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中級(jí)會(huì)員 | 第6年

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高壓均質(zhì)機(jī)原理

時(shí)間:2025/4/14閱讀:208
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高壓均質(zhì)機(jī)的工作原理?12

高壓均質(zhì)機(jī)(High pressure homogenizer)是一種通過(guò)超高壓作用使懸濁液或乳液中的顆粒、液滴達(dá)到納米級(jí)均勻分散的設(shè)備。其核心原理可概括為:?利用高壓泵將物料推送至特殊設(shè)計(jì)的均質(zhì)腔,通過(guò)機(jī)械力(剪切、撞擊、空穴效應(yīng)等)和瞬間壓力變化,破壞物料原有結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)均質(zhì)化?

核心工作流程

  1. ?高壓生成與物料輸送?
    通過(guò)柱塞或增壓機(jī)構(gòu)產(chǎn)生高壓(最高可達(dá)60000psi/200MPa),將物料強(qiáng)制輸送至均質(zhì)腔。壓力高低直接影響均質(zhì)效果,需根據(jù)物料特性(如粘度、固含量)調(diào)整。

  2. ?均質(zhì)腔內(nèi)的機(jī)械作用?
    物料在高壓下高速通過(guò)均質(zhì)腔時(shí),經(jīng)歷以下關(guān)鍵物理效應(yīng):

    • ?剪切力?

      :高速流體通過(guò)狹窄縫隙時(shí)產(chǎn)生速度梯度,使顆粒或液滴被拉裂破碎。

    • ?撞擊力?

      :物料與均質(zhì)閥內(nèi)部結(jié)構(gòu)(如閥芯、撞擊環(huán))或自身對(duì)射流發(fā)生高速碰撞,進(jìn)一步細(xì)化顆粒。

    • ?空穴效應(yīng)?

      :壓力瞬間驟降導(dǎo)致液體內(nèi)部形成空化氣泡并破裂,產(chǎn)生局部高壓沖擊波,破壞顆粒結(jié)構(gòu)。

  3. ?均質(zhì)效果輸出?
    經(jīng)過(guò)多次循環(huán)(可根據(jù)需求設(shè)定次數(shù)),物料粒徑分布趨于均勻,形成穩(wěn)定的納米級(jí)分散體系。

均質(zhì)腔的技術(shù)演進(jìn)

  • ?第一代碰撞型?


    包括穴蝕噴嘴型和碰撞閥體型,依賴(lài)物料與金屬結(jié)構(gòu)的直接碰撞,易導(dǎo)致金屬磨損殘落,影響醫(yī)用產(chǎn)品的安全性。

  • ?第二代對(duì)射型(Y形交互型)?


    采用對(duì)射流原理,物料自相碰撞,減少金屬污染風(fēng)險(xiǎn),但高粘度物料易堵塞。

關(guān)鍵影響因素

  • ?壓力?

    :壓力越高,均質(zhì)效果越顯著,但需平衡能耗與物料特性(如熱敏性物質(zhì)需避免過(guò)度發(fā)熱)。

  • ?均質(zhì)次數(shù)?

    :多次處理可提升均勻性,但可能增加能耗和物料變性風(fēng)險(xiǎn)。

  • ?溫度控制?

    :部分物料需冷卻系統(tǒng)防止高溫破壞活性成分。

?應(yīng)用場(chǎng)景?:該技術(shù)廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥(納米藥物制備)、食品(乳品均質(zhì))、化工(納米材料分散)等領(lǐng)域,尤其適合對(duì)顆粒細(xì)度和穩(wěn)定性要求高的場(chǎng)景。


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