Populációmérlegalapú modellezés pregabalin diasztereomer sóinak kristályosítással történő elválasztásához
A gyógyszeripari gyártási folyamatokban különösen fontos szempont a termék minősége és a gyártás biztonságossága. Ezen túlmenően a rezolválási folyamatokban, az enantiomerek lehetséges különböző biológiai aktivitásának köszönhetően, kiemelt fontosságú az enantiomer tisztaság biztosítása, annak betartására halmozott figyelem hárul. A kristályosítási folyamatok kritikusak a gyógyszeriparban, hiszen nem csupán elválasztási és tisztítási célokra, hanem a végtermék különböző minőségi paramétereinek beállítására is alkalmas. A kristályosítás ezen felül az enantiomerek diasztereomer-sók formájában történő elválasztására is széles körben alkalmazzák, így a kristályosítási folyamatok fejlesztése és tervezhetősége alkalmazható az enantiomerszelekciós folyamatok jobbátételében is. A kristályosítási folyamatok populációmérleg-egyenlet alapú modellezése az utóbbi évtizedben a matematikai a nagy teljesítményű számítógépek és folyamatfigyelő analitikai eszköszök megjelenésével egyetemben jelentős fejlődésen ment keresztül: a módszer segítségével számos kristályosítási eljárás modellezése, szimulációja valósult meg, valamint széles körben nyertek alkalmazást a modell-alapú tervezéssel és szabályozással megvalósított folyamatok is. Ezek számos szempontból felülmúlják a hagyományos módszerekkel tervezett folyamatokat, mint magasabb gazdaságosság, stabilabb termékminőség, magasabb fokú zavarás kompenzáció stb. Ezen korszerű módszerek azonban kevés alkalmazást nyertek a rezolválási folyamatok tervezése és működtetése terén.
TDK dolgozatomban a pregabalin gyógyszerhatóanyag diasztereomer sóinak szakaszos, hűtéses kristályosítással történő elválasztásához készítettem egy populációmérleg-egyenlet alapú modellt. A populáció-mérleg egyenlet magába foglalja a szemcsék gócképződését és növekedését, amelyhez az oldat koncentráció változását leíró anyagmérleg egyenletet kapcsoltam. A széles körben alkalmazott növekedési egyenletek nem vezettek sikerhez, így egy olyan új kristályövekedés modell-egyenletet használtam, melyet a szakirodalomban előttem nem alkalmaztak. A hiperbolikus parciális differenciálegyenletet a nagyfelbontású véges térfogat módszerrel oldottam meg. A modell paraméterek becslésére egy legkisebb négyzetek összege alapú nemlineáris matematikai optimalizálást alkalmaztam, amely eredményeként egy jó előrelejző képességű modellt kaptam. A becsült kristályosodási kinetikát felhasználva ajánlásokat tettem egy folyamatos kristályosítási rendszer működtetésére, amely egyaránt vesz figyelembe gazdasági (termelékenyég) valamint termékminőséggel (szemcseméret eloszlás) kapcsolatos tényezőket.
