用均质化法将样品分成相同的部分，即使其中一部分被去除，也能保留样品其他部分的分子组成。它也经常被用来充分混合自然不混合的材料。均匀化的目的是减小颗粒大小，打破细胞壁和/或细胞膜，破坏病原体，促进稳定的乳剂和分散。一个经典的例子是牛奶的均质化，它分配和缩小了牛奶中的脂肪球，使它们均匀地分散在剩余的牛奶中。
一种被称为均质器的机械装置实现均质。奥古斯特·高卢发明了混合牛奶的均质器。该装置由一个正排量三柱塞泵和安装在放电处的毛细管组成。
机械均质设备的常用名称包括均质器、细胞溶出器、高剪切混合器、Polytron、转子定子均质器、分散器、超声器和组织撕裂器。包括使用均质器在内的一系列过程，经常用于完成DNA、RNA或mRNA的提取，以及其他需要样品均质而不降解核酸的操作。均质器通常使用预先填充的微管，填充陶瓷珠，以帮助破碎和混合细胞。由于均质器的振荡或相互运动，这通常更容易做到。
均质机原理
剪切、空化和湍流——三个基本物理原理——共同作用产生均质作用。
剪切:流体剪切的主要原因是流体分子之间因粘度而产生的摩擦。大颗粒和液滴在剪切力作用下尺寸减小。当一个大的粒子或液滴被困在以不同速度移动的流体层之间时，就会发生剪切。
空化:当流体有相当大的压力降低时，就会发生空化。在较大压力下引入流体的泵通常在上游有一个均质阀。这使得微小的水汽囊有可能短暂地形成空洞。当这些空腔坍塌或内爆时，就会产生冲击波，打碎混合物中的粒子和液滴。
动荡:当流体达到高速时，它就会变成湍流。由于流速高，流体流动不规律。这些非定常运动是一种能量耗散，其中流体的动能以涡流和少量热的形式转化为内能。由于产生的涡流，粒子的尺寸减小了。
均质机操作规程
在启动均质机之前
- 对压力控制器的位置进行验证，以确保它们处于空闲状态。
- 为了润滑和冷却活塞，水被打开。
均质机启动
- 马达被打开了。
- 在水面上运行约5分钟后，均质机停止，通过松开进气接头将水排出，然后拧紧进气接头。
- 检查这装置是否有泄漏。
- 通过适当设置三通阀将样品供应到均质器。
- 一旦机器开始以最大容量抽水，第二级阀门的压力调节手柄就被设置到所需的压力。然后调整第一级压力。
- 机器的产品排放被重新定向，直到达到必要的均质压力。
- 一旦达到正常功能，就转动旁通阀将产品流送入加工系统。
关闭均质操作
- 产品流在运行结束时被改道。
- 一旦产品均质并排空，水就倒入料斗进行冲洗。
- 第一级阀门压力和第二级阀门压力被释放。
- 通过切换到清洁顺序，您现在可以清洁均质器。
- 清洗完成后，均质机关闭。
均质机部件
该均质器包括一个高压泵，该泵装有一个具有可调开口的微小孔，流体通过该孔以非常高的压力被驱动。泵、均质阀、断路器环、张力弹簧和阀座构成均质机的基本部件。
均质化阀:它是均质机的心脏。阀门由一个张力可调的强力弹簧固定。均质器有单级，双级，甚至多级品种。单级均质器中只有一个均质阀。通常，均质阀由阀门、阀座和冲击环组成。相反，双级均质机有一个额外的均质阀。
均质化泵:均质所需所需压力由均质泵输送。
阀座:均质器的开口由阀座和均质阀共同形成。
断路器环断路器环是阀门的主要部件。断路器环的内壁被流经阀门和阀座所形成的开口的流体垂直撞击。较大的粒子或小球进一步缩小成更细小的形状。
拉簧:阀门应保持可调整的张力。几千英寸的流体压力随着针对阀门的流体压力的增加而上升，这导致了孔的发展。
均质机类型
机械均质器、高压(或柱塞泵)模型和声波干扰器是最常见的三种类型。
机械均质器
在机械均质器中，破坏预混料组件的主要能量来源是机械功。使用旋转部件，如桨、锥和叶片代替阀门。均匀化的理想环境是通过将转子与合适的定子耦合而产生的。运动部件产生的机械撕裂是驱动均匀化过程的原因。胶体研磨机，转子-定子均质机和珠磨机是最流行的机械均质机类型。
- 胶体磨
均质化过程是由运动部件引起的机械撕裂引起的。转子定子原理控制胶体磨机的运行。这种机器通过在液体中分散各种成分来分解材料。在静止的锥体(定子)和快速旋转的锥体(转子)之间，有一个小的间隙，剪切发生。胶体磨最常见的应用是固体的粉碎和悬浮液的产生，特别是那些由未被分散介质润湿的固体组成的悬浮液。
- 静均质器
在转子-定子均匀化中，金属轴(转子)在固定的金属外壳(定子)内旋转。通过转子的旋转，样品被拉入转子和定子之间的空间。由于在转子和定子之间的限制区域内速度发生了极大的变化，因此它受到极强的剪切力。转子-定子均质器非常适合混合或从液体中制造乳剂。
- 珠米尔斯
珠粒磨用于通过在圆柱形容器中搅拌研磨介质(珠粒)来研磨或分散浆料中的微小颗粒。磨机的转子产生珠运动，使颗粒经历强大的剪切力和碰撞。
- 叶片式均质机
这些均质机有由叶片制成的转子。只有叶片的高速旋转才会产生剪切效应。
高压均质器
均质阀和高压泵组成了高压均质器，通常被称为活塞均质器。这些通常用于液体和类似的材料。这种方法最常用于均质牛奶。当柱塞泵工作在极高的压力下(最高可达1500bar / 21,750 psi，连续全负荷工作)，它们迫使物质通过微小的管道或阀门。
超声均质器
超声波均质器，通常被称为声波发生器或声波干扰器，利用超声空化物理原理。通过在超声波频率下交替产生稀疏和压缩周期，就会产生空化。气蚀是零件断裂的主要原因。
均质机的应用
微生物失活。高压均质作用主要是通过机械破坏基质来杀灭营养细菌细胞壁由于湍流，撞击，空间压力和速度梯度。
乳化:生产食品和药品的关键目标之一是使微生物失活。由于热处理或巴氏杀菌都有可能损害产品质量，同质化成为一个关键的替代方案，因为它使用机械作用来消灭细菌。
细胞分离:生物技术公司经常使用细胞内成分回收来生产医药和农业生物产品。因此，控制均质化程度可以使细胞分裂和细胞内成分保存。
酶激活/失活:均质压力可以仔细调整，以针对特定的酶进行激活或灭活。饮料和含酒精饮料的制造可以利用这种能力。
复合萃取:高价值的化学物质，如多酚、类黄酮、番茄红素和其他类似的化合物，当生物物质通过均质器受到动态压力时，更稳定，更容易提取。
优势
- 不需要经常搅拌。
- 它通过均质过程中产生的热量有效地杀死食物样品中的微生物。
- 它导致了微/纳米乳剂的形成和颗粒尺寸的减小。
- 它保证同质性、稳定性和再现性。
限制
- 增加了微生物污染的面积。
- 在一些乳液/分散配方中，均质化的能量效率很低，这意味着大约一半的能量以热的形式损失掉了。
- 由于均质化过程缩小了液体的颗粒大小，因此不能有效地生产固体食品或大颗粒食品。
预防措施
- 压力需要逐渐增加。
- 永远不要让均质器干涸。为了使机器不致饿死，必须保持充足的饲料。
- 启动均质机时，应始终松开均质阀上的手柄。
- 在再次使用均质器之前，需要取出流入室的过滤器，清洗并重新安装。
- 在均质机运行时，产品输送管线上的三通阀绝不能关闭，因为这样做会严重损害设备。
均质器例子
超声波均质器脉冲150(制造商:Benchmark Scientific)
- 脉冲150超声波均质机分解悬浮液中的细胞，剪切DNA，利用空化和超声波为ChIP分析准备样品。该设备处理样品从0.1毫升到150毫升使用高达150瓦的电力(与适当的喇叭)。
- Pulse 150拥有均匀化所需的一切，包括控制器、传感器、温度探头、6毫米钛合金喇叭和用于更换喇叭的扳手。作为标准，还提供了带样品平台的隔音盒。
旋转均质机EW-04711系列(生产商:Cole-Parmer)
- 当样品达到设定的温度限制时，集成的温度控制器和存储器停止超声波，保护样品免受破坏性过热。
- 用户友好的菜单驱动的提示为所有功能提供直观的指导。
- 使用独立的开/关脉冲发生器防止过热。
细胞分裂均质器USCG-1500(制造商:Bioevopeak)
- 对于温度敏感的样品，设备中包括温度传感器，以及自动过载保护、过温报警和故障报警。
旋转均质机(制造商:PRO Scientific Inc.)
- 样品在几秒钟内被均质。
- 快速自动多样品均质。
- 最多可存储10个程序。
- 它可以执行60振荡每分钟和接受标准管从5到50毫升。
年代BK-SHG0系列充足制剂均质机(生产厂家:Biobase)
- 它具有智能程序控制，具有配置扑动时间，速度等能力。
- 可调的扑动间距，使其易于处理不同数量的样品。
- 一次性无菌袋可确保清洁和安全。
- 钢化玻璃窗，更容易透过。
参考文献
- https://www.beei.com/blog/purpose-of-homogenization
- https://www.biocompare.com/Protein-Biochemistry/12986-Laboratory-Homogenizers/
- https://www.iqsdirectory.com/articles/mixer/homogenizer.html
- https://www.pharmapproach.com/colloid-mill-2/
- https://homogenizers.net/pages/ac-rotor-stator-homogenization
- https://www.centri-force.co.uk/products/homogenizers/
- https://ouat.nic.in/sites/default/files/7-homogenisation_of_milk_dairy_and_food_engineering.pdf
- https://microbeonline.com/homogenizer-parts-types-and-function/
- http://ecoursesonline.iasri.res.in/mod/page/view.php?id=6146
- https://www.medicalexpo.com/prod/cole-parmer/product-98375-663584.html
- https://www.medicalexpo.com/prod/pro-scientific-inc/product-100430-662692.html
- 蒙达尔，P. K.和曼达尔，B. K.(2019, 11月)。采用机械均质法和超声分散法制备的水乳化柴油对内燃机性能和排放的比较研究。能源报道，5,639 - 648。https://doi.org/10.1016/j.egyr.2019.05.006
- 崔曹,S . C。w . Y。哦,S . H。李,C·G。Seo, Y . C,金姆,j·S。歌曲,C . H。金,G . V。李,Y。,Kang d·H。H . Y & Lee(2012)。从海洋微藻中提取脂质的强化，与高压均质过程相关。生物医学与生物技术，2012,1-6。https://doi.org/10.1155/2012/359432
- Babajide, O.， Petrik, L.， Amigun, B.， & Ameer, F.(2010)。利用超声波技术将低成本原料转化为生物柴油。能源学报，3(10)，1691-1703。https://doi.org/10.3390/en3101691