脂質(zhì)體的粒徑控制（五）：擠出設(shè)備

上一篇介紹了脂質(zhì)體粒徑控制方法中的擠出技術(shù)，就其三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：擠出溫度、擠出壓力、擠出濾膜的選擇，作了較詳細(xì)的介紹。本文主要就市售脂質(zhì)體擠出設(shè)備作一個(gè)歸納和介紹。

脂質(zhì)體擠出設(shè)備從結(jié)構(gòu)上來分大概可分為四個(gè)部分：動(dòng)力執(zhí)行單元、膜組件單元、溫控單元及輔助單元。

動(dòng)力執(zhí)行單元按目前市售產(chǎn)品來看主要有兩種：高壓氣體和高壓動(dòng)力泵。

高壓氣體作為動(dòng)力源時(shí)最大的特點(diǎn)是壓力恒定，無脈沖波動(dòng)，可以確保全擠出過程中的壓力恒定，其波動(dòng)范圍基本可以忽略不計(jì)，這就能最·有效的保證所有脂質(zhì)體粒子都經(jīng)過了同樣壓力的擠出，所擠出的脂質(zhì)體樣品均一性非常好，能比較好的符合所需的粒徑分布要求。

但此方式的缺點(diǎn)在于氣壓所能提供的壓力較低（一般不超過1000psi），這就導(dǎo)致很多原始粒徑較大的脂質(zhì)體樣品，或濃度較高的脂質(zhì)體樣品不容易擠出，擠出速度緩慢，且達(dá)不到所需的粒徑范圍；對(duì)于產(chǎn)能要求較高的項(xiàng)目（如中式、生產(chǎn)型）往往不能實(shí)現(xiàn)。

當(dāng)然，針對(duì)這種情況也有相應(yīng)的設(shè)備對(duì)氣壓進(jìn)行了增壓設(shè)計(jì)，適度擴(kuò)大了其應(yīng)用領(lǐng)域，但對(duì)于生產(chǎn)項(xiàng)目往往還是難以滿足要求。這類擠出設(shè)備多以罐體作為容器，氣體直壓式擠出為主，也有部分以使用氣缸對(duì)氣體增壓活塞推進(jìn)的方式進(jìn)行擠出，實(shí)驗(yàn)室使用時(shí)基本可以比較完·美的覆蓋所有脂質(zhì)體樣品的擠出要求。

另一種方式是通過高壓動(dòng)力泵作為動(dòng)力來實(shí)現(xiàn)脂質(zhì)體的擠出，如高壓活塞泵或高壓隔膜泵。

高壓泵作為擠出設(shè)備動(dòng)力源時(shí)其特點(diǎn)是：

· 可提供的擠出壓力高（最高壓力一般在300~500bar），可滿足濃度比較高或者原始粒徑較大的脂質(zhì)體樣品的擠出；

· 能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能大（高壓泵最大流速可以到1000L/H或者更高），對(duì)于需要多次擠出的生產(chǎn)型項(xiàng)目能大大提高擠出效率。

但高壓動(dòng)力泵作為動(dòng)力源時(shí)也有其弊端：

· 動(dòng)力泵存在一定幅度脈沖，這就使得擠出過程的壓力處于波動(dòng)狀態(tài)，往往不利于提高脂質(zhì)體的粒徑均一性。目前多采用壓力反控調(diào)節(jié)泵速以維持壓力恒定的模式來消除此影響，但由于壓力感應(yīng)器存在一定的感應(yīng)誤差及感應(yīng)時(shí)間，且泵的變頻調(diào)節(jié)執(zhí)行動(dòng)作也需要時(shí)間，所以高壓動(dòng)力泵作為擠出動(dòng)力源時(shí)在實(shí)際擠出過程中壓力是一個(gè)波動(dòng)的狀態(tài)，產(chǎn)能越大其誤差就越大，所以在使用時(shí)需對(duì)此多加關(guān)注；

· 高壓動(dòng)力泵由于其壓力高，所以往往存在一些非標(biāo)準(zhǔn)衛(wèi)生級(jí)結(jié)構(gòu)（如單向閥、活塞密封、高壓輸出單元等），這就會(huì)造成兩方面的影響，一是樣品消耗量相對(duì)較大，二是存在一定的衛(wèi)生級(jí)風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)清洗和滅菌驗(yàn)證造成困難（一般難以實(shí)現(xiàn)CIP/SIP）。

當(dāng)然，市售也有高壓衛(wèi)生級(jí)隔膜泵（最高壓力一般到100bar），但此類設(shè)備壓力屬于折中范圍，且價(jià)格高，選擇時(shí)需綜合考慮。

膜組件單元包括PC濾膜、支撐板等組件，是擠出設(shè)備壓力產(chǎn)生的背壓?jiǎn)卧彩瞧饠D出作用的核心部件。關(guān)于濾膜的選擇方法在上一篇中已有相關(guān)講述，就不再贅述了，這里主要就支撐板等組件做一個(gè)簡(jiǎn)單描述。

支撐板目前市售擠出設(shè)備中多采用SS316L粉末燒結(jié)板為主，其孔徑一般為1~3μm，其在使用時(shí)最大的優(yōu)勢(shì)就是能迅速產(chǎn)生較高的背壓（如200bar或更高），且板的厚度適中，耐用性強(qiáng)，能長(zhǎng)時(shí)間使用不變形，是目前用得最多的一種方式。

缺點(diǎn)在于由于是粉末燒結(jié)的結(jié)構(gòu)，內(nèi)部通道孔徑為計(jì)算值，且流道彎曲、復(fù)雜，易造成內(nèi)容物殘留，引起微生物負(fù)荷、內(nèi)毒素殘留的超標(biāo)。所以在選擇此方法時(shí)需供應(yīng)商提供完善的清洗和滅菌方案，以確保能滿足項(xiàng)目的需求。

另一種方式是采用通孔支撐板的方式，此方式由于是通孔設(shè)計(jì)，易于清洗和滅菌，往往能符合CIP/SIP要求，但此種方式需對(duì)擠出過程和樣品特性有非常深入的了解，且能將二者作為一個(gè)整體進(jìn)行綜合考慮，然后再來選擇或特殊制作。

溫控單元一般涉及到兩方面：一是擠出設(shè)備本體與樣品接觸的結(jié)構(gòu)，二是樣品流路管道。

如上一篇文章所述，溫度是擠出過程的一個(gè)非常重要的影響因素。所以在進(jìn)行擠出設(shè)備選型或設(shè)計(jì)時(shí)，需將此兩部分可能產(chǎn)生的溫度波動(dòng)幅度降至最·低。一般擠出情況下溫度波動(dòng)控制在±3℃即可，此時(shí)只需用可外循環(huán)的恒溫水浴，通過設(shè)備和管道的夾套控溫就可以滿足要求。

但如果恒溫要求高（如要求波動(dòng)范圍在±0.5℃以內(nèi)），此時(shí)就需要通過在關(guān)鍵部位設(shè)置溫度傳感器，并與恒溫水源形成聯(lián)動(dòng)控制，整體調(diào)節(jié)溫度，使其達(dá)到所需要求。

當(dāng)然，從工程角度來看，溫度的控制精度可以做得非常高，但相應(yīng)的成本也較高，所以在選擇時(shí)需要根據(jù)實(shí)際情況綜合考慮。

輔助單元是指除擠出設(shè)備主體部分外的其他配置。如因工藝要求增設(shè)的溫度、壓力監(jiān)控和調(diào)節(jié)單元；恒壓或恒流控制系統(tǒng)；管道、閥門及連接件；升降平臺(tái)、移動(dòng)推車等。

對(duì)于此類配置，一般來說主要針對(duì)生產(chǎn)項(xiàng)目，可根據(jù)項(xiàng)目的工藝特殊性要求、與配液系統(tǒng)的銜接、清洗/滅菌要求來針對(duì)性的進(jìn)行設(shè)計(jì)。

標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備一般都會(huì)綜合考慮各方面因素，進(jìn)行取舍后逐步標(biāo)準(zhǔn)化，后續(xù)不會(huì)再有太大幅度的調(diào)整。用戶端在進(jìn)行選擇時(shí)往往也需結(jié)合自身項(xiàng)目需求進(jìn)行取舍后選擇最合適的設(shè)備。

本文主要就擠出設(shè)備進(jìn)行了一個(gè)較為綜合的介紹。為兼顧行文的流暢性和可讀性，于細(xì)節(jié)處未做更詳細(xì)描述，關(guān)于此部分脂質(zhì)體設(shè)備的特殊設(shè)計(jì)也沒有全部列舉，若大家有任何疑問歡迎與我們聯(lián)系交流~