實驗室醱酵槽用靜音無油渦卷式空壓機系統

實驗室發酵槽(系統)歸納分析

實驗室細胞培養或是發酵會採用較小型的發酵槽來執行研發測試驗證等任務；我們來看看實驗室發酵槽或者是原地滅菌SIP發酵系統對於壓縮空氣氣源供應的需求，包括 : 需求流量、操作壓力以及壓縮空氣品質 (流量需求與操作壓力通常會依據各家實驗室發酵槽設計略有差異)。

範例1.

範例2.

範例3.

實驗室醱酵槽用壓縮空氣規格需求彙總

由於實驗室與量產的流量需求是不一樣的，但是在操作壓力，壓縮空氣品質的要求卻是相近的。我們以實驗室為歸納分析為基礎，整理實驗室發酵槽用的空壓機系統應該具備的規格提供各位科學家與實驗室工務專業參考。

1. 流量需求 : 30L/min ~ 600L/min (實際上, 600L/min的規格已經有許多應用在工廠的生產量產應用了; 因此，實驗室相對已經較大的應用會落在400L/min以下的流量需求)。
2. 操作壓力 : 發酵槽內的壓力通常落在2.0 ~3.5 bar左右; 但是系統或設備氣動閥的壓力需求通常被設定要求在6.0 bar (我們的經驗告訴我們氣動閥需求壓力通常在4.5~5.0 bar，可能是原廠擔心壓降問題，所以放大操作壓力裕度的規格)。目前看到最高的壓力需求為7.0 bar，也因此如果考慮空壓機的起停壓力設定，空壓機的運轉壓力區間停機壓力以8.0 bar就可以滿足各種發酵槽設備的操作壓力需求 (當然各種空壓機的停機壓力通常是可以往下調整，但是最高設定壓力往往無法再往上調；例如 : 空壓機操作壓力最高7.5 bar要調到8.0 bar就往往辦不到或者調了後續會影響空壓機可靠度與壽命)。
3. 壓縮空氣品質 : 所有的規範都要求壓縮空氣必須是無油 (不含油分或任何油氣)，除水 (乾燥的)，並且正常應該是必須攔阻固態顆粒或粉塵；部分設備會標註系統出入口必須滅菌或者是使用可以重複使用可以滅菌0.2µm的過濾器，部分則是提到0.01µm可以重複滅菌的過濾器 (這個地方有幾個需要明確化的規格，包括除水氣 (濕氣) 要到何種程度? 以及滅菌通常分為攔阻擄獲的捨棄型薄膜式過濾器與蒸汽殺菌過濾器，0.2µm或0.01µm通常是可以做固態顆粒攔阻與具備過濾油霧的效果，對於病毒或者細菌可能仍mesh仍稍微大一些)。

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。

實驗室醱酵槽用空壓機系統的解決方案

日本岩田乾式無油渦卷式空壓機

應用在實驗室發酵槽應用，未來服務工業會建議選型岩田Smart Air系列 1~5馬力 (實際打到8.0 bar 流量64~425L/min) 無油渦卷式空壓機；主要原因是實驗室需要寧靜的環境，這部分該系列最低噪音介於41~49dB(A)，在該馬力範圍是全球最靜音的無油式空壓機機型。

而且佔地面積極小，在寸土寸金必須利用空間的實驗室而言，這是一個極為重要的考慮因素之一；空壓機本身內部有標配不銹鋼空氣桶 (不同馬力機型配置5L、20L以及35L空氣桶) 選配內置冷凍式乾燥機機型能夠節省更多的空間作為其他利用。

乾燥過濾系統規劃配置

一般我們都會選擇具有國際第三方認證證書取得的解決方案，原因是可以確保一開始就是質量明確的產品解決方案，包括 :

1. 冷凍式乾燥機。
2. 吸附式乾燥機 (或 膜管式乾燥器)。
3. 管路過濾器與精密過濾器。
4. 除菌過濾器。
5. 末端過濾器。
6. (自動) 排水器。
7. 其他。

壓縮空氣品質監控管理

許多過濾器或者是吸附式乾燥機的耗材經國一段時間的使用，過濾效能就會開始呈現下降的趨勢，國際品牌過濾器通常會針對濾效提供12個月的驗證與保證，但是其餘的設備或者管路的密封品質可能產生些微變異影響壓縮空氣品質；所以必要時保持在線監控壓縮空氣品質也是一種重要任務，並且可以直接落實在實驗室認證或藥廠認證制度的SOP上。

未來服務工業提供系統客製化的壓縮空氣品質在線監控，針對有需要嚴格控管壓縮空氣品質的客戶提供IIoT解決方案。

無油渦卷式空壓機長期租用服務

研發實驗室往往隨著任務的變化而實驗設備會有變動，也因此會針對空壓機的馬力數或者流量需求產生變化，也有可能因為特定非長期的專案而有用氣需求的變動。讓客戶安心輕鬆地使用好的產品系統服務方案是未來服務工業的企業使命，我們希望藉由GoUseAir長期租用服務方案提供客戶提升生產力以及增加營運彈性的價值，GoUseAir方案內容包括 :

1. 設備免押金以積極落實使用權取代所有權。
2. 租金固定 : 免再承擔非預期內的額外維修保養費用；出租方在合約範圍內有義務在承租方急需時提供備機供氣。
3. 彈性換機 : 4年48期合約期間實驗室承租方有權利行使兩次大換小或者小換大的權利。
4. 由租轉購 : 合約期間實驗室承租方得行使由租轉購權利。
5. 售後租回 : 採用買斷模式的實驗是可以在四年內要求未來服務工業依據雙方約定的價格購回，並再以雙方合意已約定租金再行租回使用提高營運彈性。

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