Filtro de pó de metal 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 porosa feitos de pós metálicos, como titânio e aço inoxidável, através da prensagem de moldes e sinterização de alta temperatura. Quando utilizado como unidade de difusão do núcleo de um distribuidor de gás, o seu valor reflecte-se em vários aspectos insubstituíveis:

· Em primeiro lugar, integra dispersão de gás 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 muitas vezes requerem um filtro de esterilização separado em série com a cabeça de aeração, enquanto o filtro de pó de metal sinterizado pode controlar precisamente tamanhos de poros dentro da faixa de 1 a 80 micrômetros. Quando o tamanho do poro é projetado para ser 1-3 micrômetros (bactérias de captura eficaz), ele pode simultaneamente quebrar o gás em bolhas finas e realizar filtração de esterilização terminal. Isso 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 porosa tridimensional e uniforme gera um grande número de microbolhas de tamanho uniforme. Diversos estudos têm mostrado que isso aumenta significativamente a área de contato gás-líquido e aumenta a taxa de transferência de massa de oxigênio. Por exemplo, usando um tubo de metal sinterizado com um tamanho de poros de 20-25 micrômetros como distribuidor em um reator de elevação aérea, o coeficiente volumétrico de transferência de massa de oxigênio (KLa) pode atingir um alto nível de 0,29 s−1 em condições otimizadas, superando os bicos tradicionais de um único buraco. Além disso, sua alta resistência inerente garante que os poros não se deformam sob flutuações de pressão e operação de longo prazo, garantindo estabilidade de desempenho de longo prazo.

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

O processo de fermentação requer esterilização periódica a vapor de 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 à alta temperatura e resistência à corrosão do material base. Por exemplo, elementos filtrantes de titânio podem ser usados a temperaturas de 500-600°C no ar e podem suportar vários meios ácidos e alcalinos. Ao mesmo tempo, eles têm alta resistência mecânica e podem ser cortados e soldados, tornando-os fáceis de integrar em várias estruturas distribuidoras.

Práticas de Clientes Russos

Um dos nossos clientes é uma grande empresa de biotecnologia da região Urais da Rússia. Sua empresa é dedicada à produção industrial de polissacarídeos microbianos de alto valor usando subprodutos de processamento agrícola (como águas residuais de amido). Este processo de fermentação é caracterizado por alta viscosidade do meio de cultura, extrema sensibilidade ao controle de oxigênio dissolvido, e rigorosas exigências de esterilidade. Seu sistema de distribuição de gás existente sofria de distribuição irregular 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, customizamos uma solução para eles: um sparger de microgás multitubo feito de 316L material sinterizado em aço inoxidável. Este design oferece as seguintes vantagens principais:

· Precise aperture controle

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

· Estrutura soldada geral

Todas as interfaces utilizam soldagem inerte protegida por gás para garantir que não haja espaços mortos residuais, atendendo plenamente 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. Isso efetivamente reduz a adesão de substâncias viscosas, como polissacarídeos, facilitando a limpeza online e prolongando os ciclos de manutenção.

Desde a sua entrada em funcionamento, este projecto funciona de forma estável há mais de dois anos. O feedback do cliente indica que o novo sistema não só aumentou o rendimento médio do produto alvo de fermentação em aproximadamente 15%, mas também reduziu o tempo de inatividade não planejado devido às falhas do sistema de distribuição de gás para zero, 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 sector da biomanufatura na Rússia e nos países da CEI.

Guia de Compras

· Defina claramente as funções do núcleo

O objectivo primário é a filtração estéril ou a distribuição uniforme de gás.

Para filtração estéril: é necessária uma precisão extremamente elevada (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.

· Selecionar material

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

Hastelloy/Titanium: Adequado para ambientes corrosivos extremos, como ácidos fortes e halogenetos.

· Determinar os parâmetros chave.

Precisão de filtração ou tamanho do poro, taxa de fluxo de ar / queda de pressão e pressão de operação são parâmetros fundamentais.

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

Conclusão

A aplicação do filtro de pó metálico sinterizado em distribuidores de gás de fermentação biológica representa uma combinação perfeita de ciência de materiais modernos e processos biológicos tradicionais. A partir de um ponto crítico do processo, ele oferece uma garantia sólida para o desenvolvimento seguro, eficiente e de alta qualidade da indústria de biomanufatura global com sua confiabilidade excepcional, funcionalidade precisa e ampla capacidade de personalização. Como um jogador dedicado neste campo, vamos continuar a nos esforçar para o nosso objetivo de se tornar um especialista em materiais de filtro de metal sinterizado, trabalhando lado a lado com nossos parceiros globais para enfrentar desafios de processo mais complexos e criar um novo futuro para a biomanufatura.