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STANTED Homogenizing Systems

Stansted Homogenising Systems Limited 是一家位於英國埃塞克斯的公司，專注於設計和製造超高壓均質機。其設備最高可達60,000 psi（4200 bar）的壓力，廣泛應用於生物技術、製藥及食品加工等行業，用於細胞破碎、蛋白提取及納米乳液製備等多種工藝。

 

常見應用包含：

  1. 細胞破裂 / 裂解 - 與發酵與生物反應器應用對應。

  2. 粒徑縮小 - 與粒徑分析儀市場對應。

  3. 食品保存與改質 - 與傳統混合器與粒徑分析儀應用對應。

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公司提供從實驗室規模到工業生產的多種可擴展解決方案，並配備溫度控制和多種閥門配置，確保工藝的靈活性和高效性。

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憑藉超過45年的高壓流體處理技術經驗，Stansted Homogenising Systems 強調設備的耐用性、安全性及操作保養之便利性。其產品採用藥用級不銹鋼及高性能聚合物製成，配備電子控制及數字壓力顯示，確保穩定且精確的加工壓力。公司擁有全球銷售及服務網絡，致力於為客戶提供量身定制的均質解決方案，以滿足嚴苛的工藝需求並降低運營成本。​​

Stansted Homogenising Systems 高壓均質機特點​

  1. 專利結構設計 - 獨特的加壓器設計（稱為 Hyd-Lok）採用液壓夾緊機構取代傳統螺栓，在運行期間將加壓器組件固定在一起。只需按下按鈕即可開啟加壓器組件，無需工具，大幅提升日常清潔、檢查與維護的便利性，操作人員可輕鬆執行。

  2. 高可靠性與耐用性 - 堅固的電控液壓系統驅動一或兩組電子同步的加壓器。每個加壓器每分鐘僅運作 2 至 12 次，有效降低密封件與其他元件的疲勞磨損，實現高可靠性運行並降低總體擁有成本。

  3. 簡易操作 - 先進的 PLC 控制與監控系統讓操作人員可透過選單進行操作與故障診斷。PLC 可即時顯示系統的溫度與壓力，並設有通訊端口，可連接電腦或具相容介面的資料記錄裝置。

  4. 溫度控制 - 先進的溫控系統支援預冷、預熱（如處理脂質體所需）、後冷卻，以及維持處理段恆溫，確保穩定的處理條件。

  5. 維護容易 - 與產品接觸的組件易於拆卸、清洗、檢查與重新組裝，方便保養維護。

實驗室高壓均質機 Lab

我們的實驗室高壓均質機具備多項優勢，可支援從 100 bar（1,500 psi）至 4200 bar（60,000 psi）的連續可調壓力，能處理各類細胞與材料，應用範圍廣泛。設備提供連續模式與單次處理模式，亦適用於高黏度配方，且兩種模式下的流速均可微調，最高達每分鐘 275 毫升。配備多種可替換的處理腔體，包括 1ml、5ml 至 9ml、16ml 與 32ml，並提供多樣的溫控選項，如快速冷卻與預熱功能。整體設計強調操作便利性，易於清潔與滅菌，支援 CIP（就地清洗）與 SIP（就地滅菌），同時具備良好的維護便利性。

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先導式高壓均質機 Pilot

完整功能的系統，處理量可達每小時 130 公升。連續、平穩的輸出，並可選配活塞間隙與微流道處理技術。​

  • 7400 Pilot 系列適合希望從實驗室機型升級至更高處理量的使用者。

  • 7575 Pilot 系列適合計畫從先導規模進一步升級至生產規模的使用者。

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生產式高壓均質機 Production

我們可擴充的生產系統可滿足最嚴苛的製程需求。處理量可達每小時 2000 公升，壓力可達 60,000 psi（4200 bar）。

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運作原理與介紹

壹. 常見的傳統設備及其主要作用機制包括：

  • 攪拌器（Stirrer）：以剪切力（Shear）為主

  • 混合器（Agitator）：主要產生剪切力（Shear）

  • 高剪切混合器（High Shear Mixer）：提供強烈的剪切作用（Shear）

  • 超音波混合器（Ultrasonic Mixer）：透過空化效應（Cavitation）進行混合

  • 珠磨機（Bead Mill）：以撞擊力（Impact）進行處理

  • 高壓均質機（High-Pressure Homogenizer）：結合剪切力、空化效應與撞擊力（Shear、Cavitation & Impact），達成高效均質效果​​

貳. ​高壓均質機是什麼？

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1. 

2.

  1. High Pressure Pump 高壓泵浦產生壓力 - 使用柱塞泵（Piston Plunger Pump）或 液壓器泵（Hydraulic Intensifier Pump）

  2. 高壓均質裝置將壓力能轉換為更小顆粒或用於細胞破裂的設備 - 閥式裝置 或 固定孔徑裝置

參. 高壓泵浦

兩種基本的泵浦類型與其優缺點：

  1. 柱塞泵（Piston Plunger Pump）：通常由曲軸驅動​

    • + 高效能

    • + 配置三個以上活塞時，可提供相對平穩的流體輸送至均質閥

    • + 成本較低

    • - 高壓下的可靠性疑慮

    • - 乳品加工技術常用壓力為 35 MPa（350 bar）

    • - 一般應用壓力可達 100 MPa

    • - 活塞速度過高時不適用於高黏度流體

    • - 不適合搭配固定孔徑裝置使用

    • - 隨著壓力上升，可靠性會下降，疲勞與磨損問題日益明顯

    • - 實驗室常見壓力不超過 200 MPa，量產應用通常不超過 150 MPa​

  2. 液壓器泵（Hydraulic Intensifier Pump）：通常由液壓系統驅動

    • + 運轉速度慢（疲勞循環次數較少）

    • + 更適合處理高黏度流體（若回程速度夠慢，可避免產生空化）

    • + 可達更高壓力（400 MPa，HS 系統可達 1400 MPa）

    • - 相對成本較高

    • - 與馬達加曲軸的簡單驅動相比，加壓器泵需搭配馬達、液壓泵與控制閥，結構更複雜。

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加壓器泵是高壓均質機中的關鍵組件。它們以穩定的壓力將產品推進，通過腔體內具固定幾何結構的微流道。

此高壓產生高速流動，進而形成強烈的剪切力與撞擊力，達成所需的顆粒尺寸效果。

 

 

肆. 均質裝置

兩大類型的均質裝置簡介

  1. 活塞間隙式（Piston Gap）

    • Traditional 傳統型

    • Reverse Flow 反向流設計, 也稱作STANSTED 閥 （STANSTED valve）

  2. 固定孔徑式（Fixed Orifice） / 微流道型（Micro Channel Type）

    • 交互腔體（Interaction Chamber）

 

活塞間隙式（Piston Gap）-  透過高壓將液體推送穿過活塞與均質閥間的狹小間隙，產生強烈的剪切力與空化作用，用以達到顆粒尺寸縮小與混合的效果。

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兩大類型的均質裝置之特性

  1. 活塞間隙式（Piston Gap）

    • 液體以全流量由泵浦輸出

    • 間隙會根據壓力、流速與黏度自動調整

    • 某些產品表現良好，但整體來說不如交互腔（Interaction Chamber）在微粒細化上的效果

    • 不易堵塞

    • 在粒徑縮小應用上難以穩定地擴大製程規模，但在細胞裂解方面表現穩定、無明顯問題

  2. 固定孔徑式（Fixed Orifice） / 微流道型（Micro Channel Type）

    • 每個微流道的流量受限，受壓力、流速與黏度影響

    • 通常是實現最小粒徑的首選技術

    • 較容易發生堵塞

    • 透過增加微流道數量，可較容易且有把握地進行製程規模之擴大

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