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Schlagwörter:
Chromatographie; Kristallisation; Kopplung; SMB; Schmelzphasendigramm; Löslichkeiten; Adsorptionsisothermen; Mischkristallbildung; Abreicherungskoeffizient; Mandelsäure
Zusammenfassung:
Die Trennverfahren Chromatographie und Kristallisation werden gegenwärtig separat ausgelegt. So wird häufig die Chromatographie bis zum "Letzten" ausgereizt, um die maximal erzielbare bzw. geforderte Produktreinheit zu erzielen. Bei "life-science" Produkten muss aber oftmals ein Kristallisationsschritt erfolgen, um ein lagerfähiges Produkt zu erzeugen, wobei der erzielte Reinheitsgewinn bei der Kristallisation als "Bonus" angesehen wird. Zur Erzielung einer Trennaufgabe kann es ressourcensparender und wirtschaftlicher sein, die Aufreinigungspotentiale beider Prozesse in der Planungsphase integriert zu betrachten. Die Chromatographie ist dann nur bis zu einer Anreicherung jenseits der eutektischen Zusammensetzung zu betreiben, während die erforderliche Produktreinheit mittels Kristallisation erreicht wird.
Die quantitative Kopplung von Chromatographie und Kristallisation wurde anhand der Trennung der Enantiomeren der Mandelsäure sowie der Epimeren eines pharmazeutischen Zwischenprodukts untersucht. Dazu wurden die zur quantitativen Beschreibung der Einzelprozesse Chromatographie und Kristallisation erforderlichen Stoff(system)daten - Adsorptions- und fest-flüssig-Phasengleichgewichte, Abreichungsverhalten des Gegenisomers bei der Kristallisation - experimentell bestimmt. Für die einzelnen Beispiele kann der gekoppelte Trennprozess - in Abhängigkeit vom Trennproblem - effizienter aber auch weniger effizient als der Einzelprozess Chromatographie sein. Es wurde eine Bewertungsmethode entwickelt, die es anhand weniger Daten gestattet, das Einsparpotential des integrierten Prozesses abzuschätzen. Mit diesem Kriterium kann bereits zu einem frühen Stadium der Prozessentwicklung entschieden werden, ob es sinnvoll sein kann, in die zusätzlich notwendige und aufwendige Laborarbeit zu investieren, um den gekoppelten Gesamtprozess auszulegen.
