Cristalizacion

CRISTALIZACION

Es aquel proceso por medio de la cual se separa un componente de una solución liquida transfiriéndolo a la fase sólida en forma de cristales.

La cristalización es un proceso en donde los iones, átomos o moléculas que constituyen la red cristalina crean enlaces hasta formar cristales, que se emplea en química con bastante frecuencia para purificar una sustancia sólida.

En la cadena de operaciones unitarias de los procesos de fabricación, se ubica después de la evaporación y antes de la operación de secado de los cristales y envasado.

Toda sal o compuesto químico disuelto en algún solvente en fase liquida puede ser precipitada por cristalización bajo ciertas condiciones de concentración y temperatura dependiendo de las características y propiedades de la solución, principalmente la solubilidad o concentración de saturación, la viscosidad de la solución, etc.

Para poder ser transferido a la fase sólida, es decir, cristalizar, un soluto cualquiera debe eliminar su calor latente o entalpía de fusión, por lo que el estado cristalino además de ser el mas puro, es el de menor nivel energético de los tres estados físicos de la materia, en el que las moléculas permanecen inmóviles unas respecto a otras, formando estructuras en el espacio, con la misma geometría, sin importar la dimensión del cristal.

IMPORTANCIA DE LA CRISTALIZACIÓN EN LA INDUSTRIA

La cristalización es importante como proceso industrial por los diferentes materiales que son y pueden ser comercializados en forma de cristales. Su empleo tan difundido se debe probablemente a la gran pureza y la forma atractiva del producto químico sólido, que se puede obtener a partir de soluciones relativamente impuras en un solo paso de procesamiento.

Las demandas cada vez mas crecientes de los clientes hacen que los cristalizadores sencillos por lotes se estén retirando del uso, ya que las especificaciones de los productos son cada vez más rígidas.

Separar un soluto diluido dentro de una disolución sobresaturada. Por tanto es una operación unitaria que debe ser diferente para los diferentes tipos de sustancias que estén diluidas en los distintos solventes, ya que siempre debe existir una sobresaturación de soluto.

La cristalización se puede realizar a partir de:

Evaporación: evaporando el disolvente de una disolución se puede conseguir que empiecen a cristalizar los sólidos que estaban disueltos cuando se alcanzan los límites de sus solubilidades. Este método ha sido utilizado durante milenios en la fabricación de sal marina.

Sal Marina

La sal marina es la sal procedente de la evaporación de agua de mar.

La sal marina es cosechada generalmente en salinas situadas en lugares cálidos, donde la acción del sol y de los vientos permite la evaporación del agua de mar hasta que se formen los cristales de sal. Se sitúan sobre todo en marismas costeras donde la nula altitud facilita la canalización del agua de las mareas hasta las eras de evaporación.

En regiones más frías y húmedas, se requieren otros medios de evaporación del agua de mar. La cristalización de la sal se efectúa entonces en factorías donde el agua de mar es hervida en unos recipientes de poca altura: las sartenes de evaporación.

Fusión: : Se funde la sustancia a cristalizar, para posteriormente dejarla enfriar, apareciendo los cristales sobre las paredes del recipiente

Por sublimación: Algunas sustancias sólidas tienen la propiedad de alcanzar directamente, por calentamiento, el estado gaseoso sin paso previo por el estado líquido. Al enfriar los vapores se condensan en forma de cristales muy puros, ya que las impurezas, al no sublimar, quedan perfectamente separadas de la sustancia pura.

Aplicaciones

Las empresas químicas y biofarmacéuticas están actualmente sometidas a presiones para desarrollar más rápidamente procesos de cristalización escalables, a menor coste y con mayor calidad. Por ello se ven obligadas a controlar las condiciones de cristalización para mejorar los tiempos de ciclo y optimizar la calidad del producto.

Un proceso de cristalización bien diseñado se puede escalar satisfactoriamente hasta la escala de producción, para obtener la distribución de tamaños, el rendimiento y la pureza deseados de los cristales.

Entre las aplicaciones de la cristalización se incluyen:

 CRISTALIZACIÓN POR LOTES EN LABORATORIO - Diseño de procesos escalables de cristalización por lotes proporcionando detalles esenciales sobre la forma de los cristales, la formación de aceites, la nucleación secundaria y la homogeneidad entre lotes.

 CONTROL Y MODELOS DE LA CINÉTICA DE LA CRISTALIZACIÓN - Medición, comprensión y control de la nucleación, crecimiento, aglomeración y desgaste de los cristales, con caracterización de partículas en línea y tecnología de análisis de reacción.

 CRISTALIZACIÓN CONTINUA - Obtención de grandes volúmenes de producto con una distribución requerida de tamaños de partícula, mediante herramientas de caracterización de partículas en tiempo real.

ESCALADO - Eliminación de los problemas de escalado de la cristalización, tales como la falta de homogeneidad en la distribución de tamaños de cristales de un lote a otro, en las pérdidas de rendimiento y en el perfil de pureza, que tienen un notable efecto en la calidad del producto y en la eficiencia de los procesos posteriores

 PROCESOS AGUAS ABAJO - Resolución y optimización de los problemas que aparecen aguas abajo, tales como largos ciclos de filtración, lavado o secado incompleto, flujo de polvo irregular o irregularidad de la formulación.

 CRISTALIZACIÓN A GRAN ESCALA - Uso de la tecnología analítica de procesos (PAT) para aumentar el rendimiento y la capacidad, al tiempo que se consigue un tamaño de partícula, una pureza y una densidad a granel del producto repetibles, con reducción de los tiempos de ciclo y eliminación del producto defectuoso.

 SUPE SATURACIÓN - Medición y control de la fuerza impulsora de los procesos de cristalización.

 DETERMINACIÓN DE LA ANCHURA DE LA ZONA METAESTABLE (MZWD) - Desarrollo de un proceso de cristalización estable, mediante la rápida caracterización de la curva de solubilidad y de la zona metaestable al principio del proceso de desarrollo.

 MOLIENDA HÚMEDA - Garantía de la distribución de partículas deseada y detección de los puntos finales de la molienda húmeda en tiempo real, sin necesidad de muestreo, mediante caracterización de partículas en línea.

EVAPORACION

La evaporación es un cambio progresivo del estado líquido al estado gaseoso, consiste en la

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