在制药粉体生产和研发过程中,粒度是评价原料、中间体及部分成品粉体状态的重要指标之一。
实验室或质量检测环节通常需要通过标准检验筛对样品进行粒径分析。对于普通颗粒物料,机械振动即可实现较为稳定的筛分;但当样品粒径较细、容易团聚、带静电或容易粘附筛网时,普通检验筛可能出现筛孔堵塞和样品透筛速度较慢的问题。
针对这类细粉检测工况,可以采用超声波检验筛。
一、什么是超声波检验筛
超声波检验筛是在标准检验筛基础上增加超声波筛分系统的一类实验室筛分设备。
设备通常由检验筛主机、标准试验筛、振动机构、超声波发生器、换能器以及相关传导组件组成。
其基本原理可以概括为:
机械振动提供整体筛分运动,超声波高频振动作用于筛网,二者共同完成样品粒径筛分。
二、普通检验筛是如何工作的
常规检验筛通过电机或振动机构产生规律运动,使放置在筛网上的样品不断发生跳动、翻滚和扩散。
粒径小于筛孔尺寸的颗粒逐渐通过筛网,粒径较大的颗粒则保留在对应筛层。
通过配置不同孔径的标准筛,可以将样品分成多个粒径范围。
筛分完成后,对各层筛网上的物料进行称量,即可进一步进行粒度分布分析。
三、为什么要增加超声波系统
对于粒径较细的粉体,仅依靠机械振动可能会出现几个问题。
细粉容易嵌入筛孔;
轻质粉末容易附着在筛网表面;
部分粉体容易形成团聚;
静电可能导致粉末附着于筛网和筛框;
有效筛孔面积随着筛分时间增加而逐渐减少。
超声波系统的主要作用,就是在筛网上增加高频、微幅的机械振动。
这种振动能够使筛丝及筛孔附近保持高频运动状态,减少部分细粉长时间停留在筛孔位置。
四、超声波是如何传递到筛网上的
超声波发生器首先产生高频电信号。
电信号传递至换能器后,被转换成高频机械振动。
随后通过传导组件将振动传递至筛网。
因此,筛网除了受到检验筛主机产生的整体机械运动外,本身还叠加了一层高频微振动。
可以理解为:
主机负责让物料整体运动,超声波负责改善筛网表面的细粉运动状态。
两种运动共同作用,使部分难筛细粉更容易完成粒径检测。
五、超声波检验筛的工作流程
标准操作过程一般可以概括为以下几个步骤。
首先,根据检测粒径要求选择对应孔径的试验筛,并按照孔径大小组合筛层。
随后,将一定质量的待检测样品加入最上层筛网。
设备启动后,检验筛主机产生机械振动,使样品在筛面上持续运动。
与此同时,超声波系统开始工作,使筛网产生高频微振动。
小于筛孔尺寸的颗粒逐层向下通过筛网,大于对应筛孔尺寸的颗粒则留在相应筛层。
达到设定筛分时间后停止设备,对各层样品进行收集和称量,进一步计算样品的粒度分布。
六、适合哪些制药粉体
超声波检验筛主要适用于普通机械检验筛较难处理的细粉样品。
例如部分原料药粉末、药用辅料、功能性粉体、中间体以及其他精细粉末。
但是否需要使用超声波,还应根据实际物料特点判断。
如果物料颗粒较大、流动性较好,并不存在明显堵网现象,常规检验筛通常也可以完成检测。
七、检验过程中需要注意什么
首先,要保证每次检测采用相同或可追溯的筛分条件,包括样品质量、筛分时间以及试验筛规格。
其次,应定期检查筛网状态。如果筛网发生破损或变形,可能直接影响检测结果。
对于容易吸潮的物料,还需要注意实验环境以及样品存放条件。
试验结束后,应及时清洁筛网和筛框,避免残留样品对下一批检测造成影响。
对于超声波系统,还应按照设备要求正确安装换能器及相关组件,避免因连接状态异常影响振动传递。
八、超声波检验筛与生产型超声波振动筛的区别
两者虽然都采用超声波辅助筛分原理,但应用目的不同。
生产型超声波振动筛主要关注连续生产中的处理量、筛分效率以及上下游设备衔接。
超声波检验筛则更侧重实验室样品分析、粒度检测以及小批量物料测试。
因此,两类设备在结构尺寸、处理能力和使用场景上存在明显差别。
九、总结
超声波检验筛是在机械检验筛基础上增加超声波高频振动系统,通过“机械振动+筛网高频微振动”的方式改善细粉在筛面和筛孔附近的运动状态。
对于粒径较细、容易团聚、粘网或带静电的制药粉体,这种筛分方式可以为实验室粒度检测提供一种可选方案。
在实际使用过程中,应根据样品性质、检测粒径、试验筛规格以及检测标准合理设置筛分条件,以保证不同批次检测过程具有较好的可比性。