基於平葉泵技術的生物發酵全流程輸送方案

在工業生物製程與大規模發酵廠房中，機械設備必須於連續、密閉迴路式生產環境中可靠運作。流體輸送不僅僅是將介質從一容器移至另一容器的單純作業；它更是一項整合性製程參數，直接主導整批產出得率、下游純化效率，以及廠房正常運轉時間。採用零散泵送技術組成的傳統製程管線，常面臨產物剪切損傷、系統堵塞、閥件結垢，以及壓力脈動不穩等問題。

為因應上述弱點，工程團隊正日益部署「以衛生級碟式泵為核心之整合式輸送系統」一體化解決方案。本系統結合平葉泵獨特的非剪切層流特性與先進自動化控制模組，針對整個生物發酵生命週期——從原料基質製備、至終端下游濃縮——提供完整、端對端的流體處理解決方案。

發酵基礎設施層級的系統性挑戰

設計現代化生物發酵廠房之可靠流體輸送架構，須同時應對多相態、動態演變的物料特性。單一生產批次期間，廠房輸送系統須持續處理三種截然不同且極具挑戰性的製程流體：

發酵前漿料：原始投料常為高黏度澱粉溶液、未精製糖液，以及內含磨蝕性懸浮固體或硬質顆粒之培養基矩陣。此類成分會導致機械密封端面快速磨耗，並侵蝕標準葉輪型態。

發酵中培養液：於生物反應槽內，活體細胞群、絲狀菌絲體，或剪切敏感型培養物，須持續進行循環或經由過濾模組轉移。此階段若採用高流速泵送衝擊，將導致活體生物質破碎，引發批次停滯。

發酵後產出物：原始排放物流含高密度廢穀物、生物殘渣、目標蛋白質，以及夾帶之製程氣體或消泡劑，此類混合物經常於傳統基礎設施中造成氣堵與嚴重堵塞。

當各階段混用獨立且未經最佳化的泵浦時，因缺乏水力協調性，將頻繁引發非計畫性維護、備品消耗量偏高，以及流量動態不一致等問題，進而擾亂自動化控制迴路之穩定性。

簡化生產生命週期：整合式碟式泵解決方案

以軸向平葉片泵技術為核心所建構的整合式輸送系統，透過提供均勻且可適應的水力特性，有效解決上述系統性問題；無論面對變動黏度流體、高含氣量，或高固含量負載，皆無需機械式調整。

上游原料製備與培養基輸送模組

於初始批次製備階段，須將原始原料與具磨蝕性之營養劑進行混合，並輸送至滅菌系統。整合式軸向平葉片泵系統採用「邊界層摩擦力」而非物理衝擊推動流體。因保護性流體層緊貼光滑圓盤表面，並隨葉輪同步運動，故磨蝕性顆粒、晶體及固體粉末得以沿泵殼內部表面平行滑行通過。此流體動力學機制徹底消除衝擊侵蝕，確保上游輸送模組可持續運轉，不產生結構性點蝕或葉輪劣化。

溫和之中段製程收穫與循環系統

於將活體培養物自種子槽轉移至主發酵槽，或供應連續分離迴路時，維持細胞結構完整性至關重要。本整合式模組採用低轉速變頻驅動器（VFD）搭配碟式葉輪，全程維持完全無剪切之層流流場。系統不產生微湍流與高流速摩擦區，確保活體細胞通過管路網路時，不受細胞破裂或結構變形影響。此類生物質完整性之維護，直接轉化為可預測之代謝速率與最適化產物得率。

免堵塞之下游廢料與漿料清除系統

收穫後萃取作業須處理高黏度沉澱物、全細胞膏狀物，以及濃稠殘餘漿料；此類物料常導致傳統凸輪泵或螺桿泵提前卡死或異常磨耗。軸向平葉片泵之開放式流道設計，使大型固體聚結物、長條狀纖維及濃稠化學漿料得以無阻礙通過。整合式系統可處理含「逾70%夾帶空氣或製程氣體」之多相流體，不致失速或產生空穴振動，確保反應槽完全排空與廢料回收順暢。

工程客製化與模組化模組整合

本整合式生物發酵輸送系統，採模組化即插即用設計，可直接安裝於既有廠房佈局，或全新綠地開發案中。每套系統均可依特定製程工程需求客製配置：

• 自動化流量與壓力控制：整合式儀表套件配備電磁流量計、數位壓力變送器，以及PLC驅動之PID迴路，自動調變泵浦轉速。此配置確保排出流體平穩無脈動，避免熱應力或水力衝擊損害下游敏感膜元件、閥件與熱交換器。
• 完整CIP/SIP製程優化：碟式泵組之內部幾何結構無死角、無機械摩擦區、無狹窄間隙。模組全面適用於自動化就地清洗（CIP）與就地滅菌（SIP）循環，使高流速清洗劑與飽和蒸汽能徹底沖洗全系統，確保符合國際GMP與FDA嚴格法規標準。
• 高階冶金材質與表面處理：為滿足製藥與先進生物製造之嚴苛要求，泵殼與碟式葉輪組件均採用高純度鍛造SS316L不鏽鋼製造，並可選配電解拋光（electropolishing），達成表面粗糙度Ra值低於0.4 μm之規範。