粉體中顆粒的粒徑和形狀是影響其行為的重要因素，許多成熟的技術(shù)都可測(cè)量這些性質(zhì)。但對(duì)一系列不同的加工過程中這兩個(gè)參數(shù)與流動(dòng)性的關(guān)系卻知之甚少，而且由于需求不同，粉體將經(jīng)由不同的工藝，那么這兩個(gè)參數(shù)的影響可能并不一致，或無法輕易量化。
該應(yīng)用案例探討了在一系列不同的條件下粒徑和形狀對(duì)粉體流動(dòng)性的影響。
測(cè)量粒徑和形狀
對(duì)三種藥物輔料——乳糖樣品 (FlowLac100、SpheroLac 100和InhaLac 230 – Meggle) 評(píng)價(jià)粒徑和形狀。其中兩種樣品 (FlowLac100和SpheroLac100) 粒徑分布和D50很相似，但整體形狀不同。另兩種樣品 (SpheroLac 100和InhaLac230) 顆粒形狀很相似，
但粒徑和分布不同。
使用FT4粉體流變儀™分析三種樣品。測(cè)試結(jié)果不僅能區(qū)分樣品，還揭示了粒徑和形狀的變化對(duì)流動(dòng)性的影響。
物理屬性對(duì)粉體行為的影響
動(dòng)態(tài)測(cè)試：基本流動(dòng)能
三種樣品產(chǎn)生的基本流動(dòng)能 (BFE) 值明顯不同，但粒徑和形狀的差異對(duì)結(jié)果具有不同程度的影響。在本測(cè)試范圍中，形狀差異造成的影響，說明在動(dòng)態(tài)、低應(yīng)力的應(yīng)用中 (例如，混合、進(jìn)料和輸送)，顆粒形貌是影響粉體行為最重要的因素。
整體測(cè)試：可壓性
能觀察到三個(gè)樣品的可壓縮程度存在明顯差異，但在這些條件下，因粒徑對(duì)顆粒排列方式的影響較大，粒徑的影響大于顆粒形狀的影響。因此，在固結(jié)操作中 (例如，長(zhǎng)期存儲(chǔ)或壓片) 描述粉體行為時(shí)，粒徑很可能更為重要。
剪切盒測(cè)試
在剪切盒測(cè)試中，觀察到樣品之間的差異較小，說明在高應(yīng)力操作中 (需要將粉體從靜態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)態(tài))，顆粒形狀的影響可能要比粒徑的大。固結(jié)時(shí)機(jī)械互鎖和摩擦對(duì)流動(dòng)性有很大影響，因此，表面更光滑、形狀更規(guī)則的顆粒比粗糙或不規(guī)則的顆粒更易流動(dòng)。
結(jié)論
顆粒粒徑和形狀都是影響粉體行為的重要特性。但它們的影響程度還取決于在加工過程中粉體所受的條件。操作員可使用FT4粉體流變儀獨(dú)特的多元方法，使得粉體承受實(shí)際加工中經(jīng)受的應(yīng)力和流動(dòng)狀態(tài)，以量化物理特性的變化對(duì)特定單元操作的影響。
粉體流動(dòng)性并非材料的固有屬性，而是粉體在特定設(shè)備中以所需方式流動(dòng)的能力。成功的加工過程需要粉體與工藝的完美匹配，不同的單元操作對(duì)粉體有著不同的需求，相同的粉體在一個(gè)過程中性能良好，而在另一個(gè)過程中卻不佳的情況并不罕見。因此，確保粉體測(cè)試條件盡可能與工藝條件相匹配，并使用多元測(cè)試評(píng)估一系列的條件很重要，因?yàn)樵趩我粭l件下的單一測(cè)試中的趨勢(shì)可能無法全面表征特定單元操作中的行為。
作者簡(jiǎn)介
Tim Freeman，富瑞曼科技有限公司總經(jīng)理
自20世紀(jì)90年代末，Tim Freeman作為粉體表征公司富瑞曼科技有限公司的總經(jīng)理，在FT4粉體流變儀®和通用型粉體測(cè)試儀的設(shè)計(jì)和持續(xù)發(fā)展方面發(fā)揮了重要作用。Tim與各專業(yè)機(jī)構(gòu)合作并參與行業(yè)活動(dòng)，對(duì)促進(jìn)粉體加工領(lǐng)域的發(fā)展做出了
杰出貢獻(xiàn)。
Tim擁有英國(guó)薩塞克斯大學(xué)的機(jī)電一體化學(xué)位。他是美國(guó)結(jié)構(gòu)化有機(jī)微粒系統(tǒng)工程研究中心 (Engineering Research Center for Structured Organic Particulate Systems) 許多項(xiàng)目組的導(dǎo)師，并經(jīng)常組織粉體表征和加工領(lǐng)域的行業(yè)會(huì)議。作為美國(guó)藥學(xué)科學(xué)家協(xié)會(huì) (AAPS) 的“過程分析技術(shù)”焦點(diǎn)小組的前任主席，Tim是制藥技術(shù)編輯顧問委員會(huì)的成員，以及《歐洲藥物評(píng)論》雜志的行業(yè)專家組成員。Tim還是化學(xué)工程師學(xué)會(huì)“顆粒技術(shù)”特別興趣小組的委員會(huì)成員、ASTM負(fù)責(zé)粉體和松裝固體的特性和處理的D18.24小組委員會(huì)副主席，以及美國(guó)藥典 (USP) 通論 — 物理分析專家委員會(huì) (GC-PA EC) 的成員。
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