粉末流動性測試之剪切池法
更新時間:2022-01-05 點擊次數(shù):2931
藥物或輔料粉末是一種由很多細(xì)小的顆粒組成,粉末流動性對于其在生產(chǎn)過程中,比如混合器、料斗和其它設(shè)備中的行為至關(guān)重要,流動性不滿足要求的粉末,可能無法正常下料,或造成多種成分混合不均勻等問題。
粉末的流動性取決于幾個因素,有些與粉末原材料有關(guān),例如:粒徑及其分布、形狀、摩擦系數(shù)、粘附性、靜電電壓、空隙率、壓縮性、水分和溫度等等,有些與實際生產(chǎn)過程有關(guān),例如粉末從容器(料斗、漏斗、圓筒等)流出的能力或制成片劑時的可壓縮性。美國藥典<1174>章節(jié)和歐洲藥典2.9.36章節(jié)藥典推薦了三種測試粉末流動的方法:
其中剪切池法,是指垂直剪切樣品形成的圓盤結(jié)構(gòu)時,所需要的力的大小,這個力值的測量,對于樣品在投料過程中,應(yīng)重力下降流動時,投料口尺寸的選擇起到參考作用。
對于一個圓形孔上的載重情況,載荷作用一般在圓形孔的邊緣,具體載荷可以通過載荷的作用面積(πd2/4)×載荷樣品的高度(h)×載荷的密度(D)來計算。
樣品載重區(qū)域的面積(側(cè)面積)可以通過孔口周長(πd)×樣品的高度(h)來計算得到。
換算可得樣品負(fù)載區(qū)域剪切強度(壓強)為直徑(d)×載荷的密度(D)/4。
一旦額外加載的負(fù)載及樣品本身的負(fù)載之和超過樣品可承受的剪切力,樣品固化將失效,產(chǎn)生塌陷。
這是一種非常簡單的模擬樣品在一定孔口上塌陷,從而計算獲得剪切強度的方法。使用戶在選擇采購合適口徑的投料嘴之前,獲得了可靠的評估。
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剪切池法可應(yīng)用如圖的BEP2粉末流動性測試儀,加裝剪切池裝置得到,其中透明的PMMA圓柱體內(nèi)徑為140mm,高32.5mm,可盛裝500mL樣品,底部有一個直徑為100mm的孔,當(dāng)樣品在圓柱體中固化時,該孔可以用配置的PMMA板封閉。
剪切池法測試中,有兩個階段:
第一階段:粉末樣品的固化階段(容積密度測試),固化樣品所需要的載荷,應(yīng)與實際情況相似,如無參考值,可采用10kg的載荷;
第二階段:破壞固化的樣品(剪切力測試階段),將圓柱體底部的PMMA密封板去除,在樣品上部的接收容器中緩慢倒入沙子或相似干凈穩(wěn)定的粉體,使固體的樣品結(jié)構(gòu)被剪切而失效。
//將PMMA板(Filler Disk)放在測試池(Test Cell)底面,封閉圓孔。
//將測試池和加高層(Collar)放置在BEP2正下方,與上方漏斗裝置的漏口對正。
// 采用BEP的漏斗裝置,將樣品填充到測試池和加高層中,樣品量高出測試池10mm左右。
//移去漏斗裝置,加上載荷(Consolidating load),如10kg,記錄加載時間和實際采用的載荷重量。
//去除載荷,輕輕移除測試池和加高層等,整體放在一個大容器中,小心移除加高層,用直尺將測試池頂部小心刮平。將多余樣品收集到大容器中。
//將最終裝置放置在天平上稱量,獲得樣品質(zhì)量后除以體積,即得樣品的容積密度D。
//輕輕將加高層放在測試池下面,使測試池底部樣品懸空。整體放回 BEP2平臺上。
//將帶有95mm孔徑的定位板放在測試池上方,并把95mm直徑的PMMA板放(95mm Disk)在定位板中心后,移除定位板。記錄所用PMMA板的重量。
//放置一個玻璃圓柱體容器(Glass Cylinder)在PMMA板上,緩緩加載荷,如沙子或相似的樣品等,直到樣品從中心塌陷為止。記錄所用玻璃圓柱體容器和載何的重量。
通過剪切池法的測試,可以獲得樣品的容積密度、剪切強度和推薦的最小投料口直徑。
容積密度(g/cm3)=樣品在測試池中的固化重量(g)/500
剪切強度(g/cm2)=(跌落樣品的重量+PMMA圓片重量+玻璃杯重量+玻璃杯內(nèi)載荷)/25/π
最小投料口直徑(cm)=剪切強度×4/容積密度