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如何选择高压微射流均质机?

2023-01-10   

近年来,对高压微射流均质机的应用需求逐渐扩大。与传统的高压阀式均质机相比,采用固定几何结构均质腔的高压微射流均质机,可以用更稳定可控的剪切力处理物料,使样品在均匀性和分散性方面更好,平均粒径更小。微射流均质机不需要单一追求超高压力。其均质腔的质量、内部光洁度和孔径是制备理想成品的关键点。超高剪切力与高压和适当孔径的均质腔相匹配,是这类设备中最好的。

高压微射流均质机已逐渐成为研究生产高端纳米制剂(如脂质体、药用脂肪乳)和各种前沿应用(如石墨烯、碳材料、铂碳催化剂)的企业、大学和科研机构的首选,但面对各种品牌的微射流均质机,如何选择?

显然,除了为市场宣传而修饰过的、大同小异的“参数”比较,在选择一款优秀可靠且合适的高压微射流均质机时,通常需要在实际做样考察时着重关注以下几方面:

①均质压力:在均质过程中,处理材料实际压力是否接近设定压力,压力是否稳定,以确保增压泵状况良好,均质腔未堵塞。

②处理流量:设备处理流量与接入电压、均质压力、材料粘度或浓度等因素有关,应观察demo实际处理流量是否稳定,是否与其宣传资料相匹配。

③温度控制:对于许多温度敏感、温度影响性质的物料而言,设备是否能够实时监控进出料的温度(T1T2),其冷凝管的温控效果能否满足需求,是不可忽略的重要功能之一。

④连续工作:相当一部分高压微射流均质机连续工作只需要一个小时,甚至几十分钟就需要停机散热;当发动机油温过高时,如果设备能提供冷水循环连接以冷却传动模块,连续十几个小时的高压均质工作就不在话下了。因此仅考察处理流量不足以衡量实际产能。

⑤压力显示:油压表显示均质压力的方式将不可避免地与物料接触,并产生一定程度的污染。同时,油压表的精度只能维持寿命耗材。越来越多的厂家开始采用数字屏显压力。

⑥工作噪声:传统的高压均质机无法控制噪声。然而,从精密实验室的研究人员到生产车间的操作人员,长期暴露在高噪声环境中会对听力造成不可逆转的损害。

⑦交互容腔:即均质腔,可谓高压微射流均质机最核心的部件,其内部固定的几何角度构造对成品起到直接的作用。当下最受关注的顶尖微射流均质机默契地都采用“Y”型或“Z”型构造的均质腔,其原理微妙的差异也对应用领域进行了进一步划分:

使用“Y”型均质腔,物料流体在加速过程中被分为两股细流,通过微管通道后正面碰撞混合,在获得较高的结合相对速度时其本身所受的碰撞力较为柔和,此过程有利于混合、乳化作用。

使用“Z”型均质腔,物料流在高速通过微管通道时受到的高剪切力首先将自身粒径减小,紧接着其与均质腔内壁产生的高碰撞力进一步对物料进行去团聚、松团作用,此过程更有利于降低粒径分布、去团聚、分散等作用。

均质腔材质方面,如今“金刚石交互容腔”已成为主流称呼,但同样型号的交互容腔(如F12YF20Y等)其内部品质却是参差不齐:交互容腔主要由微管通道、核心内壁及外部材质构成。其中外部材质以不锈钢为主,而绝大多数交互容腔的核心内壁采用氧化锆或陶瓷材质,仅仅在微管通道(即75μm87μm100μm等孔径部分)的陶瓷部分中嵌入支撑着几片金刚石薄片。名副其实的金刚石交互容腔应是,核心内壁及微管通道部分采用全金刚石的交互容腔。

交互式容腔内的微管通道是物料高速流经的区域,在造成温度急剧上升的同时,带来了巨大的剪切力。采用“金刚石薄片嵌入陶瓷”由于两种材料加热时的导热性和膨胀系数不同,交互式容腔会对微管通道的机械稳定性产生深远的影响,使金刚石片容易松动,并因空穴效应而破裂。

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