《Handbook of Industrial Crystallization》书评

华南理工大学化学与化工学院 孙志红

一、概述

《Handbook of Industrial Crystallization》第三版由剑桥大学出版社出版于2019年，作者为Allan S. Myerson，Deniz Erdemir和Alfred Y. Lee。本书是工业结晶领域一本重要的工具书，可供学术界和工业界从事药物、生物、食品和材料方向的科研人员参考。

二、内容简介

本书涵盖了结晶学基本原理及其在药物、蛋白质、食品和染料工业生产中的应用和调控方法。全书总共分为16章，具体研究内容如下：

第1章 溶液和溶液性质

本章首先介绍了溶液结晶中涉及的基本概念，包括溶解性、过饱和度和相图，并介绍了密度、黏度、扩散性和热力学性质在内的溶液性质。

第2章 晶体和晶体生长

本章主要介绍了晶体领域重要的基本概念，包括晶系、晶体缺陷、无定形态、成核和生长、奥斯特瓦尔德熟化、晶习、多晶型和多组分晶体。

第3章 晶体成核

本章详细阐述了晶体的成核机理。晶体成核机制可以分为初级成核和二级成核，其中初级成核又分为均相成核和异相成核。在深入理解成核机制的基础上，通过调控成核的影响因素和成核动力学达到诱导成核和控制成核的目的。

第4章 杂质和添加剂对结晶的影响

本章首先介绍了杂质和添加剂的来源及其表征技术，紧接着探讨了外来物种对结晶生长速率和晶体性质的影响。

第5章 分子模拟在结晶方向的应用

本章主要总结了分子模拟方法在不同结晶领域的应用，并介绍了不同方法的优缺点和相应的软件。分子模拟在结晶方向的具体应用包括：晶体结构可视化和分析、形貌预测、X-射线粉末衍射确定晶体结构、成核和相分离、多晶型搜索和预测以及溶解度预测。

第6章 群体平衡模型用于结晶工艺分析

本章首先介绍了颗粒大小和分布以及结晶动力学的基本概念，紧接着阐述了群体平衡模型的主要特性，并选取几种典型的群体平衡模型重点分析连续结晶和间歇结晶工艺过程。

第7章 工业结晶设备的选择和设计

本章主要介绍了工业结晶器设计的几个关键步骤，包括确定性能标准、结晶方法、设备设计、仪表和驱动装置以及优化。本章最后通过一个案例具体展示了结晶器的系统化设计。

第8章 沉淀过程

本章聚焦于沉淀过程的理论分析和实践应用。沉淀是从溶液中快速析出几乎不溶的固体，相对于结晶，对沉淀的理解还不够深入，因为沉淀是一个非常复杂的过程，其成核生长以及熟化聚集过程通常同时发生。本章结合相图等热力学性质，具体分析了沉淀的成核动力学、生长动力学、奥斯特瓦尔德熟化、聚集和混合过程，并通过案例具体分析了实践生产中的沉淀工艺。

第9章 熔融结晶

本章首先介绍了熔融结晶的定义、优势、相图和结晶动力学，紧接着介绍了熔融结晶的工艺和后处理过程，本章最后对工业中的熔融结晶设备和工艺进行了简要介绍。

第10章 结晶器搅拌

本章强调了工业结晶过程中搅拌的作用，搅拌在悬浮液流动中能影响晶体的成核和生长。本章阐述了在搅拌在工业放大过程中存在的问题，并着重介绍了实验和计算模型模拟结晶器中悬浮流动过程。

第11章 结晶工艺的检测和高级控制

本章首先介绍了工业结晶中用于监测溶液和固体性质的各种离线和在线表征技术，包括光谱、热分析、显微成像和X-射线分析等技术。同时，本章详细介绍了结晶工艺中优化和控制的策略及方法。

第12章 间歇结晶

本章首先介绍了间歇结晶涉及的结晶器、结晶工艺分析和动力学研究，并详细分析了影响间歇结晶的关键因素及其调控方法，最后通过群体平衡模型进一步分析间歇结晶工艺和放大过程。

第13章 药物工业中的结晶

本章结合结晶学的基本原理介绍了原料药生产过程中结晶条件的调控和结晶过程的监控。

第14章 蛋白质结晶

本章主要介绍了蛋白质结晶的方法和基本原理。蛋白质结晶满足基本的结晶原理，但因其大尺寸和表面敏感性而具有独特的结晶特性。本章最后探讨了蛋白质结晶的研究现状和展望。

第15章 食物结晶

本章主要介绍了食物结晶的特性、影响因素和调控方法。

第16章 染料沉淀和结晶

本章聚焦于有机和无机染料分子，从染料的化学和光物理性质出发，结合结晶成核、生长和熟化等基本理论，介绍了染料沉淀和结晶工艺调控方法。

三、编写特点

    本书的编写特点在于其内容非常系统全面，从最基本的结晶学原理出发，结合工业结晶生产中的实际问题进行具体分析，理论结合实践，不断拓宽工业结晶的研究内涵和外延。本书研究内容编排合理，详略得当，各章节的总结梳理十分到位。同时，在原版本的基础上，补充了工业结晶领域的最新进展，文献时效性强。本书对于了解结晶学基本原理和从事工业结晶生产的技术人员是一本非常好的参考书。

本馆馆藏索书号：TQ026.5/H236/E.3，馆藏地：华南理工大学-五山校区-外文图书区