Διερεύνηση της επίδρασης του μηχανισμού συσσωμάτωσης σε διεργασίες απορακεμοποίησης υποβοηθούμενες από μη ισοθερμοκρασιακούς κύκλους

Καλαντζή, Βαρβάρα; Kalantzi, Varvara

dc.contributor.author	Καλαντζή, Βαρβάρα	el
dc.contributor.author	Kalantzi, Varvara	en
dc.date.accessioned	2022-01-27T10:38:45Z
dc.date.available	2022-01-27T10:38:45Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/54411
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.22109
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Κρυστάλλωση	el
dc.subject	Απορακεμοποίηση	el
dc.subject	Συσσωμάτωση	el
dc.subject	Εναντιοκαθαρότητα	el
dc.subject	Crystallization	en
dc.subject	Deracemization	en
dc.subject	Agglomeration	en
dc.subject	Enantiopurity	en
dc.subject	Temperature cycles	en
dc.subject	Θερμοκρασιακοί κύκλοι	el
dc.title	Διερεύνηση της επίδρασης του μηχανισμού συσσωμάτωσης σε διεργασίες απορακεμοποίησης υποβοηθούμενες από μη ισοθερμοκρασιακούς κύκλους	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Υπολογιστική Μηχανική	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2021-10-01
heal.abstract	Η απορακεµοποίηση παρουσιάζει µεγάλο ενδιαφέρον στην ϕαρµακοβιοµηχανία δεδοµένου ότι πολλές ϕαρµακευτικές ουσίες ϐρίσκονται υπό την µορφή ϱακεµικών µιγµάτων, όµως µόνο ένα από τα εναντιοµερή του µίγµατος διαθέτει ϑεραπευτική δράση ενώ συχνά το δεύτερο είναι τοξικό ή αδρανές για τον οργανισµό. Καθώς τα δύο εναντιοµερή έχουν ίδιες ϕυσικοχηµικές ιδιότητες, ο διαχωρισµός τους είναι συχνά µια απαιτητική διεργασία. Η κρυστάλλωση µπορεί να αποτελέσει µια οικονοµική και αξιόπιστη µέθοδο διαχωρισµού των δύο διεργασιών. Συγκεκριµένα, η µετατροπή του ανεπιθύµητου εναντιοµερούς στο επιθυµητό (αντίδραση απορακεµοποίησης, η οποία µάλιστα υποβοηθάται παρουσία καταλύτη), αποτελεί επιµέρους διεργασία της κρυστάλλωσης και µαζί µε άλλες διεργασίες όπως η ανάπτυξη/διαλυτοποίηση, η διάσπαση και η συσσωµάτωση κρυστάλλων µελετάται προκειµένου να ϐρεθούν οι ϐέλτιστες συνθήκες για την επίτευξη εναντιοκαθαρότητας. Μάλιστα για την περίπτωση της συσσωµάτωσης δίνεται έµφαση σε δύο µηχανισµούς: τη συσσωµάτωση σταθερού πυρήνα και τη συσσωµάτωση τύπου Brown. Ο διαχωρισµός των εναντιοµερών µε κρυστάλλωση είναι µια χρονοβόρα διεργασία, γι΄ αυτό και εφαρµόζεται η µέθοδος της µη ισοθερµοκρασιακής κρυστάλλωσης. Εφαρµόζοντας µη ισοθερµοκρασιακούς κύκλους επιταχύνεται η λήψη εναντιοκαθαρού προϊόντος. Στην παρούσα διπλωµατική εργασία αναπτύσσεται ένα µοντέλο στο υπολογιστικό περιϐάλλον COMSOL Multiphysics το οποίο επιλύει ένα σύστηµα διαφορικών εξισώσεων που προσοµοιώνουν το παραπάνω πρόβληµα. Οι τελικές εξισώσεις προκύπτουν από εφαρµογή των ισοζυγίων πληθυσµών (PBEs) και µάζας αλλά και την χρήση αδιάστατων µεταβλητών, ενώ η επίλυση ϐασίζεται στη µέθοδο των πεπερασµένων στοιχείων και τα υπόλοιπα Galerkin. Τα αποτελέσµατα παρουσιάζουν ικανοποιητική ακρίβεια και σκιαγραφούν την πορεία της απορακεµοποίησης. Συνοπτικά, τα συµπεράσµατα που συνάγονται δείχνουν ότι η ήπια ϕθορά των κρυστάλλων δεν επηρεάζει το εξεταζόµενο σύστηµα σε αντίθεση µε την ισχυρή διάσπαση η οποία καθυστερεί την απορακεµοποίηση και µειώνει το ϐαθµό εναντιοµέρειας. Η συσσωµάτωση όταν µελετάται αποµονωµένα δεν επιδρά έντονα στο σύστηµα, ενώ όταν συνυπάρχουν όλες οι διεργασίες, αύξηση του ϱυθµού συσσωµάτωσης οδηγεί σε µείωση της επιδιωκόµενης απόδοσης. Τέλος, το ϱεαλιστικότερο µοντέλο αποτελεί εκείνο το οποίο λαµβάνει υπόψιν το συνδυασµό της ανάπτυξης/διαλυτοποίησης, της διάσπασης και της συσσωµάτωσης και παρουσιάζει την µικρότερη απόδοση εναντιοκαθαρότητας στον υπό µελέτη χρόνο.	el
heal.abstract	Deracemization is of great interest for the pharmaceutical industry given that many drugs are found in the form of racemic mixtures, but only one of the enantiomers of the mixture has a therapeutic effect while often the latter is toxic or inert to the human body. The conversion of the unwanted enantiomer into the desired one (deracemization), is a separate process of crystallization and along with other processes such as growth/dissolution, breakage and agglomeration of crystals is studied in order to find the optimal conditions for achieving enantiopurity. In fact, in the case of agglomeration emphasis is given to two types of crystal kernels: constant and Brownian kernel. Since deracemization is a complex mechanism, the method of temperature cycles is chosen to describe it. In particular, a non-isothermal profile is followed as it has been proven to contribute to faster enantiopurity. In the present thesis a model is created in the computing environment ’COMSOL Multiphysics’ which solves a system of partial integro-differential equations that simulate the above problem. The final equations come as a result of the application of the population balance equations (PBEs) as well as the mass balance equations and are based on the use of dimensionless variables. The solution is numerically obtained by utilizing the finite element and weighted Galerkin method. The results are satisfactorily accurate and outline the course of deracemization. In summary, results show that mild attrition of crystals does not affect the system under consideration in contrast to strong breakage which delays deracemization and reduces the degree of enantiomerism. When studied in isolation, agglomeration does not have a strong effect on the system, while when all processes examined coexist, an increase in the agglomeration rate leads to a reduction in the desired performance. Finally, the most realistic model is the one that takes into account growth, dissolution, agglomeration and breakage and presents the lowest enantiopurity yield in the studied time.	en
heal.advisorName	Καβουσανάκης, Μιχάλης	el
heal.advisorName	Kavousanakis, Michael	en
heal.committeeMemberName	Στεφανίδης, Γεώργιος	el
heal.committeeMemberName	Μαμμά, Διομή	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Ανάλυσης, Σχεδιασμού και Ανάπτυξης Διεργασιών και Συστημάτων (ΙΙ)	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	77 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false