高壓均質機是一種使用高壓來乳化、分散和粉碎的設備，且高壓均質機適用於(yu) 流體(ti) ，不適用於(yu) 固體(ti) 和氣體(ti) 。它通常通過在高壓下迫使流體(ti) 通過均質閥來工作，從(cong) 而產(chan) 生可以分散或粉碎流體(ti) 中的顆粒或液滴的高能衝(chong) 擊。高壓均質機是多功能且高效的機器，可用於(yu) 提高各行各業(ye) 各種產(chan) 品的質量和穩定性，在生物製藥、納米材料、食品及化妝品中均有廣泛的應用。
01高壓均質機的主要部件
➤傳(chuan) 動係統 – 用於(yu) 提供動力源，將電能轉化成機械能，驅動柱塞泵工作；
➤柱塞泵– 利用柱塞往複運動產(chan) 生高壓流體(ti) ，將物料輸送到均質腔；
➤均質腔 – 即物料進行均質處理的部位，通過高壓流體(ti) 對物料產(chan) 生剪切、空化、撞擊等作用，將物料分散成均勻的狀態；
➤均質閥 – 進行均質處理的關(guan) 鍵部件，又由閥座、閥芯和撞擊環等組成，由耐高壓、耐腐蝕的材料製成，通常采用陶瓷、司太立合金、金剛石等，閥體(ti) 內(nei) 部具有特定的幾何形狀，以產(chan) 生強烈的剪切、空化、撞擊等作用。均質機可以配置一個(ge) 均質閥﹙**﹚或兩(liang) 個(ge) 均質閥（二級），對於(yu) 大多數項目，**均質就足夠了。一般二級均質主要應用於(yu) 乳化體(ti) 係。二級壓力一般為(wei) 總壓力的6-12%，主要目的是分散乳化後的顆粒大小，使粒度分布的更窄。
➤調壓裝置 – 用於(yu) 調節閥芯及閥座之間的距離以調節均質的壓力，可以控製物料的均質程度。對於(yu) 實驗室設備一般采用手柄調節的方式，對於(yu) 中試及生產(chan) 的設備一般采用氣推的方式，可以通過旋鈕或PLC程序控製。
02高壓均質機的工作流程
物料由泵輸送到均質腔，並在高壓的作用下，物料通過均質閥。在均質閥中，物料受到高速剪切、空化、撞擊等作用，物料中的大分子和顆粒被破碎成小分子和微粒，然後，均質後的物料從(cong) 均質閥中排出。高壓均質過程主要受三種作用的影響，即撞擊力、剪切力以及空穴作用，其中，撞擊力是指物料在高壓下流經撞擊環時，與(yu) 撞擊環壁或與(yu) 其它物料相互碰撞時產(chan) 生的力，是高壓均質機中重要的均質作用力。剪切力是通過均質閥中的狹窄通道來產(chan) 生的。在均質閥的狹窄通道中，物料的流速會(hui) 急劇增加，從(cong) 而產(chan) 生強烈的剪切力。空穴作用是指物料在高壓力流經均質閥時，在其狹窄的通道中，物料的流速會(hui) 急劇增加，從(cong) 而導致壓力降低，當壓力降低到臨(lin) 界值時，物料中的溶解氣體(ti) 會(hui) 發生氣化，形成空穴，空穴在高壓流體(ti) 的衝(chong) 擊下會(hui) 迅速膨脹，並產(chan) 生強烈的衝(chong) 擊力和剪切力，進而破壞物料中的顆粒，達到均質的目的。高壓均質機中的剪切力與(yu) 撞擊力以及空穴作用具有協同作用，可以相互促進，從(cong) 而提高均質效果。
高壓均質機工作流程示意圖
03高壓均質機的關鍵參數
壓力 - 壓力是高壓均質機*重要的參數之一，決(jue) 定了均質效果。一般來說，壓力越高，均質效果越好；
均質次數 – 即物料通過均質機的次數。一般來說，均質次數也是越多，均質效果越好。
均質閥組結構 – 不同體(ti) 係的物料需要的能量是不同的。對於(yu) 乳化體(ti) 係，需要提供足夠強的剪切力以達到減小顆粒大小並且分布均勻的效果。乳化體(ti) 係和粉碎體(ti) 係需要能量不同，ATS提供不同類型的均質閥以滿足不同的應用體(ti) 係。
溫度 –
均質過程是把機械能轉化成動能及熱能的方式，在乳化和破碎過程中會(hui) 伴隨著熱量的產(chan) 生，同時長時間的工作也會(hui) 積聚熱量，會(hui) 影響到均質機的使用效果及使用壽命。ATS均質機帶內(nei) 置控溫模塊，在均質點就可進行控溫，有效保證物料活性，且ATS生產(chan) 型均質機帶油泵風冷係統、柱塞冷卻係統、物料換熱係統，從(cong) 動力端到工作端均可保證設備的穩定運行。
此外，還要考慮進樣流量，流量決(jue) 定了均質機的生產(chan) 效率。流量越大，生產(chan) 效率越高。
04高壓均質機的應用及優勢
高壓均質機在生物製藥中有著廣泛的應用，*常見的應用的各種細胞的破碎，以釋放存在於(yu) 細胞內(nei) 的產(chan) 物。如使用大腸杆菌表達重組蛋白時，產(chan) 物常以包涵體(ti) 形式存在於(yu) 細胞內(nei) ，如胰島素，需要使用高壓均質機裂解細胞，以釋放包涵體(ti) ，以進行後續的純化工作。在基於(yu) 病毒的疫苗生產(chan) 工藝中，由於(yu) 很多病毒顆粒不能在培養(yang) 過程中有效地釋放到細胞外的培養(yang) 基中，也需要使用高壓均質機進行細胞裂解，以釋放病毒顆粒。在使用大腸杆菌或酵母進行基於(yu) 病毒樣顆粒技術的疫苗生產(chan) 中，也需要使用高壓均質機進行菌體(ti) 裂解，以釋放生產(chan) 的病毒樣顆粒。
其次可用於(yu) 一些複雜製劑，如脂質體(ti) 、白蛋白納米粒、微球、乳劑及混懸劑等。用於(yu) 控製粒度大小及粒徑的均勻分布。
高壓均質機在化妝品中也有多方麵的應用。包括從(cong) 化妝品原料到化妝品成品均需使用到高壓均質機。
如乳化 - 乳液、乳霜、膏霜等化妝品都是乳化體(ti) 係。在乳化過程中，高壓均質機可以通過強大的剪切力和空穴作用將油相和水相均勻分散，從(cong) 而製備出穩定性好的乳化體(ti) 係；
分散 - 色素、香精、活性成分等物質在化妝品中具有重要的作用，但這些物質需要均勻分散，才能發揮其應有的效果。高壓均質機可以將色素、香精、活性成分等物質均勻分散，從(cong) 而提高化妝品的使用效果。
破壁 – 一般用於(yu) 做化妝品原料。許多化妝品的活性成分是通過生物發酵的方式大規模生產(chan) 的，這些活性成分有些存在於(yu) 細胞中，需要破壁才能釋放出來。高壓均質機即可將細胞破開，從(cong) 而釋放出細胞中的活性成分。
包埋 – 有些化妝品活性成分會(hui) 存在易氧化,光不穩定等特點，需要使用脂質體(ti) 或其他材料進行包裹。高壓均質機可以起到脂質體(ti) 包裹控製粒徑大小均一的效果。
高壓均質機在食品中也是一種常用的技術，如用於(yu) 將牛乳中的脂肪球均勻分散，從(cong) 而提高牛乳的穩定性和口感；用於(yu) 將果汁中的果肉顆粒均勻分散，從(cong) 而提高果汁的口感和營養(yang) 價(jia) 值；以及一些腸內(nei) 營養(yang) 乳，微膠囊包埋等應用。
高壓均質機的另一個(ge) 應用領域是材料科學，如納米材料的製備，包括製備納米纖維素，製備納米碳材料如用於(yu) 導電漿料的炭黑、碳納米管及石墨烯的分散用於(yu) 電催化的Pt/C催化劑，製備拋光液如一些納米氧化鋁漿料等。
綜上所述，高壓均質機在各種應用中的主要優(you) 點包括：
均質效果好 - 高壓均質機可以產(chan) 生強大的剪切力、撞擊力和空穴作用，從(cong) 而使物料尺寸有效降低或均勻分散；
操作簡單 - 高壓均質機的操作相對簡單，易於(yu) 自動化，提高了生產(chan) 效率；
高性價(jia) 比 – 相比超聲等技術，高壓均質機的成本相對較低，提高了生產(chan) 過程的經濟性。
未來，高壓均質機將可能進一步提升可實現的壓力、流量，並優(you) 化均質腔的結構以及控製係統，從(cong) 而應用於(yu) 更廣泛的領域。