蠕动泵在发酵罐中的应用与优势

蠕动泵在发酵罐中的应用非常广泛，其独特的优势使其成为发酵工艺中流体输送和控制的理想选择。以下是蠕动泵在发酵罐中的主要应用场景及特点：

1. 补料控制

应用：在发酵过程中，常需要向发酵罐中持续或间歇添加营养物质(如碳源、氮源)、前体物质或诱导剂等。

优势：

精准计量：蠕动泵可通过调节转速或泵头尺寸精确控制补料速率，避免过量或不足。

无菌性：液体仅接触泵管，无需阀门或密封件，减少染菌风险。

灵活性：适用于微量补料(如诱导剂)或大流量补料(如培养基补充)。

2. pH调节与消泡剂添加

应用：通过蠕动泵自动添加酸、碱溶液调节发酵液pH，或添加消泡剂控制泡沫。

优势：

快速响应：与传感器联动实现闭环控制，实时维持发酵环境稳定。

耐腐蚀性：泵管可选用耐酸碱材质(如氟橡胶、Pharmed®)，避免化学腐蚀。

3. 取样与在线监测

应用：通过蠕动泵从发酵罐中抽取少量样品进行离线分析(如菌体浓度、代谢产物)或连接在线监测设备(如pH、溶氧探头)。

优势：

无污染取样：无需打开罐体，避免杂菌侵入。

低剪切力：温和输送，减少细胞损伤(尤其对剪切敏感的微生物)。

4. 培养基转移与产物收获

应用：在发酵结束后，用蠕动泵将培养液转移至下游处理设备(如离心机、过滤系统)。

优势：

低剪切输送：适合含脆弱细胞或菌丝的发酵液(如真菌、哺乳动物细胞培养)。

易清洗：更换泵管即可避免交叉污染。

5. 溶氧控制

应用：通过蠕动泵向发酵液中通入氧气或富氧气体(需配合气体分布装置)。

优势：精准控制气体流量，优化微生物代谢效率。

蠕动泵的核心优势

1. 无菌性：流体仅接触一次性泵管，避免清洗死角，符合GMP要求。

2. 防交叉污染：更换泵管即可处理不同流体，无需复杂消毒。

3. 低维护：无机械密封、阀门等易损件，维护成本低。

4. 适应性广：可输送含颗粒、高黏度或剪切敏感流体(如菌悬液、蛋白溶液)。

局限性及注意事项

流量限制：相比离心泵或隔膜泵，蠕动泵的流量范围较小(通常适用于中小规模发酵)。

泵管寿命：长期运行可能导致泵管疲劳，需定期更换(选择高耐久材质如Santoprene®可延长寿命)。

脉冲问题：某些型号可能产生脉冲流，可通过多滚轮泵头或缓冲容器缓解。

选型建议

泵管材质：根据流体性质选择(如硅胶、Pharmed®、PTFE)，需耐高温灭菌(如121°C蒸汽)。

流量需求：匹配发酵罐体积和补料速率(例如：5L发酵罐通常选择流量范围0.1500 mL/min的泵)。

控制方式：优先选择支持外部信号(420mA、010V)或通信接口(RS485)的型号，便于自动化集成。

总结

蠕动泵凭借其无菌性、精准控制和易维护的特点，在发酵工艺的补料、pH调节、取样、产物转移等环节中扮演关键角色。尤其在实验室或中小型发酵系统中，其灵活性和可靠性使其成为首选设备。但在大规模工业发酵中，需结合其他泵类型以满足更高流量需求。