HSF Series

Super-Mix® HS100 Turibine

HS100タービンは、極めて低い動力数を実現、対6FT動力数比：約65%減としました。従来型タービンと比較して液流動化およびせん断・破壊作用が向上し、高いガス吸収性KLaが得られます。撹拌翼（ブレード）の揚力により流れを吐出場に集中させ、吐出場の圧力勾配・変動を利用して強いせん断・破壊作用を生み出します。高吐出軸流型HR100インペラとの組み合わせにより、総合的に極めて高効率な槽内液流動化作用およびせん断・破壊作用（ガス分散）を発揮するインペラです。

気泡の微細化により酸素移動容量係数（KLa）を最大化

HS100タービンは、通気撹拌における動力低下を最小限に抑えつつ、強力なせん断力で気泡を微細化する性能に長けています。従来型の6枚フラットタービンと比較して、同一動力条件下でより高いガス吸収性能を発揮し、微生物培養の増殖制限要因となる「酸素供給のボトルネック」を劇的に改善します。

高効率な気泡粉砕を実現する、独自の翼断面設計

微生物が求める酸素供給量を最大化するためには、撹拌翼（インペラ）の周辺で「いかに効率よく気泡を粉砕できるか」が極めて重要です。サタケは、流体数値シミュレーション（CFD）により、インペラ形状が気泡分散に与える影響を詳細に解析しています。同一エネルギー（Pv）条件下で比較すると、その差は一目瞭然です。従来型の6枚フラットタービンでは、翼の背面に大きな「ガス溜まり（キャビティ）」が発生し、これが動力損失や気泡粉砕の妨げとなっていました。対して、独自の翼断面設計を持つ「HS100タービン」は、翼周辺の圧力分布を緻密にコントロールします。解析結果が示す通り、スパージャーから供給された空気は、翼背面の負圧領域へとスムーズに誘引されます。そして、翼端で発生する強力なせん断力によって瞬時に微細化され、槽内全体へと拡散されます。この、意図した場所での確実な粉砕プロセスこそが、限られた投入エネルギーを最大限に酸素供給（ KLa ）へと変換できる理由です。

Super-Mix® HR100 Impeller

高密度な微生物培養において、槽内全体の均一性を維持するために不可欠なのが、強力な「垂直方向の液循環」です。サタケの高吐出軸流翼「HR100インペラ」は、流体数値シミュレーション（CFD）に基づき、翼表面での流れの剥離を極限まで抑制した独自の翼形状を備えています。これにより、撹拌エネルギーを無駄な乱流（ロス）に変えることなく、効率的に「下方（または上方）への吐出力」へと変換します。下段のHS100タービンによって微細化された気泡を、このHR100インペラが生み出す強力な循環流が槽内の隅々まで運びます。縦長槽においても停滞域を作らず、温度、pH、および溶存酸素（DO）のプロファイルを完全に均一化することで、スケールアップ時にも再現性の高い培養環境を提供します。

商用生産機（200kL）を見据えたスケールアップ理論

サタケのバイオリアクター設計の最大の強みは、200kLクラスの大型実機への豊富な納入実績と、それを支える高度な流体数値シミュレーション（CFD）技術にあります。解析結果が示す通り、従来型のインペラ構成では大型槽の隅々まで気泡を行き渡らせることが難しく、酸素供給のムラがスケールアップ失敗の大きな要因となっていました。対して、サタケの「HS100＋HR100」の組み合わせは、大型実機においても槽内全域に均一な気液分散状態を形成します。HSF Reactorはこの実機スケールの流動特性を精密にスケールダウンして設計されています。ラボ段階から実機と同じ「流動の質」で検討を行うことで、培養プロセスの工業化におけるリスクを最小限に抑え、確実な技術確立を実現します。

更なる高みへ。
超高密度培養を可能にする次世代インペラ