空氣除菌設備

1發(fā)酵設備2

教材發(fā)酵設備

主編：高孔榮中國輕工出版社32

學時3

第四章空氣除菌設備雜菌進入培養(yǎng)液除菌方法消耗營養(yǎng)物質生成多種代謝產(chǎn)物影響正常發(fā)酵產(chǎn)量下降過濾熱殺菌靜電除菌輻射殺菌4第一節(jié)空氣除菌一、通風發(fā)酵對無菌空氣的要求及除菌方法(一)通風發(fā)酵對無菌空氣的要求1、空氣中微生物的分布2、發(fā)酵對空氣無菌程度的要求3、空氣含菌量的測定

51、空氣中微生物的分布

①地域②環(huán)境③方位62、發(fā)酵對空氣無菌程度的要求

①生長速度②生長能力③分泌物④發(fā)酵周期⑤pH值⑥營養(yǎng)鹽73、空氣含菌量的測定

①培養(yǎng)法②光學法利用微粒對光線散射作用來測量粒子的大小和含量。8第一節(jié)空氣除菌（二）除菌方法1、輻射殺菌

原理

X-射線、r-射線、B-射線、紫外線、聲能、高能陰極射線等均能破壞蛋白質活性起到殺菌作用。紫外線波長在2537-2650A

時殺菌能力最強，殺菌能力與紫外線的強度成正比，與距離的平方成反比。9第一節(jié)空氣除菌（二）除菌方法2、熱殺菌

圖4-1熱殺菌流程圖1-壓縮機2-儲罐3-保溫層123滅菌后空氣進口空氣21℃，空氣出口溫度187-198℃，壓力0.7MPa10第一節(jié)空氣除菌3、靜電除菌

-+--++-+電離部分除塵部分帶微?？諝馇鍧嵖諝?000V10000V圖4-2靜電除塵器裝置圖電離區(qū)捕集區(qū)11第一節(jié)空氣除菌3、靜電除菌(2)電離區(qū)補集區(qū)

一系列等距平行并接地的極板，極板間帶有鎢絲或不銹鋼絲構成的放電線，稱離子線。高壓電極和接地電極組成交替排列平行于氣流方向間距很窄12第一節(jié)空氣除菌4、過濾除菌過濾介質

123546789圖4-3管式靜電除菌器1-電極鋼絲

2-鋼管3-絕緣瓶4-鋼板5-空氣出口

6-封頭7-管板8-法蘭9-空氣進口棉花活性炭玻璃纖維有機合成纖維燒結材料13二、過濾除菌機理機理微粒隨氣流通過濾層時，濾層纖維所形成的網(wǎng)格阻礙氣流直線前進，使氣流出現(xiàn)無數(shù)次改變運動速度和運動方向，饒過纖維前進，這些改變引起微粒對濾層纖維產(chǎn)生

慣性沖擊、阻攔、重力沉降、布朗擴散、靜電吸引等作用將微粒滯留在纖維表面?？諝庵形⒘?.5-2um141、慣性沖擊滯留作用機理機理空氣受阻改變運動方向，饒過纖維前進微粒因運動慣性較大，未能及時改變運動方向，隨主導氣流前進，因摩擦黏附在纖維表面。bdf

氣流+微粒=b/df—補集效率

b—纖維能滯留微粒的寬度區(qū)間（m）df—纖維直徑（m）152、攔截滯留作用機理機理滯流區(qū)氣流速度更慢，進到這滯留區(qū)的微粒慢慢靠近和接觸纖維而黏附滯留。=12（2.0—LnRe）2（1+R）Ln（1+R）—（1+R）+11+R式中R—微粒和纖維的直徑比R=dp—微粒直徑（m）

df—纖維直徑（m）dpdf在纖維周邊形成一層邊界滯流區(qū)163、布郎擴散作用機理布郎擴散4、重力沉降作用機理直徑很小的顆粒在氣流流速很小的氣流中能產(chǎn)生一種不規(guī)則的直線運動當微粒所受的重力大于氣流對它的拖帶力時，微粒就容易沉降。175、靜電吸附作用機理干空氣對非導體的物質相對運動摩擦時，會產(chǎn)生誘導電荷，纖維和樹脂處理過的纖維。18四、過濾介質和過濾器的結構（一）常用過濾介質1、棉花2、玻璃纖維3、活性碳4、超細玻璃纖維紙5、石棉濾板6、燒結材料過濾介質7、新型過濾介質——微孔直徑只有0.1~0.45um,小于菌體粒子,稱絕對過濾。191、棉花新棉花棉花纖維直16-21um,裝填密度150-200kg/m3脫脂棉花試管菌種20

2、玻璃纖維直徑8-19um填充系數(shù)6-10%阻力損失小3、活性碳表面大1500m2/g物理吸附粉狀碳顆粒碳214、超細玻璃纖維紙藍石棉20%紙漿纖維8%特點濕強度大不容易穿孔、折斷能反復殺菌壽命長225、石棉濾板燒結金屬燒結陶瓷燒結塑料微粒粉末成型微型孔通道粘結固定粉末表面熔融粘結加壓熔點236、燒結材料過濾介質無堿玻璃，利用噴吹法制成的纖維（直徑1-1.5um）纖維紙厚0.25-1mm纖維紙重度0.38g/mm3孔隙0.5-5um7、新型過濾介質孔徑0.1-0.45um，小于菌體粒子絕對過濾。24（二）過濾器的結構(1)1、深層棉花（活性炭、玻璃纖維）過濾器結構立式圓筒形內部填充過濾介質操作空氣由下向上通過過濾介質棉花棉花活性炭空氣進口空氣出口壓緊架圖4-9棉花、活性炭過濾器D=4VVs式中D——過濾器直徑（m）

V——空氣流過過濾器時體積流量（m3/s）

Vs——空容器截面的空氣流量（m/s）安全閥壓力表排污閥25（二）過濾器的結構(2)過濾器內填充物按以下順序安裝

孔板鐵絲網(wǎng)麻布棉花麻布活性炭棉花麻布麻布鐵絲網(wǎng)

孔板262、平板式纖維分過濾器(1)填充物過濾板或過濾紙結構筒身頂蓋濾層夾板緩沖層氣液分離網(wǎng)圖4-11平板過濾器272、平板式纖維分過濾器(2)計算D濾層

=氣液分離網(wǎng)圖4-11平板過濾器4VVSV——空氣體積流量（m/s）VS——通過過濾介質截面時空氣流速（m/s）

D過濾器=1.1-1.3D濾層283、管式過濾器過濾介質卷裝在孔管上總過濾面積》平板式的空氣出口空氣進口圖4-12管式過濾器濾筒濾紙麻布扎緊帶銅絲網(wǎng)294、接迭式過濾器用條件設備過濾阻力小過濾效率要求高凈潔工作臺過濾效率要求高

濾芯（超細纖維紙）蒸汽進口排廢水空氣出口空氣進口圖4-13接迭式過濾器30第二節(jié)過濾除菌流程一、空氣除菌流程要求結合空氣環(huán)境、設備特性無菌程度空氣壓力溫度空氣壓縮機增壓離心式空氣壓縮機（大廠，無固體摩擦、無潤滑油污染）往復式空氣壓縮機（空氣帶進油霧）窩輪式空氣壓縮機（效率高、輸出氣量大、設備緊湊、無油霧）31二、空氣除菌流程（一）空氣壓縮冷卻過濾流程

1-粗過濾器2-壓縮機3-儲罐4-冷卻器5-總過濾器圖4-14空氣冷卻過濾流程1234532（二）兩級冷卻、分離、加熱的空氣除菌流程（1）

1-粗過濾器2-壓縮機3-儲罐4,6-冷卻器5-旋風分離器圖4-15兩級冷卻、加熱除菌流程圖12345633流程特點兩次冷卻兩次分離適當加熱（二）兩級冷卻、分離、加熱的空氣除菌流程（2）第一冷卻到30-35℃第二冷卻到20-25℃濕度100%50-60%適合各種氣候條件充分分離空氣中的水分過濾效率高應用34（三）高效前置過濾器除菌流程

1-高校前置過濾器2-壓縮機3-儲罐4-冷卻器5-絲網(wǎng)分離器6-加熱器7-過濾器圖4-15兩級冷卻、加熱除菌流程圖123456735（三）高效前置過濾器除菌流程粗過濾無菌程度達99.9%再經(jīng)過冷卻分離主過濾器高無菌程度36第三節(jié)附屬設備一、粗過濾器二、空氣儲罐三、氣液分離四、空氣冷卻器37一、粗過濾器安裝在壓縮空氣機前的過濾器

作用捕集較大的灰塵顆粒防止壓縮機受磨損減輕過濾器總負荷型式布袋過濾毛質絨布、合成纖維濾布油浴洗滌水霧除塵氣流速度2-2.5m3/(m2·min)空氣阻力600-1200Pa38一、粗過濾器(2)安裝在壓縮空氣機前的過濾器

空氣入口空氣出口圖4-17油浴洗滌裝置12341-濾網(wǎng)2-加料斗3-油鏡4-油層空氣入口油層洗滌氣液過濾網(wǎng)壓縮機39一、粗過濾器(3)安裝在壓縮空氣機前的過濾器

空氣出口高壓水入口空氣入口廢水出口過濾網(wǎng)空氣入口水霧洗滌過濾網(wǎng)壓縮機圖4-18水霧除塵裝置空氣流速1-2m/s40二、空氣儲罐

作用消除空氣壓縮機排出空氣量的脈動重力沉降分離部分油霧儲罐的大小V空氣入口廢水出口圖4-19空氣儲罐V=0.1-0.2W式中V——儲罐容積（m）

W——壓縮機的排氣量（m3/min）某些有冷卻蛇管

導筒41三、氣液分離器（1）

作用分離空氣中被冷凝成霧狀水霧、油霧粒子型式旋風式分離器——切線進入，產(chǎn)生離心力場填料式分離器——填料的慣性攔截，分離出水霧、油霧粒子42三、氣液分離器（2）

旋風式分離器工藝要求旋風分離直徑不能太大F離心力

R分離器

進口的氣流速度要適當進口氣速15-25m/s

出口氣速4-8m/s

F離心力v氣流型式窩殼式螺旋頂蓋式擴散式旁路式平面旋流式

分離﹥10um微粒（水霧粒子大小10-200um）43三、氣液分離器（3）

絲直徑0.1-0.4mm圖4-20旋風分離器空氣出口空氣進口排污口金屬絲網(wǎng)圖4-21絲網(wǎng)分離器d=4VVS式中V——通過分離器空氣體積流量（m3/s）

Vs——空容器截面空氣流速（m3/s）分離圓筒直徑d44四、空氣冷卻器

類型立式列管熱交換器沉浸式熱交換器噴淋式熱交換器板框式熱交換器空氣流速5-10m/s45第一節(jié)空氣除菌一、通風發(fā)酵對無菌空氣的要求及除菌方法(一)通風發(fā)酵對無菌空氣的要求1、空氣中微生物的分布2、發(fā)酵對空氣無菌程度的要求3、空氣含菌量的測定

46第一節(jié)空氣除菌（二）除菌方法1、輻射殺菌

原理

X-射線、r-射線、B-射線、紫外線、聲能、高能陰極射線等均能破壞蛋白質活性起到殺菌作用。紫外線波長在2537-2650A

時殺菌能力最強，殺菌能力與紫外線的強度成正比，與距離的平方成反比。474、超細玻璃纖維紙藍石棉20%紙漿纖維8%特點濕強度大不容易穿孔、折斷能反復殺菌壽命長