投資能為組織帶來潛在收益的分析儀器前,，聽取他人的經(jīng)驗是非常有用的,。本次，我們很榮幸地邀請到來自贏創(chuàng)硅基產(chǎn)品組合的合作科學家,，與大家一同分享有關FT4粉體流變儀®的使用,、應用和價值的第一手分析見解。
贏創(chuàng)是二氧化硅生產(chǎn)商之一,，業(yè)務涵蓋醫(yī)療,、個護、食品,、農(nóng)業(yè),、飼料和家居護理行業(yè),。十多年前，贏創(chuàng)初次投資了FT4粉體流變儀,。此后，該組織越來越多的科學家開始使用這款儀器,，并擴展到從美國到德國的整個公司,，所生成的重要信息為食品、制藥和農(nóng)藥到個護,、化妝品和家居產(chǎn)品,，再到塑料和3D打印等行業(yè)應用提供支持。讓我們跟隨這些每天致力于改善粉體特性的解決方案創(chuàng)造者,，了解他們的觀點和經(jīng)驗,。
01 決定投資
贏創(chuàng)是如何確定FT4的潛力并決定進行投資的？
二氧化硅是一種常見產(chǎn)品添加劑,，作用包括提高分散性,、防止結塊、控制流體流變,、用作消泡劑等,。很多行業(yè)都依靠二氧化硅來改善粉體流動性。憑借具有多功能的沉淀二氧化硅和氣相二氧化硅系列產(chǎn)品,，贏創(chuàng)可針對不同應用的特定需求提供定制化解決方案,。因此，我們的關鍵業(yè)務是精準掌握二氧化硅表現(xiàn)性能的相關機理,。我司長期投資于粉體流動性測試設備,。
“大約35年前，我們開發(fā)出了使用自制料斗評價粉體流動性的內部方法,。” AEROSIL® 和 SIPERNAT® 硅基產(chǎn)品技術總監(jiān) Chris Proulx 說道,。“多年來，我們對這些料斗進行了優(yōu)化,，并將其作為孔口流出類型評價的簡單,、有用工具提供給我們的客戶。我們也試過振實密度法,、卡爾指數(shù)測量,、休止角、剪切池,、可壓性等,，但這些都是單一維度的測試方法。我們想要更加高效的方式：例如,，藥物配方的休止角測試需要花費20分鐘,，而這個時間內FT4能完成很多項測量,，提供更豐富的信息。”
“十多年前,，我在展會上初次接觸到FT4,。我認為它的真正潛力在于可為我們的產(chǎn)品提供科學解讀和證明，特別是已有明確證據(jù)表明其成功應用的制藥行業(yè),。從一開始,，這款儀器就深受工程師的青睞，因為它可促進數(shù)據(jù)的吸收和使用,。深入了解粉體行為是一項長期任務,，我們很快認識到FT4才是改進的關鍵。”
通過進一步的儀器調研（包括樣品測試）,，證實了前期潛力評價結果,，初始投資的成功為向食品行業(yè)的大量出售奠定合理的實踐與理論基礎。贏創(chuàng)的各種潛在產(chǎn)品在特定用例具有不同的性能優(yōu)勢,。
“通過這款設備,，我們可以向客戶證明我們對工業(yè)應用的全面了解以及產(chǎn)品在解決問題方面的性能。FT4提供的關鍵數(shù)據(jù)對于業(yè)務發(fā)展至關重要,。”
02 掌握儀器
學習使用FT4有多容易,？
經(jīng)過“前幾代”科學家的經(jīng)驗積累，贏創(chuàng)能夠快速開展FT4的操作培訓工作,。通常只需要兩到三小時的動手實踐培訓,，即可將儀器交至實習生進行操作：即使是沒有經(jīng)驗的科學家，也可使用這款簡單工具來生成有用,、可靠的信息,。但是，對于早期用戶來說,，也是這樣的嗎,？能否介紹下第一次使用時的感受？
“盡管FT4會生成大量數(shù)據(jù),，但經(jīng)證實這款儀器非常簡單易學,。” Chris Proulx 表示，“此外,，它還向我們提供了多種可用支持,。除資源豐富、內容實用的參考網(wǎng)站外,，客服人員響應迅速,，知識面廣，能夠隨時為我們提供所需的優(yōu)質支持,。與其他傳統(tǒng)方法相比,，可同時進行多項測試,，因此測量速度快。事實上,，只需相對較短的時間,，即可生成大量有用數(shù)據(jù)。”
“這款儀器會引導用戶完成所需的全部測試,，”結構性聚合物總經(jīng)理 Vikram Devarajan 評價道,，“每一步測試都有圖片和說明。所以,，即使是從零開始學習，培訓要求也很低,，學習曲線并不陡峭,。這是一款開箱即用、全面的粉體測試工具包,，隨附文檔的作用非常大,。”
“標準測試程序、自動化水平和軟件使FT4成為真正的用戶友好型工具,。”應用科學家Jonathan Gorka贊同道,，“樣品制備和運行非常簡單，方便快速生成大量信息,。在粉體測試中,，既要能夠實現(xiàn)方法定制，又要確保儀器的易用性,。有的儀器看似具有較高的定制靈活性,，但設備操作較復雜，學習起來也很費勁,。FT4在這二者中取得了最佳平衡：一方面保證了基礎功能,，另一方面可根據(jù)自身需求量身定制測試，方便用戶高效,、快速地工作,。”
03 產(chǎn)生新的見解
FT4 生成了哪些信息？它如何闡明粉體性能,？
“FT4能夠建立微觀和宏觀的橋梁,。”高級技術營銷經(jīng)理 Saiid Mohammed 說道，“我的意思是它可以讓人看到顆粒層面變化的堆積效應,。我們使用的二氧化硅通常有很多細小顆粒,，這些細小顆粒可粘附到較大的基質顆粒上并影響粉體行為,。通過掃描電子顯微鏡等技術,，可以觀察粘附,、顆粒表面覆蓋和形態(tài)相關變化，但我們需要了解其實際表現(xiàn)：顆粒相互作用的變化如何影響應用相關特性（例如流動性）,。這就是我們從FT4得到的信息,。”
贏創(chuàng)科學家使用了FT4的全部功能，包括動態(tài),、截切,、堆積粉體測試能力，旨在通過不同測試程序獲得任何給定粉體樣品的多維度見解,。
“這就像是拼圖一樣,。” Saiid Mohammed繼續(xù)說道，“每一項測試都針對產(chǎn)品的不同性能,。剪切池提供了一部分信息,，而加入可壓性和透氣性相關數(shù)據(jù)后，我們即可獲取更多產(chǎn)品信息,。我們也使用動態(tài)測試和充氣測試作為基準程序,。完成產(chǎn)品的整個拼圖后，即可深入了解并優(yōu)化客戶解決方案,，這是一件很有成就感的工作,。”
對于3D打印等應用，非常重視干粉流動行為以及重復量化流動性的能力,。此外,，剪切池測試經(jīng)驗證尤其適用于洗滌劑表征，要求通過添加液體表面活性劑來闡明粉體系統(tǒng)的相互作用（粘結）,。“當混合物表面逐漸覆蓋表面活性劑,，我們即可測量出表面活性劑添加量對粘性和剪切的影響。”對于需要吸收力的應用,，評價配方中的液體含量時,，粘性也是一個有用參數(shù)。
該小組還需要重復進行多方面的粉體測試,。
“FT4作為多元測試儀器,，能提供很多粉體流變的相關信息，我是液體流變學專業(yè)出身,，因此對粉體流變學語言也比較敏感,，兩者可以相互補充。”個護和化妝品部門科學家 Christina Sotelo 說道,，“在個護部門,，流變的科學和統(tǒng)計數(shù)據(jù)可用于主觀評價產(chǎn)品質量以及合意性，F(xiàn)T4已成功證明了這一點,。通過全面測量玉米淀粉,、云母,、滑石粉等成分，我們以此量化了‘滑度’這一特性,。我們還能直接研究吸濕性的影響,，這是爽身粉的另一關鍵參數(shù)。通過這些測量,，我們可在基礎配方中添加各種成分以提高配方‘滑度’,，這在定組研究中是可感知的。”
“檢測二氧化硅對聚合物粉末的影響時,，我發(fā)現(xiàn)透氣性和可壓性具有很好的區(qū)分度,。”Jonathan Gorka說道，“透氣性對于細粉非常敏感,，這些細粉對粉體性能產(chǎn)生了重大影響,。塑料粉末會在壓力下變成固體塊。我們的添加劑能夠改變顆粒的填充性,。此外，動態(tài)參數(shù)能夠區(qū)分靜電堆積對流動性的影響,，尤其是低導電性粉體,。通過 FT4，我們可以觀察粉體中是否存在這些問題,，并用我們的產(chǎn)品予以解決,。”
“通過有效運用各項測試發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的增值賣點，確實是一種非常不錯的方法,。通過測量壓力和剪切對吸收液體的粉體的影響,，我們可以確定配方中產(chǎn)品的用量、混合物的耐受程度,、以及填充裝袋時的流動表現(xiàn),。”
04 收獲回報
FT4的好處是什么？
贏創(chuàng)與FT4的合作主要帶來三個好處,。首先,，提高了效率，節(jié)省了時間和成本,。其次是能力提升,，可解決技術問題，提供功能強大,、科學合理的解決方案,，直接滿足客戶要求。最后,，成為行業(yè)領域的專家,，加強客戶和其他業(yè)務伙伴對于我們的信任,。
“開發(fā)用于3D打印的新型聚合物粉末時，我們可能會篩選多達500種配方,。” Vikram Devarajan 說道,。“有了FT4,，我們可以每種使用100g,，從測試數(shù)據(jù)中快速縮小可選范圍。即使沒有打印試驗,，也可以剔除過度潤滑或者流動性差的配方,，從而輕松節(jié)省大約兩個月的打印時間,。開發(fā)進度更快，浪費更少,。”
“例如,，我們與某藥品制造商的合作項目就很好地說明FT4所能提供的深度理解。” Chris Proulx說道,，“在該項目中,，我們需要為在灌裝過程中出現(xiàn)問題的配方進行改進。很多藥物配方經(jīng)過了所有藥物開發(fā)階段,，卻在藥物輸送階段出現(xiàn)問題,。藥物粉末通常粘性較強，混合,、運輸過程越多,，灌裝時越容易發(fā)生問題。由于顆粒摩擦,，顆粒配方中的活性成分很容易泄漏,。而FT4剪切程度則能看出粘性的變化，選定助流劑的添加量和添加方式,，從而減少配方摩擦和顆粒應力,，解決灌裝過程中的粘性問題。”
“FT4具有標志性意義,！” Saiid Mohammed 說道,。“每當客戶得知我們正在使用FT4 時，他們會認為我們能提供值得信賴的專業(yè)知識和服務水平,，然后與我們合作,。并且，當我們向客戶展示診斷和解決粉體加工問題的先進能力時,，F(xiàn)T4會使他們相信我們能成為其強大的合作伙伴,。對于所展示的FT4數(shù)據(jù)，我總是對其質量充滿信心，相信科學是可靠的,。我們的業(yè)務由此獲益良多,。”
關于數(shù)據(jù)完整性的觀點得到了該小組其他成員的認同。如前所述,，學會數(shù)據(jù)解讀（術語經(jīng)驗,、理解機器能力、顆粒測量和在制品性能經(jīng)驗等）,，盡管需要花費時間,，但非常有幫助。
05 經(jīng)驗教訓
對于那些想要優(yōu)化粉體測試方法,，或正在考慮使用FT4的任何人,，您有什么建議嗎？
以下是對FT4用戶的實用建議：
“確保每次都嚴格遵守測試程序,。”結構性聚合物高級科學家 Abhi Bhat 博士說道,，“這些程序經(jīng)過了嚴格定義，必須時刻遵循,。一方面可通過調節(jié)循環(huán)等步驟來實現(xiàn)FT4的高重復性,，盡可能減少操作員之間的差異，另一方面則需遵循簡單說明,，確保實現(xiàn)最佳性能,。”
“事實上，我們已將FT4用于生產(chǎn)和產(chǎn)品質量檢測,，” Vikram Devarajan 補充道，“在這種環(huán)境下,，重復性和易用性是重要因素,，但我們相信FT4會在這兩個方面都表現(xiàn)出色。”
對于更通用的粉體測試建議,，提供的一致性建議是：“不要僅憑單一數(shù)據(jù)解讀粉體行為,。”
“如果有能力在相對較短的時間內測量多個參數(shù)，最終就會發(fā)現(xiàn)與應用相關的特性,。”Christina Sotelo 說道,，“這就像是法醫(yī)學的收集證據(jù)過程。制定需要完成的檢查表：透氣性,、充氣數(shù)據(jù),、剪切等。核心動態(tài)測試是普遍相關的,，重復測試均采用了基本流動能/可變流速測試程序,。”
“如果是對過去的自己，我會建議不要在一條信息上花費太多的時間,。” Saiid Mohammed說道,。“更有效的方法是先完成一系列測試,，然后嘗試解讀所有信息。儀器上花費的時間越多,，學到的知識越多,，但我的教訓是可以在最開始就節(jié)省好幾個小時！”
“理解FT4提供的信息,、在粉體和應用基礎上進行數(shù)據(jù)解讀,，都需要時間。” Chris Proulx說道,。“對于復雜的粉體行為,，生成可靠、多維度的數(shù)據(jù)是解決配方和加工問題的關鍵第一步?，F(xiàn)在,，我們有了可用的大型FT4數(shù)據(jù)庫。這些數(shù)據(jù)永遠不會過期,，因此我們可用來闡明新問題,、預測新配方的表現(xiàn)。隨著不斷的學習,，我們將更容易理解和控制添加劑的行為,。”
結語
通過來自贏創(chuàng)科學家的經(jīng)驗分享，證明了FT4是一款值得信賴,、經(jīng)常使用且有價值的儀器,，在試驗室中占據(jù)了重要的一席之地。毫無疑問,，學習充分利用數(shù)據(jù)需要時間,，不止作為儀器，還需要進行區(qū)分,，但回報顯然是值得的,。任何儀器都無法消除粉體的復雜性。相反,，正確的儀器可提供精確,、可靠的相關數(shù)據(jù)，幫助粉體科學家利用這種復雜性開發(fā)出功能強大,、回報豐厚的工業(yè)解決方案,。贏創(chuàng)的經(jīng)驗表明一切皆有可能。
感謝以下贏創(chuàng)專家的參與和見解：
Abhi Bhat,，結構性聚合物高級科學家,；
Vikram Devarajan，結構性聚合物總經(jīng)理；
Jonathan Gorka,，應用科學家,；
Saiid Mohammed，高級技術營銷經(jīng)理,；
Chris Proulx,，AEROSIL®和SIPERNAT®技術總監(jiān)；
Christina Sotelo,，個護和化妝品部門科學家
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