中國粉體網訊 國際粉體工業展線上推介了一款由日本結構設計研究所開發的粉體模擬軟件——iGRAF（集成顆粒流模擬軟件），據官方資料介紹是一款基于離散元方法（DEM）開發的綜合性仿真工具，既能用于顆粒體模擬，也能進行流體模擬（CFD）。其在注重易用性的同時，還實現了眾多在國際學術期刊上發表過的物理模型，從而在用戶友好性與計算結果的可靠性之間取得了平衡。借助iGRAF，用戶完全可以獨立完成各種顆粒體現象的模擬。
該研究所特別聘請了東京大學酒井教授作為技術顧問。酒井教授的研究領域是粉末與混合流的數值模擬。在日本國內，他曾擔任粉體工程學會理事、日本粉體工業技術協會粉體模擬技術應用分會協調人以及該協會人工智能技術應用委員會主席，在國際粉末與混合流模擬領域他是享有盛譽的杰出研究者之一。
這種粉體模擬軟件到底有什么具體的用處呢？
據使用了該軟件的日本明治制藥株式會社研發人員介紹，在一片藥片的生產過程中，確保藥物與各種添加劑能夠均勻混合，對于藥品的質量而言至關重要。無論是進行初步的小規模試驗，還是在大規模工廠生產中，都必須保證最終產品的一致性；尤其是在大規模生產的情況下，往往需要采取一些特殊的措施來確保這種均勻性。
例如，在工廠中，通過管道讓粉體顆粒下落或者利用空氣輸送系統來運輸這些粉體，都可能會導致原本混合均勻的藥物與各種添加劑不再保持均勻狀態（即發生分層現象）。為了解決這個問題，人們通過大量的實驗以及以往的經驗積累，不斷探索最佳的輸送方法。但是，這樣的實驗不僅耗費大量人力和時間，而且所需的原材料成本也相當高昂。
為了更高效地解決生產過程中粉體輸送所面臨的問題，該制藥企業決定引進“iGRAF”這一計算機模擬工具，并開始將其應用于實際的生產流程中。他們發現iGRAF真正給他們的幫助在于：它能夠讓研發人員直觀地觀察到粉體的運動軌跡以及空氣的流動情況。
以前，研發人員只能在粉體下落之后對其進行評估，或者通過觀察下落過程中的視頻來了解情況；但自從引入了iGRAF之后，終于能夠清楚地看到：在粉體下落的過程中，各種粉末究竟是如何運動的，又是哪些因素影響了它們的運動方式。這些信息不僅有助于研發人員在事前識別潛在問題，還能在問題出現時提供明確的解決方向。因此，該藥企正在積極利用這些信息來提升其技術水平。
接下來，該藥企希望將iGRAF的應用范圍擴展到各種制藥工藝及相關設備中。除了目前已經應用的粉體輸送、下落和混合等環節外，藥品生產過程中還包含許多其他涉及粉體的操作步驟，例如造粒、壓片和涂層等。通過使用iGRAF，有望觀察到以前無法看到的現象——即粉體在運動過程中的狀態，以及機械設備發生變化時顆粒行為的變化情況。從而在從實驗室規模的生產向工廠規模生產過渡的過程中，提高藥物生產的準確性和效率。
除了上述制藥企業在使用粉體模擬軟件之外，日本一家大型食品企業味之素株式會社也在使用iGRAF。為了制造出更優質的產品，味之素一直在研究如何控制粉體的物理性質，以及如何通過顆粒設計來提升產品的性能。然而，實際上粉體這種物質相當“難以捉摸”。例如，液體在混合后基本上會保持均勻的狀態；但粉體卻不同，即使經過混合，也很容易出現成分分布不均的情況。如果產品在制造過程中就存在這樣的成分不均勻問題，那么最終可能不得不將這些產品報廢。
為了避免這類問題的發生，研發人員會進行相關實驗。與制藥企業類似，實際情況往往是：在較小規模上進行的實驗雖然取得了成功，但當實驗規模擴大后，結果卻可能不再理想。這樣一來，就不得不重新開始整個實驗過程，浪費大量時間在反復嘗試中，同時還白白消耗了實驗所需的原材料。
就在味之素思考是否有更高效的方法時，他們在學術會議上了解到了一種名為“粉體模擬技術”的存在。然后他們花了大約一年的時間來研究這種模擬技術的實用性，并最終決定將其應用到實際工作中，并親身感受到了該技術在降低成本、節省時間方面的顯著優勢。
（中國粉體網編輯整理/平安）
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