Perché le pompe a lobi a bassa velocità sono essenziali per la bio-produzione

Nella bio-produzione, il trasferimento dei fluidi si colloca tra molte delle operazioni che conferiscono a un prodotto biologico le sue caratteristiche finali. Il terreno di coltura deve raggiungere il bioreattore, il brodo di fermentazione deve uscire dal recipiente di produzione, gli intermedi si muovono attraverso la lavorazione a valle, e i prodotti formulati raggiungono infine le apparecchiature di riempimento o stoccaggio. Il materiale cambia lungo il percorso, quindi anche il compito della pompa cambia di conseguenza.

Ecco perché le prestazioni della pompa non possono essere separate dal processo stesso. Una pompa di trasferimento per una linea di bio-produzione deve adattarsi alle condizioni del materiale in una fase specifica, inserendosi naturalmente nei serbatoi, nelle tubazioni, nella filtrazione, nella formulazione e nelle apparecchiature di controllo che la circondano.

Le pompe a lobi rotativi a bassa velocità offrono un modo per soddisfare questo requisito. Il loro valore non risiede semplicemente nella capacità di operare lentamente. Sta nel fatto che il pompaggio a spostamento positivo, la velocità operativa regolabile e la costruzione sanitaria possono essere incorporati in un sistema di processo dove è richiesto un movimento controllato del materiale.

La lavorazione a monte inizia con un movimento controllato del materiale

Prima che un prodotto biologico raggiunga la purificazione o la formulazione a valle, il processo di produzione ha già attraversato diverse fasi di movimentazione dei materiali.

La preparazione del terreno di coltura può coinvolgere acqua, nutrienti, zuccheri o altri ingredienti che devono essere trasferiti in un recipiente di preparazione o fermentazione. Una volta che la crescita biologica o la fermentazione inizia, la corrente di processo diventa sostanzialmente diversa dalla formulazione originale. Il brodo può contenere cellule, solidi biologici e altri componenti generati durante il processo.

A questo punto, la pompa non sta più semplicemente trasferendo un ingrediente. Sta gestendo una corrente di processo biologico le cui caratteristiche sono determinate dall'operazione a monte.

Una pompa a lobi rotativi può fornire un trasferimento a spostamento positivo tra i recipienti di processo, consentendo al contempo di regolare la velocità operativa in base all'effettivo requisito di produzione. Ciò rende possibile trattare il pompaggio come parte del processo a monte, piuttosto che come un servizio a capacità fissa.

Il trasferimento di raccolta segna un cambiamento nel compito della pompa

La transizione dalla fermentazione alla lavorazione a valle è particolarmente importante.

Una volta prodotto il materiale biologico desiderato, il brodo potrebbe dover essere trasferito verso operazioni di separazione, chiarificazione, filtrazione o altre operazioni a valle. L'apparecchiatura ricevente può avere una capacità di lavorazione definita, il che significa che il semplice trasferimento del brodo alla massima velocità possibile non è necessariamente utile.

Una portata controllata della pompa consente di coordinare la fase di trasferimento con ciò che viene dopo.

Questo è uno dei motivi per cui il funzionamento a bassa velocità ha un valore pratico. Riducendo la velocità di rotazione quando le condizioni di processo lo richiedono, la pompa può fornire un'alimentazione del prodotto più misurata. Il controllo a frequenza variabile può ulteriormente collegare il funzionamento della pompa con i requisiti delle apparecchiature a valle.

La pompa diventa quindi parte della relazione tra due unità di processo: il recipiente a monte determina ciò che è disponibile, mentre l'unità a valle determina la velocità con cui quel materiale dovrebbe essere accettato.

La concentrazione cambia il carattere della corrente di processo

La lavorazione a valle può modificare progressivamente il comportamento fisico di un prodotto biologico.

Dopo la chiarificazione o la separazione, un intermedio può subire fasi di concentrazione o formulazione che ne aumentano il contenuto di solidi. Un prodotto che era relativamente facile da trasferire in una fase precedente può diventare significativamente più viscoso in seguito.

È qui che una pompa a spostamento positivo diventa particolarmente utile. Le pompe a lobi rotativi non dipendono dalla stessa azione della girante ad alta velocità comunemente associata al pompaggio centrifugo. Il loro meccanismo di spostamento consente il trasferimento di prodotti viscosi, mentre la velocità della pompa può essere regolata per adattarsi al processo.

La serie di pompe fornita copre viscosità da circa 0,2 a 100.000 cP e portate da circa 0,15 a 127 tonnellate all'ora, a seconda del modello e delle condizioni operative. Questi valori forniscono la gamma dell'apparecchiatura, non una raccomandazione operativa universale. Il compito effettivo dipende dal materiale biologico specifico e dalla fase di processo in cui la pompa è installata.

La pompa dovrebbe seguire l'architettura del processo

Una linea di bio-produzione è normalmente composta da unità di processo collegate, piuttosto che da macchine indipendenti. Serbatoi, tubazioni sanitarie, apparecchiature di filtrazione, recipienti di formulazione, sistemi di trasferimento e apparecchiature di riempimento devono lavorare insieme.

Ciò rende importante la disposizione fisica della pompa.

La pompa a lobi rotativi TRA utilizza una struttura di accoppiamento integrata sviluppata dal tradizionale design TR separato. La sua lunghezza totale può essere ridotta di circa 100-250 mm, creando una disposizione più compatta all'interno dell'area di produzione.

Questa differenza può diventare utile quando diverse unità di processo devono essere posizionate in uno spazio limitato. La finitura esterna in acciaio inossidabile è inoltre adatta per aree dell'impianto in cui è richiesto un aspetto sanitario pulito e coerente.

La disposizione di azionamento integrata riduce le perdite, il rumore e l'usura associati all'accoppiamento elastico utilizzato nella configurazione tradizionale. In un sistema di produzione a funzionamento continuo, questi dettagli meccanici diventano parte della disposizione generale dell'apparecchiatura, piuttosto che semplici specifiche della pompa individuale.

Diverse fasi di processo possono richiedere configurazioni di pompa differenti

Non c'è motivo per cui ogni punto di trasferimento in una linea di produzione biologica debba utilizzare esattamente la stessa configurazione.

Una pompa fissa può essere appropriata dove l'apparecchiatura rimane permanentemente collegata a un recipiente dedicato. Una configurazione mobile può avere più senso dove una singola unità di pompaggio deve servire diverse posizioni di produzione.

Per materiali ad alta viscosità o a scarsa fluidità, la configurazione fornita con tramoggia di alimentazione offre un altro approccio. La pompa può essere dotata di una tramoggia di ingresso superiore per materiali che non fluiscono facilmente in una linea di aspirazione convenzionale.

Queste opzioni sono particolarmente rilevanti quando un impianto di bio-produzione gestisce formulazioni diverse o modifica la sua disposizione produttiva tra un lotto e l'altro. La pompa può essere configurata in base al layout del processo, invece di costringere il processo ad adattarsi a una singola disposizione dell'apparecchiatura.

L'ingegneria igienica si estende oltre il corpo della pompa

Il carattere sanitario di un sistema per bioprocesso dipende dal percorso completo di contatto con il prodotto.

Per la pompa a lobi fornita, è possibile selezionare acciaio inossidabile 304 o 316L per il corpo pompa in base all'applicazione. Sono disponibili tenute meccaniche singole o doppie, con opzioni che includono lega dura, carburo di silicio, grafite e ceramica. I materiali delle guarnizioni O-ring possono includere FKM, silicone, EPDM, PTFE e NBR.

Le disposizioni di collegamento possono anche essere adattate alle tubazioni sanitarie circostanti, inclusi collegamenti a morsetto, flangiati, filettati, igienici DIN e saldati.

La serie di prodotti è accompagnata da informazioni sulla certificazione CE e 3-A. In una reale installazione di bio-produzione, tuttavia, la configurazione completa dell'apparecchiatura deve comunque corrispondere alle procedure GMP del produttore, alla strategia di pulizia, ai requisiti di convalida e alle specifiche specifiche del processo.

Dalla pompa individuale alla soluzione per la bio-produzione

L'importanza di una pompa a lobi rotativi a bassa velocità diventa più chiara se vista attraverso l'intero percorso produttivo.

Può supportare il movimento controllato nella preparazione del terreno di coltura e nella fermentazione, fornire un trasferimento misurato durante la raccolta, adattarsi alle mutevoli condizioni nella lavorazione a valle e collegare le apparecchiature di formulazione o stoccaggio con le fasi successive della produzione.

La domanda ingegneristica, quindi, non è semplicemente se una pompa possa spostare un particolare liquido biologico. È se la pompa possa diventare un anello affidabile tra le unità di processo che la circondano.

Per la bio-produzione, ciò significa combinare un adeguato controllo della velocità con materiali sanitari, tenute adatte, installazione pratica e una configurazione che si adatti al layout fisico di produzione. In questo ruolo, una pompa a lobi rotativi non è semplicemente una macchina di trasferimento. Diventa uno degli elementi di collegamento che consente a un sistema di lavorazione biologica completo di operare come un processo integrato.