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近年來,高壓微射流均質機的應用需求正在逐步擴大。與傳統的高壓閥式均質機相比,采用固定幾何結構均質腔的高壓微射流均質機能夠以更加穩定可控的剪切力處理物料,使得樣品在均一性、分散性等方面上更勝一籌,且平均粒徑更小。微射流型均質機無需單一追求超高壓力,其均質腔的品質、內部光潔度及孔徑大小是制備出理想成品的關鍵點,通過搭配高壓力與合適孔徑的均質腔所獲得的超高剪切力當之無愧此類設備中的佼佼者。
高壓微射流均質機逐步成為了研究生產高端納米制劑(如脂質體、載藥脂肪乳)及各類前沿應用(如石墨烯、碳材料、鉑碳催化劑)的企業、高校、科研院所的首選,但面對繁多品牌的微射流均質機,該如何進行選擇?
顯然,除了為市場宣傳而修飾過的、大同小異的“參數”比較,在選擇一款優秀可靠且合適的高壓微射流均質機時,通常需要在實際做樣考察時著重關注以下幾方面:
圖例:意大利PSI微射流均質機的工作數顯面板
①均質壓力:均質過程中,在確保增壓泵狀況良好、均質腔未堵塞的情況下,處理物料所達到的實際壓力是否能夠接近設定壓力,壓力是否穩定。
②處理流量:設備的處理流量與接入電壓、均質壓力、物料粘度或濃度等因素有關,應觀察demo過程中的實際處理流量是否穩定,是否與其宣傳資料相匹配。
③溫度控制:對于許多溫度敏感、溫度影響性質的物料而言,設備是否能夠實時監控進出料的溫度(T1、T2),其冷凝管的溫控效果能否滿足需求,是不可忽略的重要功能之一。
圖例:意大利PSI微射流均質機采用高效直型冷凝管,死體積小、不易殘留。
④連續工作:相當一部分高壓微射流均質機連續工作僅一小時、甚至數十分鐘就需停機散熱;當發動機油溫過高時,若設備能夠提供冷水循環接入以冷卻傳動模塊,連續十幾小時的高壓力均質工作便不在話下。因此僅考察處理流量不足以衡量實際產能。
⑤壓力顯示:油壓表顯示均質壓力的方式將不可避免的接觸物料并產生一定程度的污染,同時油壓表的精度也僅能維持數月,為短壽命的耗材。越來越多的廠家開始采用數字屏顯壓力。
圖例:使用壓力表顯的高壓均質機
⑥工作噪音:傳統高壓均質機對噪音的控制無能為力,然而從精密實驗室的科研人員到生產車間的操作工人,長時間暴露在高噪聲的環境下將對聽力造成不可逆的損傷。
圖例:各分貝等級對應的聲音環境,人體耳朵舒適度上限為75分貝
⑦交互容腔:即均質腔,可謂高壓微射流均質機最核心的部件,其內部固定的幾何角度構造對成品起到直接的作用。當下最受關注的頂尖微射流均質機默契地都采用“Y”型或“Z”型構造的均質腔,其原理微妙的差異也對應用領域進行了進一步劃分:
圖例:意大利PSI微射流均質機采用的金剛石交互容腔
均質腔材質方面,如今“金剛石交互容腔”已成為主流稱呼,但同樣型號的交互容腔(如F12Y,F20Y等)其內部品質卻是參差不齊:交互容腔主要由微管通道、核心內壁及外部材質構成。其中外部材質以不銹鋼為主,而絕大多數交互容腔的核心內壁采用氧化鋯或陶瓷材質,僅僅在微管通道(即75μm、87μm、100μm等孔徑部分)的陶瓷部分中嵌入支撐著幾片金剛石薄片。名副其實的“金剛石交互容腔”應是,核心內壁及微管通道部分采用全金剛石的交互容腔。
交互容腔內的微管通道是物料高速流經的區域,帶來巨大剪切力的同時也引起溫度的急劇升高。采用“陶瓷嵌入金剛石薄片”方式的交互容腔,由于兩種材質受熱時的導熱性及膨脹系數不同,將對微管通道的機械穩定性產生深遠影響,使得金剛石片易產生松動并因空穴效應造成破裂;而采用單一材質(金剛石)構成核心內壁及微管通道的意大利PSI金剛石均質腔,則無需擔心高熱量帶來的此類煩惱。
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