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因此,高壓均質(zhì)腔是設(shè)備的核心部件,其內(nèi)部的特有的幾何結(jié)構(gòu)是決定均質(zhì)效果的主要因素。而增壓機(jī)構(gòu)為流體物料高速通過(guò)均質(zhì)腔提供了所需的壓力,壓力的高低和穩(wěn)定性也會(huì)在一定程度上影響產(chǎn)品的質(zhì)量。

● 制藥行業(yè)中制備脂肪粒、微乳、脂質(zhì)體、混懸劑和微膠囊等；

● 生物工程產(chǎn)品的細(xì)胞破碎、胞內(nèi)外物質(zhì)的提取和均質(zhì)；

● 食品和飲料工業(yè)產(chǎn)品的均質(zhì)和乳化,提高產(chǎn)品穩(wěn)定性；

● 化妝品、精細(xì)化工等行業(yè)產(chǎn)品的均質(zhì)分散；

● 導(dǎo)電漿料、電阻漿料的生產(chǎn)和制備。

電動(dòng)型

電動(dòng)型以電機(jī)作為動(dòng)力,向下又細(xì)分為機(jī)械型和液壓型。

機(jī)械型：電機(jī)帶動(dòng)曲軸使柱塞往復(fù)運(yùn)動(dòng),直接對(duì)物料進(jìn)行增壓。通過(guò)多組柱塞提供連續(xù)的壓力,均質(zhì)壓力較高,產(chǎn)量大,但物料最小量較大,同時(shí)電機(jī)帶動(dòng)曲軸需要有多級(jí)減速機(jī)構(gòu),使設(shè)備效能一般且體積較大。適合用于大型生產(chǎn)。

液壓型：電機(jī)帶動(dòng)油泵,通過(guò)液壓系統(tǒng)對(duì)物料進(jìn)行增壓。液壓系統(tǒng)可提供更高的壓力,設(shè)備效能較高,體積相對(duì)較小,并且物料最小量更小�？赏瑫r(shí)適用于試驗(yàn)和生產(chǎn)。

手動(dòng)型

通過(guò)手動(dòng)杠桿機(jī)構(gòu)對(duì)物料進(jìn)行增壓。由于是手動(dòng)增壓所以產(chǎn)能較低,但其具有拆裝快捷,可隨身攜帶的優(yōu)勢(shì),同時(shí)需要的物料最小量很小,非常適用于進(jìn)行小量試驗(yàn),可以充分滿足實(shí)驗(yàn)室的研發(fā)需求。

氣動(dòng)型將壓縮氣體的壓力轉(zhuǎn)化為液壓。設(shè)備需要氮?dú)馄炕驂嚎s空氣機(jī)的支持,氣體的消耗量很大,并且最高均質(zhì)壓力普遍較低,但是由于沒(méi)有單獨(dú)的增壓機(jī)構(gòu),所以體積較小,適合配備有空氣壓縮機(jī)的場(chǎng)所使用。

從均質(zhì)腔結(jié)構(gòu)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(jìn)技術(shù)中的氣蝕噴嘴結(jié)構(gòu),但是由于在超高壓的作用下,物料溶液經(jīng)過(guò)孔徑很微小的閥心時(shí)會(huì)產(chǎn)生幾倍音速的速度,并與閥心內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)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(guò)碰撞閥（Impact valve）和碰撞環(huán)（Impact ring）結(jié)構(gòu)的引入,降低了局部磨損,延長(zhǎng)了均質(zhì)腔的使用壽命。但是由于其根本原理上還是通過(guò)溶液中的物料和高硬度金屬（如鎢合金）結(jié)構(gòu)碰撞,所以金屬微粒的磨損殘落問(wèn)題沒(méi)有徹底解決,并且截止到2013年,絕大多數(shù)的國(guó)產(chǎn)高壓均質(zhì)機(jī)都使用了這種結(jié)構(gòu)。

第二代 對(duì)射型

C、Y形交互型——根本的區(qū)別在于其應(yīng)用了對(duì)射流的原理。利用特有的Y形結(jié)構(gòu),使高壓溶液中高速運(yùn)動(dòng)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(wèn)題。

第一代碰撞型均質(zhì)腔在生產(chǎn)醫(yī)用注射液時(shí),殘落的惰性金屬顆粒有可能發(fā)生聚集或形成更大顆粒。從病理學(xué)角度看,將導(dǎo)致毛細(xì)血管血流減少,進(jìn)而引發(fā)人體內(nèi)組織的機(jī)械性損傷,以及引起急性或慢性炎癥反應(yīng)。對(duì)射型均質(zhì)腔的誕生從原理上解決了惰性金屬殘落的問(wèn)題。但是由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)原因,當(dāng)物料的濃度和粘度較大時(shí),第二代對(duì)射型較第一代更易發(fā)生阻塞。

均質(zhì)腔內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖

高壓均質(zhì)腔是高壓均質(zhì)機(jī)的核心部件,是決定均質(zhì)效果的主要因素。不同內(nèi)部結(jié)構(gòu)的高壓均質(zhì)腔,其使用范圍和均質(zhì)效果都不盡相同。具體比較和選擇可參見(jiàn)以下表格。

表1均質(zhì)腔的性能比較

一般而言,使用第一代均質(zhì)腔的設(shè)備價(jià)格較低,但均質(zhì)性能不如第二代。使用第二代均質(zhì)腔的設(shè)備,對(duì)乳劑的均質(zhì)效果優(yōu)良,但處理高濃度、高粘度物料時(shí),較第一代產(chǎn)品更易阻塞,且價(jià)格相對(duì)較高。所以最終的選擇應(yīng)當(dāng)根據(jù)產(chǎn)品需求和整體性價(jià)比來(lái)進(jìn)行確定。

最高均質(zhì)壓力

一般情況下,均質(zhì)壓力越高越好。首先,均質(zhì)壓力越高,均質(zhì)后的物料粒徑將越小越均勻。這就使設(shè)備的效率更高,可以通過(guò)

更少的循環(huán)次數(shù)達(dá)到期望的效果；其次,均質(zhì)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(zhì)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(jí)。

但同時(shí)需要注意的是均質(zhì)壓力越高,發(fā)熱量則越大,高溫會(huì)影響物料的均質(zhì)效果。所以,一般在沒(méi)有降溫措施的情況下,30000psi是超高壓勻質(zhì)的最高壓力。

均質(zhì)效果檢測(cè)

均質(zhì)后的物料,在達(dá)到所需粒徑的同時(shí),其粒徑的分布應(yīng)具有集中性,不應(yīng)出現(xiàn)粒徑大小從幾十個(gè)納米到幾微米分布相當(dāng)?shù)那闆r,其中均質(zhì)后物料大顆粒的含量尤其需要注意。例如美國(guó)藥典中就對(duì)醫(yī)藥乳劑中的大顆粒分布做出了明確的規(guī)定。

對(duì)物料均質(zhì)后的效果,最好選擇適宜的粒度儀進(jìn)行檢測(cè)。如醫(yī)藥行業(yè)乳劑的檢測(cè),美國(guó)藥典中明確規(guī)定了要采用light obscurationor light extinction employs single-particleoptical sizing PSS（Particle Sizing Systems）測(cè)量系統(tǒng)的Extinction法來(lái)測(cè)定乳劑中大粒徑物料的分布。所以不同行業(yè)的用戶應(yīng)根據(jù)各自行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn),選擇相應(yīng)的粒徑測(cè)定儀進(jìn)行檢測(cè)。

2010年美國(guó)食品與藥物管理局（FDA）發(fā)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?yàn)楫a(chǎn)品中可能含有惰性金屬顆粒物質(zhì)。如果這些顆粒發(fā)生聚集形成更大的顆粒,理論上將導(dǎo)致毛細(xì)血管血流減少,進(jìn)而引發(fā)某些組織的機(jī)械性損傷,以及引起急性或慢性炎癥反應(yīng)。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(yī)藥行業(yè),不推薦使用第一代碰撞型均質(zhì)設(shè)備。業(yè)界常見(jiàn)的碰撞型均質(zhì)設(shè)備早期產(chǎn)品和絕大多數(shù)國(guó)產(chǎn)機(jī)型,這些機(jī)型已不適合進(jìn)行注射用乳劑的大規(guī)模生產(chǎn)。

今后,國(guó)產(chǎn)高壓均質(zhì)機(jī)需要不斷提高核心部件高壓均質(zhì)腔的制造技工藝,才可以在醫(yī)藥、半導(dǎo)體、微電子等高精尖領(lǐng)域得到更加廣泛的應(yīng)用。