Der Weg zum perfekten Kristall
Die Kristallisation hat in der Industrie eine Vielzahl von Anwendungen. Eine der wichtigsten Anwendungen ist die großmaßstäbliche Herstellung von künstlichen Kristallen für die unterschiedlichsten Verwendungszwecke, von Süßstoffen bis hin zu Komponenten für Solarzellen. Obwohl die Kristallisation eine der ältesten Grundoperationen in der chemischen Industrie ist, können die Produktqualität sowie die Verfahrensstabilität problematisch sein. In dem durch die EU geförderten Projekt Sinc-pro sollen die Probleme bei der Kristallisation unter Verwendung von verfügbaren kommerziellen Instrumenten beseitigt werden. Hierfür wurde die Verwendung der modellgestützten Entscheidungshilfesysteme validiert, um einheitliche Kristalle zu erzeugen. Zu den Eigenschaften, die wichtig für eine optimale Leistungsfähigkeit sind, gehören Größe, Farbe und Brechungsindex oder der Austrittswinkel des Lichts aus dem Kristall. Auf allen Ebenen wurden Versuche unternommen – im Labormaßstab, im Pilotmaßstab und im Produktionsmaßstab. Die Forscher des Sinc-pro-Projekts konnten bestimmen, wann und wo der Einsatz des automatischen Prozessbeschleunigers am günstigsten war. Ausgewählte Messverfahren waren von besonderer Wichtigkeit. Die Versuche zeigten, dass es sehr wichtig war, diese Beschleuniger, bei denen es sich um Mechanismen zum Starten der Messungen handelt, zu einem frühen Zeitpunkt der Optimierung einzusetzen. Werden sie zu einem späteren Zeitpunkt eingesetzt, war eine Verringerung der Sensitivität bezüglich der Produktqualität zu beobachten. Die Studien umfassten verschiedene Kristalle wie Ammoniumsulfat, das als Düngemittel verwendet wird, und Dextrose, ein Nahrungsmittelzusatz. Während der Versuche zeigte sich, dass die Messverfahren stark vom Kristalltyp abhängen. Auf Grundlage der Testergebnisse wurde eine Vorgehensweise entwickelt. Das Modell für die Anwendung der Messverfahren gibt keine einzelne Möglichkeit für die optimale Kristallherstellung vor. In diesem Plan werden vielmehr nützliche Richtlinien zu den Messverfahren gegeben, deren Einsatz an jedem Punkt des Herstellungsablaufs möglich ist. Die Entwicklung eines generischen Optimierungsrahmens und die Verwendung von kommerziell erhältlichen Instrumenten bieten viele Vorteile. Das gleiche Modell kann für die Simulation, die Versuchsplanung sowie die Kontrolle der Produktqualität verwendet werden.
