在制藥粉體生產(chǎn)和研發(fā)過程中，粒度是評(píng)價(jià)原料、中間體及部分成品粉體狀態(tài)的重要指標(biāo)之一。
實(shí)驗(yàn)室或質(zhì)量檢測(cè)環(huán)節(jié)通常需要通過標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)篩對(duì)樣品進(jìn)行粒徑分析。對(duì)于普通顆粒物料，機(jī)械振動(dòng)即可實(shí)現(xiàn)較為穩(wěn)定的篩分；但當(dāng)樣品粒徑較細(xì)、容易團(tuán)聚、帶靜電或容易粘附篩網(wǎng)時(shí)，普通檢驗(yàn)篩可能出現(xiàn)篩孔堵塞和樣品透篩速度較慢的問題。
針對(duì)這類細(xì)粉檢測(cè)工況，可以采用超聲波檢驗(yàn)篩。
一、什么是超聲波檢驗(yàn)篩
超聲波檢驗(yàn)篩是在標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)篩基礎(chǔ)上增加超聲波篩分系統(tǒng)的一類實(shí)驗(yàn)室篩分設(shè)備。
設(shè)備通常由檢驗(yàn)篩主機(jī)、標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)篩、振動(dòng)機(jī)構(gòu)、超聲波發(fā)生器、換能器以及相關(guān)傳導(dǎo)組件組成。
其基本原理可以概括為：
機(jī)械振動(dòng)提供整體篩分運(yùn)動(dòng)，超聲波高頻振動(dòng)作用于篩網(wǎng)，二者共同完成樣品粒徑篩分。
二、普通檢驗(yàn)篩是如何工作的
常規(guī)檢驗(yàn)篩通過電機(jī)或振動(dòng)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生規(guī)律運(yùn)動(dòng)，使放置在篩網(wǎng)上的樣品不斷發(fā)生跳動(dòng)、翻滾和擴(kuò)散。
粒徑小于篩孔尺寸的顆粒逐漸通過篩網(wǎng)，粒徑較大的顆粒則保留在對(duì)應(yīng)篩層。
通過配置不同孔徑的標(biāo)準(zhǔn)篩，可以將樣品分成多個(gè)粒徑范圍。
篩分完成后，對(duì)各層篩網(wǎng)上的物料進(jìn)行稱量，即可進(jìn)一步進(jìn)行粒度分布分析。
三、為什么要增加超聲波系統(tǒng)
對(duì)于粒徑較細(xì)的粉體，僅依靠機(jī)械振動(dòng)可能會(huì)出現(xiàn)幾個(gè)問題。
細(xì)粉容易嵌入篩孔；
輕質(zhì)粉末容易附著在篩網(wǎng)表面；
部分粉體容易形成團(tuán)聚；
靜電可能導(dǎo)致粉末附著于篩網(wǎng)和篩框；
有效篩孔面積隨著篩分時(shí)間增加而逐漸減少。
超聲波系統(tǒng)的主要作用，就是在篩網(wǎng)上增加高頻、微幅的機(jī)械振動(dòng)。
這種振動(dòng)能夠使篩絲及篩孔附近保持高頻運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，減少部分細(xì)粉長時(shí)間停留在篩孔位置。
四、超聲波是如何傳遞到篩網(wǎng)上的
超聲波發(fā)生器首先產(chǎn)生高頻電信號(hào)。
電信號(hào)傳遞至換能器后，被轉(zhuǎn)換成高頻機(jī)械振動(dòng)。
隨后通過傳導(dǎo)組件將振動(dòng)傳遞至篩網(wǎng)。
因此，篩網(wǎng)除了受到檢驗(yàn)篩主機(jī)產(chǎn)生的整體機(jī)械運(yùn)動(dòng)外，本身還疊加了一層高頻微振動(dòng)。
可以理解為：
主機(jī)負(fù)責(zé)讓物料整體運(yùn)動(dòng)，超聲波負(fù)責(zé)改善篩網(wǎng)表面的細(xì)粉運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
兩種運(yùn)動(dòng)共同作用，使部分難篩細(xì)粉更容易完成粒徑檢測(cè)。
五、超聲波檢驗(yàn)篩的工作流程
標(biāo)準(zhǔn)操作過程一般可以概括為以下幾個(gè)步驟。
首先，根據(jù)檢測(cè)粒徑要求選擇對(duì)應(yīng)孔徑的試驗(yàn)篩，并按照孔徑大小組合篩層。
隨后，將一定質(zhì)量的待檢測(cè)樣品加入最上層篩網(wǎng)。
設(shè)備啟動(dòng)后，檢驗(yàn)篩主機(jī)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，使樣品在篩面上持續(xù)運(yùn)動(dòng)。
與此同時(shí)，超聲波系統(tǒng)開始工作，使篩網(wǎng)產(chǎn)生高頻微振動(dòng)。
小于篩孔尺寸的顆粒逐層向下通過篩網(wǎng)，大于對(duì)應(yīng)篩孔尺寸的顆粒則留在相應(yīng)篩層。
達(dá)到設(shè)定篩分時(shí)間后停止設(shè)備，對(duì)各層樣品進(jìn)行收集和稱量，進(jìn)一步計(jì)算樣品的粒度分布。
六、適合哪些制藥粉體
超聲波檢驗(yàn)篩主要適用于普通機(jī)械檢驗(yàn)篩較難處理的細(xì)粉樣品。
例如部分原料藥粉末、藥用輔料、功能性粉體、中間體以及其他精細(xì)粉末。
但是否需要使用超聲波，還應(yīng)根據(jù)實(shí)際物料特點(diǎn)判斷。
如果物料顆粒較大、流動(dòng)性較好，并不存在明顯堵網(wǎng)現(xiàn)象，常規(guī)檢驗(yàn)篩通常也可以完成檢測(cè)。
七、檢驗(yàn)過程中需要注意什么
首先，要保證每次檢測(cè)采用相同或可追溯的篩分條件，包括樣品質(zhì)量、篩分時(shí)間以及試驗(yàn)篩規(guī)格。
其次，應(yīng)定期檢查篩網(wǎng)狀態(tài)。如果篩網(wǎng)發(fā)生破損或變形，可能直接影響檢測(cè)結(jié)果。
對(duì)于容易吸潮的物料，還需要注意實(shí)驗(yàn)環(huán)境以及樣品存放條件。
試驗(yàn)結(jié)束后，應(yīng)及時(shí)清潔篩網(wǎng)和篩框，避免殘留樣品對(duì)下一批檢測(cè)造成影響。
對(duì)于超聲波系統(tǒng)，還應(yīng)按照設(shè)備要求正確安裝換能器及相關(guān)組件，避免因連接狀態(tài)異常影響振動(dòng)傳遞。
八、超聲波檢驗(yàn)篩與生產(chǎn)型超聲波振動(dòng)篩的區(qū)別
兩者雖然都采用超聲波輔助篩分原理，但應(yīng)用目的不同。
生產(chǎn)型超聲波振動(dòng)篩主要關(guān)注連續(xù)生產(chǎn)中的處理量、篩分效率以及上下游設(shè)備銜接。
超聲波檢驗(yàn)篩則更側(cè)重實(shí)驗(yàn)室樣品分析、粒度檢測(cè)以及小批量物料測(cè)試。
因此，兩類設(shè)備在結(jié)構(gòu)尺寸、處理能力和使用場(chǎng)景上存在明顯差別。
九、總結(jié)
超聲波檢驗(yàn)篩是在機(jī)械檢驗(yàn)篩基礎(chǔ)上增加超聲波高頻振動(dòng)系統(tǒng)，通過“機(jī)械振動(dòng)+篩網(wǎng)高頻微振動(dòng)”的方式改善細(xì)粉在篩面和篩孔附近的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
對(duì)于粒徑較細(xì)、容易團(tuán)聚、粘網(wǎng)或帶靜電的制藥粉體，這種篩分方式可以為實(shí)驗(yàn)室粒度檢測(cè)提供一種可選方案。
在實(shí)際使用過程中，應(yīng)根據(jù)樣品性質(zhì)、檢測(cè)粒徑、試驗(yàn)篩規(guī)格以及檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)合理設(shè)置篩分條件，以保證不同批次檢測(cè)過程具有較好的可比性。
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