高剪切混合器在製藥過程中的主要用途包括:
(1)通過高速剪切對活性成分進行濕法粉碎,迅速減小粒徑。
(2)高速剪切迅速破壞微生物細胞,促進發酵恢復過程。
(3)通過高速剪切得到過飽和溶液進行藥物結晶。
例如:
可以使用高剪切混合器製備均勻且穩定的納米顆粒懸浮液。納米材料在耐磨塗層、納米流體、磨料漿和環境催化方面的巨大潛在應用。根據原始顆粒團聚體的內聚力和外界施加的破壞力的相對大小,三種不同的固體顆粒團聚體的破碎機理為:
(1)沖蝕,即在大顆粒團聚體的上層粉碎小碎片。結果是顆粒越來越小,顆粒團聚體逐漸減少。
(2)分割,即將大的顆粒聚集體分成更小但大致相等的聚集體,直到形成可能的最小粒徑。
(3)破裂,即大顆粒結塊,直接分解成許多小顆粒,沒有中等大小的顆粒。
高剪切混合器的核心結構設計圍繞轉子-定子系統展開,通過精密配合的機械結構實現高效剪切與混合。以下是關鍵設計要點:
轉子-定子系統:
轉子設計:高速旋轉的轉子(通常為爪式或刀片結構)產生離心力,將物料吸入剪切腔。線速度可達15-50m/s,通過離心擠壓、撞擊撕裂作用實現初步分散。
定子設計:定子頭可更換,分為圓孔(高粘度循環)、長孔(中等粘度剪切)、組合式(精細乳化)三種類型,材質多為不銹鋼。
間隙控制:定轉子間隙極小(微米級),需高加工精度以確保剪切效果。
輔助結構:
傳動系統:電機驅動轉子,需穩定傳遞高扭矩,短長徑比設計減少扭轉變形。
密封系統:防止物料泄漏,適應高壓或腐蝕性環境。
導流筒與視鏡:導流筒優化物料流動路徑,視鏡便于實時觀察混合狀態。