無菌空氣的制備

無菌空氣的制備第1頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月耗氧微生物在繁殖培養(yǎng)過程中都需要氧氣，通常以空氣作為氧源。但空氣中含各種各樣的微生物，會隨著空氣進(jìn)入培養(yǎng)基中，在適宜的條件下，大量繁殖，消耗營養(yǎng)物質(zhì)，產(chǎn)生代謝產(chǎn)物，干擾甚至破壞發(fā)酵的正常進(jìn)行，使發(fā)酵產(chǎn)品的效價降低，產(chǎn)量下降，甚至造成發(fā)酵徹底失敗等。因此空氣的除菌成為耗氧發(fā)酵的一個重要環(huán)節(jié)。第2頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月發(fā)酵工業(yè)應(yīng)用的“無菌空氣”是指通過除菌處理使空氣中含菌量降低在一個極低的百分?jǐn)?shù)，從而能控制發(fā)酵污染至極小機(jī)會，此種空氣稱為“無菌空氣”。第3頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月

第一節(jié)空氣中的微生物和除菌方法一空氣中的微生物種類及分布

空氣中微生物的含量和種類，隨地區(qū)、季節(jié)和空氣中灰塵粒子多少，以及人們的活動情況而異:含量：1)北方氣候干燥，寒冷，空氣中的含菌量較少；南方溫暖、濕潤，空氣中的含菌量較多；2)離地面越高，含菌量越少；3)一般每升高10米，空氣中的含菌量就降低一個數(shù)量級；第4頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月4)城市的空氣中含菌量較多，農(nóng)村的空氣中含菌量較少。就種類而言，空氣中的微生物種類以細(xì)菌、細(xì)菌芽胞和霉菌孢子較多，也有酵母、霉菌和病毒。微生物大小不一，一般附著在空氣中的灰塵上或霧滴上。各地空氣中所懸浮的微生物種類及比例各不相同，數(shù)量也隨條件的變化而異，一般設(shè)計時以含量為10-3~10-4個/m3進(jìn)行計算。第5頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月1、好氣性發(fā)酵過程中需要大量的無菌空氣，空氣要作到絕對無菌在目前是不可能的，也是不經(jīng)濟(jì)的。2、不同的發(fā)酵，由于所采用菌種的生長能力強(qiáng)弱、生長速度的快慢、分泌物的性質(zhì)、發(fā)酵周期的長短、培養(yǎng)物的營養(yǎng)成分和PH值的差異，對所用的無菌空氣的無菌程度有不同的要求。

二、發(fā)酵對空氣無菌程度的要求第6頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月i如酵母，培養(yǎng)基是以糖源為主，有機(jī)氮比較少，它能利用無機(jī)氮源、要求的pH值較低，在低pH值下，一般細(xì)菌較難繁殖，而酵母的繁殖速度又較快，在繁殖過程中能抵抗少量的雜菌影響，因而對無菌空氣的要求不如氨基酸、液體曲、抗生素發(fā)酵那么嚴(yán)格。ii氨基酸與抗生素發(fā)酵因周期長短的不同，對無菌空氣的要求也不同。第7頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月通常細(xì)菌繁殖一代只需20-30min，如果發(fā)酵過程中進(jìn)入一個細(xì)菌，則繁殖15h后，可達(dá)到109（10億)個。則大量的雜菌就使發(fā)酵受到嚴(yán)重干擾或失敗，故是以進(jìn)入1-2個雜菌即失敗作為依據(jù)的。第8頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月3）無菌要求：在發(fā)酵過程中不因空氣染菌而造成損失。一般要求1000次使用周期中只允許有一個菌通過，即經(jīng)除菌后空氣的無菌程度為N=10-3。第9頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月4）空氣含菌量測定難以準(zhǔn)確測定，一般采用培養(yǎng)法和光學(xué)法。目前我國采用Y-09－1型粒子計數(shù)器，是利用微粒對光線散射作用來測量粒子大小和數(shù)量的?？偩鷶?shù)的測定；重疊細(xì)菌則難以測準(zhǔn)。第10頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月

空氣除菌就是除去或殺滅空氣中的微生物。破環(huán)生物體活性的方法較多，如輻射殺菌、加熱殺菌、化學(xué)藥物殺菌，都是將有機(jī)體蛋白質(zhì)變性而破壞其活力。而靜電吸附和介質(zhì)過濾的方法是把微生物的粒子用分離方法除去。

三、空氣的除菌方法

工業(yè)發(fā)酵所需的無菌空氣要求高，用量大，故選擇運(yùn)行可靠、操作方便、設(shè)備簡單、節(jié)省材料和減少動力消耗的有效除菌方法。第11頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月

理論上，聲能、高能陰極射線、X射線、γ射線、β射線、紫外線等都能破壞蛋白質(zhì)活性而起殺菌作用。但具體的殺菌機(jī)理研究比較少，了解得較多的是紫外線殺菌，紫外線波長為2537-2650à時殺菌效力最強(qiáng)，它的殺菌力與紫外線的強(qiáng)度成正比，與距離的平方成反比。紫外線通常用于無菌室、醫(yī)院手術(shù)室等空氣對流不大的環(huán)境下殺菌。但殺菌效率較低，殺菌時間較長，一般要結(jié)合甲醛蒸汽消毒或苯酚噴霧等來保證無菌室較高的無菌程度。1.輻射殺菌第12頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月γ射線源

第13頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月

熱殺菌是有效的、可靠的殺菌方法，但是如果采用蒸汽或電熱來加熱大量的空氣，以達(dá)到殺菌目的，則需要消耗大量的能源和增設(shè)大量的換熱設(shè)備，這是不經(jīng)濟(jì)的。

2．熱殺菌第14頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月第15頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月

空氣進(jìn)口溫度為21℃，空氣的出口溫度為187-198℃，壓力為0.7MPa。從壓縮機(jī)出口到空氣貯罐段管道加保溫層進(jìn)行保溫，使空氣達(dá)到高溫后保持一段時間，保證微生物死亡。圖4-1為利用空氣壓縮時放出的熱量進(jìn)行保溫殺菌

第16頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月為了延長空氣的高溫時間，防止空氣在貯罐中走短路，最好在貯罐內(nèi)加裝導(dǎo)簡。采用熱殺菌裝置時，還應(yīng)裝有空氣冷卻器，并排除冷凝水，以防止在管道設(shè)備死角積聚而造成雜菌繁殖的場所。2)在進(jìn)入發(fā)酵罐前應(yīng)加裝分過濾器以保證安全;采用該系統(tǒng)壓縮機(jī)能量消耗會相應(yīng)增大，壓縮機(jī)耐熱性能要增加，其零部件也要選用耐熱材料。第17頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月第18頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月

常用于潔凈工作臺、潔凈工作室所需無菌無塵空氣的第一次除塵，配合高效過濾器使用。3．靜電除菌原理:利用靜電引力吸附帶電粒子而達(dá)到除菌除塵的目的。懸浮于空氣中的微生物、微生物孢子大多帶有不同的電荷,沒有帶電荷的微粒在進(jìn)入高壓靜電場時都會被電離變成帶電微粒。

但對于一些直徑很小的微粒，它所帶的電荷很小，當(dāng)產(chǎn)生的引力等于或小于氣流對微粒的拖帶力或微粒布朗擴(kuò)散運(yùn)動的動量時，則微粒就不能被吸附而沉降，所以靜電除塵對很小的微粒效率較低。第19頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月

是目前發(fā)酵工業(yè)中經(jīng)濟(jì)實用的空氣除菌方法，是采用定期滅菌的介質(zhì)來阻截流過空氣所含的微生物，而取得無菌空氣的。常用的過濾介質(zhì)有棉花、活性炭或玻璃纖維、有機(jī)合成纖維、有機(jī)、無機(jī)和金屬燒結(jié)材料等。4．過濾除菌法

當(dāng)過濾介質(zhì)孔隙小于或大大小于被過濾的微粒直徑時，通常稱為絕對過濾（膜過濾）。膜過濾：是利用微孔濾膜，其空隙小于0.5μm，甚至小于0.1μm。第20頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)空氣的過濾除菌原理和過濾介質(zhì)一、空氣過濾除菌的原理深層過濾：以棉花、玻璃纖維、活性炭為過濾介質(zhì)。

介質(zhì)間空隙大于微生物，如棉花纖維直徑16-20m，充填系數(shù)為8%時，所形成的網(wǎng)格空隙為20-50m。

介質(zhì)過濾是以大空隙的介質(zhì)過濾層除去較小顆粒，這顯然不是面積過濾（即不是絕對過濾），而是一種滯留現(xiàn)象。這種滯留現(xiàn)象是由多種作用機(jī)制構(gòu)成的，主要有慣性碰撞、阻截、布朗運(yùn)動、重力沉降和靜電吸引等。第21頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月1）慣性沖擊滯留作用

當(dāng)微生物等顆粒隨空氣以一定速度流動，在接近纖維時，氣流碰到纖維而受阻，空氣就改變運(yùn)動方向繞過纖維繼續(xù)前進(jìn)。但微生物等顆粒由于具有一定質(zhì)量，在以一定速度運(yùn)動時具有一定慣性，碰到纖維時，由于慣性作用而離開氣流碰到纖維表面上，由于摩擦、粘附作用，被滯留在纖維表面上。這種現(xiàn)象稱作

慣性沖擊滯留作用介質(zhì)除菌原理第22頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月第23頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月第24頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月第25頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月第26頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月第27頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月第28頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月第29頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月第30頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月第31頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)氣流速度達(dá)到一定時，慣性沖擊滯留作用是介質(zhì)過濾的主要作用在一定條件下（微生物微粒直徑、纖維直徑、空氣溫度），改變氣流的速度就是改變微粒的運(yùn)動慣性力。當(dāng)氣流速度下降時，微粒的運(yùn)動速度也下降，動量減小，慣性力下降，微粒脫離主導(dǎo)氣流的可能性也減小，相應(yīng)纖維滯留微粒的寬度較小，即捕獲效率下降。介質(zhì)除菌原理第32頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月2）攔截滯留作用

當(dāng)氣流速度在臨界速度以下，顆粒不再由于慣性碰撞而滯留。但是，顆粒質(zhì)量很小，在氣流繞過纖維時，顆粒仍然隨氣流運(yùn)動，在氣流速度低時，在纖維周邊形成一層邊界滯留區(qū)，在滯流區(qū)內(nèi)氣流速度更慢，進(jìn)入滯留區(qū)的顆粒緩慢接近纖維，并與之接觸，由于摩擦、粘附作用而被滯留。這就是阻截（攔截）滯留作用介質(zhì)除菌原理第33頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月

在介質(zhì)過濾除菌中并非主要作用（因在實際過濾中氣流速度不可能很慢）攔截滯留作用對微粒的捕獲效率2與氣流的雷諾準(zhǔn)數(shù)和微粒與纖維的直徑比相關(guān)介質(zhì)除菌原理第34頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月第35頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月第36頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月第37頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月第38頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月第39頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月第40頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月第41頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月第42頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月3）布朗運(yùn)動

直徑小于1m的微粒在很慢的氣流中能產(chǎn)生一種不規(guī)則的直線運(yùn)動，即布朗運(yùn)動。使較小的顆粒凝聚為較大顆粒，隨即可能產(chǎn)生重力沉降或被過濾介質(zhì)截留；氣流速度大時，凝聚現(xiàn)象為慣性碰撞所取代介質(zhì)除菌原理第43頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月第44頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月第45頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月第46頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月第47頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月第48頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月4）重力沉降作用再小的微粒也有重力；當(dāng)微粒所受的重力大于氣流對它的拖帶力時，微粒就會沉降。對于小顆粒而言，只有在氣流速度很慢時才起作用。一般它是與攔截作用相配合的，即在纖維的邊界滯留區(qū)內(nèi)，微粒的沉降作用提高了攔截滯留的捕獲效率。介質(zhì)除菌原理第49頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月5）靜電吸引作用許多微生物和孢子都帶有電荷具有一定速度的氣流通過介質(zhì)濾層時，由于摩擦作用而產(chǎn)生誘導(dǎo)電荷當(dāng)菌體所帶電荷與介質(zhì)電荷相反時，即發(fā)生靜電吸附作用介質(zhì)除菌原理第50頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月第51頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月二、介質(zhì)過濾效率

濾層所濾去的微粒數(shù)與原有微粒數(shù)之比稱為過濾效率，用表示，是衡量過濾設(shè)備過濾能力的指標(biāo)。=

N0－NN0=1－NN0=1－PN0—過濾前空氣中的微粒含量（個）；N—過濾后空氣中微粒含量（個）；N/N0—過濾后過濾前空氣中微粒數(shù)的比值，稱為穿透率P第52頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月

空氣過濾器的過濾效率主要與微粒的大小、過濾介質(zhì)的種類和規(guī)格（纖維直徑）、介質(zhì)的填充密度、過濾介質(zhì)層厚度以及所通過的空氣氣流速度等因素有關(guān)。

在一定條件下（包括氣流速度、溫度、介質(zhì)種類、填充密度、雜菌種類等），通過單位高度介質(zhì)層后，雜菌濃度的下降量與進(jìn)入此介質(zhì)層的雜菌量成正比。即：dN/dL=－KN0dN/dL—單位濾層所除去的微粒數(shù)（個/cm）；L—濾床厚度（cm）；K—過濾常數(shù)或除菌常數(shù)（cm－1）第53頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月上式整理并積分，可得：lnNN0=－KL對數(shù)穿透定律—表示進(jìn)入濾層的微粒數(shù)與穿透濾層微粒數(shù)之比的對數(shù)是濾層厚度的函數(shù)。L=

1KlnN0NN0—過濾前空氣中的微粒含量（個）；N—過濾后空氣中微粒含量（個）；K—過濾常數(shù)或除菌常數(shù)（cm－1）第54頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月常數(shù)K值與氣流速度、纖維直徑、介質(zhì)填充密度以及空氣中顆粒大小等有關(guān)。K值可通過實驗測得，也可通過計算求得。若令N=0，則L=∞，事實上也不可能；一般取N=0.001對數(shù)穿透定律表達(dá)式說明介質(zhì)過濾不能長期獲得100%的過濾效率，即經(jīng)過濾的空氣不是長期無菌，只是延長空氣中帶菌微粒在過濾器中滯留的時間。過濾介質(zhì)使用時間長，滯留的帶菌微粒就有可能穿過。所以過濾器必須定期滅菌。第55頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月三、影響介質(zhì)過濾效率的因素1）纖維直徑介質(zhì)過濾效率與介質(zhì)纖維直徑關(guān)系很大，在其他條件相同時，介質(zhì)纖維直徑越小，過濾效率越高。2）介質(zhì)填充厚度3）介質(zhì)填充密度增加填充密度，可提高過濾效率4）空氣流速在空氣流速很低時，過濾效率隨氣流速度增加而降低；當(dāng)氣流速度增加到臨界值后，過濾效率隨氣流速度增加而提高。第56頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月第57頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月第58頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月四、提高過濾除菌效率的措施1、減少進(jìn)口空氣的含菌量2、設(shè)計和安裝合理的空氣過濾器，選用除菌效率高的過濾介質(zhì)3、設(shè)計合理的空氣預(yù)處理設(shè)備，以除去油、水雜質(zhì)4、降低空氣的相對濕度，避免過濾介質(zhì)潮濕第59頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)空氣過濾除菌的工藝技術(shù)一、對空氣的要求

無菌、干燥、有一定的溫度，一定的壓力二、空氣的預(yù)處理1、提高壓縮前空氣的潔凈度：高空取氣、空氣吸口設(shè)置過濾器2、去除壓縮后空氣中所帶的油和水第60頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月

空氣

高空取氣管前過濾空氣壓縮機(jī)

冷卻器貯氣罐油水分離器加熱器

空氣過濾器

無菌空氣空氣過濾除菌的工藝過程第61頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車空調(diào)空氣過濾器空調(diào)過濾網(wǎng)1、粗過濾器第62頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月粗過濾器作用：主要是捕集較大的灰塵顆粒型式：

布袋式過濾器、油浴洗滌過濾器水霧除塵過濾器、填料式過濾器旋風(fēng)分離式過濾器等要求：過濾效率高，阻力小（阻力大則增加空壓機(jī)的吸入負(fù)荷，降低壓縮空氣的排出量）大氣中的微生物多依附于塵埃顆粒上；高度每上升10米，微生物量通常下降一個數(shù)量級，因此，有條件的盡可能高空取氣。第63頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月將濾布縫制成與骨架相同形狀的布袋，繃緊縫于焊接在進(jìn)風(fēng)口的骨架上。多用毛質(zhì)絨布或合成纖維濾布；濾布應(yīng)定期更換。結(jié)構(gòu)簡單，過濾效率高；但過濾阻力大布袋式過濾器第64頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月油浴洗滌過濾器空氣通過油箱中的油層洗滌，空氣中的微粒被油黏附而逐漸沉降于油箱底部而被除去。百葉窗式的圓盤可分離大滴油霧，過濾網(wǎng)分離小顆粒油霧。效果好；但耗油多第65頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月水霧除塵過濾器空氣從設(shè)備底部進(jìn)口管吸入，經(jīng)裝置上部噴下的水霧洗滌，空氣中的灰塵、微生物微粒被黏附沉降，從器底排出。空氣流速1-3m/s，太高則帶入水霧太多，降低空壓機(jī)的排氣量。第66頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月2、空氣貯罐大?。?/p>

應(yīng)和空壓機(jī)的排氣量相配套V=0.1～0.2WV---貯罐容積,m3W---排氣量,m3/min作用：

消除空壓機(jī)排出空氣量的脈動維持穩(wěn)定的壓力分離部分油水第67頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月空氣貯罐第68頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月3、空氣壓縮空氣壓縮機(jī)離心式通風(fēng)機(jī)羅茨鼓風(fēng)機(jī)第69頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月離心式通風(fēng)機(jī)第70頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月通風(fēng)制曲流程圖通風(fēng)機(jī)第71頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月羅茨鼓風(fēng)機(jī)第72頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月空氣壓縮機(jī)(aircompressor)簡介型式:

有多種，發(fā)酵工業(yè)通常用的多為往復(fù)式壓縮;分立式和臥式風(fēng)量：

＜10m3/min為小型10～40m3/min為中型＞40m3/min屬大型第73頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月小型空壓機(jī)第74頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月第75頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月第76頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月大型空壓機(jī)第77頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月第78頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月第79頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月排出壓力：

一般2～4kg/cm2工作的基本原理：打氣筒如何工作？空壓機(jī)的壓縮過程是依靠汽缸內(nèi)的活塞作往復(fù)運(yùn)動而進(jìn)行的（故稱往復(fù)式）其工作過程分3步：吸氣→壓縮→排氣第80頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月◆

活塞來回一次，完成一次工作循環(huán)

（吸氣→壓縮→排氣）◆

沖程：活塞每來或回一次的距離◆

余隙：在實際壓縮過程中，活塞并不壓到汽缸的最底部；一般占汽缸總體積的3～8%?！?/p>

氣缸冷卻：水冷和風(fēng)冷；水冷更常用第81頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月多級壓縮：

要得到壓力較高的壓縮空氣，單靠一級壓縮是不能完成的；

因氣體被壓縮會產(chǎn)生大量的熱，氣體溫度上升；

氣體的壓縮比（氣體壓縮后與壓縮前的壓力比）愈大，則氣體的溫度上升越高；第82頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月

當(dāng)壓力比達(dá)到一定數(shù)值時，氣體的溫度達(dá)到壓縮機(jī)潤滑油的閃點（200～240℃），潤滑油被燒成炭渣。

同時，氣體溫度越高，所消耗的動能也越大。

在多級壓縮中，每級的壓力比都較低，逐級提高壓力比；

而且在每級壓縮后，有級間冷卻器把前一級壓縮的氣體冷卻到第一級吸入時的溫度，故消耗功率低。第83頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月摩托單缸第84頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車四缸第85頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車六缸第86頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月曲軸(crankshaft)第87頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月曲軸帶動活塞工作第88頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月4、空氣冷卻器第89頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月

空氣的壓縮過程可近似地看作絕熱壓縮過程，壓縮后的空氣溫度與被壓縮的程度有關(guān)T2=P2P1T1k－1kT1,T2—壓縮前、后空氣的熱力學(xué)溫度（K）;P1,P2—壓縮前、后空氣的絕對壓強(qiáng)（Pa）;k—絕熱指數(shù)，空氣為1.4若壓縮為多變過程，則可用多變指數(shù)m(空氣可取1.2-1.3)代替式中的絕熱指數(shù)k。第90頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月例如：

20℃的空氣由1×105Pa被壓縮到4×105Pa，且m=1.3，求壓縮空氣的溫度。解：T=(273+20)

4×1051×1051.3－11.3=403Kt=403－273=130℃如果壓縮比更大，則壓縮空氣的溫度更高。第91頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月

過高溫度的壓縮空氣如果直接進(jìn)入空氣過濾器，有可能引起過濾介質(zhì)的炭化或燃燒；且增大了發(fā)酵罐的降溫負(fù)荷；高溫空氣還會增加發(fā)酵液水分的蒸發(fā)，影響微生物的生長。冷卻器類型：

立式列管式熱交換器沉浸式熱交換器噴淋式熱交換器第92頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月列管式空氣冷卻器第93頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月5、氣液分離器作用：

分離空氣中被冷凝成霧狀的水霧和油霧第94頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月大氣中總含有一定量的水分，并以氣態(tài)存在。=

PWPS空氣中的水蒸氣分壓與同溫度下的飽和蒸汽壓之比，稱為相對濕度或相對濕含量?！鄬穸?PW—空氣中水蒸氣分壓(Pa);PS—相同溫度下水的飽和蒸汽壓(Pa)第95頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月1）當(dāng)空氣中的水蒸氣過多，超過飽和度（相對濕度100%）時；2）或在空氣冷卻至露點以下時

空氣中的水蒸氣才會形成水滴析出

夜間空氣溫度降低時，空氣中的水分會有一部分析出，形成露水或霜。這說明在水蒸氣含量不變的情況下，由于溫度的降低，能夠使空氣中原來未達(dá)飽和的水蒸氣可變成飽和蒸氣，多余的水分就會析出。測得露點溫度，就可以從水蒸氣的飽和含量表中查得其水蒸氣含量。由于溫度降低過程中水蒸氣含量并沒有改變，因此，測定露點實際上就是測定了空氣中的絕對濕度。如果露點越低，表示空氣中的水分含量越少。使水蒸氣達(dá)到飽和時的溫度就叫作露點。第96頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月露點儀第97頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月單位質(zhì)量干空氣中所含有水蒸氣的質(zhì)量稱作空氣的濕含量或絕對濕含量。在空氣濕含量不變的條件下，可導(dǎo)出：2=1Ps1P2Ps2P11、2—原空氣、壓縮空氣的相對濕度；Ps1、Ps2—原空氣、壓縮空氣溫度下的飽和蒸汽壓；P1、P2—原空氣、壓縮空氣的壓力第98頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月

壓縮后空氣的相對濕度2除了與原始空氣的相對濕度1、溫度T1（決定Ps1值）及壓力P2有關(guān)外，也和壓縮后的溫度T2（決定Ps2值）有關(guān)。這一點對空氣除菌是不利的，因為壓縮后的空氣必須冷卻，而冷卻后的空氣相對濕度將增加，很有可能達(dá)到飽和而有水滴析出，從而打濕空氣過濾介質(zhì)。空氣在壓縮后濕含量不變，在其未經(jīng)冷卻時，由于溫度很高，所以相對濕度很小，但當(dāng)其冷卻時，相對濕度急劇增大。

若將壓縮后的空氣冷卻到原始?xì)鉁?，即T2=T1,Ps2=Ps1時，壓縮空氣的相對濕度2僅與壓縮后的壓力P2有關(guān)，如壓縮比(P2/P1)增大多少倍，相對濕度(2/1)也增大多少倍。第99頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月氣液分離器型式：

旋風(fēng)分離器絲網(wǎng)分離器第100頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月旋風(fēng)分離器第101頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月總的要求：1）旋風(fēng)分離器的直徑不可過大

因氣流旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力與分離器的直徑成反比；若空氣流量很大，可采用并聯(lián)方式2）進(jìn)口的氣流速度要適當(dāng)

離心力與氣流速度的平方成正比；速小，分離效果差；速過大，則能量損失多一般采用氣流速度15～25m/s；排氣出口4～8m/s原理：利用氣流從切線方向進(jìn)入容器，在容器內(nèi)形成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時產(chǎn)生的離心力場來分離重度較大的微粒。第102頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月優(yōu)缺點：旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)簡單，制造方便；對分離10m以上的微粒效率較高，但對10m以下的微粒比較困難。第103頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月絲網(wǎng)分離器第104頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月絲網(wǎng)分離器原理：利用填料的慣性攔截優(yōu)點：由于絲網(wǎng)的表面間隙小，可除去較細(xì)小的霧狀微粒，分離效率可達(dá)98-99%填料：

不銹鋼絲，塑料絲0.1-0.4mm第105頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月6、空氣總過濾器（介質(zhì)層過濾器）第106頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月

結(jié)構(gòu)第107頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月常用的過濾介質(zhì)：4）玻璃纖維紙：利用高質(zhì)量的無堿玻璃采用噴制法制成的孔隙率1–1.5m的濾紙1）棉花

宜選用纖維細(xì)長、疏松的新棉花2)活性炭

3mm,長5–10mm,圓柱狀，有較大的表面積，通過物理吸附作用而吸附微生物。3）玻璃纖維

8–19m活性炭玻璃纖維第108頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月介質(zhì)充填流程：

孔板→鐵絲網(wǎng)（30–40目）→麻布→棉花→活性炭→麻布→棉花→麻布→鐵絲網(wǎng)→孔板充填要求：

棉花密度150–200kg/m3活性炭層占1/2～1/3疏密均勻第109頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月夾套的作用是消毒時對過濾器介質(zhì)加熱。但要小心控制，若溫度過高，易使棉花焦化，局部喪失過濾效能?？諝鈴那芯€方向進(jìn)入，從上部排出過濾器上方裝有安全閥；底部有排污口第110頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月6、分過濾器一般每個發(fā)酵罐和種子罐都各配有一個分空氣過濾器通常用平板式纖維紙過濾器第111頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月超細(xì)纖維紙分過濾器第112頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月第113頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月第114頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月第115頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月三、典型的空氣除菌流程（1）將空氣冷卻至露點以上的流程適用范圍：氣候干燥地區(qū)第116頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）一次冷卻一次析水的空氣預(yù)處理流程

適用范圍：空氣濕含量較大地區(qū)第117頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月

（3）高空采風(fēng)、兩次冷卻、兩次分油水、適當(dāng)加熱流程

特點：兩次冷卻、兩次分油水、適當(dāng)加熱?？諝獾谝淮卫鋮s到30～35℃，第二級冷卻至20～25℃，經(jīng)分水后加熱到30～35℃，因為溫度升高，相對濕度下降。第118頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月第119頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月第120頁，課件共131頁，創(chuàng)作于2023年2月是一個比較完善的空氣除菌流程，它可適應(yīng)各種的氣候條件，能充分的分離空氣中含有的水分，使空氣在低的相對濕度下進(jìn)入過濾器，提高過濾效率。該流程的特點是：兩次冷卻、兩次分離、適當(dāng)加熱