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高壓微射流均質機選購指南（上）——主要參數篇

在確認使用高壓微射流均質機作為精細工藝的工具后，用戶們便開始面臨諸多產品選購的疑惑，比如：該選用多大壓力的設備？設備的處理流量應該選擇多大？設備實際的處理能力是否能達到要求？以及最關鍵的：價格是否在預算范圍之內等等。

本系列文章旨在于為有意向選購高壓微射流均質機，但尚未確定適配參數和具體預算的用戶提供一些建議；幫助用戶梳理該類型設備的原理、核心軟硬件功能、參數意義等，從而能夠將寶貴的金錢花在刀刃上，最終選購得一款最適合自身的高壓微射流均質機。

1. 均質壓力

最大均質壓力：

既選擇了高壓均質設備，許多用戶便自然而然地將首要關注點放在了“設備能達到多高的壓力”上。其實，“高壓”僅是相對條件下的“因”，而“均質效果”、“分散效果”才是需要實際考察的“果”。

設備是否能夠達到2000bar（29000psi）還是3000bar(45000psi)對于絕大多數行業的應用而言并無太大意義，通常使用1000bar至1750bar（約15000psi至25000psi）并搭配優質的金剛石均質腔（Y型75μm孔徑、Z型87μm孔徑），所產生的超高剪切力已經能夠滿足物料的均質、分散、乳化等要求，減小粒徑、降低粒徑分布效果顯著。

壓力穩定：

微射流均質機能夠立足于高附加值、復雜配方、高端制劑等應用的根本，是其長時間持續穩定而均勻的壓力輸出——配合固定孔徑的均質腔從而使得樣品在均質過程中受到的剪切力、碰撞力等工藝條件基本相同。

因此在選購時可細心對比觀察均質過程中實際達到的壓力是否與設定的壓力值相符，最大偏差為多少psi？多久能穩定？能穩定多久？等等。

壓力輸出間隔：

高壓微射流均質機以增壓模塊驅動柱塞推動物料，那么穩定的壓力輸出與柱塞回拉、推動的時間間隔息息相關。設計精良的微射流均質機具備品質更好的動力傳輸裝置，能夠盡可能的減少柱塞回拉加壓過程中的“零壓力時間（zero pressure time）”，用戶在考察選購時須留心觀察此點，即柱塞每一次推動的時間間隔不應過長，孰優孰劣當下立判。

注：不斷反復的較長零壓力時間意味著微射流均質機的看家本領（穩定輸出壓力）將大打折扣，樣品則無法獲得充分的均質效果，在處理量放大、工藝放大后將盡覽無疑；因零壓力而停留在均質腔中遭受到的“烘烤”環境對于溫度敏感樣品而言無疑是毀滅性的破壞。（均質腔內部將因均質壓力帶來不同程度的升溫）

2. 處理流量

在確認比對均質壓力相關的功能及參數后，隨之而來的便是：高壓微射流均質機的產量多大？處理流量是多少？一批次樣品需要處理多久？等等問題。

那么實際運行過程中，我們會遇到哪些值得關注的點呢？

參數流量：

通常設備標注的參數上，處理流量的數值是以水為例。針對不同物料的具體流量與其自身濃度、粘度等有關，搭配不同規格孔徑的均質腔亦是考量因素之一。均質壓力穩定與否也決定了處理流量的穩定情況。

實際產量：

（1） 均質效果

實驗、生產過程中所能達到的實際產量還需結合工藝要求的“均質次數”進行考量，能夠“率先”達到目標效果的設備無疑是優選產品。

例如：在使用相同壓力、相同規格金剛石均質腔，PSI-20及Nano兩款高壓微射流均質機制備的樣品平均粒徑相差不大（如200nm±15nm），但在影響產品性質、穩定性、功能性的“尾端大顆粒（如1-10μm）”的分散效果方面，PSI-20總能夠比后者少一次均質次數達到要求；某配方工藝下，使用高壓閥式均質機需循環處理8次能夠達到要求，而高壓微射流均質機僅需2次便能滿足……

（2） 連續運行能力

考量實際產量的另一標準為連續運行能力，小試、實驗型高壓微射流均質機由于硬件限制通常需要較長時間進行增壓（意味著較長的零壓力時間）以達到高壓工況，往往連續運行30至60分鐘時便需要停機冷卻。具備發動機冷卻循環功能的設備則無此煩惱，當動力系統達到一定溫度閾值時，外接的冷水或自來水便能夠確保發動機油溫保持在適宜的工作溫度下，以使得設備進行連續數小時的穩定高壓運行。

針對高壓微射流均質機最核心的兩項參數——壓力、流量，相信大家此時心中已經有了大致判斷。有關實際使用過程中可能遇到的使用效率及適配度問題，特此例舉兩點進行收尾總結：

微量研發：事實上微量樣品的均質面臨著非常苛刻的條件——1.樣品如何很好的預處理、分散？2.均質壓力尚未穩定達到設定值，樣品已經循環1次完畢。3.桌面型微射流均質機（通常為流量3-10L/h）的壓力輸出間隔較長，如何確保工藝的穩定？等等（關于微量樣品的高壓微射流均質，我們將另起一文進行討論）。

因此筆者建議除稀有、珍貴樣品外，盡可能多準備一些樣品，并選用壓力更為穩定、輸出間隔更短，同時能夠控制死體積量的“中試”設備進行研發實驗（各行業定義小試、中試、生產的標準不同）。

小規模生產：若樣品需要較多次數的均質，且用戶希望能夠穩定達到每小時數升的產量時，則不建議選購流量為15L/h（250ml/min）以下的“實驗型微射流均質機”進行小規模生產。低流量狀態下的循環制備及停機需求不僅使得實際產量大打折扣，同時更為頻繁的總使用次數將使設備維護成本陡然上升。