药粉真的“混匀”了吗? 从无侧限屈服应力看搅拌分散特性

药粉真的“混匀”了吗? 从无侧限屈服应力看搅拌分散特性

2026-09-08

药品生产过程中,粉体混合直接影响后续送料、压片、胶囊填充及成品质量一致性。除了混合时间、转速与设备条件外,粉体自身物性同样关键。如粒径、形状、表面粗糙度、细粉比例及含水率等,都会影响颗粒间的摩擦、黏附与团聚。当颗粒间作用较强时,容易形成不易破坏的团聚或结块,增加重新分散与均匀混合的难度。

因此,在判断药粉最终是否混匀前,还能先确认粉末本身容易团聚吗?形成的结构容不容易被破坏与重新分散?

01为什么粉体物性会影响搅拌均匀性?

粉体混合过程中,颗粒会不断经历分散、迁移、剪切、碰撞与排列。若颗粒间作用较弱,形成的团聚结构较容易受到机械作用而破坏,颗粒能更容易重新排列与分布。相反,颗粒间作用较强,则容易形成团聚或结块,需要更大的机械作用才能将其打散。所以,粉体本身“好不好打散”,会直接影响搅拌分散的难易程度。

02无侧限屈服应力反映什么?

无侧限屈服应力Unconfined   Yield Stress,UYS)可以理解为粉体形成结构后,有多难被破坏。

粉体经过堆积或压实后,颗粒之间会因为摩擦、黏附与机械咬合形成一定强度的结构。UYS开放式测试,就是观察需要多大的外力,才能让这个结构发生屈服或破坏。一般来说:

UYS较低 → 结构较弱 → 较容易混合均匀

UYS较高 → 结构较强 → 较难被打散

因此,在粉体混合过程中,UYS较高的粉末往往需要更强的机械作用,才能破坏原有的团聚或结块结构并重新分散。需要注意的是,UYS反映的是粉体结构强度与破坏难易程度,并不代表API含量或最终混合均匀度,结合结块强度、内聚性等指标,可以更完整地比较不同粉末的搅拌分散难易程度。

03哪一种药粉更容易被搅散

两种药粉搅拌分散特性分析,以 Sample A 与Sample B 两种药粉进行测试,通过初始高度、结块强度、无侧限屈服应力(UYS)及Cohesive Index(CI),评估粉体的堆积状态、结块强度及内聚特性。结果显示,两种粉末均属于Cohesive(内聚性粉体),说明颗粒之间存在一定的内聚作用。指标对应意义如下

从结块强度与UYS 来看,Sample A均低于 Sample B,表示Sample A 的团聚结构较弱,受到搅拌或剪切时较容易被破坏,整体更有利于分散;Sample B 的团聚结构相对较强,可能需要更充分的搅拌或剪切作用才能达到良好的分散效果。

从初始高度来看,Sample A 为90.60 mm,高于 Sample B 的84.59 mm,说明Sample A 的粉体床层较为蓬松、堆积较松散。蓬松度较高是否可能伴随较多细粉,可能增加投料及搅拌过程中的扬尘风险?后续可进一步结合粒径分布、堆积密度及粉尘性进行确认。此外,Sample   A 的结块强度与 UYS 的 CV 均较低,说明重复测试结果较集中,粉体状态相对稳定。

综合来看,Sample A「蓬松、结块较弱、较易分散」;Sample B「堆积较紧、结块较强、需要更多机械作用」。

若从实际制程考虑,Sample   A 重点关注细粉与扬尘,Sample B 则重点关注团聚与混合分散效率。

04颗粒间的黏聚,会如何影响搅拌与后续加工?

粉体并不是彼此独立的颗粒集合。粉粒与粉粒、颗粒与颗粒之间会受到黏附、摩擦及机械咬合等作用影响,并可能进一步聚集形成团块。当颗粒间的黏聚作用较弱、形成的团聚结构容易被破坏时,粉体在搅拌过程中更容易被打散并重新分布,有利于不同组分之间的均匀混合;反之,当颗粒间黏聚作用较强、容易形成较稳定的团块时,则可能需要更高的混合强度或更长的搅拌时间,才能达到较理想的分散状态。

因此,从开放式的无侧限屈服应力、结块强度及内聚性指标,可进一步了解颗粒之间的黏聚、成团与搅拌分散倾向。

不过,粉体容易被搅散之后,是否就代表后续加工过程一定稳定?当颗粒受到进一步压缩或外力作用时,是否又容易重新聚集,甚至形成片状结构?下一篇,我们将进一步从粉体的“成片性”切入,观察颗粒间相互作用如何影响后续加工行为。