發酵工程師技能升級：均質破壁處理的10大注意事項

　　物理法：如高壓勻漿破碎法、超聲波破碎法、微波破碎法，反復凍融法等；

　　化學法：如酸熱法、化學滲透法；

　　生物法：如酶溶細胞破壁法等 。

　　01、基本原理

　　高壓均質機依靠多個往復運動的柱塞產生極大的壓強，當柱塞向后運動時，進料下閥門開啟，將物料吸入，當柱塞向前運動時，下閥門關閉，上閥門被頂開，物料被壓入高壓均質閥區域，通過一、二級均質閥均質、乳化，物料從出料口出去。

　　高壓均質機主要由高壓均質腔和增壓機構構成。高壓均質腔的內部具有特殊設計的幾何形狀，在增壓機構的作用下，高壓溶液快速的通過均質腔，物料會同時受到高速剪切、高頻震蕩、空穴現象和對流撞擊等機械力作用和相應的熱效應，由此引發的機械力及化學效應可誘導物料大分子的物理、化學及結構性質發生變化，最終達到均質的效果。

　　空穴作用

　　一般情況下液體中總會溶有空氣，這些氣體隨著液流進入高壓區時，其體積急劇縮小，形成局部真空，周圍液體質點以極大速度來填補這一空間，使氣泡凝結處瞬間局部壓力可高達數百巴，溫度也迅速升高，從而使顆粒之間產生極強的動能并發生撞擊。

　　對流撞擊作用

　　物料從超高壓降低至大氣壓的同時，物料速度極高，特別是通過限流縫隙時會以極高的速度撞擊到特制的碰撞環上，造成物料粉碎。

　　高速剪切作用

　　高速物料通過閥腔通道和限流縫隙時會產生強烈的剪切力，使細胞壁破碎。

　　細胞破壁效果測定的方法

　　取處理前后的細胞懸液，在顯微鏡下觀察，用血球計數板對具有完整形態的細胞進行計數，每個樣品計數3次，取平均值。細胞破壁率為破壁前后具有完整形態細胞數之差占破壁前細胞數的百分比。

　　02、操作過程描述

　　1、開啟物料降溫系統和均質機循環水，保證物料提前降溫。

　　2、連接物料進出管道并進行確認，特別注意：出料管線上的閥門要全部打開，均質機開機后管路過壓的后果很嚴重。

　　3、檢查并確保均質閥手柄處于放松狀態后，再打開均質機電源開關。

　　4、在開始均質前，需先開啟物料泵使物料進入均質機，然后通過出料取樣口或物料流出口，確認物料已經開始循環。

　　5、 按下啟動按紐，機器按順序啟動，然后再逐漸順時針旋轉增壓手柄，讓均質壓力逐漸升高，達到所需均質壓力。

　　6、建議每一輪均質過程中取樣進行分析，判斷是否需要下輪均質。 待本輪均質物料將盡時，逆時針旋轉增壓手柄，使壓力降至0Bar，然后停止均質。

　　7、切換管道進行下一次均質。

　　8、最后一輪均質完成后，需要先清洗物料罐，然后在罐中加入清洗液，再對均質機進行清洗。清洗過程可參照物料均質程序：清洗結束前，對流出的液體進行相關指標檢測，符合清洗驗證程序要求時，結束清洗。檢測指標有電導率，產品殘留等。當產品共線時，對清洗驗證的程序更加嚴格（關于均質機的清洗驗證，我們會在未來進行經驗分享）

　　03、注意事項

　　1、先確保均質閥手柄處于放松狀態，再增壓進行均質；

　　2、物料均質管道上安裝金屬過濾器，對物料中的顆粒進行阻擋，防止其對均質閥關鍵部件造成磨損；

　　3、均質過程，均質機本身會發熱，當機身溫度超過要求溫度時，及時停機，待溫度下降后，再開機。

　　4、均質機在開機之間，需要細心檢查管線，特別是均質機的物料出口，防止阻塞或閥門關閉；

　　5、在物料之間切換時，要降低壓力，待下一個物料穩定時再升高壓力，防止混入氣體。大量氣體會產生強氣蝕現象而使機器本身受損。

　　6、物料結束后應及時對設備進行清洗，清洗液中需要加入一定量的防腐劑，防止設備中細菌滋生。

　　7、破壁不是目的，產物收率和質量以及成本才是目的，切不可為了均質而均質,所以在工藝驗證時，建議取不同均質時期的樣本進行分析來決定均質的次數。

　　8、均質過程物料的溫度會上升，所以當產品對溫度敏感時，需要對進入均質的物料提前降溫。

　　9、注意在安全壓力范圍內運行設備。

　　10、按照一般操作，均質壓力無法達到要求時，切不可利用杠桿對手柄進行加力提高均質壓力，而應該先停下機器分析原因：物料固含量，物料中的晶體，以及均質閥門部件磨損程序都可能影響均質壓力。