Filtro de pó metálico sinterizado para distribuição de gás de fermentação

Principais vantagens: por que se torna uma escolha insubstituível

Os filtros de pó metálico sinterizado são componentes de filtração porosos feitos de pós metálicos, como titânio e aço inoxidável, por meio de prensagem de molde e sinterização em alta temperatura. Quando utilizado como unidade central de difusão de um distribuidor de gás, seu valor se reflete em vários aspectos insubstituíveis:

· Em primeiro lugar, integra dispersão de gases e filtração estéril em um único processo

Esta é a sua principal vantagem. Na fermentação biológica, especialmente na fermentação farmacêutica e alimentar, o ar introduzido no tanque deve ser absolutamente estéril. Os sistemas tradicionais geralmente exigem um filtro de esterilização separado em série com o cabeçote de aeração, enquanto o filtro de pó metálico sinterizado pode controlar com precisão os tamanhos dos poros na faixa de 1 a 80 micrômetros. Quando o tamanho dos poros é projetado para ser de 1 a 3 micrômetros (retendo efetivamente bactérias), ele pode simultaneamente quebrar o gás em bolhas finas e realizar a filtração de esterilização terminal. Isto simplifica o sistema e elimina completamente o risco de contaminação microbiana na fase final.

· Em segundo lugar, oferece excelente eficiência de transferência de massa e estabilidade do processo

Sua estrutura tridimensional e porosa uniforme gera um grande número de microbolhas de tamanhos uniformes. Numerosos estudos demonstraram que isto aumenta significativamente a área de contacto gás-líquido e aumenta a taxa de transferência de massa de oxigénio. Por exemplo, usando um tubo de metal sinterizado com tamanho de poro de 20-25 micrômetros como distribuidor em um reator de transporte aéreo, o coeficiente volumétrico de transferência de massa de oxigênio (KLa) pode atingir um alto nível de 0,29 s⁻¹ sob condições otimizadas, superando os bicos tradicionais de furo único. Além disso, sua alta resistência inerente garante que os poros não se deformem sob operação prolongada e flutuações de pressão, garantindo estabilidade de desempenho a longo prazo.

· Finalmente, atende aos rigorosos requisitos de engenharia da fermentação biológica

O processo de fermentação requer esterilização periódica a vapor em alta temperatura (CIP/SIP), e a composição complexa do meio de cultura pode ser corrosiva. Os materiais em pó metálico sinterizado herdam as características de resistência a altas temperaturas e resistência à corrosão do material base. Por exemplo, elementos filtrantes de titânio podem ser usados ​​em temperaturas de 500–600°C no ar e podem suportar vários meios ácidos e alcalinos. Ao mesmo tempo, possuem alta resistência mecânica e podem ser cortados e soldados, facilitando sua integração em diversas estruturas de dispensadores.

Práticas de clientes russos

Um de nossos clientes é uma grande empresa de biotecnologia da região dos Urais, na Rússia. Sua empresa se dedica à produção industrial de polissacarídeos microbianos de alto valor utilizando subprodutos de processamento agrícola (como águas residuais de amido). Este processo de fermentação é caracterizado pela alta viscosidade do meio de cultura, extrema sensibilidade ao controle de oxigênio dissolvido e requisitos rigorosos de esterilidade. O sistema de distribuição de gás existente sofria de distribuição desigual de bolhas, entupimento frequente e altos requisitos de manutenção, limitando severamente a melhoria do rendimento e a estabilidade da produção.

Após uma avaliação minuciosa de seus gargalos de processo, personalizamos uma solução para eles: um microaspersor de gás multitubo feito de material sinterizado em pó de aço inoxidável 316L. Este design oferece as seguintes vantagens principais:

· Controle preciso de abertura

Ao controlar a precisão da filtração para 5 a 10 micrômetros, as bolhas resultantes são garantidamente pequenas e uniformes, melhorando significativamente a eficiência da dissolução de oxigênio em sistemas de alta viscosidade.

· Estrutura geral soldada

Todas as interfaces utilizam soldagem protegida por gás inerte para garantir que não haja espaços mortos residuais, atendendo totalmente aos requisitos higiênicos para esterilização a vapor em linha (SIP) e eliminando o risco de contaminação bacteriana.

· Tratamento de otimização de superfície

A superfície do distribuidor é especialmente polida, tornando-a lisa e menos propensa ao acúmulo de material. Isto reduz eficazmente a adesão de substâncias viscosas, como polissacarídeos, facilitando a limpeza online e prolongando os ciclos de manutenção.

Desde o seu comissionamento, este projeto tem operado de forma estável há mais de dois anos. O feedback dos clientes indica que o novo sistema não só aumentou o rendimento médio do produto de fermentação alvo em aproximadamente 15%, mas também reduziu a zero o tempo de inatividade não planejado devido a falhas no sistema de distribuição de gás, alcançando melhorias significativas tanto na eficiência econômica quanto na confiabilidade da produção. Esta colaboração bem-sucedida tornou-se um modelo para os nossos serviços técnicos no setor de biofabricação na Rússia e nos países da CEI.

Guia de compra

· Definir claramente as funções principais

O objetivo principal é a filtração estéril ou a distribuição uniforme de gases.

Para filtração estéril: é necessária uma precisão extremamente alta (0,1-1 µm).

Para distribuição uniforme de gás: os requisitos de precisão podem ser relaxados (1-100 µm), com mais ênfase na uniformidade dos poros.

· Selecione o material

Aço inoxidável 316/316L: Econômico e versátil, resistente à corrosão geral.

Hastelloy/Titanium: Adequado para ambientes extremamente corrosivos, como ácidos fortes e haletos.

· Determine os parâmetros principais.

A precisão da filtragem ou tamanho dos poros, taxa de fluxo de ar/queda de pressão e pressão operacional são parâmetros-chave.

A precisão e a taxa de fluxo de ar geralmente precisam ser equilibradas e devem ser determinadas com base nos requisitos do processo e nos dados do fornecedor.

Conclusão

A aplicação de filtro de pó metálico sinterizado em distribuidores de gases de fermentação biológica representa uma combinação perfeita entre a moderna ciência dos materiais e os processos biológicos tradicionais. A partir de um ponto crítico do processo, fornece uma garantia sólida para o desenvolvimento seguro, eficiente e de alta qualidade da indústria global de biofabricação com sua confiabilidade excepcional, funcionalidade precisa e amplas capacidades de personalização. Como um player dedicado neste campo, continuaremos a nos esforçar para atingir nosso objetivo de nos tornarmos especialistas em materiais filtrantes metálicos sinterizados, trabalhando lado a lado com nossos parceiros globais para enfrentar desafios de processos mais complexos e criar um novo futuro para a biofabricação.