Modeling and Calibration of Preparative Chromatography
(2013)- Abstract
- In my thesis, I have modeled adsorption chromatography and simulated, calibrated, and analyzed models of adsorption chromatography.
While my main focus has been modeling and calibration of the models by estimating the parameters, the models used have been partly new.
The simulations are differentiated from the modeling in that the modeling describes the partial differential algebraic equation, while the simulation describes the discretization and solution of the model.
When a model is calibrated, the model parameters are estimated to replicate experimental data. While there are many methods to do this sequentially, the method I have used is the inverse method, where all parameters are estimated... (More) - In my thesis, I have modeled adsorption chromatography and simulated, calibrated, and analyzed models of adsorption chromatography.
While my main focus has been modeling and calibration of the models by estimating the parameters, the models used have been partly new.
The simulations are differentiated from the modeling in that the modeling describes the partial differential algebraic equation, while the simulation describes the discretization and solution of the model.
When a model is calibrated, the model parameters are estimated to replicate experimental data. While there are many methods to do this sequentially, the method I have used is the inverse method, where all parameters are estimated simultaneously.
It is sometimes harder to converge, but potential errors in the estimation do not propagate.
I have developed a method to find how model parameters may depend on experimental errors.
The process I have worked most with is ion-exchange chromatography, operated in bind and elute mode, and the model I have used most to describe the adsorption process is the steric mass action model.
The calibrated model can then be used to find potential process parameters by optimization. The model can also be used to analyze how the process reacts to different kinds of variations. (Less) - Abstract (Swedish)
- Popular Abstract in Swedish
Det mesta i min avhandling handlar om utveckling av uppreningsprocesser i
läkemedelsindurstin. Den stora kostnaden för läkemedelsföretagen ligger oftast
inte i att producera ett läkemedel, utan att ta fram en produkt. Det är också
långt ifrån alla kandidater till läkemedel som till slut blir en produkt. Detta kan
till exempel bero på att kandidaten inte var tillräckligt effektiv mot det den skulle
behandla eller att den visade sig ha allvarliga bieffekter. Försäljningen av den
produkt som faktiskt når marknaden måste därför täcka kostnaden, inte bara
för den produktens utveckling, utan även för de som inte når marknaden. Ett
... (More) - Popular Abstract in Swedish
Det mesta i min avhandling handlar om utveckling av uppreningsprocesser i
läkemedelsindurstin. Den stora kostnaden för läkemedelsföretagen ligger oftast
inte i att producera ett läkemedel, utan att ta fram en produkt. Det är också
långt ifrån alla kandidater till läkemedel som till slut blir en produkt. Detta kan
till exempel bero på att kandidaten inte var tillräckligt effektiv mot det den skulle
behandla eller att den visade sig ha allvarliga bieffekter. Försäljningen av den
produkt som faktiskt når marknaden måste därför täcka kostnaden, inte bara
för den produktens utveckling, utan även för de som inte når marknaden. Ett
läkemedelspatent varar i ett antalår. För att täcka utvecklingskostnaderna är det
därför viktigt att produkten når marknaden så snabbt som möjligt.
Före en storskalig process framställsningsprocess av läkemedlet är designad,
finns det en begränsad mängd av det. Genom att anpassa en matematisk modell
till ett fåtal experiment kan man förutsäga vad som troligen skulle hända om man
gjorde andra experiment. Fördelen är att efter att modellen har blivit anpassad
går det inte åt mer läkemedel och en simulering får ett svar mycket snabbare
än från experiment. Detta gör att vi kan testa en mycket stor mängd möjliga
processalternativ för att hitta något som verkar lovande. De kombinationer som
verkar lovande kan sedan valideras med experiment.
Vi kan även utvärdera vad som händer med processen om den utsätts för
störningar. I mitt fall är det mest effekter av att processen varierar som unders
ökts. Det kan till exempel innebära att temperaturen inte behöver vara exakt
samma varje gång, utan kan variera lite som den ofta gör i en fabrikslokal. Jag tittar
också på vad som händer om den storskaliga processen inte är lika kontrollerad
som ett experiment i ett laboratorium. Om produkten inte är tillräckligt ren kan
läkemedelsföreget inte sälja det de har producerat. Det innebär en förlust i både
tid och resurser. Om det finns en risk för att mängden föroreningar blir för hög kan
lösningar på hur denna risk minimeras föreslås. Med modellen kan man utvärdera
vilken effekt det får att till exempel temperaturen är lite högre och att saltkoncentrationen
är lite lägre än vad som vore optimalt. Man kan förutsäga hur mycket
mer föroreningar produkten kommer innehålla och hur mycket av produkten som
kommer gå förlorad. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
https://lup.lub.lu.se/record/4128249
- author
- Borg, Niklas LU
- supervisor
- opponent
-
- Prof Seidel-Morgenstern, Andreas, Chemical Process Engineering at University of Magdeburg
- organization
- publishing date
- 2013
- type
- Thesis
- publication status
- published
- subject
- keywords
- Chromatography, Modeling, Simulation, Calibration, Model based analysis
- pages
- 163 pages
- publisher
- Lund University (Media-Tryck)
- defense location
- Lecture hall A at the Center for Chemistry and Chemical Engineering, Getingevägen 60, Lund University Faculty of Engineering
- defense date
- 2013-11-22 13:15:00
- ISBN
- 978-91-7473-682-3
- 978-91-7473-681-6
- project
- PICLU
- language
- English
- LU publication?
- yes
- additional info
- Bernt Nilsson is prof, not assoc prof.
- id
- 20db4579-5cd8-4a23-9cc8-341da40c1197 (old id 4128249)
- date added to LUP
- 2016-04-04 12:15:59
- date last changed
- 2018-11-21 21:09:58
@phdthesis{20db4579-5cd8-4a23-9cc8-341da40c1197,
abstract = {{In my thesis, I have modeled adsorption chromatography and simulated, calibrated, and analyzed models of adsorption chromatography.<br/><br>
While my main focus has been modeling and calibration of the models by estimating the parameters, the models used have been partly new.<br/><br>
The simulations are differentiated from the modeling in that the modeling describes the partial differential algebraic equation, while the simulation describes the discretization and solution of the model.<br/><br>
<br/><br>
When a model is calibrated, the model parameters are estimated to replicate experimental data. While there are many methods to do this sequentially, the method I have used is the inverse method, where all parameters are estimated simultaneously. <br/><br>
It is sometimes harder to converge, but potential errors in the estimation do not propagate.<br/><br>
I have developed a method to find how model parameters may depend on experimental errors.<br/><br>
<br/><br>
The process I have worked most with is ion-exchange chromatography, operated in bind and elute mode, and the model I have used most to describe the adsorption process is the steric mass action model.<br/><br>
<br/><br>
The calibrated model can then be used to find potential process parameters by optimization. The model can also be used to analyze how the process reacts to different kinds of variations.}},
author = {{Borg, Niklas}},
isbn = {{978-91-7473-682-3}},
keywords = {{Chromatography; Modeling; Simulation; Calibration; Model based analysis}},
language = {{eng}},
publisher = {{Lund University (Media-Tryck)}},
school = {{Lund University}},
title = {{Modeling and Calibration of Preparative Chromatography}},
year = {{2013}},
}