超高压均质机可根据均质压力,增压形式和均质原理上进行选择。
均质压力
一般情况下,均质压力越高越好。首先,均质压力越高,均质后的物料粒径将越小越均匀。这就使设备的效率更高,可以通过更少的循环次数达到期望的效果;其次,均质压力越高,可以处理的物料种类越多。例如,某些液体乳剂只需要在20000psi就可以均质到100nm以下,而某些含有较高密度固体颗粒的混悬液,则至少要26,000psi以上的压力下才能处理到纳米级。
但同时需要注意的是均质压力越高,发热量则越大,高温会影响物料的均质效果。所以,一般在没有降温措施的情况下,30000psi是超高压匀质的*高压力。超过30000psi 均质效果不随压力上升而提高。超过30000psi应使用控温型的超高压均质腔。
增压形式
增压形式分为机械转换型和液体增压型。
机械转换型价格便宜,广泛应用于食品行业。液驱型较机械转换型能获得更大的压力,稳定性提高,维护成本降低,用于制药行业。
均质原理比较
高压均质腔是超高压均质机的核心部件,是决定均质效果的主要因素。不同内部结构的高压均质腔,其使用范围和均质效果都不尽相同。具体比较和选择可参见以下表格。
表1均质腔的性能比较
均质腔参数 参数介绍 **代 (均质阀) **代(均质腔)
无 无 图A和图B 图C
无 无 (碰撞型) (对射型)
efficiency 总效能-均质的整体效果 − 效能一般 + 效能较高
Multi-Channel 多通道-有利于工艺放大 − 不利放大 + 可以放大
No Angle 无转角-利于高粘度降低阻塞 + 不易阻塞 − 易阻塞
Multi-Stage 多级别-用于增强效能 + 可两级均质 − 只有**
Adjustable 可调节-用于优化效能 + 可调节 − 固定式
表2均质腔的选择指南
类型 优点 缺点
Y形交互型(图C) 适用于低粘度医药乳剂的生产 不适用于高粘度物料
碰撞阀体型(图B) 对浓度要求在A、C之间 不建议应用于医药乳剂
穴蚀喷嘴型(图A) 适用于高粘度溶液和悬浊液 不可应用于生产医药乳剂
均质效果检测
均质后的物料,在达到所需粒径的同时,其粒径的分布应具有集中性,不应出现粒径大小从几十个纳米到几微米分布相当的情况,其中均质后物料大颗粒的含量尤其需要注意。例如美国药典中就对医药乳剂中的大颗粒分布做出了明确的规定[3]。均质腔相较均质阀而言能取得更均匀的分布。但超高压均质机在均质过程中产生大量的热量,是产生微量大颗粒的重要原因。一般需要对均质产品进行立即降温。对于均质阀而言,有的厂家将均质阀浸冷水中也能起到一定的降温效果。为了减少大颗粒的产生,国外有将均质腔放入液氮的方法。近年来,美国genizer公司发展起来的可控温型 的金刚石交互容腔,能有效控制均质腔的温度,从而减小药品大颗粒的产生。
对物料均质后的效果,*好选择适宜的粒度仪进行检测。如医药行业乳剂的检测,美国药典中明确规定了要采用light obscurationor[4] light extinction employs single-particleoptical sizing PSS(ParticleSizing Systems)测量系统的Extinction法来测定乳剂中大粒径物料的分布。所以不同行业的用户应根据各自行业的标准,选择相应的粒径测定仪进行检测。
厂商机型分类
目前生产超高压均质机的厂商可以按驱动形式和均质原理进行分类
机械转换型: 意大利NIRO-SOAVI,丹麦APV, 国产机型
液压驱动型: 美国microfluidics,美国BEE
**代均质阀:欧州APV, 欧州Niro, 国产机型
**代均质腔:美国microfluidics,美国Genizer
均质阀更适合于低附加值的食品,饮料和高粘度的原料均质。均质腔更适合对稳定性要求高的制药行业和小纳米颗粒行业。
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