造粒における粒度分布は、核形成、粒子成長、緻密化、破砕、摩耗の相互作用から生まれます。目標は必ずしも可能な限り狭い分布ではなく、後続プロセスに適した顆粒、たとえば流動性、低粉じん性、溶解性、計量のしやすさ、嵩密度、機械的強度に関して適した顆粒です。したがって望ましい平均粒度と分布幅は、単一の目標値ではなく、調整されたプロセスウィンドウの範囲内でのみ設定できます。

湿式造粒法では、液体ないしバインダー含有量が中心的な影響要因です。液体と固体の比率、計量速度、そして時間的な添加プロファイルが、粒子間にどれだけの液体架橋が形成され、それがどれだけ長く安定して保たれるかを決定します。液体量が少なすぎると、核が少なすぎるか弱すぎるものとなり、微粉分が増え、凝集体が必要な強度に達しない可能性があります。液体量が多すぎると、局所的な過湿、制御できない合一、塊形成、過大粒割合の増加のリスクが高まります。したがって液固比は、多くの湿式造粒プロセスにおいて、粒度と粒子成長にとって最も重要な操作量の一つです。

量だけでなく、バインダーの処方も造粒に影響を与えます。決定的に重要なのは、粘度、表面張力、濡れ性、固形分含有量、濃度、乾燥挙動です。これらの特性が、液体が粒子表面にどのように分布し、細孔に浸透し、支持力のある液体架橋、後には固体架橋を形成するかを決定します。バインダー含有量を高めると粒子成長と顆粒強度が促進されることがありますが、同時に制御できない合一のリスクも高まる可能性があります。したがってバインダーの種類と濃度は、常に原料粉体、目標粒度、装置のエネルギー投入、そして後続の乾燥プロセスと合わせて調整しなければなりません。

噴霧特性は、バインダー液が粉体層に空間的に均一に投入されるかどうかを左右します。重要な量は、液滴サイズ分布、噴霧角度、ノズル位置、霧化エネルギー、噴霧速度、噴霧ゾーンの大きさです。粉体に合った、均一に分布した液滴は均質な核形成を促進し、局所的な過湿を減らします。ただし、非常に微細な液滴が常に有利とは限りません。粉体と接触する前に一部が蒸発したり、プロセス空気によって排出されたり、装置表面に付着したりすることがあります。逆に液滴が大きすぎると、局所的な湿潤域と望ましくない粗大粒を招きます。したがって液滴サイズ、バインダー流量、噴霧ゾーンの形状は、バインダー添加の基本的なパラメータに数えられます。

機械的なエネルギー投入は、粒子形成と粒子破壊の比率を制御します。回転数、工具形状、周速、せん断・衝撃ゾーン、充填率、そして流動層工法における風速が、凝集体の衝突頻度、緻密化、破砕確率に影響します。より高い機械的負荷は、大きく脆弱な凝集体を抑え、よりコンパクトな顆粒を促進することができます。同時に摩耗を発生させ、微粉分を増やし、粒度分布を広げることがあります。負荷を低くすると、より強い粒子成長が促進されることが多い一方、より多孔質で耐荷重性の低い凝集体になる可能性があります。したがってエネルギー投入の効果は、常に製品と装置に固有です。

滞留時間は、粒子が濡れ、核形成、固結、成長、破壊のメカニズムにさらされる時間を決定します。バッチプロセスでは、これは主に混合・造粒時間によって決まります。連続プロセスでは、処理量、充填率、装置容積、工具回転数、形状が平均滞留時間に影響します。滞留時間を長くすると粒子成長と緻密化を支えることができますが、同時に過大粒や摩耗の確率も高まります。滞留時間が短すぎると、望ましい粒度に到達できません。さらに連続プロセスでは、滞留時間分布の幅も重要です。滞留時間が異なると発達の程度が異なる粒子が生じ、分布を広げる可能性があります。

温度、製品水分、乾燥条件は、液体が蒸発しバインダー架橋が固まる速度を決定します。流動層造粒、噴霧造粒、混合造粒では、とりわけ給気温度、風量、相対湿度ないし露点、製品温度、排気条件が相互に作用します。液体の蒸発が速すぎると、十分に安定していない凝集体が形成されたり、再び崩壊したりする可能性があります。蒸発が遅すぎたり噴霧速度が高すぎたりすると、製品が過湿になり制御できずに成長する可能性があります。したがって安定したプロセスは、液体添加と蒸発能力との間の均衡を確立します。

原料の特性は、プロセス挙動全体に影響を与えます。重要なのは、粒度分布、比表面積、多孔性、表面エネルギー、嵩密度、水分含有量、吸湿性、溶解性、流動挙動です。微細な粉体や多孔性の高い粉体は、粗い、緻密な、あるいは濡れにくい粉体とは異なる液体量や噴霧条件を必要とすることが多いです。原料水分、粒度、嵩密度のばらつきは、確立されたプロセスウィンドウをずらす可能性があるため、監視すべきです。

篩分けや風力分級などの分級ステップによって、粒度分布をさらに確実にできます。製品側で許容される場合、微粉は再循環できます。過大粒は粉砕、再分級、あるいは同様に制御された形でプロセスへ戻すことができます。ただし再循環は、物質収支と個々の粒子の処理履歴を変化させます。したがって、微粉や過剰処理された、あるいは重要な成分が循環系内に蓄積しないように設計しなければなりません。

再現性のある粒度分布を得るには、重要なプロセスパラメータを事前試験と実験計画法（Design of Experiments）などの統計的な試験計画によって特定します。関連する品質量としては、たとえばd10、d50、d90、スパン、微粉・過大粒の割合、嵩密度、残留水分、顆粒強度、流動性が挙げられます。適切なプロセス信号は、質量流量、水分、温度、トルク、消費電力、そして利用可能であればインラインまたはアトラインの粒度測定です。PATのアプローチは、プロセス終点を固定された処理時間だけでなく、関連するプロセス量・品質量の理解と測定によって裏付けられることを説明しています。