好気性発酵は工業規模での曝気プロセスです。酸素移動、細胞代謝、生成物力価を仕様どおりに保つために、培養液 1 立方メートルごとに無菌のオイルフリーの空気を安定的に供給する必要があります。その空気の背後にある装置が通常の 8 bar コンプレッサーであることはほとんどありません。発酵ヘッダーは低い過圧で動作しますが、非常に大量の量が発生し、ブロスに持ち込まれる油は汚染と規制の問題になります。 0.5 ～ 2.5 bar の範囲専用に設計された低圧オイルフリー スクリュー ブロワーは、一般的なコンプレッサーが消費するエネルギーの数分の 1 で空気流を供給します。このガイドでは、医薬品の発酵に曝気空気を指定する方法と、KOTECH KSB オイルフリー スクリュー ブロワーがユーティリティ ルームのどこに適合するかを説明します。
発酵が空気システムに実際に要求するもの
撹拌タンクまたはエアリフト バイオリアクターでは、圧縮空気がインペラの下に散布され、ブロス全体に分散されます。酸素は気泡界面で溶解しますが、廃ガスはヘッドスペースから出ます。通気量は通常、1 分あたりの容器容積で表され、大規模生産発酵槽全体では、滅菌フィルターを通して 1 日 24 時間供給される 1 時間あたり数千立方メートルの空気に相当します。ブロワーの圧力は適度であり、スパージャー、液体ヘッド、フィルター、配管の抵抗を克服するのに十分であり、通常は約 0.5 ～ 1.5 bar の過圧に達しますが、容積は連続的であり、純度要件は絶対的です。
気流中の油は 3 つの理由から容認できません。培養物や製品を汚染し、規制されたプロセスでバッチロスを引き起こす可能性があります。疎水性滅菌フィルターが目詰まりし、圧力損失が増加し、膜の寿命が短くなります。そして、資格および不純物のパッケージで考慮しなければならない物質が導入されます。オイルフリーの圧縮原理により、サービスごとに性能が低下する合体フィルターに依存するのではなく、危険源から危険が除去されます。その後、空気は乾燥され、現場の滅菌フィルター仕様に合わせてろ過されますが、管理のために炭化水素が導入されることはありません。
- 低過圧での大量生産: 通常約 0.5 ～ 1.5 bar、トレインあたり数千 m3/h。
- 発酵キャンペーン全体で 24 時間 365 日継続的に勤務し、計画外の停止の余地はほとんどありません。
- オイルキャリーオーバーゼロで培養物、製品、疎水性滅菌フィルターを保護します。
- ヘッダー圧力が安定しているため、酸素移送と制御バルブの予測が可能です。
スクリューブロワーがスロットルコンプレッサーに勝る理由
汎用の 7 ～ 8 bar スクリュー コンプレッサーは、その圧力に合わせた内部圧縮比を備えているため、たとえ低く調整されていても、回転ごとに高圧縮という熱力学的仕事をすでに行っています。余剰分は低圧ヘッダーに廃棄されます。継続的に稼働する業務では、無駄になるエネルギーがライフサイクル コストを大きく左右するほど大きくなります。低圧スクリューブロワーは、より大きな排気量と低いビルトイン比を備えた専用設計のエアエンドを使用し、実質的に低いシャフト出力で 0.5 ～ 2.5 バールの範囲で同じ空気を移動させます。これは、廃水曝気において圧縮空気からブロワー技術への移行を推進し、無菌発酵に適用されたのと同じロジックです。
スクリューブロワーには、従来のルーツタイプのローブブロワーに比べて利点もあります。完全な背圧に対する純粋な外部圧縮ではなく内部圧縮を使用するスクリューマシンは、圧力範囲の上限でより効率的で、より低い脈動でより静かに動作するため、クリーンなユーティリティエリアでの配管と音響処理が簡素化されます。酸素要求量は成長段階に応じて変化するため、可変速制御は発酵において特に価値があります。速度制御されたブロワーは、レシーバーに対するロードおよびアンロードではなく、溶存酸素の制御を追跡します。
リアルKOTECH KSB オイルフリースクリューブロワ仕様
KOTECH 製品ページからの現在の工場出荷時の数値は 1.0 bar。値は公表されている可変速度範囲に及び、線は 0.5 ～ 2.5 bar をカバーします。
フローの数値は、各フレームの公表されている速度範囲に及びます。可変速装置は、溶存酸素需要に応じてその帯域内で動作します。 KSB の出力とシャフト出力は両方とも定格によって変化するため、ヘッダーが実際に動作する圧力での行を読んでください。
無菌曝気トレインの設計
サイジングはプロセスから始まります。発酵工学から設計通気量を 1 分あたりの容器容積で取得し、各容器の作業容積を掛けて、一緒に稼働する容器を合計し、フィルターと配管の損失と成長マージンを加算します。圧力は、スパージャーの深さ、液体ヘッド、滅菌フィルターの抵抗 (実行終了時の汚れ状態を含む)、バルブ、ヘッダーの摩擦からボトムアップで計算されます。キャンペーン中に最も遠い船舶に圧力ロガーを設置すると、設定値が必要以上に上昇したかどうかが明らかになります。滅菌フィルターが最悪の場合の圧力降下をクリアしている限り、トリミングは無料のエネルギー節約になります。
ユーティリティルームの設計では、吸気温度が質量流量とブロワーの効率に直接影響するため、ブロワーを清潔で冷たい吸気上に配置する必要があります。圧縮後、空気は冷却され（多段階構成では中間冷却および後冷却）、微生物およびフィルター供給者の要求に応じて乾燥または調整され、容器の最終滅菌フィルターの前に前濾過を通過します。滅菌境界の下流にサニタリー接続を備えたステンレス配管を使用し、装置の圧力と温度を継続的に管理し、汚染経路にならないように凝縮水を管理します。送風機はヘッダー圧力に対して自動的にシーケンスされ、稼働時間の均等化とリモート アラームを使用して、進行中の障害がキャンペーンを脅かす前に目に見えるようにする必要があります。
信頼性、資格、総コスト
発酵空気システムは、他の圧縮空気の業務とは異なり、プロセスが非常に重要であるため、材料証明書、ISO 8573-1 クラス 0 のオイルフリー エア認証、工場でのテスト記録、および検証済みのメンテナンス手順などの資格サポートと文書が仕様に組み込まれています。オイルフリーのスクリューブロワーは圧縮室内にオイルを含まないため、エアエンドおよび関連する廃棄物ストリームのオイル交換が不要になり、日常のケアは吸気フィルター、駆動サービス、冷却および制御に集中します。計画されたメンテナンスは、可能な限りカレンダーではなくキャンペーンのギャップに合わせて行う必要があります。これは、1 台のマシンが保守されている間に別のマシンを実行できる N+1 構成によってサポートされます。
エネルギーが総コストの大部分を占めるため、経済比較は連続運転の現実的な見通しに基づいて行う必要があります。専用のスクリューブロワーと絞り付きの一般的なコンプレッサーとの間の効率の差に、数千の運転時間と数台の船舶を掛け合わせると、通常はそれ自体で状況が決まります。より静かな動作、より低い滅菌フィルター負荷、およびクラス 0 保証がそれに加わります。通常、植物のフレーム サイズ、ターンダウン、およびベースとトリムの最適な構成を確認するには、1 つの完全な成長曲線にわたる短い空気需要の研究で十分です。
購入のヒント
- ソースでオイルフリーのクラス 0 圧縮を指定します。オイル潤滑ブロワーの下流側の濾過だけに依存しないでください。
- キャンペーン中のすべての発酵槽の 1 分あたりの容器容積からのサイズ (寿命末期の滅菌フィルターの圧力降下を含む)。
- 8 bar に調整されたコンプレッサーではなく、専用の低圧スクリュー ブロワーを選択してください。
- 可変速トリム制御を使用して、成長段階を通じて溶存酸素需要を追跡します。
- N+1 マシンを構成し、メンテナンスをキャンペーンのギャップに合わせて調整し、複数日にわたるバッチを保護します。