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微射流高压均质机、高压均质机的特点与区别

作者:浙江微流纳米生物 日期:2021-02-12 点击:2493
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  高压均质机适用于细胞破碎与纳米乳、脂质体、纳米混悬液等微纳米材料的制备。一般通过空穴效应、高频剪切、碰撞等作用,达到物料微纳米化效果。本文将简述“微射流高压均质机”和“均质阀式高压均质机”的区别与特点。

1.均质核心

 均质阀式高压均质机:

  1)一二级均质阀,均质阀均质单元的外观结构如图1与均质阀工作原理如图2;

  2)均质核心材质一般为硬质金属、陶瓷或司太立合金等;

  3)均质通道为环形缝隙,手动调节阀芯之间的缝隙大小来控制均质压力,如图1通过手轮调控均质缝隙;

  4)均质阀类的设计间隙大,压力上限相对较低,高压力或者颗粒均质时容易产生均质核心的磨损与金属颗粒剥落;

  5)堵塞后可通过调节间隙处理,但工艺放大后利用新的均质阀,不易完全重现小试结果与精确控制。


均质阀均质单元外观图.png   手轮调节均质阀的解剖图.png

图1 均质阀均质单元外观图(左)与手轮调节均质阀的解剖图(右)(1-底座 2-冲击环 3-阀座)


均质阀核心部件实物图与均质原理示意图.png              均质阀核心部件实物图与均质原理示意图.png

图2 均质阀核心部件实物图与均质原理示意图(1-底座 2-冲击环 3-阀柱 4-均质后的物料)

 微射流高压均质机:

  1)配备Y型对射流金刚石交互容腔,外观结构与原理如图3;

  2)核心反应部位多采用金刚石材质,其他接触物料部位材料为FDA认可的316L不锈钢材质;

  3)物料经过百微米级别的孔道形成2束或多束超音速射流,在金刚石交互容腔的另一端相互对撞,同时发生空穴效应、高频剪切效应等;

  4)增加了超音速射流自相对撞作用,使得均质更加高效,同时大大降低了物料对腔体的碰撞与磨损、延长了腔体的使用寿命;

  5)腔体内部为固定结构, 可通过增加相同规格反应通道数量来实现工艺的高效重现与放大。

对射流金刚石交互容腔与作用原理图.png 对射流金刚石交互容腔与作用原理图.png

图3 对射流金刚石交互容腔与作用原理图

2. 压力调节

均质阀式高压均质机:常具有手轮,通过手轮手动连续调节压力,压力上限一般低于同级别微射流高压均质机。

微射流高压均质机:通过触控屏调连续控均质压力,压力上限相对更高。

3. 动力单元

均质阀式高压均质机:电机以曲轴连杆带动柱塞往复均质,频率高(2-3次/s),整体重量较同量级微射流高压均质机更重。

微射流高压均质机:液压驱动或者直接电机驱动柱塞往复运动,频率低(6-10s/次),压力脉冲高压部分占比重大。

4. 均质单元

均质阀式高压均质机:均质单元如图4左,常用较大长方体不锈钢模块,模块中包含物料出入口、单向阀接口、均质阀接口、压力表接口等,模块质量大,拆装相对较繁琐,管路中残留体积大、样品处理最小体积值相对较大。

微射流高压均质机:均质单元如图4右,采用管路接口直连于高压缸体的形式,重量小,通过单向阀贴合圆柱形柱塞,整个反应通路的残留体积可小于1ml,最小反应体积5ml。

均质阀式均质机均质单元.png 微射流高压均质机均质单元.png

图4 均质阀式均质机均质单元(左)和微射流高压均质机均质单元(右)

5. 仪器造价

均质阀式高压均质机:均质核心部件为均质阀,高硬质金属或者陶瓷部件的应用使得均质阀式高压均质机具有相对更低的成本与价格。

微射流高压均质机:均质核心部件为金刚石材质,相比于均质阀类均质核心具有更复杂的工艺、更高的均质效率,这也是微射流高压均质机在某些高附加值领域更优选的原因之一。

6. 最佳应用领域

均质阀式高压均质机:因价格与不易堵塞优势,适用于生物细胞破碎、高粘度化工材料、乳品饮料、颜料喷墨、非高纯度要求颗粒粉碎等普通附加值均质领域应用,如果微射流高压均质机价格降低,那么均质阀类高压均质机的优势将有所降低;

微射流高压均质机:普通纳米均质分散领域以及高附加值化妆品、纳米新材料、食品、石墨烯、药品(如紫杉醇脂质体、前列地尔、丙泊酚等)纳米乳、脂质体、纳米混悬液的制备领域,相比均质阀型具有更高的均质效果和更低的破乳率。

7.目前市面上常见的高压均质机生产商

1)常见均质阀类高压均质机品牌(排名不分先后):APV、Avestin、GEA Niro、ATS、PHD(2019年也推出选配金刚石交互容腔型)、BEE(喷嘴型)、国产高压均质机等;

2)常见微射流高压均质机品牌:Microfluidics、Genizer


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