Hoe spindelpompen (dubbelschroefspindelpompen) zorgen voor volledige lediging bij steriele fermentatieprocessen

Aan het einde van een fermentatiebatch is het verwijderen van het product uit het vat slechts een deel van de werkzaamheden. De overdrachtsleiding, pomp, afsluiters en stroomafwaartse apparatuur moeten ook worden geleegd voordat het systeem overgaat op reiniging.

Dit is waar de afvoerbaarheid een praktisch apparaatprobleem wordt in plaats van een specificatie op een gegevensblad. Als er product achterblijft in zakken in de overdrachtsroute, heeft de volgende reinigingscyclus meer materiaal te verwijderen. Bij steriele verwerking kan dat de omschakeling veeleisender maken en een groter belang hechten aan het ontwerp van elk productcontactgevend onderdeel.

Een sanitaire dubbelschroefpomp kan in dit deel van het fermentatiesysteem worden ontworpen, waarbij het interne stroompad, de productafvoer, de omgekeerde werking en de CIP/SIP-cyclus in samenhang worden beschouwd.

Het einde van de batch is waar de afvoerbaarheid wordt getest

Tijdens de productie wordt van de pomp voornamelijk verwacht dat hij het fermentatiemedium of de procesvloeistof met de vereiste snelheid verplaatst. Zodra de batch is afgelopen, veranderen de prioriteiten.

Het resterende product moet de overdrachtsroute verlaten voordat de reiniging begint. Een kleine hoeveelheid vastgehouden materiaal kan bijzonder relevant zijn wanneer de volgende batch een andere formulering gebruikt of wanneer het fermentatieproces een strikte hygiënische controle tussen cycli vereist.

Voor de pomp zelf betekent dit het vermijden van onnodige uitsparingen of dode zones in het productcontactgevende kanaal. De SLGP is ontworpen met een stroomkanaal zonder dode hoeken, waardoor de pomp een structuur krijgt die de productafvoer en de daaropvolgende reiniging ondersteunt.

Dat is een van de redenen waarom de afvoerbaarheid moet worden overwogen bij de keuze van de pomp, en niet pas achteraf moet worden toegevoegd nadat de rest van het fermentatiesysteem al is ontworpen.

Wat er in de pomp gebeurt tijdens overdracht

De SLGP is niet afhankelijk van een waaier die de vloeistof naar buiten werpt. Twee schroeven draaien in de pompkamer en vormen ingesloten holtes die het product continu van de aanzuigzijde naar de afvoerzijde verplaatsen.

De schroeven komen niet in contact met de pomphuis. Als gevolg daarvan is er tijdens normaal bedrijf geen metaal-op-metaalcontact tussen de draaiende schroeven en de behuizing.

Voor fermentatieapparatuur biedt deze opstelling een continu positieve-verplaatsingsoverdrachtmechanisme, terwijl het interne stroompad open blijft voor de reinigingscyclus. Dezelfde productcontactgevende oppervlakken die tijdens de productie worden gebruikt, kunnen vervolgens worden blootgesteld aan reinigingsmedia.

Het onderscheid is belangrijk: afvoerbaarheid gaat niet alleen over hoe snel een pomp vloeistof kan verplaatsen. Het gaat ook over wat er in de pomp achterblijft wanneer de normale productoverdracht is beëindigd.

Het legen van de overdrachtsroute vóór reiniging

Een fermentatiesysteem eindigt zelden bij de pomputlaat. De pomp kan de fermentor verbinden met opslagvaten, filtratieapparatuur, vulapparatuur of een andere verwerkingsfase.

Wanneer de productoverdracht is voltooid, kan er enig materiaal in de aangesloten leiding achterblijven. De mogelijkheid om de pomp om te keren kan een andere optie bieden om met dit restproduct om te gaan.

De SLGP ondersteunt voorwaartse en achterwaartse werking door de asrotatie te wijzigen. De pompri richting kan dus worden veranderd zonder de pomp zelf aan te passen.

Afhankelijk van de leidingconfiguratie kan de omgekeerde werking worden opgenomen in productterugwinnings- of leidingledigingsprocedures. De pomp kan materiaal terug naar een aangewezen vat verplaatsen in plaats van het laatste deel van de overdrachtsroute volledig afhankelijk te laten zijn van de zwaartekracht.

Dit is met name nuttig bij het ontwerpen van een complete fermentatie-installatie, omdat de omkeerbare functie van de pomp kan worden overwogen in samenhang met de routing van de procesleidingen.

Een pomp die in het reinigingscircuit blijft

Zodra het product is verwijderd, gaat het systeem over op reiniging. Bij conventionele opstellingen wordt vaak een aparte CIP-pomp gebruikt, maar dat betekent ook extra leidingwerk, afsluiters, installatieruimte en apparaatinterfaces.

De SLGP kan worden gebruikt voor zowel productoverdracht als CIP/SIP-circulatie. Waar de procesindeling dit toelaat, kan dezelfde pomp in het reinigingscircuit blijven in plaats van te worden omzeild.

Het reinigingsmedium stroomt door de interne stroomkanalen van de pomp, inclusief de gebieden die in contact zijn geweest met het fermentatieproduct. Dit geeft de apparaatontwerper een eenvoudigere manier om de pomp in de algehele reinigingsroute op te nemen.

De SLGP is ontworpen voor reinigingstemperaturen tot 140°C en kan mediatemperaturen tot 130°C verwerken. De toepasselijke temperatuurgrenzen moeten altijd in samenhang worden beschouwd met de geselecteerde afdichtingsconfiguratie en de werkelijke procesomstandigheden.

Waarom constructie zonder dode hoeken van belang is

De uitdrukking "makkelijk te reinigen" wordt vaak breed gebruikt in apparaatbeschrijvingen. Voor een fermentatiesysteem is de nuttigere vraag wat er met de productcontactgevende oppervlakken gebeurt wanneer de reiniging begint.

Het interne stroomkanaal van de SLGP heeft geen dode hoeken. Dit vermindert het aantal geometrische gebieden waar product geïsoleerd kan blijven van het normale stroompad.

Dat betekent niet dat de pomp alleen een volledige afvoer van een hele installatie garandeert. Leidingoriëntatie, afsluiterontwerp, aansluitingen, tankuitlaten en de positie van de apparatuur hebben allemaal invloed op het eindresultaat.

In plaats daarvan moet de pomp worden behandeld als een onderdeel van een afvoerbaar productcontactgevend systeem. De interne geometrie moet samenwerken met de rest van de installatie, niet ertegenin werken.

Reiniging en productie in dezelfde apparatuur houden

Een andere overweging is het benodigde werkingsbereik van een pomp die zowel productie- als reinigingstaken uitvoert.

Tijdens de fermentatieoverdracht kan de benodigde snelheid relatief laag zijn of kan deze veranderen afhankelijk van de procesfase. Tijdens het reinigen kunnen de bedrijfsomstandigheden anders zijn.

De SLGP biedt een snelheidsbereik van 100 tot 3.600 tpm. Er zijn ook verschillende pomplichamen en schroefafmetingen beschikbaar, waardoor de pompconfiguratie kan worden afgestemd op de beoogde taak.

Dit geeft de apparaatontwerper meer vrijheid om één pomp te gebruiken voor verschillende fasen van het proces, in plaats van productieoverdracht en reiniging als volledig gescheiden apparaatfuncties te behandelen.

De pomp kan ook worden geleverd met verschillende asafdichtingsconfiguraties, waaronder enkelwerkende mechanische afdichtingen, dubbelwerkende mechanische afdichtingen, rubberen asafdichtingen en pakkingafdichtingen, afhankelijk van de toepassing.

Van fermentoruitlaat naar een schone procesleiding

Een afvoerbare pomp heeft alleen zin als de omringende apparatuur hetzelfde principe volgt.

Een fermentatiesysteem kan bijvoorbeeld een vatuitlaat, overdrachtspomp, afsluiters, bochten, bemonsteringspunten en stroomafwaartse apparatuur omvatten. Elk van deze componenten kan van invloed zijn op hoeveel product er na de batch overblijft.

Om die reden moet de pomp worden geplaatst en aangesloten met de volledige overdrachtsroute in gedachten. Het doel is om het product een duidelijke weg uit het proces te geven en het reinigingsmedium daarna toegang te geven tot dezelfde productcontactgevende route.

De SLGP ondersteunt deze aanpak door zijn stroomkanaal zonder dode hoeken, omkeerbare pompriichting en het vermogen om deel te nemen aan CIP/SIP-circulatie.

Een praktische ontwerpoverweging voor batchomschakeling

Voor steriele fermentatieapparatuur heeft afvoerbaarheid een directe relatie met wat er tussen batches gebeurt.

Een goed ontworpen systeem mag niet afhankelijk zijn van de reinigingscyclus om onnodige productretentie te compenseren. Ten eerste moet het product zo volledig worden overgedragen als de algehele apparaatindeling toelaat. De resterende productcontactgevende oppervlakken kunnen vervolgens worden blootgesteld aan de geplande reinigings- en sterilisatieprocedure.

Dit is waarom de pompenkeuze moet worden gemaakt in samenhang met de procesleidingen en de reinigingsstrategie. Alleen kijken naar debiet of druk kan een belangrijk onderdeel van de dagelijkse werking van de apparatuur over het hoofd zien.

De sanitaire dubbelschroefpomp biedt verschillende kenmerken die deze aanpak kunnen ondersteunen: een stroomkanaal zonder dode hoeken, niet-contactgevende schroeven, omkeerbare werking, instelbare snelheid en geschiktheid voor CIP/SIP-circulatie.

Voor steriele fermentatiesystemen zijn deze kenmerken het meest nuttig wanneer ze vanaf het begin in de apparaatindeling worden opgenomen. De pomp creëert niet zelf de afvoerbaarheid; hij wordt eerder onderdeel van een overdrachtssysteem dat is ontworpen om de procesleiding te legen, te reinigen en voor te bereiden op de volgende batch met zo min mogelijk achtergebleven product als praktisch haalbaar is.