高壓均質機
因此,高壓均質腔是設備的核心部件,其內部的特有的幾何結構是決定均質效果的主要因素。而增壓機構為流體物料高速通過均質腔提供了所需的壓力,壓力的高低和穩定性也會在一定程度上影響產品的質量。
● 制藥行業中制備脂肪粒、微乳、脂質體、混懸劑和微膠囊等；
● 生物工程產品的細胞破碎、胞內外物質的提取和均質；
● 食品和飲料工業產品的均質和乳化,提高產品穩定性；
● 化妝品、精細化工等行業產品的均質分散；
● 導電漿料、電阻漿料的生產和制備。
電動型
電動型以電機作為動力,向下又細分為機械型和液壓型。
機械型：電機帶動曲軸使柱塞往復運動,直接對物料進行增壓。通過多組柱塞提供連續的壓力,均質壓力較高,產量大,但物料最小量較大,同時電機帶動曲軸需要有多級減速機構,使設備效能一般且體積較大。適合用于大型生產。
液壓型：電機帶動油泵,通過液壓系統對物料進行增壓。液壓系統可提供更高的壓力,設備效能較高,體積相對較小,并且物料最小量更小。可同時適用于試驗和生產。
手動型
通過手動杠桿機構對物料進行增壓。由于是手動增壓所以產能較低,但其具有拆裝快捷,可隨身攜帶的優勢,同時需要的物料最小量很小,非常適用于進行小量試驗,可以充分滿足實驗室的研發需求。
氣動型將壓縮氣體的壓力轉化為液壓。設備需要氮氣瓶或壓縮空氣機的支持,氣體的消耗量很大,并且最高均質壓力普遍較低,但是由于沒有單獨的增壓機構,所以體積較小,適合配備有空氣壓縮機的場所使用。
從均質腔結構原理上
第一代 碰撞型
A、穴蝕噴嘴型——直接引用了高壓切割和航空航天推進技術中的氣蝕噴嘴結構,但是由于在超高壓的作用下,物料溶液經過孔徑很微小的閥心時會產生幾倍音速的速度,并與閥心內部結構發生激烈的磨擦與碰撞,因此其使用壽命較短,并伴隨有金屬微粒殘落。
B、碰撞閥體型——通過碰撞閥（Impact valve）和碰撞環（Impact ring）結構的引入,降低了局部磨損,延長了均質腔的使用壽命。但是由于其根本原理上還是通過溶液中的物料和高硬度金屬（如鎢合金）結構碰撞,所以金屬微粒的磨損殘落問題沒有徹底解決,并且截止到2013年,絕大多數的國產高壓均質機都使用了這種結構。
第二代 對射型
C、Y形交互型——根本的區別在于其應用了對射流的原理。利用特有的Y形結構,使高壓溶液中高速運動的物料自相碰撞,大大提高了腔體的使用壽命,并解決了金屬微粒殘落的問題。
第一代碰撞型均質腔在生產醫用注射液時,殘落的惰性金屬顆粒有可能發生聚集或形成更大顆粒。從病理學角度看,將導致毛細血管血流減少,進而引發人體內組織的機械性損傷,以及引起急性或慢性炎癥反應。對射型均質腔的誕生從原理上解決了惰性金屬殘落的問題。但是由于內部結構原因,當物料的濃度和粘度較大時,第二代對射型較第一代更易發生阻塞。
均質腔內部結構示意圖
高壓均質腔是高壓均質機的核心部件,是決定均質效果的主要因素。不同內部結構的高壓均質腔,其使用范圍和均質效果都不盡相同。具體比較和選擇可參見以下表格。
表1均質腔的性能比較
一般而言,使用第一代均質腔的設備價格較低,但均質性能不如第二代。使用第二代均質腔的設備,對乳劑的均質效果優良,但處理高濃度、高粘度物料時,較第一代產品更易阻塞,且價格相對較高。所以最終的選擇應當根據產品需求和整體性價比來進行確定。
最高均質壓力
一般情況下,均質壓力越高越好。首先,均質壓力越高,均質后的物料粒徑將越小越均勻。這就使設備的效率更高,可以通過
更少的循環次數達到期望的效果；其次,均質壓力越高,可以處理的物料種類越多。例如,某些液體乳劑只需要在20000psi就可以均質到100nm以下,而某些含有較高密度固體顆粒的混懸液,則至少要26,000psi以上的壓力下才能處理到納米級。
但同時需要注意的是均質壓力越高,發熱量則越大,高溫會影響物料的均質效果。所以,一般在沒有降溫措施的情況下,30000psi是超高壓勻質的最高壓力。
均質效果檢測
均質后的物料,在達到所需粒徑的同時,其粒徑的分布應具有集中性,不應出現粒徑大小從幾十個納米到幾微米分布相當的情況,其中均質后物料大顆粒的含量尤其需要注意。例如美國藥典中就對醫藥乳劑中的大顆粒分布做出了明確的規定。
對物料均質后的效果,最好選擇適宜的粒度儀進行檢測。如醫藥行業乳劑的檢測,美國藥典中明確規定了要采用light obscurationor light extinction employs single-particleoptical sizing PSS（Particle Sizing Systems）測量系統的Extinction法來測定乳劑中大粒徑物料的分布。所以不同行業的用戶應根據各自行業的標準,選擇相應的粒徑測定儀進行檢測。
2010年美國食品與藥物管理局（FDA）發布公告,在全美召回11批丁酸氯維地平注射用乳劑。召回原因為產品中可能含有惰性金屬顆粒物質。如果這些顆粒發生聚集形成更大的顆粒,理論上將導致毛細血管血流減少,進而引發某些組織的機械性損傷,以及引起急性或慢性炎癥反應。某些組織血供減少還可能引起腦、腎、肝臟、心臟、肺等器官缺血或功能不全。因此,在醫藥行業,不推薦使用第一代碰撞型均質設備。業界常見的碰撞型均質設備早期產品和絕大多數國產機型,這些機型已不適合進行注射用乳劑的大規模生產。
今后,國產高壓均質機需要不斷提高核心部件高壓均質腔的制造技工藝,才可以在醫藥、半導體、微電子等高精尖領域得到更加廣泛的應用。
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