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Digital design of crystallization processes using statistical machine learning

delete2025-12-10
delete0
PRE
AI
Y
Yash Barhate
Y
Yung Shun Kang
N
Neda Nazemifard
C
Ch. Renner
Y
Yihui Yang
C
Charles D. Papageorgiou
Z
Zoltan K. Nagy *
DOI:10.1016/j.compchemeng.2025.109518delete
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摘要

摘要

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本研究提出了一种通用的统计机器学习(ML)驱动的结晶过程设计建模工作流程,作为传统机理性种群平衡建模方法在不可行情况下的实用替代方案。所提出工作流程的关键亮点包括:通过合成数据增强来减少对大量实验数据集的依赖;整合主动学习策略以迭代建议实验条件并优化实验数据集;以及成功在Quality-by-Digital-Design(QbDD)框架内部署ML模型。该方法的有效性通过两个案例研究进行展示:(1)涉及一种农药化合物的计算机模拟研究;(2)涉及一种工业制药化合物的实验案例研究。在这些场景中训练的ML模型在预测关键质量属性(CQAs)时,预测误差低于10%。这些模型随后支持了确定性和概率性设计空间分析,并进行了基于模型的过程优化,最终通过实验验证确认。尽管该方法通过结晶过程进行示例,但它提供了一种通用的、系统化的ML模型开发框架,适用于反应和其他复杂过程系统。

期刊

C
Computers and Chemical Engineering
IF:
3.9
论文数:
8.1K
被引数:
1.7W

机构

P
Purdue University
学者数:
2.7W
论文数: 2.1W
被引数: 147
T
takeda pharmaceuticals international company
学者数:
35
论文数: 3
被引数: 0
引用论文

引用论文

Application of feedback control and in situ milling to improve particle size and shape in the crystallization of a slow growing needle-like active pharmaceutical ingredient
err2017-11-01
err39
PREAI
errYang, Yang; Pal, Kanjakha; Koswara, Andy; Sun, Qingqing; Zhang, Yuqi; Quon, Justin; McKeown, Rahn; Goss, Charles; Nagy, Zoltan K.
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