雙螺桿泵如何確保無菌發酵製程的完全可排淨性

在發酵批次結束時，將產品從容器中排出僅是其中一項工作。在系統進入清洗程序前，輸送管線、泵浦、閥門及下游設備都必須清空。

這就是可排淨性從規格書上的一個參數，轉變為實際設備問題的關鍵所在。若產品殘留在輸送路徑的死角內，下一個清洗週期將需要清除更多物質。在無菌製程中，這會使得換線作業更加困難，並凸顯每個與產品接觸的元件設計的重要性。

衛生級雙螺桿泵可被設計納入發酵系統的此一部分，同時考量內部流道、產品排放、反轉操作以及CIP/SIP循環。

批次結束時，正是考驗可排淨性的時刻

在生產過程中，泵浦的主要作用是按照所需速率輸送發酵培養基或製程液體。一旦批次結束，優先順序便會改變。

剩餘的產品需要在清洗開始前離開輸送路徑。當下一批次使用不同配方，或者發酵製程要求在批次之間進行嚴格的衛生控制時，少量的殘留物質可能帶來顯著的影響。

就泵浦本身而言，這意味著必須避免在與產品接觸的通道中出現不必要的凹陷或死角。SLGP 設計了無死角的流道，賦予泵浦一種有助於產品排放及後續清洗的結構。

這正是為何在選擇泵浦時就應考慮可排淨性，而非在發酵系統其餘部分都設計完成後才將其當作事後補救的原因之一。

輸送過程中泵浦內部的情形

SLGP 不依賴葉輪向外拋甩液體。兩根螺桿在泵腔內旋轉，形成封閉的腔室，將產品從吸入側連續推送至排出側。

螺桿與泵殼不接觸。因此，在正常運行期間，旋轉的螺桿與泵殼之間沒有金屬與金屬的接觸。

對於發酵設備而言，這種配置提供了連續的容積式輸送機制，同時讓內部流道對清洗循環保持暢通。生產過程中所使用的同一批與產品接觸的表面，後續可接觸到清潔介質。

這個區別很重要：可排淨性不僅僅關乎泵浦能多快地輸送液體。它也關乎當正常產品輸送結束後，泵浦內部還殘留著什麼。

在清洗前清空輸送路徑

發酵系統的邊界很少止於泵浦出口。泵浦可能連接著發酵槽、暫存槽、過濾設備、充填設備或另一個製程階段。

當產品輸送完成時，部分物料可能會殘留在連接的管路中。泵浦具有反轉能力，為處理此類殘留產品提供了另一種選擇。

SLGP 透過改變軸的旋轉方向來支援正向與反向操作。因此，無需修改泵浦本身即可改變輸送方向。

根據管線配置，反轉操作可被納入產品回收或管路排空程序。泵浦可將物料推回指定的容器，而非完全依賴重力來排空輸送路徑的最後一段。

在設計完整的發酵裝置時，這一點特別有用，因為泵浦的可反轉功能可以與製程管線的路徑規劃一併考慮。

一個能融入清洗迴路的泵浦

一旦產品被移除，系統便進入清洗程序。在傳統配置中，常會使用一個獨立的CIP泵浦，但這也意味著需要額外的管路、閥門、安裝空間和設備介面。

SLGP 可用於產品輸送和 CIP/SIP 循環。只要製程佈局允許，同一台泵浦可以留在清洗迴路中，而無需被旁通。

清潔介質會流經泵浦的內部流道，包括那些曾與發酵產品接觸的區域。這為設備設計人員提供了一種更簡單的方式，將泵浦整合到整體清洗路徑中。

SLGP 專為最高 140°C 的清洗溫度而設計，並能處理最高 130°C 的介質溫度。在應用時，始終應將適用的溫度限制與所選的軸封配置及實際製程條件一併考慮。

為何無死角結構至關重要

“易於清潔”這個詞常在設備描述中被廣泛使用。對於發酵系統而言，更有用的問題是：當清洗開始時，與產品接觸的表面會發生什麼事。

SLGP 的內部流道沒有任何死角。這減少了產品可能脫離正常流路而殘留的幾何區域數量。

但這並不意味著僅憑泵浦就能保證整個裝置的完全排空。管線方向、閥門設計、接頭、儲槽出口以及設備的位置都會影響最終結果。

相反地，泵浦應被視為一個可排空的產品接觸系統的一部分。其內部幾何形狀需要與裝置的其餘部分協同工作，而非與之對抗。

將清洗與生產整合在同一設備中

另一個考量點是，一台需同時負責生產與清潔任務的泵浦所需的運轉範圍。

在發酵輸送期間，所需轉速可能相對較低，或會根據製程階段而改變。在清洗期間，操作條件可能有所不同。

SLGP 提供 100 至 3,600 rpm 的轉速範圍。此外，還提供不同的泵體和螺桿尺寸，使泵浦配置能夠與預期工況相匹配。

這讓設備設計人員有更大的自由度，可以使用同一台泵浦來應對製程的不同階段，而非將生產輸送和清洗視為完全獨立的設備功能。

根據應用需求，此泵浦也可配備不同的軸封配置，包括單機械軸封、雙機械軸封、橡膠軸封以及填料軸封。

從發酵槽出口到潔淨的製程管線

一個可排空的泵浦只有在周圍設備遵循相同原理時才有意義。

例如，一個發酵系統可能包含容器出口、輸送泵浦、閥門、彎頭、取樣點和下游設備。這些元件中的任何一個都可能影響批次完成後剩餘的產品量。

基於此原因，泵浦的定位和連接必須將完整的輸送路徑納入考量。目標是為產品提供一條離開製程的暢通路徑，並在之後讓清潔介質能夠進入同一條與產品接觸的路徑。

SLGP 透過其無死角流道、可逆轉的泵送方向以及參與 CIP/SIP 循環的能力，來支援這種方法。

批次切換的實用設計考量

對於無菌發酵設備而言，可排淨性與批次之間的操作有著直接的關聯。

一個設計良好的系統不應依賴清洗循環來補償不必要的產品滯留。首先，應在整體設備佈局允許的範圍內，將產品儘可能完全地移出。然後，剩餘的產品接觸表面便可暴露在計劃的清洗和滅菌程序中。

這就是為什麼泵浦的選擇應與製程管路和清洗策略同步進行。只關注流量或壓力，可能會忽略設備日常運作中一個重要的部分。

衛生級雙螺桿泵提供了多項功能來支援此方法：無死角流道、非接觸式螺桿、可反轉操作、可調轉速以及適用於 CIP/SIP 循環。

對於無菌發酵系統而言，這些功能若能從一開始就融入設備佈局中，將發揮最大效用。泵浦本身並不能創造可排淨性；更確切地說，它成為了一個輸送系統的一部分，而這個系統的設計目標是以盡可能少的產品殘留，來完成排空、清洗並為下一批次準備好製程管線。