脂質(zhì)體的粒徑控制（五）：擠出設備

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，作了較詳細的介紹。本文主要就市售脂質(zhì)體擠出設備作一個(gè)歸納和介紹。

脂質(zhì)體擠出設備從結構上來(lái)分大概可分為四個(gè)部分：動(dòng)力執行單元、膜組件單元、溫控單元及輔助單元。

動(dòng)力執行單元按目前市售產(chǎn)品來(lái)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(wú)脈沖波動(dòng)，可以確保全擠出過(guò)程中的壓力恒定，其波動(dòng)范圍基本可以忽略不計，這就能最·有效的保證所有脂質(zhì)體粒子都經(jīng)過(guò)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(guò)1000psi），這就導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，且達不到所需的粒徑范圍；對于產(chǎn)能要求較高的項目（如中式、生產(chǎn)型）往往不能實(shí)現。

當然，針對這種情況也有相應的設備對氣壓進(jìn)行了增壓設計，適度擴大了其應用領(lǐng)域，但對于生產(chǎn)項目往往還是難以滿(mǎn)足要求。這類(lèi)擠出設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氣體增壓活塞推進(jìn)的方式進(jìn)行擠出，實(shí)驗室使用時(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(guò)高壓動(dòng)力泵作為動(dòng)力來(lái)實(shí)現脂質(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(mǎn)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)現產(chǎn)能大（高壓泵最大流速可以到1000L/H或者更高），對于需要多次擠出的生產(chǎn)型項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(guò)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節泵速以維持壓力恒定的模式來(lái)消除此影響，但由于壓力感應器存在一定的感應誤差及感應時(shí)間，且泵的變頻調節執行動(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(guò)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準衛生級結構（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較大，二是存在一定的衛生級風(fēng)險，對清洗和滅菌驗證造成困難（一般難以實(shí)現CIP/SIP）。

當然，市售也有高壓衛生級隔膜泵（最高壓力一般到100bar），但此類(lèi)設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，是擠出設備壓力產(chǎn)生的背壓?jiǎn)卧?，也是起擠出作用的核心部件。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備中多采用SS316L粉末燒結板為主，其孔徑一般為1~3μm，其在使用時(shí)最大的優(yōu)勢就是能迅速產(chǎn)生較高的背壓（如200bar或更高），且板的厚度適中，耐用性強，能長(cháng)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的結構，內部通道孔徑為計算值，且流道彎曲、復雜，易造成內容物殘留，引起微生物負荷、內毒素殘留的超標。所以在選擇此方法時(shí)需供應商提供完善的清洗和滅菌方案，以確保能滿(mǎn)足項目的需求。

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計，易于清洗和滅菌，往往能符合CIP/SIP要求，但此種方式需對擠出過(guò)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(lái)選擇或特殊制作。

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

如上一篇文章所述，溫度是擠出過(guò)程的一個(gè)非常重要的影響因素。所以在進(jìn)行擠出設備選型或設計時(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(guò)設備和管道的夾套控溫就可以滿(mǎn)足要求。

但如果恒溫要求高（如要求波動(dòng)范圍在±0.5℃以?xún)龋?，此時(shí)就需要通過(guò)在關(guān)鍵部位設置溫度傳感器，并與恒溫水源形成聯(lián)動(dòng)控制，整體調節溫度，使其達到所需要求。

當然，從工程角度來(lái)看，溫度的控制精度可以做得非常高，但相應的成本也較高，所以在選擇時(shí)需要根據實(shí)際情況綜合考慮。

輔助單元是指除擠出設備主體部分外的其他配置。如因工藝要求增設的溫度、壓力監控和調節單元；恒壓或恒流控制系統；管道、閥門(mén)及連接件；升降平臺、移動(dòng)推車(chē)等。

對于此類(lèi)配置，一般來(lái)說(shuō)主要針對生產(chǎn)項目，可根據項目的工藝特殊性要求、與配液系統的銜接、清洗/滅菌要求來(lái)針對性的進(jìn)行設計。

標準的實(shí)驗室設備一般都會(huì )綜合考慮各方面因素，進(jìn)行取舍后逐步標準化，后續不會(huì )再有太大幅度的調整。用戶(hù)端在進(jìn)行選擇時(shí)往往也需結合自身項目需求進(jìn)行取舍后選擇最合適的設備。

本文主要就擠出設備進(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，于細節處未做更詳細描述，關(guān)于此部分脂質(zhì)體設備的特殊設計也沒(méi)有全部列舉，若大家有任何疑問(wèn)歡迎與我們聯(lián)系交流~