高圧ホモジナイザー（菌体破砕）

高圧ホモジナイザーは、ポンプで菌体懸濁液を数百〜2000 bar超まで加圧し、ホモジナイジングバルブ（インタラクションチャンバ）の微小隙間を通過させます。急激な減圧、高剪断、キャビテーションが複合的に作用して細胞壁を物理的に破壊し、封入体や可溶性タンパク質を液中へ放出させます。化学的・酵素的破砕と異なり添加物を残さず、大スケールでの再現性に優れます。

破砕効率は主に運転圧力とパス回数で決まり、菌種・細胞濃度・封入体の有無で最適点が変わります。圧力を上げパス回数を増やすほど破砕率は上がりますが、目的タンパク質の変性や微細化したデブリによる後段精製（清澄化・ろ過）の負荷増大とのトレードオフになります。封入体回収では過破砕を避け、可溶性タンパクでは十分な破砕率を狙うなど、目的で条件設計を変えます。

断熱圧縮により1000 barあたり概ね2〜3℃の温度上昇が起こるため、入口の予冷と出口の熱交換器による冷却が必須です。スケールアップではバルブ形状と圧力を固定しパス回数や流量で合わせる設計が基本で、ラボ機（数十mL）からパイロット・製造機（数百L/h）まで同一原理でスケール相関を取りやすい点が特長です。