专业乳化解决方案一一均质、剪切、超声

　　乳化(Emulsification)是一种液-液界面现象，向两种互不相溶的液体加入表面活性剂后进行强烈搅拌就可形成乳化液，如水和油，通常乳化体的类型有O/W、W/O型，另外还有W/O/W、O/W/O型多重乳化体系。

图一 水包油型乳液(O/W)和油包水型乳液(W/O)示意图

Figure 1. Schematic diagram of oil-in-water emulsion (O/W) and water-in-oil emulsion (W/O)

图二 水包油包水型乳液(W/O/W)和油包水包油型乳液(O/W/O)示意图

Figure 2. Schematic diagram of water-in-oil emulsion (W/O/W) and oil-in-oil emulsion (O/W/O)

　　溶液是由至少两种物质组成的均一、稳定的混合物，被分散的物质(溶质)以分子或更小的质点分散于另一物质(溶剂)中;而乳化得到的乳化液是指由两种不相溶的液体所组成的分散系，即一种液体以小液滴的形式分散在另外一种液体之中形成的混合物，且在乳化液中各组分的功能依旧正常。乳化液通常由水和油所组成，习惯上将不溶于水的有机液体，如苯、煤油等统称为油。如果是油分散在水中，称为水包油(油/水或O/W)型乳化液，如牛奶和某些农药制剂等;如果是分散在油中，称为油包水(水/油或W/O)型乳化液，如石油、原油和人造黄油。

图三 机油乳化液

Figure 3. Engine oil emulsion

表一 溶液、乳化液与悬浮液的区别

Table 1. The difference between solution, emulsion and suspension

　　由于形成乳化液时由于两种液体的界面积增大，所以这种体系在热力学上是不稳定的，而不同的乳化方法得到的乳化液稳定性不同。目前，用于乳化的方法包括物理化学乳化法和机械法，其中均质法、剪切法和超声法已在食品、制药、化妆品等行业得到了广泛应用。

均质法

　　所谓均质(Homogenizing)，就是将液态物料中的固态物质打碎，使固态颗粒实现超细化，并形成均匀的悬浮乳化液的工艺过程。在高压条件下，流体流经均质阀微小的流道时所产生强烈的湍流和剪切效应会将流体中颗粒或滴液分解成微小的粒子。

　　新芝生物的SCIENTZ-207A超高压均质机是一种小型化的台式生物样品处理装置，可实现生物实验室和小规模生产中的细胞粉碎或物料均质。不同的样本通过控制压力、流量、气蚀、冲击、剪切和过程持续时间来达到破碎、乳化和分散效果。另设有冷却循环系统接口，搭配恒温槽有效控制温度，提升均质效果。可适应于制药、生物技术、化妆品、食品饮料、石墨烯等领域的高校、研究所、企业研发实验室。

产品特点

样品范围广：菌种、果汁、高分子材料。

压力可调节：设计均质压力0~180Mpa任意可调。

自动化操作：自动进样，连续工作，在线排气。

卫生级别高：采用复合食品药品要求的316L不锈钢材料。

温度可控：冷却接头进出口与恒温槽相接，有效控制均质物料温度上升。

破碎效率高：生物样品物料粒径可均匀细化到10nm以下，破碎率大于95%。

剪切法

　　剪切(Shearing)法中的剪切头由转子和定子组成，转子与定子相互啮合,每级定转子又有数层齿圈。转子高速旋转产生强大的离心力，形成强负压区，物料被吸入工作腔，在定、转子间隙内受到剪切、离心挤压、撞击撕裂和湍流等综合作用，而产生分裂液滴的张力。液体离开定子小孔后压力又回升，由此产生了空穴效应。均质头高速旋转，对物料进行剪切、分散、撞击。这样物料就会变得更加细腻，完成乳化。

　　新芝生物的XHF-DY高速分散器可用于医学、生物工程、细胞、食品工业、化妆品制造业等多种实验室。对动植物组织均能达到匀浆和混和作用。在不同的速度下，能破碎不同的细胞膜。用于不相溶的两液相之间的高效分散，乳化、萃取。经过高速分散后，可以使样品处理时间大大缩短。从而提高工作效率。在最低速度时，可当作搅拌器使用。

产品特点

参数灵活：速度2000-28000rpm，无级变速，支持在线调速。

结构灵活简单：可以任意调节刀具和台面距离，方便更好地接触样品。

参数记忆功能：参数可自动记忆，快速调取，方便查看更改。

超声法

　　超声波(Ultrasonic)技术作为一种物理方法，在工作时产生声空化效应以及高温与高压现象，超声产生的气泡在样品表面迅速形成和破裂，气泡破裂产生的微射流和冲击波会形成高剪切力和机械力，在提取与分离、杀菌、乳化、干燥等领域具有广阔的发展潜力。

　　新芝生物的SCIENTZ-IID超声波细胞粉碎机是一款利用超声波的空化效应对实验样品进行处理的多功能、多用途仪器。它适用于100 μl-600 mL容量的样本，具有超声时间、功率连续可调等优势，能够破碎各类动植物组织、细胞、细菌，同时可用来乳化、分离、分散、提取及加速化学反应等等。广泛应用于生命科学、材料科学和环境保护等领域。

　　该仪器配备超声电源、换能器、隔音箱和聚能式变幅杆，超声波电源产生的电振荡信号经功率放大器进行放大，经过阻抗匹配器后到达换能器，使压电陶瓷与电极片发生振动，从而产生振动位移。经过变幅杆的振幅变换后在其端面产生振动面，使作用的弹性介质发生振动，产生超声波的传播。由于使用了聚能式换能器，因此具有以下特点：

聚能作用：具有扩大振幅的作用，有效提高换能器振子效率。

固定作用：固定机械系统，降低系统能量的损耗。

阻绝作用：阻绝换能器与介质产生的化学与热学作用。

阻抗转换器：对声负载与换能器进行阻抗匹配，使负载与换能器之间进行能量传输。

同时，超声波细胞粉碎机使用时具有以下优势：

1. 中央微机集中控制多个模块，模块联动流畅、反应迅速;

2. 超声最大功率可达1000W，百分比控制输出功率，20-1000W功率可调，效果稳定;

3. 可选配多种规格变幅杆，满足不同处理量需求;

4. 超声工作方式为间歇脉冲和连续工作，超声时间和间歇时间均为0.1-99.9s区间可调，超声频率为20-25KHz;

5. 仪器使用触摸控制方式，可创建并储存多达20组操作程序;

6. 工作过程可即时屏显样品温度、报警温度、功率、超声时间、间歇时间、总工作时间及操作程序组别等七种相关信息;

7. 仪器具有自我诊断功能，可进行程序自动纠错、过载与超温保护等功能，通过复位功能可重新设置并启动。

　　乳化存在于生活的各个方面，各种各样的中间体和消费品，如化妆品和护肤品、药品膏剂、油漆、润滑油和燃料都是完全或部分的乳液，但各类乳液的制造工艺差异很大，这些差异包括样品组分、乳化剂种类和乳化方式。因此，对于不同的样品您可选用合适的新芝仪器以满足乳化需求，我们会针对您的样品特点和处理体积提供最佳解决方案，欢迎您的咨询。