結晶是一項重要的化工單元操作，在生物工業中也是一個應用十分廣泛的產品分離技術。除了常見的食鹽、蔗糖、食品添加劑等產品外，在氨基酸工業、有機酸工業、抗生素工業中，許多產品最終往往是以結晶形式出現的。較好的晶形、適當的晶體粒度和粒度分布將有利於晶體的運輸、貯存，並防止運輸、貯存過程中晶體產生結塊。
一、結晶過程
晶體是化學均一的固體，但結晶溶液中的雜質卻通常是相當多的。結晶時，溶液中溶質（產物）因其溶解度與雜質的溶解度不同，溶質結晶而雜質留在溶液中，因而互相分離；或兩者的溶解度雖相差不大，但晶格不同，彼此“格格不入”而互相分離（有些場合下可能出現混晶現象）。所以，原始溶液雖含雜質，結晶出來的晶體卻非常純潔。因此，結晶是生產純固體產品，特別是小分子產品最有效的方法之一。
溶質從溶液中結晶出來，要經過兩個步驟：①首先是產生晶核；②晶核在良好的環境中長大。無論是產生晶核還是晶核長大，都需要有一個推動力，來推動結晶過程的順利進行，這個推動力是溶液過飽和度。
過飽和度的大小會影響晶核的形成速度和晶體的長大速度，這兩個速度又影響最終晶體產品的粒度和晶體粒度分布（即晶體質量）。因此，過飽和度是工業上考慮結晶問題的一個極其重要的因素。
二、晶體純度的影響因素
1.母液在晶體表麵的吸藏
從結晶溶液（晶漿）中分離出結晶晶體後的溶液稱為母液。吸藏是指母液中的雜質吸附於晶體表麵，如果晶體生長過快，雜質甚至會機械地陷入晶體。吸藏的雜質可以通過重結晶的方式除去。晶體表麵含有母液是影響晶體產品純度的一個重要因素，因為母液中含有大量雜質，而母液往往會黏附於晶體表麵，影響晶體純度，常需洗滌，以降低雜質含量。從發酵液中直接結晶時，因發酵液中含有發酵菌體細胞，顯微鏡下可觀察到大量的菌體細胞黏附在晶體表麵，即使洗滌也難以除盡。
2.包藏母液
細小晶體易形成晶簇，而晶簇中常機械地包含母液，這種情況稱為包藏。粒度大且較均勻的晶體與粒度小且顆粒參差不齊的晶體相比，離心分離後晶體所夾帶的母液較少，洗滌也比較容易。可見，產品粒度及粒度分布會影響晶體產品的純度。
3.晶習
從發酵液中直接結晶穀氨酸時，如操作不當，片狀結晶很多，穀氨酸晶體（味精廠通常稱之為麩酸）中就會夾帶大量穀氨酸發酵的菌體細胞。過量的菌體夾帶還會導致後道精製工序的中和過濾操作非常困難。
三、成核現象
溶質（如某產物）在溶液中的成核現象（生成晶核）在結晶過程中占有舉足輕重的地位。成核現象可歸納為三種形式：
（1）初級均相成核溶液在不含外來物體時自發產生晶核，稱為初級均相成核。
（2）初級非均相成核在外來物體（如大氣微塵）誘導下產生晶核的現象稱為初級非均相成核。初級均相成核和初級非均相成核又可統稱為初級成核。
（3）二次成核溶液中已有溶質晶體存在的條件下形成晶核的現象稱為二次成核。二次成核中又以接觸成核占主導。
接觸成核是指新生的晶核是晶漿（有晶體存在的結晶溶液）中已有的晶體顆粒，即在結晶器中與其他固體接觸碰撞時產生的晶體表層的碎粒。