过饱和度是结晶过程得以进行的推动力。概括的说,结晶过程主要包括成核和生长两个过程。成核又分为初级成核和二次成核。二次成核又主要分为流体剪应力成核和碰撞磨损成核。对于二次成核,是无法避免的的,只能根据成核机理进行减缓。
若想制备大颗粒晶体产品,需要避免初级成核,控制二次成核。这是工业结晶工艺开发和设备设计需要考虑的核心问题之一。
过饱和度大小对成核和生长的定性分析见下图:

控制成核的策略总结如下:
维持稳定的过饱和度,防止结晶器在局部范围内,例如蒸发面、冷却表面、不同浓度的两流股的混合区内,产生过饱和度的波动。(主要成核类型:初级成核)
限制晶体的生长速率,即不以盲目提高过饱和度的方法,达到提高产量的目的。因为过饱和度是晶体成核和生长的驱动力,其影响关系如下图所示:

尽可能降低晶体的机械碰撞能量及几率。主要通过工艺参数调整剂设备、尤其是动设备结构的优化来实现,比如控制适宜的晶浆密度、优化搅拌的结构形式和材质等等来减缓二次成核。
对原料溶液进行加热,过滤等预处理,以消除溶液中可能成为晶核的微粒。实现过程稳定可控的目的。若来料细晶失控,也会导致系统中粒度的不稳定。尤其是固液分离后的母液若返回结晶器内,尤其注意母液中的细晶问题。可以考虑将母液先和原料混合,利用原料浓度低将母液中的细晶先进行溶解来实现。
从结晶器中移除过量的微晶。产品可按粒度分级排出,使符合粒度要求的晶粒得以及时排出,而不使其在结晶器内继续参与循环。若采用分级排料方式,则必须就有细晶消除的功能,否则粒数不稳定会导致产品粒度不稳定。将含有过量细晶的母液取出后加热或稀释,使细晶溶解,然后送回结晶器来实现细晶消除。对于蒸发结晶过程,加热器位置有时候就起到了细晶消除的作用。
调节原料的pH值或加入某些具有选择性的添加剂以改变成核速率。
调整晶浆密度,在过饱和度大的位置,提供足够多的晶体表面供晶体生长。这主要通过设备结构的优化及工艺参数的控制来实现。
开车方式:开车阶段,在物料达到饱和点附近,最好加入晶种,避免爆发成核带来的问题。换言之,开车非常忌讳清液开车,由于清液开车,无法避免初级成核问题,导致系统失控,有可能引起后续操作不稳定现象产生。
