对于指定新工厂的工艺设计人员，其目标按照设计简介的要求来设计能够持续、高效加工粉体的设备。相比之下，生产团队之一的工程师很少能够更换设备，因此必须努力使用现有工厂设备来获得可接受的操作性能。虽然这些目标有所不同，两个群体需要详细地理解工艺，了解粉体特性与工艺设备之间的相互关系，以及如何结合生产出性能和质量达标的产品。对于颗粒加工业而言，这可能是一项艰巨的挑战。为了成功设计和实现粉体加工流程，工程师需要确定特定单元操作对粉体的具体要求，然后测量粉体对这些环境条件的响应。

       如果是混料从料斗流入压片机进料靴的示例。每当粉体平面低于某一高度时，一批新的粉料就会重新注满料斗。值得注意的是，某些混料再次注入后，短时间内下料流动变得不稳定，可能导致工厂停工。当料斗中的粉体恢复流动时，堵塞现象就会转移到进料靴位置，使得流入模具的流动性差，从而导致粉料填充不均匀。然而并非所有的混料都表现出这种行为。

       图1 - 压片原理

       通过对这些简单工艺步骤的分析，可以得到粉体加工所处的条件。在下料的过程中，料斗出口处的粉料被其上方的粉体重量压缩，重力则是与粉体高度密切相关。当进料靴内的粉体停止流动时，周围机械振动可能导致固结问题。因此粉体对直接压缩或振动所造成固结的响应是高度相关的。如果粉体固结导致流动特性发生重大变化，则有可能出现更多问题。

       通用粉体测试仪在一台仪器中集成了整体、剪切和动态测量功能，因此为工程师提供了直观、灵敏的方法，可以测量运动状态的粉体，并可在固结、预处理、充气甚至流化的状态下分析样品。通过比较样品预处理后的流动能与通过压缩或振实固结的流动能，可得到固结指数（CI）。以这种方式量化了粉体的响应，从而提供了必要的洞察力来合理化上述加工行为。

       通过比较和研究两种不同粉体A和B在模具中的填充性能，可以很好地证明以上论点。试样A的CI值（振实后）为1.11，而试样B的CI值为2.32。这表明试样B是一种更粘的材料，具有非常细微的（4微米）棱角颗粒，受振动的影响明显大于试样A。模具填充试验证实，如果样品B固结后的性能会显著下降，而且也可以从测试结果中得到验证。试样A可能表现出更优异的性能。

好的填充                                                 差的填充

       图2 - 中模填充

       在这种情况下，粉体测试仪的数据设计师具有以下选项 - 选择一个壁面更陡峭的、更容易调节的料斗；遵循减少设备振动的原则；或安装可快速疏通料斗堵塞的组件。利用上述信息，生产团队就可以在料斗填充环节采用更好的方法，并能积极应对堵塞问题。使用较少量的粉料，同时更频繁地加料可能是减少对工艺流程干扰的方法之一。两组粉料采用细化的性能指标并且更有相关性的测试，因此测试结果中获得的信息可以有效地控制设计参数或得到实际方法，从而实现生产目标。

       作者简介：

Tim Freeman，富瑞曼科技有限公司总经理

       自20世纪90年代末，Tim Freeman作为粉体表征公司富瑞曼科技有限公司的总经理，在FT4粉体流变仪®和通用型粉体测试仪的设计和持续发展方面发挥了重要作用。Tim与各专业机构合作并参与行业活动，对促进粉体加工领域的发展做出了杰出贡献。

       Tim拥有英国萨塞克斯大学的机电一体化学位。他是美国结构化有机微粒系统工程研究中心 (Engineering Research Center for Structured Organic Particulate Systems) 许多项目组的导师，并经常组织粉体表征和加工领域的行业会议。作为美国药学科学家协会 (AAPS) 的"过程分析技术"焦点小组的前任主席，Tim是制药技术编辑顾问委员会的成员，以及《欧洲药物评论》杂志的行业专家组成员。Tim还是化学工程师学会"颗粒技术"特别兴趣小组的委员会成员、ASTM负责粉体和松装固体的特性和处理的D18.24小组委员会副主席，以及美国药典 (USP) 通论 - 物理分析专家委员会 (GC-PA EC) 的成员。

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