Abstract In this work, crystallization experiments were conducted in three different sizes of crystallizers (5 and 100 ml, and 1 L) to study the influence of temperature on the crystallization of lysozyme. Lysozyme solutions with concentrations of 40 and 30 g L−1 and 10% (w/w) NaCl were used. The temperature was reduced from 20 to 0 °C with various cooling rate and stirring speed. The data indicated that crystallization with cooling but without agitation or with agitation but without cooling led to low yield and inconstancy between batches, whereas that with combined cooling and agitation resulted in tetragonal crystals with high yields. Parameters, including crystallization onset, crystal morphology, crystal size distribution, concentration, supersaturation, and yield were examined by in situ and ex situ observations. The observations within small cooling rate range of 0.030–0.111 °C min−1 indicated that minor changes in cooling rate could cause significant differences in these parameters. The comparison with thermostatic experiment showed that cooling could cause the crystal sizes to be widely dispersed. While high cooling rate lead shorter crystallization onset time and higher supersaturation, thereby result in larger crystal size, higher tendency of aggregation and wider crystal size distribution, low cooling rate can pose a great challenge to the temperature control in scale-up crystallization. The work also demonstrated that the crystallization conditions obtained from 5- to 100-ml crystallizers, from which well-defined crystals with high yields were obtained, could successfully be reproduced in 1-L crystallizer.

中文翻译：

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温度为控制变量时溶菌酶结晶条件对不同尺寸结晶器晶体性质影响的研究

摘要 本研究在三种不同尺寸的结晶器（5ml、100ml、1L）上进行结晶实验，研究温度对溶菌酶结晶的影响。使用浓度为 40 和 30 g L-1 和 10% (w/w) NaCl 的溶菌酶溶液。随着不同的冷却速度和搅拌速度，温度从20℃降低到0℃。数据表明，冷却不搅拌结晶或搅拌不冷却结晶导致产率低和批次间不稳定，而冷却和搅拌联合导致四方晶产率高。通过原位和非原位观察检查参数，包括结晶开始、晶体形态、晶体尺寸分布、浓度、过饱和度和产率。在 0.030–0.111 °C min-1 的小冷却速率范围内的观察表明，冷却速率的微小变化可能会导致这些参数的显着差异。与恒温实验的比较表明，冷却可以使晶体尺寸广泛分散。虽然高冷却速度导致更短的结晶开始时间和更高的过饱和度，从而导致更大的晶体尺寸、更高的聚集趋势和更宽的晶体尺寸分布，但低冷却速度对放大结晶的温度控制构成巨大挑战。该工作还表明，从 5 到 100 毫升结晶器中获得的结晶条件可以在 1 升结晶器中成功重现，从这些结晶器中可以获得高产率的明确晶体。111 °C min-1 表明冷却速率的微小变化可能导致这些参数的显着差异。与恒温实验的比较表明，冷却可以使晶体尺寸广泛分散。虽然高冷却速度导致更短的结晶开始时间和更高的过饱和度，从而导致更大的晶体尺寸、更高的聚集趋势和更宽的晶体尺寸分布，但低冷却速度对放大结晶的温度控制构成巨大挑战。该工作还表明，从 5 到 100 毫升结晶器中获得的结晶条件可以在 1 升结晶器中成功重现，从这些结晶器中可以获得高产率的明确晶体。111 °C min-1 表明冷却速率的微小变化可能导致这些参数的显着差异。与恒温实验的比较表明，冷却可以使晶体尺寸广泛分散。虽然高冷却速度导致更短的结晶开始时间和更高的过饱和度，从而导致更大的晶体尺寸、更高的聚集趋势和更宽的晶体尺寸分布，但低冷却速度对放大结晶的温度控制构成巨大挑战。该工作还表明，从 5 到 100 毫升结晶器中获得的结晶条件可以在 1 升结晶器中成功重现，从这些结晶器中可以获得高产率的明确晶体。与恒温实验的比较表明，冷却可以使晶体尺寸广泛分散。虽然高冷却速度导致更短的结晶开始时间和更高的过饱和度，从而导致更大的晶体尺寸、更高的聚集趋势和更宽的晶体尺寸分布，但低冷却速度对放大结晶的温度控制构成巨大挑战。该工作还表明，从 5 到 100 毫升结晶器中获得的结晶条件可以在 1 升结晶器中成功重现，从这些结晶器中可以获得高产率的明确晶体。与恒温实验的比较表明，冷却可以使晶体尺寸广泛分散。虽然高冷却速度导致更短的结晶开始时间和更高的过饱和度，从而导致更大的晶体尺寸、更高的聚集趋势和更宽的晶体尺寸分布，但低冷却速度对放大结晶的温度控制构成巨大挑战。该工作还表明，从 5 到 100 毫升结晶器中获得的结晶条件可以在 1 升结晶器中成功重现，从这些结晶器中可以获得高产率的明确晶体。从而导致更大的晶体尺寸，更高的聚集趋势和更宽的晶体尺寸分布，低冷却速率对放大结晶中的温度控制构成巨大挑战。该工作还表明，从 5 到 100 毫升结晶器中获得的结晶条件可以在 1 升结晶器中成功重现，从这些结晶器中可以获得高产率的明确晶体。从而导致更大的晶体尺寸，更高的聚集趋势和更宽的晶体尺寸分布，低冷却速率对放大结晶中的温度控制构成巨大挑战。该工作还表明，从 5 到 100 毫升结晶器中获得的结晶条件可以在 1 升结晶器中成功重现，从这些结晶器中可以获得高产率的明确晶体。