制样粉粹机

p style="text-align: justify text-indent: 2em "固体制剂与液体制剂相比，制备过程复杂，质量控制的风险比较大，但服用方便，携带方便，相对稳定等优点深受患者欢迎，在医药产品中约占70％～80%。固体制剂的起始原料是药粉，为保证固体制剂的产品质量和生产过程的顺利进行，往往对药物进行加工和处理，如粉碎、分级、混合、制粒、干燥、压片等，每一步单元操作都渗透着粉体技术的应用。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "随着现代科学的发展，GMP规范化和QbD理念的推广，使固体药物制剂的研究、开发和生产从经验模式走上量化控制的科学化轨道，粉体的基础理论和处理方法不断渗入到固体制剂的制备过程中，引起了药学工作者的广泛兴趣和观注。/pp style="text-align:center"a href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/KLDHFIRST/" target="_self"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 222px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/ae15d991-826d-4641-b0f5-0f8e6fdff626.jpg" title="540_200.jpg" alt="540_200.jpg" width="600" height="222" border="0" vspace="0"//a/pp style="text-align: center "span style="font-family: 隶书, SimLi color: rgb(0, 176, 240) "4月9日上午9:30，崔福德教授将做客仪器信息网公益网络讲堂，带来《药物粉体的流动性及其测定方法》的视频直播报告，欢迎网友们报名预约听课名额/span/pp style="text-align: center "span style="font-family: 隶书, SimLi "（/spana href="https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/KLDHFIRST/" target="_self" style="color: rgb(255, 0, 0) text-decoration: underline font-family: 隶书, SimLi "span style="font-family: 隶书, SimLi "strongspan style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai color: rgb(255, 0, 0) "点击进入报名地址/span/strongstrongspan style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai color: rgb(255, 0, 0) "/span/strongstrong/strong/span/aspan style="font-family: 隶书, SimLi "）/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "粉体系指无数个固体粒子的集合体，粒子是粉体运动的最小单元。在药物固体制剂中，常用的粒度范围为从药粉的1µ m到片剂的10mm左右。我们通常接触到的“粉”和“粒”都属于粉体的范畴，通常将≤100 µ m的粒子叫“粉”，＞100 µ m的粒子叫“粒” ，从感觉上“粉”流动性差，“粒”流动性好。我们把100μm叫临界粒度。/pp style="text-align:center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/8ff31fba-d4c0-4bc0-949f-20ea2827fb2f.jpg" title="崔福德教授专栏：粉体技术在药物固体制剂中的应用及展望.png" alt="崔福德教授专栏：粉体技术在药物固体制剂中的应用及展望.png"//pp style="text-align: justify text-indent: 2em "组成粉体的单元粒子可能是单体结晶或单体颗粒，也可能是多个单体粒子聚结在一起的颗粒，我们将前者称为一级粒子（primary particles）；将后者称为二级粒子(second particles)，如图2所示。在固体制剂的制备过程中，粉碎就是一级粒子的加工过程，制粒是二级粒子的加工过程。/pp style="text-align:center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/05743d5a-a6e6-49ac-8704-7d9658e738b1.jpg" title="崔福德教授专栏：粉体技术在药物固体制剂中的应用及展望2.png" alt="崔福德教授专栏：粉体技术在药物固体制剂中的应用及展望2.png"//pp style="text-align: justify text-indent: 2em "物态有三种，即固体、液体、气体。液体与气体具有流动性，而固体没有流动性。但固体形成粉体状之后，则具有与液体相类似的流动性，具有与气体相类似的压缩性，也具有固体固有的成形性，所以有人把粉体列为“第四种物态”来进行研究。/ph1 label="标题居中" style="font-size: 32px font-weight: bold border-bottom: 2px solid rgb(204, 204, 204) padding: 0px 4px 0px 0px text-align: center margin: 0px 0px 20px "span style="color: rgb(0, 176, 80) font-size: 18px "粉体性质简介/span/h1p style="text-align: justify text-indent: 2em "粉体性质受各个粒子几何学性质的影响，因此通常把单个粒子的几何学性质叫粉体的第一性质（primary properties)，把粒子集合体的粉体性质叫粉体的第二性质（second properties)。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "粉体的第一性质有：粒子的形状、大小、表面粗糙度，比表面积等，是粉体的最基本性质，这些性质的变化直接影响粉体的第二性质。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "粉体的第二性质有：密度、空隙率、吸湿性、润湿性、粘附性、凝聚性 、流动性、充填性、压缩成形性等。也有把与工艺过程相关的性质，如流动性，充填性，压缩成形性叫粉体的第三性质。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "粒径是粉体的最基本性质，粒径的改变影响着粉体的所有性质。因此粒径是固体制剂的制备过程中首先要控制的粉体性质。粒径的表达方式有多种，如图3所示。表达方式不同，表现出不同大小，因此必须表明是什么粒径。另外，粉体中所含粒子的形状大小各异，所以往往不是一个特定常数，而是一个平均值或粒度分布或范围值。/pp style="text-align:center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/4d35b1fe-e87b-402d-af83-c1c850bcad6c.jpg" title="崔福德教授专栏：粉体技术在药物固体制剂中的应用及展望3.png" alt="崔福德教授专栏：粉体技术在药物固体制剂中的应用及展望3.png"//pp style="text-align: justify text-indent: 2em "值得注意的是，粉体的其他性质也往往有多种表达方式，如流动性的表达方式有休止角，流出速度，压缩度，Hausner比，流动因素等。/ph1 label="标题居中" style="font-size: 32px font-weight: bold border-bottom: 2px solid rgb(204, 204, 204) padding: 0px 4px 0px 0px text-align: center margin: 0px 0px 20px "span style="color: rgb(0, 176, 80) font-size: 18px "固体制剂的制备工艺路线/span/h1p style="text-align: justify text-indent: 2em "图4归纳了制备不同固体剂型的工艺路线，即，粉碎/过筛—混合—制粒—干燥—整粒—混合—压片等以及湿法制粒的现代制粒技术。可以看出，固体制剂的制备过程都与粉和粒打交道，充分说明固体制剂的制备过程就是粉体的处理过程。/pp style="text-align:center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/b6423ced-496a-4e0c-b4b9-490dc939dbd3.jpg" title="崔福德教授专栏：粉体技术在药物固体制剂中的应用及展望4.png" alt="崔福德教授专栏：粉体技术在药物固体制剂中的应用及展望4.png"//pp style="text-align: justify text-indent: 2em "下面介绍制剂过程中常用的一些粉体性质。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "粒度是粉体的最基本性质，而且直接影响其他粉体性质的关键性质，因此首先要掌握的粉体性质。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "原料药的粉碎/过筛是在所有固体制剂的制备过程中，首先进行的单元操作，目的是控制药物颗粒大小。药物是制剂的核心，药物颗粒大小直接影响制剂产品质量。小而均匀的药物颗粒：①有利于各成分的混合均匀；②有利于难溶性药物的溶出；③有利于药物的压缩成形。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "然而减小粒径之后表面能增加，静电力的增加；从而产生粘附性（Adhesion）、粘着性（Cohesion）而团聚、结块等，反而不利于流动和混合均匀，因此加入适宜辅料和制粒手段等改善药物的粉体性质。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "绝大多数固体制剂的处方中都含有各种辅料，如稀释剂（赋形剂）、粘合剂、崩解剂，助流剂，润滑剂，pH调节剂，润湿剂等，不同辅料负有不同功能，以满足固体制剂质量的要求。辅料是药物制剂必不可少的组成部分，药剂人常说的“没有辅料就没有剂”的说法，一语道破了辅料在制药工业中的重要地位。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "另一方面，制剂技术和制药设备是粉体操作顺利进行的保障，保证制剂产品质量的重要工具。因此选择适宜辅料以及采用适宜的制备技术与设备是制剂研究的主要内容。/ph1 label="标题居中" style="font-size: 32px font-weight: bold border-bottom: 2px solid rgb(204, 204, 204) padding: 0px 4px 0px 0px text-align: center margin: 0px 0px 20px "span style="color: rgb(0, 176, 80) font-size: 16px "原辅料的粉体性质与制备工艺的相关性/span/h1p style="text-align: justify text-indent: 2em "以片剂的制备工艺为例说明原辅料的粉体性质与制备工艺的关系。归纳片剂的制备过程分为两大类或四小类：/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strong（i）制粒压片法/strong — ①湿法制粒压片法；②干法制粒压片法；/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strong（ii）直接压片 /strong— ③粉末（结晶）直接压片法；④半干式颗粒压片法。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "压片过程无论采用哪种方法压片，物料需要经过三大步骤——充填，压缩，推片，而顺利完成这些步骤所必须具备的三大要素是：流动性，压缩成形性，润滑性。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "①流动性—影响预压物料顺利流入模子的充填性，影响片重差异；/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "②压缩成形性—影响物料的可压片性，是制备优质片剂的保障；/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "③润滑性—影响片剂与模壁之间的摩擦力，影响使片剂完整顺利地推出模子。通常，药物本身不具备这些性质，因此需要辅料的帮助和经过一系列制剂处理后才能满足压片工艺所需的粉体性质。下面介绍各制备方法对物料粉体性质的要求与解决措施。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strong1. 湿法制粒压片法 /strong 对原/辅料粉体性质的要求不高，主要通过制粒的方法解决原辅料粉体性质不足的问题。前已述及，制备固体制剂的第一步是粉碎，粉碎后的药物粒径（一级粒子）很小，流动性很差，但后续的制粒过程给予了很好的修复机遇。药物粉末与稀释剂等辅料混合均匀后淡化药物的特性，加之实施制粒工艺后可以获得流动性优良的颗粒（二级粒子）。而且在湿法制粒时，粘合剂将药物和辅料均匀粘接在一起，润湿颗粒表面，经干燥后，不仅防止不同成分的离析，而且表面改质，显著提高药物的压缩成形性。然而湿法制粒不得当也会带来不少麻烦，如：①压片过程中粘冲，顶裂，涩冲，重量差异，等；②压片后片剂的崩解性，溶解性，含量均匀性，片剂硬度等不合格。因此严格控制制粒质量，避免过分制粒或制粒不足的现象发生。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "湿法制粒压片法，辅料的用量相对少，原辅料粉体性质的改善比较显著，是首选的压片工艺，应用最为广泛。主要缺点是对湿热不稳定的药物不适用。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strong2. 干法制粒压片法/strong 干法制粒是将原辅料的混合物压制成薄片状或大片状后粉碎制粒的方法。制粒后显著改善流动性和压缩成形性，因此对原料粉体性质的要求并不高，但对辅料粉体性质的要求较高。辅料应具备较好的塑性变形，压缩成形性好或具有干粘合剂的作用，不然先压制薄片状后粉碎制粒时容易碎成粉状，颗粒的产率不高。主要是对湿热不稳定的药物需要制粒时所采取的有效方法。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strong3. 粉末直接压片法/strong 将药物和辅料混合均匀后直接进行压片的方法。工艺路线最短，制备工艺最简单的压片方法，但对原/辅料的粉体性质的要求高。如果原料药的粒径大小适宜，密度较大，流动性较好时可以通过辅料的帮助能够满足压片所需的粉体性质。直接压片法，一般辅料的用量较大才能有效改善药物的粉体性质，因此处理剂量较大的药物或微粉化的难溶性药物时，不适合采用直接压片法。直接压片法在操作过程中药物和不同辅料分离的风险和装量不均的风险，因此特别关注含量均匀性和片重差异。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strong4. 半干式颗粒压片法/strong 将辅料制粒后和药物粉末混合，直接压片的方法。药物含量较低，流动性很差时，粘附于辅料颗粒表面，靠辅料的作用增强流动性，压缩成形性。压片工艺所要求的粉体性质完全由辅料颗粒粉体性质来满足。药物的稳定性差，制粒困难时，可采用这种方法压片。/ph1 label="标题居中" style="font-size: 32px font-weight: bold border-bottom: 2px solid rgb(204, 204, 204) padding: 0px 4px 0px 0px text-align: center margin: 0px 0px 20px "span style="color: rgb(0, 176, 80) font-size: 16px "粉体流动性的影响因素与改善方法/span/h1p style="text-align: justify text-indent: 2em "粉体的流动性是固体制剂的制备过程得以顺利进行的关键性质。影响粉体流动性的因素很多，如粒子大小、粒度分布、粒子形态、堆密度、表面状态等，加上粒子间的粘着力、摩擦力、范德华力、静电力等作用阻碍粒子的自由流动。其中重点关注的粉体性质是粒径和颗粒密度（重力影响）。/pp style="text-align:center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/7d0c5da0-7ceb-4db9-baac-00bbf17559a7.jpg" title="崔福德教授专栏：粉体技术在药物固体制剂中的应用及展望5.png" alt="崔福德教授专栏：粉体技术在药物固体制剂中的应用及展望5.png"//pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strong（1）粒度的影响：/strong图5无机物粉末的粒子径与重力/粘附力的实验结果，重力与粘附力相同的临界直径是50µ m，有研究报道，有剂化合物的临界点在100µ m左右。粒径小于临界直径时，粘附力大于重力，；而粒径大于临界直径时，重力大于粘附力，颗粒易于离开颗粒而流动。如乳糖粉末，粒径小于74 µ m时，休止角为60° ；而制粒后粒径在149～420 µ m范围，休止角为38° ，大大改善了乳糖的流动性。说明粒径大，有利于流动，但粒度过大，分装时易产生重量差异。因此在流动性满足生产的前提下粒度越小越有利于充填量的均匀。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strong（2）颗粒密度的影响：/strong颗粒密度大，重力发挥作用，易于流动，不同制粒方式或使用不同粘合剂的不同用量，都可以改变颗粒的堆密度，从而改变其流动性。一般颗粒密度大于0.4g/ml时可以满足生产时对流动性的要求。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strong（3）粒子形态及表面粗糙度：/strong颗粒表面粗糙度增加，颗粒间摩擦力就增加，会影响流动性。极端例子：表面光滑的球形粒子，减少接触点数，减少摩擦力，可显著提高流动性。但过于光滑表面的球形颗粒反而易于离析，影响混合均匀度。因此微丸和粉末的混合不易混合均匀。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strong（4）制剂过程中经常加入助流剂：/strong以提高流动性。常用助流剂为滑石粉，微粉硅胶等。助流剂吸附于物料颗粒的粗糙表面减少颗粒间摩擦，减少阻力，减少静电力等。但助流剂过多时，产生助流剂粉的离析反而增加阻力。因此必须适量加入，一般加入量为 0.5%～2%。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "另外，粉体的吸湿性也不可忽略。因粉体的表面积大，易于吸附空气中的水分，增强粘着力，影响流动性。因此，必须在适宜的空气环境中操作。但过分干燥时也易产生静电，也不利于流动。特别是处理水溶性物料时必须在物料的临界相对湿度以下操作。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "总之，根据药物和辅料的具体性质灵活采用有效措施改善粉体性质。/ph1 label="标题居中" style="font-size: 32px font-weight: bold border-bottom: 2px solid rgb(204, 204, 204) padding: 0px 4px 0px 0px text-align: center margin: 0px 0px 20px "span style="color: rgb(0, 176, 80) font-size: 16px "展 望/span/h1p style="text-align: justify text-indent: 2em "随着现代科学的进步和制药行业的发展以及质量源于设计（QbD）理念的推广，粉体技术在固体制剂中的应用越来越受到广泛的关注。粉体技术的应用将为固体制剂的处方设计、生产过程以及质量控制等方面提供科学的理论依据，从经验控制提高到量化控制的境界。同时，制药工业的不断发展也对粉体技术提出了更高、更新的要求，粉体技术也有了更广阔的发展空间，必将得到更完善的发展和提高，从而促进制药工业的发展。span style="text-indent: 2em " /span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strong参考文献：/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "[1] 粉体工学会 製剤と粒子設計部. すぐに役に立つ粒子設計加工技術、じほう株式会社、2003 /pp style="text-align: justify text-indent: 2em "[2] 崔福德，药剂学，第7版，北京，人民卫生出版社，2011/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "[3]由田昌樹、『製品品質を左右する粉砕、造粒、乾燥、整粒、混合工程』；《製剤設計、製造技術の新たな潮流》日本薬剤学会　製剤技術伝承委員会，2018/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "[4]片岡捷夫，『打錠工程の注意点と打錠障碍』、《経口投与製剤の製剤設計と製造法》日本薬剤学会　製剤技術伝承委員会。2018/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "[5]平井 真一郎，「製剤設計の重要性と具体例」 《経口投与製剤の製剤設計と製造法》日本薬剤学会　製剤技術伝承委員会。2018/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "[6] 卢寿慈. 粉体技术手册. 北京：化学工业出版社，2004/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "[7] Developing Solid Oral Dosage Forms. Pharmaceutical theory and practice, Elservier Inc. ,2009/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "[8] Stephen W. Hoag and Han-PinLim. Particle and Powder Bed Properties[M]//Larry L. Augsburger, Stephen W. Hoag. Pharmaceutical Dosage Forms: Tablects, 3rd ed., vol. 1, New York, Informa Healthcare USA, Inc., 2008/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strong作者简介：/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strongimg style="max-width: 100% max-height: 100% width: 150px height: 181px float: left " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/ffd28603-f893-43b5-a09b-8c264775a7f7.jpg" title="8be28db4-4de5-4d4a-8a21-f712abe984a8.jpg" alt="8be28db4-4de5-4d4a-8a21-f712abe984a8.jpg" width="150" height="181" border="0" vspace="0"/崔福德：/strong中国颗粒学会-生物颗粒专委会主任委员，中国颗粒学会常务理事，沈阳药科大学教授、博士生导师。1969年毕业于沈阳药科大学，留校任教，于1996年在日本岐阜药科大学取得药学博士学位。1996年晋升为《药剂学》教授，博士生导师，2008年被评为国家教学名师，2011年退休。工作期间，主编人民卫生出版社第五、六、七版《药剂学》；主编中国医药科技出版社，教育部面向21世纪课程教材，第一，二板《药剂学》。主译化学工业出版社《药物粉体的压缩技术》。培养博士43人，培养硕士44人；申报中国发明专利22项，授权专利16项；获得新药证书3项，临床批件5项；发表研究论文200多篇，SCI收载论文80多篇，连续五年（2014-2018）在Elservier SCI高被引论文榜上有名。主要研究方向是药物制剂新技术与新剂型的研究。多年来进行了“难溶性药物固体分散体的制备技术”，“纳米粒的制备技术”，“蛋白多肽类药物口服制剂，长效注射微球制剂的研究”，“药物粉体性质在固体制剂中的应用“，“压缩成形性研究”等。先后组织国际会议3次，国内会议3次。 目前还任国际药剂学杂志（IJP）编委，亚洲药物制剂科学杂志（AJPS）的名誉主编，《药剂学》网络版杂志名誉主编。/p

当您看到白白胖胖卖相特别诱人的豆芽，可要小心了。它可能是加入了无根剂、漂白粉、增粗剂等添加剂催发的豆芽。　　长期食用这些用化学药品浸泡过的豆芽，会对人体产生一定的影响，甚至会致癌。　　17日，沈阳公安联合工商、农委、质监等部门，将6个制售“化学豆芽”的黑窝点端掉。　　其中一个黑窝点位于沈阳市和平区浑河堡乡下河湾村的一个小院内，一间约150平方米的平房内，灯光昏暗。　　里边放置了50多个用白塑料布搭成的方型桶，每个约有一米高，里边是正在催发的豆芽，催发好的豆芽白白胖胖，每根都约15厘米长，色相诱人，但空气里却散发着一股酸臭味。　　该窝点的老板蹇某称，他每日能出货约2000斤，送入各个卖菜点，主要为长白、砂山地区，已经干了半年多。　　他承认用无根剂发豆芽，“这是正常生豆芽的方法。”当记者问为啥豆芽这么长时，他答：“我的豆芽不长，哪的豆芽都这么长。”　　警方介绍，收到群众举报后，昨日凌晨在该加工点周围蹲守。凌晨4时20分，该加工点人员用三轮车运豆芽至市场准备销售时，被警方截获。　　质监部门的检验报告显示，这批豆芽中含有亚硝酸钠、尿素、恩诺沙星等，其中尿素最高含量每千克达到540毫克。其加工所用药物增粗剂中检出尿素，保险粉(工业漂白用)中检出连二亚硫酸钠。　　警方组织30名警力奔赴张士开发区胜发市场，拦截5辆拉豆芽的车，了解其进货情况，又追踪到其他制售该豆芽窝点，最大的一个面积达500平方米。昨日在全市共查扣6个制售“化学豆芽”的黑窝点。案件正在进一步审理中。　　沈阳市公安局副局长安锦荣介绍，“公安局及有关部门决心非常大，一定要把这类违法犯罪行为狠狠打到底。”针对食品安全方面的打击要依靠全社会力量，市民如果发现，要及时向警方举报。

测试结果有助于设计方案和原料的选择。工业催化剂作为一种复杂材料，需要不断精制提高加工效率同时减少对环境产生的影响。催化剂能够提高原料灵活性，降低能耗，增加选择性和延长使用寿命，对石油化工可持续性的提升发挥了重要的作用。对于商业化非均相催化剂，添加粘合剂、填料、致孔剂和增塑剂等，将活性相和载体转化为特定几何形状和性能稳定的产品。由于大多数催化剂成分为粉料，因此有效的粉体加工是催化剂高效生产的先决条件。托普索公司位于丹麦灵比，作为化工、炼油行业中高性能催化剂和专利技术的全球领导者，提供超过150种催化剂。该公司应用粉体表征技术，如ft4粉体流变仪，对催化剂生产设备的设计方案进行优化，改进原料的选择。确定与粉体传输过程密切相关的特性，从而制定设备选型的标准，最大限度降低新工厂的运行成本。此外，辅助筛选原料，降低意外停工的风险，有助于加快粉体加工效率。催化剂生产非均相催化剂加工简单，生产高效，在炼油和化工行业中尤为普遍。这种催化剂是多元络合物，结构为毫米尺度，化学性能和机械性能优异[1]。化学性能取决于活性相的有效分散和传质、传热的精确控制。催化剂寿命，即维持反应和选择性的时间，是关键的商业因素。控制机械性确保整个催化剂床层产生的压力降可控，维持稳定、长效反应所需的机械强度。机械摩擦也会破坏催化剂性能。从活性相和载体的结合开始，配方开发人员通过一系列添加剂的组合，实现催化剂工业化并满足工艺需求。添加剂包括炭黑或淀粉等致孔剂——热处理分解，形成颗粒内孔隙，以及增强机械成型的增塑剂和润滑剂[2]。催化剂的生产取决于这些成分的有效组合和重现。作为一个复杂、多步骤过程，主要涉及[2，3]：• 粉料原料的准备；• 通过喷雾干燥、球化、压实、湿法造粒、挤出等过程形成的预混物和团聚“中间体”；• 硬化和精制，例如还原，洗涤涂层或离子交换。粉体传输和可控定量，作为众多加工过程的基本要素，要求设计方案和操作实践的效率最大化。除了特定的单元操作，还需表征粉体，理解、解释并控制催化剂整个生产过程的表现。托普索公司通常使用激光衍射法测试粒径分布，振实密度评价原料和中间体。但凭这些数据去选择和确定加工设备仍不可靠。此外，这些测试并未充分评估原料的替代品是否匹配特定工艺。单凭这些测量技术，工艺方法的开发无法达到最优，包含一定程度的错误，引入新物料或更换供应商时停机的风险增大。托普索公司还加入了罗格斯大学催化剂制造联盟。这一小组汇集了不同学科的研究学者，从事催化剂生产改进项目。成果之一是基于动态、剪切和整体粉体特性的测试[4]，开发出更好的方法选择催化剂组分的失重（liw）进料器。托普索公司运用此项工作的成果来设计、选择和优化liw进料器；现有粉体测试在实践过程中极具潜力，同时也提高了公司对这一收益的认知。托普索公司使用ft4粉体流变仪进行内部评估，获得75种原料的动态、剪切和整体特性数据（总计超过25个特性）。在此成功试验的基础上，公司于2012年购买仪器成为用户。确定设计方案为了优化新仪器的应用，托普索公司进行深入评估，包括运用主成分分析（pca），建立原料特性数据库，确定能否减少常规测量的次数，最大程度地减少成本，这也是一个重要的商业考虑。公司还进行了不同粉体传输设备性能与特定粉体特性相关性的研究。这项工作确定了粉体传输应用中三个关键的属性：可压性，透气性和粘结应力。可压性量化粉体受到固结应力时的体积变化，通过测量整体密度与所施加正应力的函数（图1左、中）得到。虽然粘性较强的粉体相比自由流动的材料更可压，pca分析说明可压性是独立变量，与其他参数无关。关键粉体整体特性图1.测量可压性（左、中）和透气性（右）有助于理解粉体行为。透气性测量了粉体对于气流的阻力，通过测量特定固结压力下粉床压力降与气流速度的函数（图1右）得到。空气不易夹带，能够轻松穿过透气性较好的粉体，与之相比，透气性较差的粉体容易滞留空气。透气性与传输过程极其相关，例如气动传输和料斗下料。粘结应力由剪切盒确定，该测试测量了固结粉层相对另一粉层剪切所需的应力。剪切盒主要量化固结粉体从静止到流动变化的难易程度。因此，粘结应力与固结的粉体、低流速工艺操作最为相关，尤其是料斗下料过程。通过评估这三个特性，托普索公司能够选择最佳的传输方式，使用气动传输或者流体隔膜泵。由于气动传输设备的造价较高，需要适合的排气系统来清除粉体夹带的空气，因此这一决定具有重大的成本影响。通常流体隔膜泵的安装成本仅为气动传输系统的10-30%。已有的设计方案，需要大约一年的时间开发并获得批准，原则如下：• 如果可压性小于36%，适合流体隔膜泵。• 如果可压性大于38%，需要气动传输系统。• 如果可压性介于36-38%，选择取决于透气性和粘结应力的值。由此确定两种方式的抉择标准。作为可压性测试的结果之一，粉体的松装密度也很重要，由此决定所选系统的传输能力。量化选用这一方式累积节省的成本也非常容易。一套全新气动传输系统成本约为80000美元，而流体隔膜泵系统通常少花费约55000美元。根据现有的设计标准确定传输系统，托普索公司自2012年底起成功安装了六套流体隔膜泵系统，并且从2015年起更换了两个现有的气动传输系统。假设每个流体隔膜泵系统的成本为气动传输系统的30%，仅根据新安装系统的保守估计，对于整体造价约34万美元的项目而言，使用粉体流变仪进行成本缩减也很可观。这说明对仪器的明智投资获得了巨大回报。优化原料的选择此外，深入的粉体表征也优化了原料选择。这项工作的目的是筛选粉体特性，可靠预测催化剂生产过程中新材料的性能，也无需投入实际工厂试验，更具体地说，确认新材料与现有材料的性能可比。这种评估在更换供应商或使用替代原料时十分关键，特别是选用价格较低的替代材料缩减成本。粉体测试仪器可以获得：• 剪切特性，包括壁面摩擦角，尤其是研究料斗性能，与连续粉体流动相关的料斗倾角和下料口尺寸；• 可压性和松装密度；• 动态特性包括基本流动能（bfe）和稳定性指数（si）用于评估粉体动态流动性。动态粉体性能通过测量桨叶旋转穿过样品时阻力和扭矩（图2）得到[5]。向下行径穿过预处理后的样品产生bfe值，这是一个高度灵敏的流动性参数，量化了低应力条件下受约束流动的行为。重复bfe测试还可以量化粉体的稳定性，结果为si，该值的定义是多次测试前后bfe值的比值。si接近于1说明粉体物理性能稳定；该值高于或低于1通常与分层、摩擦或团聚等现象有关，这些都可能导致性能变差。动态粉体特性图2.动态特性非常敏感，与不同工艺性能相关。这一测试可以确定粉料在投入工厂前，不同供应商或原料替代品的表现是否良好。粉体加工过程是否会发生间歇传输或堵塞，导致意外停机，从而影响生产效率。因此，能够在不中断工厂生产的情况下找出潜在问题是一大收获。公司现在定期参考上述指标筛选材料，同时全面分析新材料，增补原始数据库，逐步优化实践并扩展粉体测试仪器所提供的价值。强力工具设计和运行粉体处理设备，对工艺工程师来说是一场持久挑战，优化和测试替代设备仍然重要。幸运的是，理解不同工艺与原料之间的相容性，以及选用合适的粉体测试确定这一相关性，近年来已有长足进步。托普索公司的经验验证了粉体测试在催化剂生产中的可行性，其实相关工艺对于大多数生产部门也很常见。通过测量动态、剪切和整体性能，托普索公司强化了liw进料器选型的过程。基于粉体的可压性、透气性和粘结应力数据，为粉体传输确定了可靠的设计方案，确定选用经济型设备的条件。此外，现在公司也能无需工厂试验，可靠评估是否选用新料或更换供应商。粉体测试仪器都提供了关键的数据和丰厚的投资回报。参考文献1.“catalysts for optimal performance,” haldor topsøe, lyngby, denmark, viewable via: www.topsoe.com/products/catalysts2.mitchell, s., et al., “from powder to technical body: the undervalued science of catalyst scale-up,” chem. soc. rev. (feb. 2013).3.catalyst manufacturing center, rutgers university, homepage, https://cbe.rutgers.edu/catalyst-manufacturing-center.4.wang, y., et al., “predicting feeder performance based on material flow properties,” powder tech. (dec. 2016).5.freeman, r., “measuring the flow properties of consolidated, conditioned and aerated powders — a comparative study using a powder rheometer and a rotational shear cell,” powder tech (oct. 2006).