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高壓均質(zhì)機是一種使用高壓來乳化、分散和粉碎的設(shè)備，且高壓均質(zhì)機適用于流體，不適用于固體和氣體。它通常通過在高壓下迫使流體通過均質(zhì)閥來工作，從而產(chǎn)生可以分散或粉碎流體中的顆?；蛞旱蔚母吣軟_擊。高壓均質(zhì)機是多功能且高效的機器，可用于提高各行各業(yè)各種產(chǎn)品的質(zhì)量和穩(wěn)定性，在生物制藥、納米材料、食品及化妝品中均有廣泛的應(yīng)用。

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高壓均質(zhì)機的主要部件

?傳動系統(tǒng) – 用于提供動力源，將電能轉(zhuǎn)化成機械能，驅(qū)動柱塞泵工作；

?柱塞泵– 利用柱塞往復運動產(chǎn)生高壓流體，將物料輸送到均質(zhì)腔；

?均質(zhì)腔 – 即物料進行均質(zhì)處理的部位，通過高壓流體對物料產(chǎn)生剪切、空化、撞擊等作用，將物料分散成均勻的狀態(tài)；

?均質(zhì)閥 – 進行均質(zhì)處理的關(guān)鍵部件，又由閥座、閥芯和撞擊環(huán)等組成，由耐高壓、耐腐蝕的材料制成，通常采用陶瓷、司太立合金、金剛石等，閥體內(nèi)部具有特定的幾何形狀，以產(chǎn)生強烈的剪切、空化、撞擊等作用。均質(zhì)機可以配置一個均質(zhì)閥﹙一級﹚或兩個均質(zhì)閥（二級），對于大多數(shù)項目，一級均質(zhì)就足夠了。一般二級均質(zhì)主要應(yīng)用于乳化體系。二級壓力一般為總壓力的6-12%，主要目的是分散乳化后的顆粒大小，使粒度分布的更窄。

?調(diào)壓裝置 – 用于調(diào)節(jié)閥芯及閥座之間的距離以調(diào)節(jié)均質(zhì)的壓力，可以控制物料的均質(zhì)程度。對于實驗室設(shè)備一般采用手柄調(diào)節(jié)的方式，對于中試及生產(chǎn)的設(shè)備一般采用氣推油的方式，可以通過旋鈕或PLC程序控制。

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高壓均質(zhì)機的工作流程

物料由泵輸送到均質(zhì)腔，并在高壓的作用下，物料通過均質(zhì)閥。在均質(zhì)閥中，物料受到高速剪切、空化、撞擊等作用，物料中的大分子和顆粒被破碎成小分子和微粒，然后，均質(zhì)后的物料從均質(zhì)閥中排出。高壓均質(zhì)過程主要受三種作用的影響，即撞擊力、剪切力以及空穴作用，其中，撞擊力是指物料在高壓下流經(jīng)撞擊環(huán)時，與撞擊環(huán)壁或與其它物料相互碰撞時產(chǎn)生的力，是高壓均質(zhì)機中重要的均質(zhì)作用力。剪切力是通過均質(zhì)閥中的狹窄通道來產(chǎn)生的。在均質(zhì)閥的狹窄通道中，物料的流速會急劇增加，從而產(chǎn)生強烈的剪切力?？昭ㄗ饔檬侵肝锪显诟邏毫α鹘?jīng)均質(zhì)閥時，在其狹窄的通道中，物料的流速會急劇增加，從而導致壓力降低，當壓力降低到臨界值時，物料中的溶解氣體會發(fā)生氣化，形成空穴，空穴在高壓流體的沖擊下會迅速膨脹，并產(chǎn)生強烈的沖擊力和剪切力，進而破壞物料中的顆粒，達到均質(zhì)的目的。高壓均質(zhì)機中的剪切力與撞擊力以及空穴作用具有協(xié)同作用，可以相互促進，從而提高均質(zhì)效果。

高壓均質(zhì)機工作流程示意圖

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高壓均質(zhì)機的關(guān)鍵參數(shù)

壓力 - 壓力是高壓均質(zhì)機最重要的參數(shù)之一，決定了均質(zhì)效果。一般來說，壓力越高，均質(zhì)效果越好；

均質(zhì)次數(shù) – 即物料通過均質(zhì)機的次數(shù)。一般來說，均質(zhì)次數(shù)也是越多，均質(zhì)效果越好。

均質(zhì)閥組結(jié)構(gòu) – 不同體系的物料需要的能量是不同的。對于乳化體系，需要提供足夠強的剪切力以達到減小顆粒大小并且分布均勻的效果。乳化體系和粉碎體系需要能量不同，ATS提供不同類型的均質(zhì)閥以滿足不同的應(yīng)用體系。

溫度 – 均質(zhì)過程是把機械能轉(zhuǎn)化成動能及熱能的方式，在乳化和破碎過程中會伴隨著熱量的產(chǎn)生，同時長時間的工作也會積聚熱量，會影響到均質(zhì)機的使用效果及使用壽命。ATS均質(zhì)機帶內(nèi)置控溫模塊，在均質(zhì)點就可進行控溫，有效保證物料活性，且ATS生產(chǎn)型均質(zhì)機帶油泵風冷系統(tǒng)、柱塞冷卻系統(tǒng)、物料換熱系統(tǒng)，從動力端到工作端均可保證設(shè)備的穩(wěn)定運行。

此外，還要考慮進樣流量，流量決定了均質(zhì)機的生產(chǎn)效率。流量越大，生產(chǎn)效率越高。

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高壓均質(zhì)機的應(yīng)用及優(yōu)勢

高壓均質(zhì)機在生物制藥中有著廣泛的應(yīng)用，最常見的應(yīng)用的各種細胞的破碎，以釋放存在于細胞內(nèi)的產(chǎn)物。如使用大腸桿菌表達重組蛋白時，產(chǎn)物常以包涵體形式存在于細胞內(nèi)，如胰島素，需要使用高壓均質(zhì)機裂解細胞，以釋放包涵體，以進行后續(xù)的純化工作。在基于病毒的疫苗生產(chǎn)工藝中，由于很多病毒顆粒不能在培養(yǎng)過程中有效地釋放到細胞外的培養(yǎng)基中，也需要使用高壓均質(zhì)機進行細胞裂解，以釋放病毒顆粒。在使用大腸桿菌或酵母進行基于病毒樣顆粒技術(shù)的疫苗生產(chǎn)中，也需要使用高壓均質(zhì)機進行菌體裂解，以釋放生產(chǎn)的病毒樣顆粒。

其次可用于一些復雜制劑，如脂質(zhì)體、白蛋白納米粒、微球、乳劑及混懸劑等。用于控制粒度大小及粒徑的均勻分布。

高壓均質(zhì)機在化妝品中也有多方面的應(yīng)用。包括從化妝品原料到化妝品成品均需使用到高壓均質(zhì)機。

如乳化 - 乳液、乳霜、膏霜等化妝品都是乳化體系。在乳化過程中，高壓均質(zhì)機可以通過強大的剪切力和空穴作用將油相和水相均勻分散，從而制備出穩(wěn)定性好的乳化體系；

分散 - 色素、香精、活性成分等物質(zhì)在化妝品中具有重要的作用，但這些物質(zhì)需要均勻分散，才能發(fā)揮其應(yīng)有的效果。高壓均質(zhì)機可以將色素、香精、活性成分等物質(zhì)均勻分散，從而提高化妝品的使用效果。

破壁 – 一般用于做化妝品原料。許多化妝品的活性成分是通過生物發(fā)酵的方式大規(guī)模生產(chǎn)的，這些活性成分有些存在于細胞中，需要破壁才能釋放出來。高壓均質(zhì)機即可將細胞破開，從而釋放出細胞中的活性成分。

包埋 – 有些化妝品活性成分會存在易氧化,光不穩(wěn)定等特點，需要使用脂質(zhì)體或其他材料進行包裹。高壓均質(zhì)機可以起到脂質(zhì)體包裹控制粒徑大小均一的效果。

高壓均質(zhì)機在食品中也是一種常用的技術(shù)，如用于將牛乳中的脂肪球均勻分散，從而提高牛乳的穩(wěn)定性和口感；用于將果汁中的果肉顆粒均勻分散，從而提高果汁的口感和營養(yǎng)價值；以及一些腸內(nèi)營養(yǎng)乳，微膠囊包埋等應(yīng)用。

高壓均質(zhì)機的另一個應(yīng)用領(lǐng)域是材料科學，如納米材料的制備，包括制備納米纖維素，制備納米碳材料如用于導電漿料的炭黑、碳納米管及石墨烯的分散用于電催化的Pt/C催化劑，制備拋光液如一些納米氧化鋁漿料等。

綜上所述，高壓均質(zhì)機在各種應(yīng)用中的主要優(yōu)點包括：

均質(zhì)效果好 - 高壓均質(zhì)機可以產(chǎn)生強大的剪切力、撞擊力和空穴作用，從而使物料尺寸有效降低或均勻分散；

操作簡單 - 高壓均質(zhì)機的操作相對簡單，易于自動化，提高了生產(chǎn)效率；

高性價比 – 相比超聲等技術(shù)，高壓均質(zhì)機的成本相對較低，提高了生產(chǎn)過程的經(jīng)濟性。

未來，高壓均質(zhì)機將可能進一步提升可實現(xiàn)的壓力、流量，并優(yōu)化均質(zhì)腔的結(jié)構(gòu)以及控制系統(tǒng)，從而應(yīng)用于更廣泛的領(lǐng)域。