實現對溶析結晶過程及其產品品質的優化和控制。

發明內容

本發明解決的技術問題材是解決現有技術檢測時間長、穩定性、重復性和準確性較差等缺陷，提供一種快速有效的溶析結晶過程中溶液濃度的在線檢測方法及專用裝置。實現實時監控溶析結晶過程中溶液的濃度。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：一種溶析結晶過程中溶液濃度的在線檢測方法，步驟為：A、樣品經前端裝有微濾器的取樣管過濾去除溶液中的晶體顆粒后由取樣泵從結晶釜中連續抽取并送至檢測池；B、采用紫外光纖光譜儀連續記錄檢測池中溶液的紫外吸收光譜并傳送至計算機實時記錄，測后的溶液流回結晶釜；C、計算機中對連續記錄的紫外檢測光譜采用正交信號校正OSC法進行校正后，取紫外光區200nm-400nm內的任一波長下的吸光度值R，用最小二乘法求取Lambert-beer定律計算式中的計算系數，進而算出待測溶液在某時的溶質濃度x。

進一步：在上述溶析結晶過程中溶液濃度的在線檢測方法中，溶液的溶質度范圍是溶質質量分數為0.01-40％，溶劑配比的比例為10-90％，溫度范圍為0-70℃。所述溶液的溶質在給定波長200n-400nm內有較強的紫外吸收光譜。所述步驟A的取樣過程中，攪拌器需攪拌結晶釜中的溶液。

本發明還提供了上述的析結晶過程中溶液濃度的在線檢測方法的專用裝置，它包括依次連接的結晶釜、對溶液進行過濾和取樣的取樣泵、貯存和排放待測溶液的檢測池、連續記錄溶液紫外吸收光譜值并處理數據的計算機；所述檢測池的下端還與結晶釜連接。所述的結晶釜中設有液體攪拌器。采用攪拌器攪拌結晶釜以保持釜中溶液濃度均一。

上述溶析結晶過程中溶液濃度的在線檢測方法的基本原理如下：溶析結晶過程中溶液溶解的有機物質在紫外區給定波長200nm-400nm范圍內有較強的吸收，而在近紅外區給定波長700nm-1100nm范圍內則沒有明顯的吸收峰。因此可以利用紫外區給定波長吸收的變化，達到測量溶液濃度的目的。在線裝置采用紫外光纖光譜儀，它能適宜實時地反饋結晶過程溶液中溶液的組分變化和濃度變化。其工作原理為通過單芯光纖傳來的光信號，通過一個固定光柵色散后到達探測器，其探測到的吸光度與溶液的濃度有一一對應的關系，探測器的響應波長范圍為200-1100納米。