微射流均質(zhì)機(jī)和高壓均質(zhì)機(jī)的對比說明

高壓均質(zhì)機(jī)可用于微納米材料的制備：適用于納米乳、脂質(zhì)體、納米混懸液等制備，細(xì)胞破碎，顆粒減小等過程，一般通過空穴效應(yīng)、高頻剪切、碰撞等作用，達(dá)到物料微納米化效果。

對于“微射流高壓均質(zhì)機(jī)”和“均質(zhì)閥式高壓均質(zhì)機(jī)”有什么區(qū)別與各自特點，本文將進(jìn)行簡述：

 

1.均質(zhì)核心

均質(zhì)閥式高壓均質(zhì)機(jī)：

1）一二級均質(zhì)閥，均質(zhì)閥均質(zhì)單元的外觀結(jié)構(gòu)如圖1與均質(zhì)閥工作原理如圖2；

2）均質(zhì)核心材質(zhì)一般為硬質(zhì)金屬、陶瓷或司太立合金等；

3）均質(zhì)通道為環(huán)形縫隙，手動調(diào)節(jié)閥芯之間的縫隙大小來控制均質(zhì)壓力，如圖1通過手輪調(diào)控均質(zhì)縫隙；

4）均質(zhì)閥類的設(shè)計間隙大，壓力上限相對較低，高壓力或者顆粒均質(zhì)時容易產(chǎn)生均質(zhì)核心的磨損與金屬顆粒剝落；

5）堵塞后可通過調(diào)節(jié)間隙處理，但工藝放大后利用新的均質(zhì)閥，不易完全重現(xiàn)小試結(jié)果與精確控制。

 

   

圖1 均質(zhì)閥均質(zhì)單元外觀圖（左）與手輪調(diào)節(jié)均質(zhì)閥的解剖圖（右）（1-底座 2-沖擊環(huán) 3-閥座）

 

              

圖2 均質(zhì)閥核心部件實物圖與均質(zhì)原理示意圖（1-底座 2-沖擊環(huán) 3-閥柱 4-均質(zhì)后的物料）

微射流高壓均質(zhì)機(jī)：

1）配備Y型對射流金剛石交互容腔，外觀結(jié)構(gòu)與原理如圖3；

2）核心反應(yīng)部位多采用金剛石材質(zhì)，其他接觸物料部位材料為FDA認(rèn)可的316L不銹鋼材質(zhì)；

3）物料經(jīng)過百微米級別的孔道形成2束或多束超音速射流，在金剛石交互容腔的另一端相互對撞，同時發(fā)生空穴效應(yīng)、高頻剪切效應(yīng)等；

4）增加了超音速射流自相對撞作用，使得均質(zhì)更加高效，同時大大降低了物料對腔體的碰撞與磨損、延長了腔體的使用壽命；

5）腔體內(nèi)部為固定結(jié)構(gòu), 可通過增加相同規(guī)格反應(yīng)通道數(shù)量來實現(xiàn)工藝的高效重現(xiàn)與放大。

 

圖3 對射流金剛石交互容腔與作用原理圖

2. 壓力調(diào)節(jié)

均質(zhì)閥式高壓均質(zhì)機(jī)：常具有手輪，通過手輪手動連續(xù)調(diào)節(jié)壓力，壓力上限一般低于同級別微射流高壓均質(zhì)機(jī)。

微射流高壓均質(zhì)機(jī)：通過觸控屏調(diào)連續(xù)控均質(zhì)壓力，壓力上限相對更高。

 

3. 動力單元

均質(zhì)閥式高壓均質(zhì)機(jī)：電機(jī)以曲軸連桿帶動柱塞往復(fù)均質(zhì)，頻率高（2-3次/s），整體重量較同量級微射流高壓均質(zhì)機(jī)更重。

微射流高壓均質(zhì)機(jī)：液壓驅(qū)動或者直接電機(jī)驅(qū)動柱塞往復(fù)運動，頻率低（6-10s/次），壓力脈沖高壓部分占比重大。

 

4. 均質(zhì)單元

均質(zhì)閥式高壓均質(zhì)機(jī)：均質(zhì)單元如圖4左，常用較大長方體不銹鋼模塊，模塊中包含物料出入口、單向閥接口、均質(zhì)閥接口、壓力表接口等，模塊質(zhì)量大，拆裝相對較繁瑣，管路中殘留體積大、樣品處理最小體積值相對較大。

微射流高壓均質(zhì)機(jī)：均質(zhì)單元如圖4右，采用管路接口直連于高壓缸體的形式，重量小，通過單向閥貼合圓柱形柱塞，整個反應(yīng)通路的殘留體積可小于1ml，最小反應(yīng)體積5ml。

 

圖4 均質(zhì)閥式均質(zhì)機(jī)均質(zhì)單元（左）和微射流高壓均質(zhì)機(jī)均質(zhì)單元（右）

5. 儀器造價

均質(zhì)閥式高壓均質(zhì)機(jī)：均質(zhì)核心部件為均質(zhì)閥，高硬質(zhì)金屬或者陶瓷部件的應(yīng)用使得均質(zhì)閥式高壓均質(zhì)機(jī)具有相對更低的成本與價格。

微射流高壓均質(zhì)機(jī)：均質(zhì)核心部件為金剛石材質(zhì)，相比于均質(zhì)閥類均質(zhì)核心具有更復(fù)雜的工藝、更高的均質(zhì)效率，這也是微射流高壓均質(zhì)機(jī)在某些高附加值領(lǐng)域更優(yōu)選的原因之一。

 

6. 最佳應(yīng)用領(lǐng)域

均質(zhì)閥式高壓均質(zhì)機(jī)：因價格與不易堵塞優(yōu)勢，適用于生物細(xì)胞破碎、高粘度化工材料、乳品飲料、顏料噴墨、非高純度要求顆粒粉碎等普通附加值均質(zhì)領(lǐng)域應(yīng)用，如果微射流高壓均質(zhì)機(jī)價格降低，那么均質(zhì)閥類高壓均質(zhì)機(jī)的優(yōu)勢將有所降低；

微射流高壓均質(zhì)機(jī)：普通納米均質(zhì)分散領(lǐng)域以及高附加值化妝品、納米新材料、食品、石墨烯、藥品（如紫杉醇脂質(zhì)體、前列地爾、丙泊酚等)納米乳、脂質(zhì)體、納米混懸液的制備領(lǐng)域，相比均質(zhì)閥型具有更高的均質(zhì)效果和更低的破乳率。

 

目前市面上有哪些常見的高壓均質(zhì)機(jī)生產(chǎn)商？

1）常見均質(zhì)閥類高壓均質(zhì)機(jī)品牌（排名不分先后）：

APV、Avestin、GEA Niro、ATS、PHD（2019年也推出選配金剛石交互容腔型）、BEE（噴嘴型）、國產(chǎn)高壓均質(zhì)機(jī)等

2）常見微射流高壓均質(zhì)機(jī)品牌：

Microfluidics、Genizer