Порошковый фильтр из спеченного металла для распределения газа при ферментации

Основные преимущества: почему это становится незаменимым выбором

Порошковые фильтры из спеченного металла представляют собой пористые фильтрующие компоненты, изготовленные из металлических порошков, таких как титан и нержавеющая сталь, путем прессования в пресс-форме и высокотемпературного спекания. При использовании в качестве основного диффузионного узла газораспределителя его ценность проявляется в нескольких незаменимых аспектах:

· Во-первых, он объединяет диспергирование газа и стерильную фильтрацию в единый процесс.

Это его основное преимущество. При биологической ферментации, особенно при фармацевтической и пищевой ферментации, воздух, подаваемый в резервуар, должен быть абсолютно стерильным. Традиционные системы часто требуют отдельного стерилизационного фильтра, включенного последовательно с аэрационной головкой, тогда как фильтр из спеченного металлического порошка может точно контролировать размер пор в диапазоне от 1 до 80 микрометров. Когда размер пор составляет 1–3 микрометра (эффективно улавливает бактерии), он может одновременно разбивать газ на мелкие пузырьки и выполнять конечную стерилизующую фильтрацию. Это упрощает систему и полностью исключает риск микробного заражения на заключительном этапе.

· Во-вторых, он обеспечивает превосходную эффективность массообмена и стабильность процесса.

Его трехмерная однородная пористая структура создает большое количество микропузырьков одинакового размера. Многочисленные исследования показали, что это существенно увеличивает площадь контакта газа с жидкостью и увеличивает скорость массопереноса кислорода. Например, при использовании спеченной металлической трубки с размером пор 20-25 микрометров в качестве распределителя в эрлифтном реакторе объемный коэффициент массоотдачи кислорода (KLa) может достигать высокого уровня 0,29 с⁻¹ в оптимизированных условиях, превосходя традиционные сопла с одним отверстием. Кроме того, присущая ему высокая прочность гарантирует, что поры не деформируются при длительной эксплуатации и колебаниях давления, гарантируя долгосрочную стабильность производительности.

· Наконец, он соответствует строгим инженерным требованиям биологической ферментации.

Процесс ферментации требует периодической стерилизации высокотемпературным паром (CIP/SIP), а сложный состав культуральной среды может быть коррозионным. Спеченные металлические порошковые материалы наследуют характеристики жаростойкости и коррозионной стойкости основного материала. Например, титановые фильтроэлементы могут использоваться при температуре воздуха 500–600℃ и выдерживают различные кислые и щелочные среды. В то же время они обладают высокой механической прочностью, их можно резать и сваривать, что позволяет легко интегрировать их в различные конструкции дозаторов.

Практики российских клиентов

Один из наших клиентов — крупная биотехнологическая компания из Уральского региона России. Их компания занимается промышленным производством ценных микробных полисахаридов с использованием побочных продуктов сельскохозяйственной переработки (таких как сточные воды, содержащие крахмал). Этот процесс ферментации характеризуется высокой вязкостью культуральной среды, чрезвычайной чувствительностью к контролю растворенного кислорода и строгими требованиями к стерильности. Их существующая система газораспределения страдала от неравномерного распределения пузырьков, частого засорения и высоких требований к техническому обслуживанию, что серьезно ограничивало повышение производительности и стабильность производства.

После тщательной оценки узких мест в их технологических процессах мы разработали для них решение: многотрубный микробарботер газа, изготовленный из спеченного порошком материала из нержавеющей стали 316L. Данная конструкция имеет следующие ключевые преимущества:

· Точный контроль диафрагмы

Контролируя точность фильтрации до 5-10 микрометров, получаемые пузырьки будут небольшими и однородными, что значительно повышает эффективность растворения кислорода в системах с высокой вязкостью.

· Общая сварная конструкция

Во всех интерфейсах используется сварка с защитой инертным газом, чтобы гарантировать отсутствие остаточных мертвых зон, что полностью соответствует гигиеническим требованиям для поточной паровой стерилизации (SIP) и исключает риск бактериального загрязнения.

· Обработка оптимизации поверхности

Поверхность распределителя специально отполирована, что делает ее гладкой и менее склонной к налипанию материала. Это эффективно уменьшает прилипание вязких веществ, таких как полисахариды, облегчая оперативную очистку и продлевая циклы технического обслуживания.

С момента ввода в эксплуатацию этот проект стабильно работает уже более двух лет. Отзывы клиентов показывают, что новая система не только увеличила средний выход целевого продукта ферментации примерно на 15%, но и сократила до нуля незапланированные простои из-за сбоев газораспределительной системы, добившись значительного повышения как экономической эффективности, так и надежности производства. Это успешное сотрудничество стало образцом для наших технических служб в секторе биопроизводства в России и странах СНГ.

Руководство по покупке

· Четко определить основные функции

Основной целью является либо стерильная фильтрация, либо равномерное распределение газа.

Для стерильной фильтрации требуется чрезвычайно высокая точность (0,1–1 мкм).

Для равномерного распределения газа: требования к точности можно смягчить (1–100 мкм), уделив больше внимания однородности пор.

· Выбрать материал

Нержавеющая сталь 316/316L: экономичная и универсальная, устойчивая к общей коррозии.

Хастеллой/Титан: Подходит для экстремально агрессивных сред, таких как сильные кислоты и галогениды.

· Определить ключевые параметры.

Ключевыми параметрами являются точность фильтрации или размер пор, скорость воздушного потока/перепад давления и рабочее давление.

Часто точность и скорость воздушного потока должны быть сбалансированы и должны определяться на основе технологических требований и данных поставщика.

Заключение

Применение порошкового фильтра из спеченного металла в газораспределителях биологического брожения представляет собой идеальное сочетание современного материаловедения и традиционных биологических процессов. Начиная с критической точки процесса, он обеспечивает надежную гарантию безопасного, эффективного и высококачественного развития мировой индустрии биопроизводства благодаря своей исключительной надежности, точной функциональности и широким возможностям настройки. Будучи преданным игроком в этой области, мы продолжим стремиться к достижению нашей цели — стать экспертом в области спеченных металлических фильтрующих материалов, работая рука об руку с нашими глобальными партнерами для решения более сложных технологических задач и создания нового будущего для биопроизводства.