第四章_滅菌與除菌★★★★.ppt

第四章工業(yè)發(fā)酵滅菌 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù) 完整發(fā)酵生產(chǎn)工藝流程 1 原料的選擇和預(yù)處理 2 微生物菌種的選育和種子擴(kuò)大培養(yǎng) 3 培養(yǎng)基的配制和滅菌 4 無(wú)菌空氣的制備 5 發(fā)酵 6 產(chǎn)物的分離提取 7 產(chǎn)物的精制干燥 8 廢物的回收利用 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù) 染菌的危害 一 經(jīng)濟(jì)上巨大損失 消耗營(yíng)養(yǎng) 分解產(chǎn)物 抑制產(chǎn)生菌生長(zhǎng) 產(chǎn)物合成下降 影響提取 影響產(chǎn)品外觀及內(nèi)在質(zhì)量 擾亂生產(chǎn)秩序 破壞生產(chǎn)計(jì)劃 影響工人的情緒和生產(chǎn)積極性 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù) 染菌的危害 二 生產(chǎn)危害 雜菌使生產(chǎn)菌菌體自溶產(chǎn)生大量泡沫 影響發(fā)酵過(guò)程的通氣攪拌 造成逃液 發(fā)酵液發(fā)粘 過(guò)濾時(shí)不能或很難形成濾餅 過(guò)濾困難 染菌發(fā)酵液中含有比正常發(fā)酵液更多的水溶性蛋白和其它雜質(zhì) 采用有機(jī)溶劑萃取的提煉工藝 則極易發(fā)生乳化 很難使水相和溶劑相分離 影響進(jìn)一步提純 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù) 染菌的危害 實(shí)例 谷氨酸發(fā)酵過(guò)程中混入放線(xiàn)菌 則放線(xiàn)菌分泌的抗生素就會(huì)使大量的谷氨酸棒狀桿菌死亡 染芽孢桿菌 芽孢耐熱 不易殺死 往往一次染菌后會(huì)反復(fù)染菌 青霉素發(fā)酵染菌絕大多數(shù)雜菌都能被青霉素誘導(dǎo)而產(chǎn)生青霉素酶 不論在發(fā)酵前期 中期或后期 染有能產(chǎn)生青霉素酶的雜菌 都能使青霉素迅速破壞 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù) 工業(yè)發(fā)酵滅菌 消除雜菌要求 培養(yǎng)基滅菌發(fā)酵罐及附屬設(shè)備滅菌空氣滅菌 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù) 第一節(jié)滅菌的方法 定義 滅菌 指用化學(xué)或物理方法殺滅或除掉物料及設(shè)備中所有生命體的工藝過(guò)程 包括微生物的營(yíng)養(yǎng)體和芽孢 消毒 用物理化學(xué)方法殺死環(huán)境中的病源微生物 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù) 第一節(jié)滅菌的方法 分類(lèi)加熱滅菌化學(xué)藥品滅菌輻射滅菌過(guò)濾除菌 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù) 一熱滅菌法 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù) 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù) 干熱滅菌 1 干熱滅菌法 將金屬制品或清潔玻璃器皿放入電熱烘箱內(nèi) 在150 170 下維持1 2小時(shí)后 即可達(dá)到徹底滅菌的目的 在這種條件下 可使細(xì)胞膜破壞 蛋白質(zhì)變性 原生質(zhì)干燥 以及各種細(xì)胞成分發(fā)生氧化 灼燒 是一種最徹底的干熱滅菌方法 但它只能用于接種環(huán) 接種針等少數(shù)對(duì)象的滅菌 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù) 2 濕熱滅菌法 濕熱滅菌法比干熱滅菌法更有效 多數(shù)細(xì)菌和真菌的營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞在60 左右處理5 10min后即可殺死 酵母菌和真菌的孢子稍耐熱些 要用80 以上的溫度處理才能殺死 而細(xì)菌的芽孢最耐熱 一般要在120 下處理15min才能殺死 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù) 干熱與濕熱穿透力及滅菌效果比較 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù) 蛋白質(zhì)含水量與凝固所需溫度 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù) 蒸汽壓力與蒸汽溫度換算關(guān)系 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù) 常見(jiàn)的濕熱滅菌法 煮沸滅菌法巴氏滅菌間歇滅菌高壓蒸汽滅菌 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù) A 常壓法 煮沸滅菌法 100 下保持15 20分鐘 一般不能殺死芽孢 巴氏消毒法是一種低溫消毒法低溫 60 62 下保持30分鐘可進(jìn)行牛奶消毒 高溫 72 下保持15分鐘即可 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù) 間歇滅菌法 又稱(chēng)丁達(dá)爾滅菌法或分段滅菌法 適用于不耐熱培養(yǎng)基的滅菌 方法是 將待滅菌的培養(yǎng)基在80 100 下蒸煮15 60分鐘 以殺死其中所有微生物的營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞 然后置室溫或37 下保溫過(guò)夜 誘導(dǎo)殘留的芽孢發(fā)芽 第二天再以同法蒸煮和保溫過(guò)夜 如此連續(xù)重復(fù)3天 即可在較低溫度下達(dá)到徹底滅菌的效果 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù) B 加壓法 盛有適量水的加壓蒸汽滅菌鍋加熱煮沸 徹底驅(qū)盡后將鍋密閉 再繼續(xù)加熱至121 維持15 20分鐘 也可采用在較低的溫度115 下維持30分鐘的方法 此法適合于一切微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室 醫(yī)療保健機(jī)構(gòu)或發(fā)酵工廠中對(duì)培養(yǎng)基及多種器材 物料的滅菌 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù) 濕熱法滅菌要點(diǎn) 注意事項(xiàng) 排凈冷空氣 滅菌終了 緩慢降壓 滅菌結(jié)束 趁熱取出物品 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù) C 連續(xù)加壓滅菌法 在發(fā)酵行業(yè)里也稱(chēng) 連消法 此法只在大規(guī)模的發(fā)酵工廠中作培養(yǎng)基滅菌用 主要操作 將培養(yǎng)基在發(fā)酵罐外連續(xù)不斷地進(jìn)行加熱 維持和冷卻 然后才進(jìn)入發(fā)酵罐 培養(yǎng)基一般在135 140 下處理5 15秒鐘 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù) 高溫滅菌的操作 高溫短時(shí)間滅菌高壓蒸汽滅菌能有效地殺滅雜菌 也能破壞營(yíng)養(yǎng)成分 熱的作用下 某些營(yíng)養(yǎng)還相互發(fā)生反應(yīng) 甚至生成毒物 滅菌中 溫度升高 菌體死亡速率的增加遠(yuǎn)大于營(yíng)養(yǎng)成分破壞的增加 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù) 二 輻射滅菌 紫外線(xiàn) X射線(xiàn)等 原理 高能量的電磁輻射和微粒輻射使核酸 蛋白質(zhì)和酶變性 適用 表面 局部空間 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù) 三 化學(xué)物質(zhì)滅菌 甲醛 苯酚 高錳酸鉀 潔爾滅等 原理 蛋白質(zhì)變性 酶失活 破壞細(xì)胞膜透性 適用 廠房 無(wú)菌室 器具等的消毒 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù) 四 臭氧滅菌 無(wú)污染消毒劑 原理 利用臭氧的氧化作用滅菌 適用 潔凈室及凈化設(shè)備 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù) 五 過(guò)濾滅菌 醋酸纖維 尼龍 聚丙烯等 原理 微孔濾膜 適用 熱敏性物質(zhì) 空氣 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù) 第二節(jié)培養(yǎng)基和發(fā)酵設(shè)備的滅菌 滅菌方法 濕熱滅菌一培養(yǎng)基滅菌條件1 滅菌溫度和時(shí)間的選擇2影響培養(yǎng)基滅菌效果的因素二 發(fā)酵培養(yǎng)基的滅菌 一 分批滅菌 二 連續(xù)滅菌 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù) 高溫對(duì)培養(yǎng)基成分的有害影響及其防止 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù) 1 滅菌溫度和時(shí)間的選擇 a 微生物的熱致死溫度應(yīng)高于該溫度 通常以芽孢為準(zhǔn) b 營(yíng)養(yǎng)成分的破壞滅菌的過(guò)程實(shí)質(zhì)上也是營(yíng)養(yǎng)成分破環(huán)的過(guò)程 保證滅菌效果的前提下 盡可能減少培養(yǎng)基中營(yíng)養(yǎng)成分的破壞 應(yīng)采用高溫短時(shí)滅菌 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù) 1 滅菌時(shí)間的確定在一定溫度下 微生物熱死遵循分子反應(yīng)速度理論 因此對(duì)數(shù)穿透定律是指在滅菌過(guò)程中 活菌數(shù)逐漸減少 其減少量隨殘留活菌數(shù)的減少而遞減 也就是說(shuō)微生物的死亡速率與任一瞬間殘存的活菌數(shù)成正比 dN dT kN 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù) 一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué) dN dT kNN 殘留的活菌數(shù)K 滅菌死亡速率常數(shù) S 1或min 1T 滅菌時(shí)間 s或min 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù) 在恒定滅菌溫度下 對(duì)某一種微生物而言k可為常數(shù) 對(duì)兩邊積分 得對(duì)數(shù)殘留定律公式 dN dT kN 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù) 例1 有一發(fā)酵罐內(nèi)裝40m3培養(yǎng)基 在121 溫度下進(jìn)行實(shí)罐滅菌 原污染程度為每1ml有2 105個(gè)耐熱細(xì)菌芽孢 121 時(shí)滅菌速度常數(shù)為1 8min 1 求滅菌失敗機(jī)率為0 001時(shí)所需要的滅菌時(shí)間t 解 N0 40 106 2 105 8 1012 個(gè) Nt 0 001 個(gè) k 1 8min 1 則 滅菌時(shí)間 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù) 應(yīng)注意的問(wèn)題 1 滅菌時(shí)間取決于污染程度 N0 滅菌程度 Ns 2 滅菌程度即殘留菌數(shù) 如果要求完全滅菌 即Ns 0 則t接近于無(wú)窮大 這在事實(shí)上是不可能的 故在工程上進(jìn)行滅菌設(shè)計(jì)時(shí)常以Ns 10 3 也就是每處理1000批培養(yǎng)基只允許一次失敗作為計(jì)算的依據(jù) 3 滅菌速率常數(shù)K是判斷微生物受熱死亡難易程度的基本依據(jù) 隨物種和滅菌溫度而異 在相同溫度下 k值越小 微生物越耐熱 4 同一種微生物在不同滅菌溫度下 k值不同 滅菌溫度越低 K值越小 滅菌溫度越高 K值越大 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù) 培養(yǎng)基滅菌溫度的選擇 培養(yǎng)基滅菌過(guò)程中 除微生物被殺死外 還伴隨著培養(yǎng)基成分被破壞 在加熱下氨基酸及維生素等受破壞 在生產(chǎn)中必需選擇既能達(dá)到滅菌目的 又能使培養(yǎng)基成分破壞減至最少的條件 滅菌過(guò)程微生物死亡是屬于一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)類(lèi)型 在其它條件不變時(shí) 反應(yīng)速度常數(shù) 與溫度的關(guān)系可用阿累尼烏斯方程式表示 A為比例常數(shù) E為殺死細(xì)菌所需活化能 R為氣體常數(shù) T為絕對(duì)溫度 K 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù) 以lgk對(duì)1 T標(biāo)繪得一直線(xiàn) 其斜率為截距為lgA 從斜率和截距可求得A和E 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù) 培養(yǎng)基成分受熱破壞是化學(xué)分解反應(yīng) 符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)反應(yīng) 可用下式表示 t 培養(yǎng)基成分受熱破壞是化學(xué)分解反應(yīng) 符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)反應(yīng) 可用下式表示 c為反應(yīng)物濃度 mol L t為反應(yīng)時(shí)間 min k 為化學(xué)反應(yīng)速度常數(shù) min T為絕對(duì)溫度 K 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù) 在化學(xué)反應(yīng)中 其他條件不變時(shí) 反應(yīng)速度常數(shù)與溫度的關(guān)系也可用阿累尼烏斯方程式表示 在滅菌時(shí) 當(dāng)溫度變化 菌體死亡速度常數(shù)k和培養(yǎng)基成分破壞速度常數(shù)k 都發(fā)生了改變 溫度由T1升高到T2 k值分別為 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù) 同樣 滅菌時(shí) 培養(yǎng)基成分的破壞也可得類(lèi)似關(guān)系 所以 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù) 殺滅細(xì)菌芽孢的活化能E大于B族維生素破壞的活化能E 見(jiàn)下表 因此 大于 即隨著溫度上升 滅菌速率常數(shù)增加倍數(shù)大于培養(yǎng)基成分分解的速度常數(shù)的增加倍數(shù) 也就是說(shuō) 溫度升高 菌死亡速率大于培養(yǎng)基成分破壞的速率 達(dá)到相同的滅菌效果 提高滅菌溫度可以明顯縮短滅菌時(shí)間 并可減少培養(yǎng)基因受熱時(shí)間長(zhǎng)使?fàn)I養(yǎng)成分遭到破壞的損失 不同溫度的滅菌時(shí)間及培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)成分的破壞情況 見(jiàn)表 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù) 在實(shí)際生產(chǎn)中以芽胞的死亡作為滅菌的依據(jù) 不可能絕對(duì)殺滅微生物 無(wú)活菌殘留 一般要求微生物污染降低到處理1000罐中只殘留1個(gè)活菌 此數(shù)已能滿(mǎn)足生產(chǎn)的要求 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù) 二 影響培養(yǎng)基滅菌的因素 1 培養(yǎng)基成份 油脂 糖類(lèi)及一定濃度的蛋白質(zhì)會(huì)提高微生物的耐熱性 高濃度有機(jī)物會(huì)在細(xì)胞周?chē)纬梢粚颖∧?影響熱的傳入 所以滅菌溫度高些 例如 大腸桿菌在水中加熱60 65 便死亡 在10 糖液中 需70 4 6min 在30 糖液中70 30min 1 2 的NaCl溶液對(duì)微生物有保護(hù)作用 隨著濃度的增加 保護(hù)作用減弱 如濃度超過(guò)8 10 則微生物的耐熱性降低 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù) 二 影響培養(yǎng)基滅菌的因素 2 培養(yǎng)基的物理狀態(tài) 液體培養(yǎng)基中除熱的傳道傳遞外 還有對(duì)流 所以比較容易滅菌 而固體則比較難于滅菌 培養(yǎng)基中的顆粒小 滅菌容易 顆粒大 滅菌難 一般含有小于1mm的顆粒對(duì)培養(yǎng)基滅菌影響不大 但顆粒大時(shí) 影響滅菌效果 應(yīng)過(guò)濾除去 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù) 3 pH值的影響pH值對(duì)微生物的耐熱性影響很大 pH為6 0 8 0時(shí)微生物最不易死亡 pH 6 0時(shí)氫離子易滲入微生物的細(xì)胞內(nèi) 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù) 4 培養(yǎng)基中微生物數(shù)量微生物數(shù)量越多 滅菌需要的時(shí)間越長(zhǎng) 滅菌難度越大 5 微生物細(xì)胞中含水量微生物含水量越高 細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)凝固溫度越低 越容易受熱而喪失生命力 6 微生物細(xì)胞的菌齡年輕細(xì)胞含水量高 年老細(xì)胞含水量低 所以年老細(xì)胞不容易被殺死 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù) 7 微生物的耐熱性不同微生物的耐熱性不同 細(xì)菌芽孢最強(qiáng) 營(yíng)養(yǎng)體最弱 放線(xiàn)菌 霉菌比細(xì)菌營(yíng)養(yǎng)體要強(qiáng) 8 空氣排除情況 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù) 二 培養(yǎng)基的滅菌方法 分批滅菌連續(xù)滅菌 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù) 1 分批滅菌 實(shí)罐滅菌 定義 將配置好的培養(yǎng)基加入發(fā)酵罐內(nèi) 直接用蒸汽加熱 達(dá)到滅菌要求的溫度和壓力后維持一定的時(shí)間 再冷卻至發(fā)酵所需溫度 優(yōu)點(diǎn) 不需要其他附屬設(shè)備 操作簡(jiǎn)便 是國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)中常用方法 缺點(diǎn) 加熱和冷卻時(shí)間長(zhǎng) 營(yíng)養(yǎng)成分有一定損失 罐利用率低 不能采用高溫快速工藝 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù) 1 分批滅菌 實(shí)罐滅菌 過(guò)程分批滅菌三個(gè)過(guò)程 升溫 保溫和冷卻 發(fā)酵罐容積越大 加熱和冷卻時(shí)間越長(zhǎng) 這兩段時(shí)間也在滅菌 滅菌主要在保溫過(guò)程 t總 t1 t2 t3 t1 t2和t3分別表示加熱 維持和冷卻所需要的時(shí)間 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù) 3滅菌的主要步驟 1 培養(yǎng)基的輸送 通過(guò)專(zhuān)用管道輸入發(fā)酵罐中 2 滅菌前的準(zhǔn)備工作 檢查水 電 氣以及發(fā)酵罐的密封性是否正常 將空氣過(guò)濾器滅菌 滅菌后將過(guò)濾器裝上發(fā)酵罐 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù) 3 加熱 控制進(jìn)水閥和出水閥 調(diào)節(jié)水壓使水壓表指針指示在0 25 0 3之間 使水充滿(mǎn)加熱器 防止燒壞加熱器 打開(kāi)發(fā)酵罐的總電源 打開(kāi)攪拌器的電源開(kāi)關(guān) 使攪拌器轉(zhuǎn)速控制在300 350rpm 打開(kāi)溫度控制器的電源開(kāi)關(guān) 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù) 4 保溫 121 滅菌30min 5 冷卻 滅菌結(jié)束后 發(fā)酵罐會(huì)自動(dòng)降溫 當(dāng)溫度低于90 時(shí) 通過(guò)無(wú)菌操作 安裝好已滅菌的空氣過(guò)濾器 然后 通入無(wú)菌空氣 使培養(yǎng)基快速降溫 并使發(fā)酵罐保持一定的正壓 以減少污染 當(dāng)溫度低于35 時(shí)即可接種發(fā)酵 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù) 二 連續(xù)滅菌 連消 定義 培養(yǎng)基在發(fā)酵罐外經(jīng)過(guò)一套滅菌設(shè)備連續(xù)的加熱滅菌 冷卻后送入已滅菌的發(fā)酵罐內(nèi)的工藝過(guò)程 主要操作 將培養(yǎng)基在發(fā)酵罐外連續(xù)不斷地進(jìn)行加熱 維持和冷卻 然后才進(jìn)入發(fā)酵罐 培養(yǎng)基一般在135 140 下處理5 15秒鐘 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù) 二 連續(xù)滅菌 連消 優(yōu)點(diǎn) 可用高溫快速滅菌發(fā)酵罐利用率高熱能利用合理 自動(dòng)化控制缺點(diǎn) 不適合粘度大或固型物含量高的培養(yǎng)基 增加操作環(huán)節(jié) 增加染菌機(jī)會(huì) 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù) 培養(yǎng)基預(yù)熱 配制罐或預(yù)熱罐 60 75 C 避免料液與蒸汽溫差過(guò)大而產(chǎn)生水汽撞擊 連續(xù)滅菌 連消塔 126 132 C 20 30S 保溫 維持罐 5 7min 冷卻 冷水噴淋冷卻至40 50 C 3 培養(yǎng)基連消工藝流程 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù) 1 連消塔加熱滅菌的連續(xù)滅菌流程 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù) 套管式連消塔 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù) 維持罐 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù) 不同滅菌方式溫度的變化 連消 實(shí)消 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù) 第三節(jié)空氣除菌 發(fā)酵中的通氣每立方米發(fā)酵液每分鐘通氣0 8m3 培養(yǎng)周期170h 每個(gè)周期需通氣2 86 105m3 空氣成分氧氣 氮?dú)?二氧化碳 惰性氣體 水蒸氣及灰塵 細(xì)菌等 空氣中的微生物每立方米大氣中約有103 104個(gè)微生物 城市多于農(nóng)村 夏季多于冬季 通常細(xì)菌芽孢 霉菌孢子居多 空氣中的微生物一般附著在塵埃 霧滴上 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù) 一 空氣除菌方法 1 加熱滅菌 采用加熱手段 電 蒸汽 空壓機(jī) 將空氣加熱到滅菌溫度進(jìn)行滅菌 2 靜電電除菌 被電離的空氣離子在向電極快速移動(dòng)過(guò)程中撞擊上空氣中的塵埃 菌體后 使菌體 塵埃移向電極 最終沉降吸附在電極上 以達(dá)到除塵除菌的目的 3 介質(zhì)過(guò)濾除塵 除菌把空氣中的各種微粒和極少量的游離微生物用過(guò)濾介質(zhì)捕集起來(lái)予以清除方法 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù) 1 加熱滅菌 蒸汽 電 既不經(jīng)濟(jì) 又不安全 空氣壓縮機(jī) 可行 對(duì)于無(wú)菌程度要求不高 利用空氣壓縮產(chǎn)熱滅菌 PV nRT 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù) 2 靜電除菌 原理 含灰塵和微生物的空氣通過(guò)高壓直流電場(chǎng) 氣體電離 產(chǎn)生的離子使灰塵和微生物等成為載電體 捕集于電極上 特點(diǎn)吸附于電極上的顆粒 油滴和水滴等要定期清洗 特點(diǎn) 能耗低 捕集效率高 設(shè)備龐大 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù) 3 介質(zhì)過(guò)濾除菌 絕對(duì)介質(zhì)過(guò)濾深層介質(zhì)過(guò)濾 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù) 1 絕對(duì)過(guò)濾 定義介質(zhì)之間的空隙小于被濾除的微生物 當(dāng)空氣流過(guò)介質(zhì)層后 空氣中的微生物被濾除 介質(zhì)的空隙小于0 5 m 從可靠性 經(jīng)濟(jì)性 可操控性上不如深層介質(zhì)過(guò)濾 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù) 2 深層介質(zhì)過(guò)濾除菌介質(zhì) 除菌原理慣性沖擊作用阻截作用布朗擴(kuò)散重力沉降靜電吸附 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù) 1 慣性沖擊作用 當(dāng)微生物等顆粒隨空氣以一定的速度流動(dòng)在接近纖維時(shí) 氣流碰到纖維而受阻 空氣就改變運(yùn)動(dòng)方向繞過(guò)纖維繼續(xù)前進(jìn) 微生物等顆粒由于具有一定的質(zhì)量 在以一定速度運(yùn)動(dòng)時(shí)具有慣性 碰到纖維時(shí) 由于慣性作用而離開(kāi)氣流碰在纖維表面上 由于摩擦 粘附作用 被滯留在纖維表面上 這叫做慣性滯留作用當(dāng)氣流達(dá)到一定速度時(shí) 它是介質(zhì)過(guò)濾除塵的主要作用 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù) 2 阻截作用 在氣流速度在臨界速度以下 由于速度很低時(shí) 在纖維周邊形成一層邊界滯留區(qū) 在滯留區(qū)內(nèi)氣流速度更慢 在滯留區(qū)內(nèi)的顆粒緩慢接近纖維 并與之接觸 由于摩擦 粘著作用而被滯留 這種作用稱(chēng)為阻截作用 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù) 3 布朗運(yùn)動(dòng) 很小的顆粒在流動(dòng)速度很慢的氣流中能產(chǎn)生一種不規(guī)則直線(xiàn)運(yùn)動(dòng) 稱(chēng)為布朗運(yùn)動(dòng)4 重力沉降 當(dāng)微粒所受的重力大于氣流對(duì)它的拖帶力時(shí) 微粒就沉降 5 靜電吸附 很多微生物都帶電荷 譬如枯草芽孢桿菌孢子中20 帶正電荷 15 帶負(fù)電荷 受摩擦產(chǎn)生的靜電吸引而沉降 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù) 各種機(jī)理各自所作貢獻(xiàn)的大小 一般認(rèn)為慣性沖擊截留 攔截滯留截留和布朗運(yùn)動(dòng)截留的作用較大 而重力和靜電引力的作用則很小 特點(diǎn) 介質(zhì)空隙大于微生物 必須一定厚度才能達(dá)到過(guò)濾除菌的目的 所以稱(chēng)為深層過(guò)濾除菌 深層過(guò)濾除菌的作用比較 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù) 深層介質(zhì)過(guò)濾除菌介質(zhì) 濾材要求 耐高溫高壓 不易被油水污染 除菌效率高 阻力小 成本低 易更換等 常用 棉花 棒狀活性炭 玻璃棉 超細(xì)玻璃纖維紙 石棉濾板等 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù) 空氣過(guò)濾除菌的介質(zhì) 濾材要求 耐高溫高壓 不易被油水污染 除菌效率高 阻力小 成本低 易更換等 常用介質(zhì) 纖維狀或顆粒狀過(guò)濾介質(zhì)棉花 玻璃纖維 活性炭 超細(xì)玻璃纖維紙 石棉濾板燒結(jié)過(guò)濾介質(zhì)新型過(guò)濾介質(zhì) 微孔濾膜類(lèi)過(guò)濾介質(zhì) 活性炭 微孔濾膜 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù) 過(guò)濾器的失效 過(guò)濾介質(zhì)失效 活性炭灰化 棉花粉末化 造成漏風(fēng)塵餅堵塞介質(zhì)造成壓降過(guò)大 過(guò)濾緩慢 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù) 穿透率 P 為 過(guò)濾效率 過(guò)濾前空氣中的微粒數(shù) 過(guò)濾后空氣中的微粒數(shù) 介質(zhì)除菌效率 實(shí)際生產(chǎn)中取N2為0 001 即1000發(fā)酵只有一次染菌 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù) 影響介質(zhì)過(guò)濾的效率 介質(zhì)種類(lèi)介質(zhì)的直徑與粒度介質(zhì)填充厚度介質(zhì)填充密度空氣的流速空氣中微粒的大小 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù) 提高過(guò)濾除菌效率的措施 設(shè)計(jì)合理的空氣預(yù)處理設(shè)備 選擇合適的空氣凈化流程 以達(dá)到除油 水和雜質(zhì)的目的 設(shè)計(jì)和安裝合理的空氣過(guò)濾器 選用除菌效率高的過(guò)濾介質(zhì) 保證進(jìn)口空氣清潔度 減少進(jìn)口空氣的含菌數(shù) 降低進(jìn)入空氣過(guò)濾器的空氣相對(duì)濕度 保證過(guò)濾介質(zhì)能在干燥狀態(tài)下工作 現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù) 空氣過(guò)濾器類(lèi)型 1 分類(lèi)1 以纖維狀物 棉花 玻璃纖維 滌綸 微尼綸等 或顆粒狀物質(zhì) 如活性炭 為介質(zhì)所構(gòu)成的過(guò)濾器 特點(diǎn) 過(guò)濾層厚度大 體積大 壓力降大 操作麻煩2 以