粉体流变学广泛应用于各个行业，支持新产品的研发和制造。通过对粉体流变学的投资，生产现场可以根据所测得的粉体特性与加工表现之间的相关性，建立起对生产工艺和单元操作的理解。即使粉体的常规特性，如粒径分布保持不变的情况下，供应商和设备的变更（例如，选用更低成本的原料和工艺放大）都有可能导致粉体的整体行为发生变化。而这些变化也会对工艺产生挑战，导致如堵塞、混合均匀度差以及批次生产时质量或体积变化等一系列情况发生。

通过测量和理解粉体行为，克服这些挑战，并就原料和生产方式的变更做出经济、高效的决策。

FT4粉体流变仪™

FT4粉体流变仪™作为通用粉体测试仪，提供全自动、可靠、全面的粉体性质表征。该信息可与加工经验关联，提高生产效率并且有助于质量控制。FT4专注于测量粉体的动态流动特性，除此之外还提供了剪切盒，以及包含密度、可压性和透气性等整体性质的测试能力，从而全面表征与工艺相关的粉体性能。

案例研究1-生产地的影响

药物活性成分样品（API 1）在三个不同的地点A、B和C楼生产。其中B楼和C楼生产的API存在流动不连续和混合均匀度的问题，而A楼生产的API表现良好。来自三个不同生产地的样品使用FT4动态流动法进行评估。实验数据表明这三个样品之间存在明显的差异。A楼所得API 1基本流动能（BFE）和比流动能（SE）值最低，表明该粉体动态流动时阻力较小。B楼和C楼所得API 1的BFE和SE值较高，表明强制流动时阻力更大，具有更强的机械互锁和颗粒间摩擦作用，这两者都可能导致流动不连续和混合均匀度等上述观察到的问题。

基于以上这些理解，改进B楼和C楼所使用的工艺条件，并在加工前对这些生产地所得批次进行评估，确保API性能与A楼生产批次的相当，从而确保加工工艺的相容性。

案例研究2-填充过程中堵塞

第二种API（API 2）加工过程中采用填充操作。应用一系列FT4测试方法对该API的不同批次进行表征，由此发现可压性是该过程中可接受性能的关键指标。通过评估一系列样品，确定可接受的可压性限度。同时新工厂开始生产API 2，并在最初运行填充过程时也面临加工问题。首次生产的API样品具有较大的可压性，超出可接受的参数空间。此后，对生产工艺进行修改，之后的两批样品可压性都落于可接受的范围，如预期一样，粉体在填充过程中表现良好。

然而，随着气候条件的改变，尤其是相对湿度的变化，还发生了其他问题。在较高的湿度条件（48% RH）下，加工所得的粉体性能较差。在相同的环境条件下评价粉体，可压性随湿度的增大而增大，因此在某些湿度条件下，可压性超出了预先规定的界限。由此确定该操作下可接受的湿度范围。

案例研究3-API研磨工艺

某一API生产商考察选用新的研磨设备。备选的新设备所生产得到的材料，其粒径分布（PSD）与现有研磨机得到的近似。

每台研磨机上制备四个批次API，并使用FT4评价。在动态流动测试中发现明显差异，备选的研磨机所生产的API具有较高的流速指数（FRI），较低的基本流动能（BFE）、比流动能（SE）和预处理松装密度（CBD）。这些性能通常发生于粘性较强的材料，表明备选的研磨机所生产的粉体在生产过程中可能出现问题。

粉体流变学的研究有助于检测出粉体流动特性的差异，而非仅仅通过粒径来进行区分。引进新的加工设备有可能不利于生产。而粉体流变学的应用则规避了这一风险，并指导深入研究，采取预防措施。

结论

FT4粉体流变仪有助于成功排除故障并支持生产。常规的表征手段能够帮助用户或操作人员建立起知识数据库，确定生产问题的根本原因。通过理解粉体特性及其与加工结果的关系，用以评估原料供应商或生产方法变更所引致的风险。

FT4的多元测试方法适用于表征工艺相关的粉体性能，这些性能将影响不同加工过程中的流动性。尤其是通过测试低应力、动态条件下的粉体，所得到的性能与加工表现具有良好的相关性。这一相关性可用于构建粉体性能的设计空间，并与良好的加工表现相关联，从而评估新处方以及输入和输出批次，预测下游环节的行为。

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。