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)，就其三個關(guān)鍵點：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部分：動力執(zhí)行單元、膜組件單元、溫控單元及輔助單元。

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

高壓氣體作為動力源時最大的特點是壓力恒定，無脈沖波動，可以確保全擠出過程中的壓力恒定，其波動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；對于產(chǎn)能要求較高的項目（如中式、生產(chǎn)型）往往不能實現(xiàn)。

當(dāng)然，針對這種情況也有相應(yīng)的設(shè)備對氣壓進(jìn)行了增壓設(shè)計，適度擴(kuò)大了其應(yīng)用領(lǐng)域，但對于生產(chǎn)項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氣體增壓活塞推進(jìn)的方式進(jìn)行擠出，實驗室使用時基本可以比較完·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力泵作為動力來實現(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)備動力源時其特點是：

· 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；

· 能實現(xiàn)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。

但高壓動力泵作為動力源時也有其弊端：

· 動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)時間，且泵的變頻調(diào)節(jié)執(zhí)行動作也需要時間，所以高壓動力泵作為擠出動力源時在實際擠出過程中壓力是一個波動的狀態(tài)，產(chǎn)能越大其誤差就越大，所以在使用時需對此多加關(guān)注；

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

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

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)生的背壓單元，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簡單描述。

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(qiáng)，能長時間使用不變形，是目前用得最多的一種方式。

缺點在于由于是粉末燒結(jié)的結(jié)構(gòu)，內(nèi)部通道孔徑為計算值，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需供應(yīng)商提供完善的清洗和滅菌方案，以確保能滿足項目的需求。

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(shè)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程和樣品特性有非常深入的了解，且能將二者作為一個整體進(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)計時，需將此兩部分可能產(chǎn)生的溫度波動幅度降至最·低。一般擠出情況下溫度波動控制在±3℃即可，此時只需用可外循環(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（如要求波動范圍在±0.5℃以內(nèi)），此時就需要通過在關(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，所以在選擇時需要根據(jù)實際情況綜合考慮。

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、移動推車等。

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

標(biāo)準(zhǔn)的實驗室設(shè)備一般都會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)不會再有太大幅度的調(diào)整。用戶端在進(jìn)行選擇時往往也需結(jié)合自身項目需求進(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~