高压均质机：剪切、撞击、空化，打造完美均质效果

　　高压均质机是一种利用高压来进行乳化、分散和粉碎的设备。它适用于处理流体，而不适用于固体和气体。通常，高压均质机通过迫使流体通过均质阀来工作，产生高能冲击，从而分散或粉碎流体中的颗粒或液滴。高压均质机是一种多功能且高效的机器，可以提高各行各业产品的质量和稳定性。它在生物制药、纳米材料、食品和化妆品等领域广泛应用。

　　
　　1.高压均质机的主要部件:
　　
　　➤传动系统 – 用于提供动力源，将电能转化成机械能，驱动柱塞泵工作；
　　
　　➤柱塞泵– 利用柱塞往复运动产生高压流体，将物料输送到均质腔；
　　
　　➤均质腔 – 即物料进行均质处理的部位，通过高压流体对物料产生剪切、空化、撞击等作用，将物料分散成均匀的状态；
　　
　　➤均质阀 – 进行均质处理的关键部件，又由阀座、阀芯和撞击环等组成，由耐高压、耐腐蚀的材料制成，通常采用陶瓷、司太立合金、金刚石等，阀体内部具有特定的几何形状，以产生强烈的剪切、空化、撞击等作用。均质机可以配置一个均质阀﹙一级﹚或两个均质阀（二级），对于大多数项目，一级均质就足够了。一般二级均质主要应用于乳化体系。二级压力一般为总压力的6-12%，主要目的是分散乳化后的颗粒大小，使粒度分布的更窄。
　　
　　➤调压装置 – 用于调节阀芯及阀座之间的距离以调节均质的压力，可以控制物料的均质程度。对于实验室设备一般采用手柄调节的方式，对于中试及生产的设备一般采用气推油的方式，可以通过旋钮或PLC程序控制。

　　2.高压均质机的工作流程
　　
　　物料由泵输送到均质腔，并在高压的作用下，物料通过均质阀。在均质阀中，物料受到高速剪切、空化、撞击等作用，物料中的大分子和颗粒被破碎成小分子和微粒，然后，均质后的物料从均质阀中排出。高压均质过程主要受到三种力的影响，即撞击力、剪切力和空穴作用。其中，撞击力是指物料在高压下流经撞击环时与撞击环壁或其他物料相互碰撞产生的力，是高压均质机中重要的均质作用力。剪切力是通过均质阀中的狭窄通道产生的。在均质阀的狭窄通道中，物料的流速急剧增加，产生强烈的剪切力。空穴作用是指物料在高压力流经均质阀时，在其狭窄通道中，物料的流速急剧增加，导致压力降低。当压力降低到临界值时，物料中的溶解气体发生气化，形成空穴。空穴在高压流体的冲击下迅速膨胀，产生强烈的冲击力和剪切力，破坏物料中的颗粒，实现均质目的。高压均质机中的剪切力、撞击力和空穴作用相互协同，相互促进，提高均质效果。
　　
　　3.高压均质机的关键参数
　　
　　压力 - 压力是高压均质机最重要的参数之一，决定了均质效果。一般来说，压力越高，均质效果越好；
　　
　　均质次数 – 即物料通过均质机的次数。一般来说，均质次数也是越多，均质效果越好。
　　
　　均质阀组结构 – 不同体系的物料需要的能量是不同的。对于乳化体系，需要提供足够强的剪切力以达到减小颗粒大小并且分布均匀的效果。乳化体系和粉碎体系需要能量不同，ATS提供不同类型的均质阀以满足不同的应用体系。
　　
　　温度 – 均质过程是把机械能转化成动能及热能的方式，在乳化和破碎过程中会伴随着热量的产生，同时长时间的工作也会积聚热量，会影响到均质机的使用效果及使用寿命。ATS均质机带内置控温模块，在均质点就可进行控温，有效保证物料活性，且ATS生产型均质机带油泵风冷系统、柱塞冷却系统、物料换热系统，从动力端到工作端均可保证设备的稳定运行。
　　
　　此外，还要考虑进样流量，流量决定了均质机的生产效率。流量越大，生产效率越高。

　　4.高压均质机的应用及优势
　　
　　高压均质器官在生物制药中广泛应用，最常见的是用来粉碎各种细胞，释放细胞内存在的产物。例如，用大肠菌表达重组蛋白质时，产物往往以内包体的形式存在于细胞内。胰岛素要用高压均质器官分解细胞，放出内涵体，进行后续净化工作。在以病毒为基础的疫苗制造过程中，许多病毒粒子不能有效地在培养过程中释放到细胞外培养期间，因此需要使用高压均质体进行细胞分裂，将病毒粒子释放出来。基于病毒粒子技术的疫苗使用大肠菌或酵母生产，使用高压均质体释放病毒粒子。
　　
　　其次可用于一些复杂制剂，如脂质体、白蛋白纳米粒、微球、乳剂及混悬剂等。用于控制粒度大小及粒径的均匀分布。
　　
　　高压均质机在化妆品中也有多方面的应用。包括从化妆品原料到化妆品成品均需使用到高压均质机。
　　
　　如乳化 - 乳液、乳霜、膏霜等化妆品都是乳化体系。在乳化过程中，高压均质机可以通过强大的剪切力和空穴作用将油相和水相均匀分散，从而制备出稳定性好的乳化体系；
　　
　　分散-色素，香料，活性成分等物质在化妆品中起着重要的作用，但是只有这些物质均匀地分散，才能正常发挥效果。高压均质器能将色素，香料，活性成分等物质均匀分散，提高化妆品的使用效果。
　　
　　破壁-一般用作化妆品原料。许多化妆品的活性成分是通过生物发酵的方式大规模生产出来的，这些活性成分中有一部分存在于细胞中，所以只有穿过墙壁才能释放出来。高压均质器官分解细胞，释放细胞中的活性成分。
　　
　　包埋 – 有些化妆品活性成分会存在易氧化,光不稳定等特点，需要使用脂质体或其他材料进行包裹。高压均质机可以起到脂质体包裹控制粒径大小均一的效果。
　　
　　高压均质机在食品中也是一种常用的技术，如用于将牛乳中的脂肪球均匀分散，从而提高牛乳的稳定性和口感；用于将果汁中的果肉颗粒均匀分散，从而提高果汁的口感和营养价值；以及一些肠内营养乳，微胶囊包埋等应用。

　　高压均质机的另一个应用领域是材料科学，如纳米材料的制备，包括制备纳米纤维素，制备纳米碳材料如用于导电浆料的炭黑、碳纳米管及石墨烯的分散用于电催化的Pt/C催化剂，制备抛光液如一些纳米氧化铝浆料等。
　　
　　高压均质机在各种应用中的主要优点包括：
　　
　　均质效果好 - 高压均质机可以产生强大的剪切力、撞击力和空穴作用，从而使物料尺寸有效降低或均匀分散；
　　
　　操作简单 - 高压均质机的操作相对简单，易于自动化，提高了生产效率；
　　
　　高性价比 – 相比超声等技术，高压均质机的成本相对较低，提高了生产过程的经济性。
　　
　　成长空间 – 高压均质机将可能进一步提升可实现的压力、流量，并优化均质腔的结构以及控制系统，从而应用于更广泛的领域。