日本岩田 ANEST IWATA 無油渦卷式空壓機：生醫科研與發酵系統 (Bioreactor) 的純淨氣源方案

1.實驗室發酵系統 (Fermenter/Bioreactor) 需求分析

在生醫研發、細胞培養或微生物發酵過程中，微型或實驗型發酵槽對於氣源的穩定性與純淨度有極嚴苛的要求。特別是針對原地滅菌 (SIP) 系統，壓縮空氣不僅是動力源，更是參與生物反應的關鍵因子。

核心參數規格彙整 (Requirement Matrix)

項目	實驗室/研發階段規格	關鍵規格
流量需求 (Flow Rate)	30 L/min ~ 400 L/min (量產級可達 600+)	Low flow precision, Scalability
操作壓力 (Operating Pressure)	穩定輸出 6.0 ~ 7.0 bar (最高設定 8.0 bar)	Constant Pressure, 0.8MPa
空氣品質標準ISO 8573-1:2010	[Class 0] 認證	Oil-Free, Class 0, Non-contaminant
噪音控制	< 50 dB(A)	Silent Compressor, Lab-friendly

範例1.

範例2.

範例3.

壓縮空氣品質 : 所有的規範都要求CDA須無油 (不含油分或油氣)，除水 (乾燥的)，並且須攔阻擄獲固態顆粒或粉塵；部分設備標註系統出入口須滅菌或是使用可以重複使用可以0.2µm的除菌過濾器。

2. 實驗室發酵槽用空壓機系統需要再澄清項目

壓力露點 (Pressure Dew Point)

壓縮空氣的乾燥程度通常以壓力露點 (P.D.P) 來表示，例如 : 壓力露點 10℃ 是指在7kg/cm2G的壓力下，在環境低於 10℃ 時，該壓縮空氣中的水氣就會部分成為飽和水氣, 然後變成顯形的冷凝水凝結出來。這時候可能會有許多影響，包括 : 如果是進入發酵槽可能會影響比例的形成以及細菌的孳生 (因為管路可能因為洩漏而有些微細菌在FAT TOM定理條件下孳生)；如果是在藥品製造包裝時產生，可能會讓藥錠後續在包裝盒內反潮。

通常如果可以控制氣體的含水量至壓力露點-26℃以下以抑制微生物的孳生。這樣的壓縮空氣乾燥程度一般的冷凍式乾燥機處理過後的壓縮空氣是無法達到這樣的乾燥程度；因此，有必要時必須進一步選用膜管式乾燥器 (P.D.P 3℃~40℃) 或者 吸附式乾燥機 (P.D.P. -10℃~-70℃)，選用的產品最好是有經過國際認證並取得證書的產品解決方案。

微生物滅菌/擄獲攔阻

空壓機的來源是取自大氣, 大氣中則會因為環境的不同而有不同的汙染物質 (請參考下圖)；大氣中的細菌或病毒經過乾式無油渦卷式或乾式無油螺旋式空壓機壓縮機體，由於乾式壓縮的壓縮熱溫度會達到160℃以上，因此具有高溫殺菌的效果。但是，空氣桶/管路本身內部或接合處可能產生洩漏，大氣有可能滲入其中並帶進些微細菌或病毒，經過管路傳輸旅行以及條件孳生；因此，末端可能需要依據需求在進入發酵槽的壓縮空氣入口安裝滅菌過濾器或要求濾效精度的過濾器，出口也通常會安裝可以重複使用的過濾器。

通常藥廠在空壓機系統機房進入介面前就會安裝除菌過濾器，請參考下圖；在於末端設備出入口安裝0.2µm或0.01µm過濾精度 (除油效率0.01mg/m3)的精密過濾器。

空壓機操作壓力

上述分析的發酵槽需求的操作壓力最高落在6.0~7.0 bar之間，我們通常會以此為空壓機啟動運轉的設定壓力，以避免壓力往下掉至要求值以下影響設備的操作順暢與實驗品質; 而空壓機的最高使用壓力 (或者說是最高停機壓力) 建議與啟動壓力至少有1.0 bar的壓差, 主要原因是可以避免空壓機頻繁起停，因此可選型最高壓力 8.0 bar者最佳。

3. 關鍵技術解析：為何選擇「無油渦卷式」？

A. 絕對無油與微生物控制

• ISO 8573-1 Class 0： 日本岩田 (ANEST IWATA) 渦卷技術確保壓縮室內完全無油，從源頭杜絕油霧污染風險，避免干擾發酵槽內生物質的形成。
• 熱力滅菌效應： 乾式無油渦卷在壓縮過程中產生的高溫（約 160°C 以上）具備初步物理殺菌效果。
• 壓力露點 (PDP) 管理： 建議配置壓力露點達 $-26^{\circ}C$ 至 $-40^{\circ}C$ 的膜管式或吸附式乾燥機。根據 FAT TOM 理則，低濕度環境能有效抑制微生物在管路系統中的滋生，預防藥錠反潮或菌種污染。

B. 高精密壓力調度

實驗室氣動閥通常設定於 6.0 bar，考慮到壓降裕度，空壓機停機壓力設定於 8.0 bar 為最佳。岩田 Smart Air 系列提供穩定的壓力區間，避免頻繁起動造成的電力損耗與設備磨耗。

C. 極致寧靜與空間效率

實驗室空間昂貴且需低干擾環境。岩田系列噪音值僅 41~49 dB(A)，並標配不鏽鋼儲氣桶，完美契合生醫實驗室對潔淨度與安靜度的要求。

4. 氮氣產生機 (PSA/Membrane) 的協同應用

在農業生技與化學研究中，氮氣常用於厭氧發酵環境營造或易燃化學品封存（Blanketing）。

• 高純度穩定供氣： 搭配岩田無油空壓機的氮氣產生系統，可提供 99%~99.99% 純度氮氣。
• 整合解決方案： 減少鋼瓶搬運風險與成本，提升實驗安全性。

5. 系統配置與監控優化 (IIoT & Validation)

為符合 GMP/GLP 規範，科研單位應配置以下模組：

1. 多級過濾系統： 包含 0.2µm 滅菌級過濾器與活性碳濾芯。
2. 在線品質監控 (IIoT)： 即時追蹤露點、殘油量與顆粒數，數據自動上傳雲端，符合實驗室認證 SOP。
3. 第三方驗證： 提供國際認證證書（如 TÜV Class 0），確保稽核無虞。

6. GoUseAir：靈活的「空氣訂閱服務」(PaaS)

針對科研專案的時效性與彈性需求，未來服務工業 (NextUT) 推廣 GoUseAir 長期租用方案，落實「使用權取代所有權」：

資產靈活度： 支援售後租回 (Sale and Leaseback) 或租轉購，優化機構財務結構。

免押金、租金固定： 預算編列透明，免除非預期維修支出。

彈性換機： 隨實驗規模擴大或縮小，合約內提供 2 次規格調整權利。

高可靠性保障： 租賃期間含備機服務，確保科研實驗不因停氣中斷。

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