Vysokotlaká homogenizace disperzí a emulzí
Vysokotlaká homogenizace je účinná metoda pro zmenšování velikosti částic a kapének, přípravu stabilních emulzí a disperzí i dezintegraci buněk. Zpracovávaný materiál je pod vysokým tlakem veden přes speciálně navrženou homogenizační hlavici, ve které působí intenzivní smykové síly, turbulence, nárazové síly a kavitace.
Výsledkem vysokotlaké homogenizace může být:
- zmenšení velikosti částic nebo kapének
- zúžení distribuce velikosti částic
- omezení výskytu nadměrně velkých částic
- zvýšení stability emulzí a disperzí
- zlepšení homogenity výsledného produktu
- účinné narušení buněčných stěn a membrán
Technologie se využívá zejména ve farmaceutickém, biotechnologickém, kosmetickém, potravinářském a chemickém průmyslu. Typickými aplikacemi jsou příprava nanoemulzí, liposomů, suspenzí léčivých látek, kosmetických emulzí, potravinářských výrobků nebo nanomateriálů.
Princip vysokotlaké homogenizace
Při homogenizaci je vzorek stlačen na požadovaný procesní tlak a následně prochází velmi úzkým prostorem homogenizační hlavice. Prudká změna rychlosti a tlaku vyvolává intenzivní mechanické namáhání, které rozrušuje částice, kapénky nebo buněčné struktury.
Požadovaného výsledku lze dosáhnout nastavením:
- pracovního tlaku
- průtoku
- počtu průchodů
- teploty vzorku
- typu homogenizační hlavice
Optimalizace těchto parametrů umožňuje přizpůsobit proces konkrétnímu materiálu a požadované výsledné velikosti částic.
Homogenizační hlavice
Podle charakteru aplikace lze využít několik konstrukčních principů.
Pístová homogenizační hlavice
U systému typu Piston Gap prochází vzorek nastavitelnou štěrbinou mezi pístem a sedlem. Změnou geometrie štěrbiny lze regulovat procesní podmínky a přizpůsobit homogenizaci různým typům vzorků.
Mikrokanálová hlavice (MCD)
Systém Micro Channel Device – MCD vede vzorek přes přesně definované mikrokanálky. Pevně daná geometrie zajišťuje kontrolované a dobře reprodukovatelné podmínky zpracování.
Hlavice s pevnou geometrií
Homogenizační hlavice s pevně definovanou geometrií poskytují konzistentní procesní podmínky a vysokou opakovatelnost. Jsou vhodné především pro aplikace, ve kterých je důležitá úzká distribuce velikosti částic a minimalizace výskytu nadměrně velkých částic.
Ty mohou být kritické například u parenterálních léčiv, liposomálních formulací nebo dlouhodobě stabilních kosmetických a farmaceutických emulzí.
Laboratorní i výrobní homogenizace
Vysokotlaké homogenizátory STANSTED jsou dostupné pro celý procesní řetězec, systémy lze podle konfigurace vybavit pístovou, mikrokanálovou nebo homogenizační hlavicí s pevnou geometrií.
- laboratorní vývoj a zpracování malých objemů
- optimalizaci procesu a pilotní výrobu
- kontinuální zpracování ve výrobním měřítku
Možnost zachovat obdobný princip homogenizace při přechodu z laboratorního do výrobního měřítka usnadňuje vývoj procesu a následný scale-up.
