粉体中颗粒的粒径和形状是影响其行为的重要因素，许多成熟的技术都可测量这些性质。但对一系列不同的加工过程中这两个参数与流动性的关系却知之甚少，而且由于需求不同，粉体将经由不同的工艺，那么这两个参数的影响可能并不一致，或无法轻易量化。

       该应用案例探讨了在一系列不同的条件下粒径和形状对粉体流动性的影响。

       测量粒径和形状

       对三种药物辅料——乳糖样品 (FlowLac100、SpheroLac 100和InhaLac 230 – Meggle) 评价粒径和形状。其中两种样品 (FlowLac100和SpheroLac100) 粒径分布和D50很相似，但整体形状不同。另两种样品 (SpheroLac 100和InhaLac230) 颗粒形状很相似，

       但粒径和分布不同。

       使用FT4粉体流变仪™分析三种样品。测试结果不仅能区分样品，还揭示了粒径和形状的变化对流动性的影响。

物理属性对粉体行为的影响

动态测试：基本流动能

       三种样品产生的基本流动能 (BFE) 值明显不同，但粒径和形状的差异对结果具有不同程度的影响。在本测试范围中，形状差异造成的影响，说明在动态、低应力的应用中 (例如，混合、进料和输送)，颗粒形貌是影响粉体行为最重要的因素。

整体测试：可压性

       能观察到三个样品的可压缩程度存在明显差异，但在这些条件下，因粒径对颗粒排列方式的影响较大，粒径的影响大于颗粒形状的影响。因此，在固结操作中 (例如，长期存储或压片) 描述粉体行为时，粒径很可能更为重要。

剪切盒测试

       在剪切盒测试中，观察到样品之间的差异较小，说明在高应力操作中 (需要将粉体从静态转变为动态)，颗粒形状的影响可能要比粒径的大。固结时机械互锁和摩擦对流动性有很大影响，因此，表面更光滑、形状更规则的颗粒比粗糙或不规则的颗粒更易流动。

结论

       颗粒粒径和形状都是影响粉体行为的重要特性。但它们的影响程度还取决于在加工过程中粉体所受的条件。操作员可使用FT4粉体流变仪独特的多元方法，使得粉体承受实际加工中经受的应力和流动状态，以量化物理特性的变化对特定单元操作的影响。

       粉体流动性并非材料的固有属性，而是粉体在特定设备中以所需方式流动的能力。成功的加工过程需要粉体与工艺的完美匹配，不同的单元操作对粉体有着不同的需求，相同的粉体在一个过程中性能良好，而在另一个过程中却不佳的情况并不罕见。因此，确保粉体测试条件尽可能与工艺条件相匹配，并使用多元测试评估一系列的条件很重要，因为在单一条件下的单一测试中的趋势可能无法全面表征特定单元操作中的行为。

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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