（12/16）晶析操作の設計と実践～結晶形態、結晶多形および粒経分布の制御～

国立大学法人 岩手大学 理工学部化学・生命理工学科 教授 横田 政晶 氏

セミナーポイント

■はじめに
「結晶の形状を改善したい」，「所望の構造の結晶を得たい」，「もっと純度を高めたい」そのような必要性がある場合，どのように対処すべきか？　演者は30年近く晶析に携わり，その間，国内外の企業から技術相談を多数受けました。上記の３つは，相談内容のトップ３です。これに答える際に大切にしているノウハウがあります。その多くは，成書に書かれていないことです。本講義では，時間の関係で，その一部ではありますが紹介します。プログラムをみると難解そうに見えますが，ご安心ください，初心者にも理解してもらえるようにお話します。
ご存知の通り，物質（分子）によって，晶析特性は異なります。与えられた系に対して，要求を満たすための最適解は，物質によって変わって当然と思います。そのような場合，どのようにアプローチすべきか？まずは装置内の現象を注意深く観察することです。それを基にして，本講義で紹介するキーテクノロジーが身につけば，おのずと解答はみえてくると思います。

■ご講演中のキーワード：
固液平衡，結晶構造制御，結晶形状制御，粒径分布制御，ポピュレーションバランス

■受講対象者：
・基本的には本テーマに興味がある方なら，どなたでも受講可能です。
・晶析に携われている一線級の技術者の方でも満足できる内容です。
・初心者であって，晶析の基礎知識を習得したい方。

■必要な予備知識や事前に目を通しておくと理解が深まる文献、サイトなど：
・事前学習は必要ありませんが，晶析に関する成書が身近にあれば目を通していただくと理解が早いかもしれません。
・常微分方程式，偏微分方程式，微積の知識があると，ポピュレーションバランスの箇所は理解が早いかもしれません。

■本セミナーで習得できること：
・溶解度データに基づいた操作方式の選定
・溶解度と溶媒の選定法
・結晶学データの見方
・結晶構造に基づいた，結晶形状の予測
・結晶成長に対する溶媒（+添加剤）効果
・結晶形状の制御法
・結晶構造の制御法
・実機に対応した，ポピュレーションバランス(PBE)の立式化
・PBEに基づいた晶析データの解析法
・PBE法の新たな展開
など

セミナー内容

1. はじめに

2. 固液平衡
2.1 溶解度データから何がわかるか
1) 操作方式：冷却，蒸発それとも？
2) 操作条件：複数の結晶相が出現する場合の対応
2.2溶解度は計算で求めることができるか
1) 溶解度推算式の概説：分子あるいは結晶構造から溶解度を求める方法
2) 簡便な最適溶媒のスクリーニング法：溶解度パラメーター

3. 結晶構造
3.1 結晶構造の解析法
3.2 結晶構造からわかること。分子間相互作用と結晶成長異方性の関係など
3.3 結晶多形について：装置の材質，流動状態の影響など

4. 晶析データ解析のために必要な最低限の基礎知識
4.1 核発生：均質核発生/不均質核発生/２次核発生が区別でき，それぞれの速度式
4.2 結晶成長：拡散過程/一様成長/２次元核成長/らせん転移成長などの現象と速度式

5. 晶析装置内結晶の粒径分布の解析
5.1 各種物理量の収支式の立て方
5.2 ポピュレーションバランス式の一般式を導出してみよう
5.3 粒径分布適用事例:MATLAB/SIMULINK上での実演を交えて
1) 連続晶析
2) 回分晶析
3) 半回分晶析/反応晶析と貧溶媒添加など
4) 凝集や破砕のある場合の取り扱い
5) スケールアップ時の留意点
5.4 ポピュレーションバランス法を発展させると
1) 個数密度関数とは
2) 結晶形状分布式
3) 結晶構造分布式

出典：株式会社情報機構（https://johokiko.co.jp/seminar_chemical/AD2612D3.php）。掲載は情報機構との提携によります。