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)都可測量這些性質(zhì)。但對一系列不同的加工過程中這兩個參數(shù)與流動性的關(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粉體流動性的影響。
測量粒徑和形狀
對三種藥物輔料——乳糖樣品 (FlowLac100、SpheroLac 100和InhaLac 230 – Meggle) 評價粒徑和形狀。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流動性的影響。
物理屬性對粉體行為的影響
動態(tài)測試：基本流動能
三種樣品產(chǎn)生的基本流動能 (BFE) 值明顯不同，但粒徑和形狀的差異對結(jié)果具有不同程度的影響。在本測試范圍中，形狀差異造成的影響，說明在動態(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。
整體測試：可壓性
能觀察到三個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，長期存儲或壓片) 描述粉體行為時，粒徑很可能更為重要。
剪切盒測試
在剪切盒測試中，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)閯討B(tài))，顆粒形狀的影響可能要比粒徑的大。固結(jié)時機械互鎖和摩擦對流動性有很大影響，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。
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粉體流變儀獨特的多元方法，使得粉體承受實際加工中經(jīng)受的應(yīng)力和流動狀態(tài)，以量化物理特性的變化對特定單元操作的影響。
粉體流動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，不同的單元操作對粉體有著不同的需求，相同的粉體在一個過程中性能良好，而在另一個過程中卻不佳的情況并不罕見。因此，確保粉體測試條件盡可能與工藝條件相匹配，并使用多元測試評估一系列的條件很重要，因為在單一條件下的單一測試中的趨勢可能無法全面表征特定單元操作中的行為。
作者簡介
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®和通用型粉體測試儀的設(shè)計和持續(xù)發(fā)展方面發(fā)揮了重要作用。Tim與各專業(yè)機構(gòu)合作并參與行業(yè)活動，對促進(jìn)粉體加工領(lǐng)域的發(fā)展做出了
杰出貢獻(xiàn)。
Tim擁有英國薩塞克斯大學(xué)的機電一體化學(xué)位。他是美國結(jié)構(gòu)化有機微粒系統(tǒng)工程研究中心 (Engineering Research Center for Structured Organic Particulate Systems) 許多項目組的導(dǎo)師，并經(jīng)常組織粉體表征和加工領(lǐng)域的行業(yè)會議。作為美國藥學(xué)科學(xué)家協(xié)會 (AAPS) 的“過程分析技術(shù)”焦點小組的前任主席，Tim是制藥技術(shù)編輯顧問委員會的成員，以及《歐洲藥物評論》雜志的行業(yè)專家組成員。Tim還是化學(xué)工程師學(xué)會“顆粒技術(shù)”特別興趣小組的委員會成員、ASTM負(fù)責(zé)粉體和松裝固體的特性和處理的D18.24小組委員會副主席，以及美國藥典 (USP) 通論 — 物理分析專家委員會 (GC-PA EC) 的成員。
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