В области современной фармацевтики, биотехнологии, пищевых продуктов и напитков, косметики и наноматериалов и других производственных областях предъявляются все более высокие требования к распределению диаметра частиц, стабильности и биологическому использованию эмульсии, липидов, суспензии, фрагментации клеток и других систем. Хотя традиционные высоковольтные гомогенизаторы могут достигать определенной степени детализации, существуют ограничения с точки зрения однородности, повторяемости и управления сдвигом. В качестве передовой однородной технологии, основанной на микрореакторе с фиксированным геометрическим каналом, микроструйный гомогенизатор стал основным оборудованием для достижения высокой однородности и высокой стабильности дисперсионной системы с его уникальным принципом « столкновения с струей» и возможностями обработки на наноуровне.

I. Принцип работы: переход от "механического сдвига" к "удару струи"

Принцип работы микроструйного гомогенизатора отличается от традиционного роторно - статорного или клапанного гомогенизатора, ядром которого является технология микроструи. Технология использует сверхвысокое давление (обычно 100 - 400 МПа) для перекачки предварительно обработанного материала в крошечный фиксированный канал, называемый « микроструйной камерой».

Интерактивный интерьер камеры состоит из двух или более мелких каналов микронного уровня (обычно от 50 до 200 мкм), которые пересекаются под определенным углом (например, тип « Y» или тип « Z»). Когда жидкость высокого давления проходит через микроканал, скорость потока резко увеличивается (до сотен м / с), создавая сильные кавитационные эффекты, высокочастотные сдвиги и турбулентность. Самое главное, что две или более высокоскоростных струй сталкиваются друг с другом в зоне пересечения, и кинетическая энергия мгновенно преобразуется в энергию давления и тепловую энергию, так что частицы или капли разбиваются до нанометрового уровня (обычно 50 - 200 нм) за очень короткий промежуток времени и достигают очень равномерного распределения размеров частиц.

Этот процесс выполняется в закрытых, контролируемых микроканалах, избегая загрязнения, вызванного механическим износом, а также высокой эффективностью использования энергии и точным контролем диаметра частиц.

II. Состав системы и основные технологии:

1. Системы подачи насосов высокого давления: как правило, используются многоступенчатые поршневые насосы, которые нагнетают жидкость до заданного давления. Давление может быть точно отрегулировано и является ключевым параметром для контроля гомогенной прочности.

2. Интерактивная камера с микроструей (основные компоненты): изготовлена из высокоточной обработки высокопрочных материалов (например, твердых сплавов, керамики или специальной нержавеющей стали), геометрическая структура внутреннего микроканала фиксирована, обеспечивая соответствие гидродинамических условий каждой обработки. Интерактивная камера может быть демонтирована и заменена для различных требований к вязкости и обработке.

3. Система охлаждения: в процессе гомогенизации производится большое количество тепла, и встроенный теплообменник или устройство внешнего цикла охлаждения может эффективно контролировать температуру жидкости материала и предотвращать инактивацию термочувствительных веществ (например, белков, клеток).

4. Система подачи и сбора: включает в себя резервуары для подачи, фильтры, контейнеры для сбора подачи, некоторые модели оснащены устройствами онлайн - циркуляции, которые обеспечивают многоканальную однородную обработку.

5.Система управления: оснащена сенсорным экраном или контроллером PLC, может устанавливать давление, температуру, количество обработки, расход и другие параметры, контролировать рабочее состояние в режиме реального времени, чтобы обеспечить воспроизведение процесса.

III. Технические преимущества и эксплуатационные характеристики

1. Сверхвысокая однородная эффективность и наноразмерный размер частиц

Может быть уменьшен диаметр частиц эмульсии, липидов, суспензии и других систем до менее 100 нм, PDI (индекс мультидисперсии) низкий, равномерное распределение, значительно улучшает стабильность системы и проницаемость / абсорбционные свойства.

2. Высокая согласованность обработки

Интерактивная камера с фиксированной геометрической структурой обеспечивает путь жидкости для каждой обработки и подходит для производства GMP.

3.Умеренная обработка, защита активных ингредиентов

По сравнению с высокой гомогенностью сдвига, процесс микроструи более контролируем, белки, нуклеиновые кислоты, клеточные мембраны и другие биологические макромолекулярные повреждения малы, широко используются в биофармацевтике.

4. Сильная усиливаемость

Лабораторное и производственное оборудование использует тот же принцип и дизайн интерактивной камеры, технологические параметры могут быть линейно увеличены, сокращая цикл конверсии от исследований и разработок до производства.

5. Широкая сфера применения

Может обрабатывать водную фазу, масляную фазу, высоковязкий материал, систему связывания, подходит для гомогенизации, эмульсии, дисперсии, дробления клеток (например, бактерий, дрожжей), подготовки наноматериалов и многих других функций.

4 Типичный сценарий применения

- Фармацевтика и биотехнология:

- Подготовка липидных препаратов (например, мРНК - вакцины, противораковых препаратов), обеспечивающих однородный размер гранул и высокую степень уплотнения.

- Стабилизация нано - суспензий (например, нерастворимых лекарственных средств).

- Клеточное дробление с белковой экстракцией, для рекомбинантных белков, производства вакцин.

- Пищевая промышленность:

- Производство стабильных, тонко пахнущих молочных продуктов, растительного молока, соусов.

- Улучшение биодоступности функциональных компонентов (например, витаминов, полифенолов).

- Косметика:

- Подготовка наноэмульсии, микромолока для повышения проницаемости и стабильности средств по уходу за кожей.

- Производство прозрачных, низкостимулирующих эссенций, солнцезащитных кремов.

- Наноматериалы:

- Распыление графена, углеродных нанотрубок.

- Подготовка наночастиц с модификацией поверхности.

V. Выбор и рекомендации по использованию

При выборе необходимо учитывать:

- Объем обработки (лабораторный тип: 0,1 - 2 л / ч; Производственный тип: до нескольких тысяч L / h).

- Максимальное рабочее давление (определяет однородную прочность).

- Тип интерактивной камеры (тип Y подходит для эмульсии, тип Z подходит для дробления клеток).

- Совместимость материалов (стойкость к коррозии, легкость очистки).

При использовании следует регулярно промывать систему, чтобы предотвратить блокировку; Интерактивная комната - это точные детали, которые необходимо тщательно поддерживать; При обработке высоковязких или твердых материалов требуется предварительная фильтрация.

Микроструйный гомогенизатор представляет собой передовой уровень технологии гомогенизации высокого давления, и его принцип « столкновения с струей» преодолевает ограничения традиционной механической гомогенизации и реализует переход от микрон к нанометрам. Это не только оружие, разработанное в лаборатории, но и ключевое оборудование для обеспечения качества и согласованности продукции в промышленном производстве.