超高壓均質(zhì)機(jī)的原理
超高壓均質(zhì)機(jī)主要由高壓均質(zhì)部件和增壓機(jī)構(gòu)構(gòu)成。高壓均質(zhì)部件的內(nèi)部具有特別設(shè)計(jì)的幾何形狀,在增壓機(jī)構(gòu)的作用下,超高壓物料快速的通過均質(zhì)腔,物料會(huì)同時(shí)受到高速剪切、高頻震蕩、空穴現(xiàn)象和對(duì)流撞擊等機(jī)械力作用和相應(yīng)的熱效應(yīng),由此引發(fā)的機(jī)械力及化學(xué)效應(yīng)可誘導(dǎo)物料大分子的物理、化學(xué)及結(jié)構(gòu)性質(zhì)發(fā)生變化,最終達(dá)到均質(zhì)的效果。
高壓均質(zhì)閥
在1900年第一臺(tái)牛奶均質(zhì)機(jī)出現(xiàn),此時(shí)均質(zhì)機(jī)采用閥的形式,如左圖所示,均質(zhì)閥原來設(shè)計(jì)是用來均質(zhì)牛奶用的,牛奶在均質(zhì)閥加速撞擊到均質(zhì)閥芯,被撞碎成更小的乳滴。后期經(jīng)過改進(jìn)以用在超高壓均質(zhì)機(jī)上。高壓均質(zhì)閥一般采用的材料是碳化鎢和陶瓷。歐州的均質(zhì)機(jī)發(fā)展較早,都采用均質(zhì)閥的形式。國(guó)內(nèi)的超高壓均質(zhì)機(jī)仿效國(guó)外也是均質(zhì)閥的形式。均質(zhì)閥的作用主要是撞擊、其次是空穴作用。
高壓均質(zhì)腔
均質(zhì)閥的均質(zhì)能力有限,難以生產(chǎn)超小納米級(jí)的顆粒,其中空穴作用產(chǎn)生乳劑的破乳,從而降低制藥乳劑的穩(wěn)定性。 隨著對(duì)納米材料的需求和制藥乳劑的出現(xiàn),近二十年來,新的均質(zhì)形式發(fā)展起來,通常稱為均質(zhì)腔。在均質(zhì)腔中,待處理的物料被加速為兩束,并形成高速的射流,相互對(duì)撞從而將物料粉碎,如同下圖粒子對(duì)撞機(jī)原理。對(duì)射流型的均質(zhì)腔相比早期的均質(zhì)閥在效率上有了進(jìn)一步提高,同時(shí)沒有空穴作,在制藥乳劑上取得了很大的應(yīng)用。金剛石材料被采用進(jìn)均質(zhì)腔,進(jìn)一步提高均質(zhì)腔的壽命,稱為對(duì)射流金剛石交互容腔。目前主要由美國(guó)的Genizer和microfluidics公司生產(chǎn)對(duì)射流金剛石交互容腔。因?yàn)橹扑幮袠I(yè)對(duì)均質(zhì)機(jī)的要求較高,性能優(yōu)越對(duì)射流金剛石交互容腔占據(jù)了美國(guó)制藥行業(yè)的90%以上。
控溫型高壓均質(zhì)腔
超高壓均質(zhì)機(jī)相對(duì)于高壓均質(zhì)機(jī)的的壓力得到大大的提升,隨時(shí)而來,均質(zhì)腔的降溫也成了一個(gè)難題。由于超高壓均質(zhì)機(jī)產(chǎn)生的高溫,超過30000psi均質(zhì)效果已不隨壓力而提升,可控溫型的超高壓金剛石交互容腔發(fā)展起來以減少高溫引起的大顆粒含量和乳劑穩(wěn)定型的問題。
在超高壓均質(zhì)機(jī)中,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。