第二章空氣凈化除菌與調(diào)節(jié)設(shè)備演示文稿

第二章空氣凈化除菌與調(diào)節(jié)設(shè)備演示文稿目前一頁\總數(shù)七十三頁\編于七點優(yōu)選第二章空氣凈化除菌與調(diào)節(jié)設(shè)備目前二頁\總數(shù)七十三頁\編于七點除菌意義好氣性微生物的生長和合成代謝產(chǎn)物都需要氧，工業(yè)生產(chǎn)上均采用空氣作為氧的來源空氣中有各種各樣的微生物，它們消耗營養(yǎng)物質(zhì)，干擾甚至破壞預(yù)定發(fā)酵的正常進行為了保證純種培養(yǎng)，必須將空氣中的微生物除去或滅活目前三頁\總數(shù)七十三頁\編于七點第一節(jié)空氣凈化除菌的方法與原理一、生物工業(yè)生產(chǎn)對空氣質(zhì)量的要求1．空氣中微生物的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。一般每升高10米，空氣中的含菌量就降低一個數(shù)量級；城市的空氣中含菌量較多，農(nóng)村的空氣中含菌量較少，一般城市空氣中雜菌數(shù)為3000~8000個／米３。目前四頁\總數(shù)七十三頁\編于七點2、生物工業(yè)生產(chǎn)對空氣質(zhì)量的要求

生物工業(yè)生產(chǎn)中對空氣質(zhì)量的要求是：無菌，無灰塵，無雜質(zhì)，無水，無油，溫度，濕度，正壓等要求；生物工業(yè)生產(chǎn)中對無菌空氣的無菌程度要求是：一般要求1000次使用周期中只允許有一個菌通過，即經(jīng)過濾后空氣的無菌程度為N=10-3。目前五頁\總數(shù)七十三頁\編于七點（3）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。總菌數(shù)的測定；重疊細菌則難以測準(zhǔn)。目前六頁\總數(shù)七十三頁\編于七點二、空氣除菌方法

熱殺菌輻射殺菌靜電除菌過濾除菌法目前七頁\總數(shù)七十三頁\編于七點熱殺菌空氣熱滅菌流程示意圖1-空氣壓縮機2-粗過濾器3-保溫管4-貯氣罐5-保溫罐6-列管式冷卻器7-渦輪壓縮機8-預(yù)熱器9-粗過濾器10-空氣吸入塔目前八頁\總數(shù)七十三頁\編于七點空氣溫度與微生物熱死滅的時間

溫度200℃250℃300℃350℃時間15.1s5.1s2.1s1.05s目前九頁\總數(shù)七十三頁\編于七點輻射殺菌種類：超聲波、X射線、β射線、γ射線、紫外線等。原理：破壞蛋白質(zhì)活性而起殺菌作用。目前十頁\總數(shù)七十三頁\編于七點目前應(yīng)用較廣泛的還是紫外線，它的波長在253.7～265nm時殺菌效力最強，它的殺菌能力與紫外線的強度成正比，與距離的平方成反比。應(yīng)用：通常用于無菌室等空氣對流不大的環(huán)境下消毒殺菌。缺點：效率低，需要套時間長，一般要結(jié)合其他方法（甲醛熏蒸等）目前十一頁\總數(shù)七十三頁\編于七點靜電除菌電極鋼絲鋼管絕緣瓶鋼板空氣出口封頭管板法蘭空氣進口靜電除塵器裝置圖管式靜電除菌器原理：利用靜電引力吸附帶電粒子而達到除菌除塵目的。懸浮于空氣中的微生物，其孢子大多帶有不同的電荷，沒有帶電荷的微粒在進入高壓靜電場時都會被電離變成帶電微粒，但對很小的微粒效率較低。目前十二頁\總數(shù)七十三頁\編于七點優(yōu)點：除塵效果好，耗能?。]處理1000m3空氣每小時耗電0.2~0.8kw），設(shè)備較小。缺點：對設(shè)備維護和安全技術(shù)措施要求較高應(yīng)用：常用于潔凈工作臺、潔凈工作室所需無菌空氣的預(yù)處理，再配合高效過濾器使用。目前十三頁\總數(shù)七十三頁\編于七點過濾除菌法介質(zhì)過濾除菌是使空氣通過經(jīng)高溫滅菌的介質(zhì)過濾層，將空氣中的微生物等顆粒阻截在介質(zhì)層中，而達到除菌的目的。目前生物工業(yè)生產(chǎn)中最常用、適用的空氣除菌方法。常用的過濾介質(zhì)有棉花、活性炭、超細玻璃纖維、石棉濾紙、PVA燒結(jié)材料過濾介質(zhì)、燒結(jié)金屬過濾介質(zhì)等。目前十四頁\總數(shù)七十三頁\編于七點常用的過濾介質(zhì)按孔隙的大小可分成兩大類：介質(zhì)間孔隙大于微生物，故必須有一定的厚度才能達到過濾除菌目的；如棉花、活性炭、玻璃纖維、有機合成纖維、燒結(jié)材料（燒結(jié)金屬、燒結(jié)陶瓷、燒結(jié)塑料）等。介質(zhì)的孔隙小于微生物，空氣通過介質(zhì)，微生物就被截留于介質(zhì)上，這稱之為絕對過濾。如微孔超濾膜等。目前十五頁\總數(shù)七十三頁\編于七點

空氣中常見雜菌的大小菌種細胞孢子寬，μm長，μm寬，μm長，μm金黃色小球菌0.5~1.0———產(chǎn)氣桿菌1.0~1.51.0~2.5——蠟樣芽孢桿菌1.3~2.08.1~25.8——普通變形桿菌0.5~1.01.0~3.0——地衣芽孢桿菌0.5~0.71.8~3.3——枯草芽孢桿菌0.5~1.11.6~4.80.5~1.00.9~1.8巨大芽孢桿菌0.9~2.12.0~10.00.6~1.20.9~1.7霉?fàn)罘种U菌0.6~1.61.6~13.60.8~1.20.8~1.8目前十六頁\總數(shù)七十三頁\編于七點三、介質(zhì)過濾除菌機理慣性沖擊滯留作用機理

攔截滯留作用機理布朗擴散作用機理重力沉降作用機理靜電吸附作用機理目前十七頁\總數(shù)七十三頁\編于七點1.慣性沖擊滯留作用機理當(dāng)微粒隨氣流以一定的速度垂直向纖維方向運動時，空氣受阻即改變運動方向，繞過纖維前進，而微粒由于它的運動慣性較大，未能及時改變運動方向隨主導(dǎo)氣流前進，于是微粒直沖到纖維的表面，由于磨擦粘附，微粒就滯留在纖維表面上。目前十八頁\總數(shù)七十三頁\編于七點２、攔截滯留作用機理當(dāng)氣流速度下降到一定值時，若微粒隨氣流慢慢靠近纖維時，受纖維所阻改變方向，繞過纖維前進，并在纖維的周邊形成一層邊界滯留區(qū)，滯留區(qū)的氣流流速更慢，當(dāng)與纖維表面接觸時就被捕集。目前十九頁\總數(shù)七十三頁\編于七點３、布朗擴散作用機理直徑很小的微粒在很慢的氣流中能產(chǎn)生一種不規(guī)則的直線運動，稱為布朗擴散。氣體分子的熱運動對空氣中細微塵粒的碰撞，使塵粒也隨之做布朗運動。塵粒越小，布朗運動越顯著。注意：布朗擴散的運動距離很短，在較大的氣速或較大的纖維間隙中是不起作用的。目前二十頁\總數(shù)七十三頁\編于七點４、重力沉降作用機理重力沉降是一個穩(wěn)定的分離作用，當(dāng)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。目前二十一頁\總數(shù)七十三頁\編于七點５、靜電吸附作用機理懸浮在空氣中的微粒大多帶有不同電荷，這些帶電的微粒會受帶異性電荷的物體所吸引而沉降。目前二十二頁\總數(shù)七十三頁\編于七點(c)擴散(b)攔截(a)慣性(d)重力(e)靜電目前二十三頁\總數(shù)七十三頁\編于七點利用慣性、攔截和擴散作用除去顆?；蛞旱蔚睦w維工作原理?？諝膺^濾空氣目前二十四頁\總數(shù)七十三頁\編于七點當(dāng)空氣流過介質(zhì)時，上述五種除菌機理同時起作用，不過氣流速度不同，起主要作用的機理也就不同。當(dāng)氣流速度較大時，除菌效率隨空氣流速的增加而增加，此時慣性沖擊起主要作用；當(dāng)氣流速度較小時，除菌效率隨氣流速度的增加而降低，此時擴散起主要作用；當(dāng)氣流速度中等時，可能是截留起主要作用。如果空氣流速過大，除菌效率又下降，則是由于已被捕集的微粒又被湍動的氣流夾帶返回到空氣中。目前二十五頁\總數(shù)七十三頁\編于七點過濾除菌效率(η)與氣速(vs)的關(guān)系目前二十六頁\總數(shù)七十三頁\編于七點第二節(jié)空氣介質(zhì)過濾除菌設(shè)備一、空氣介質(zhì)過濾除菌流程1．對空氣過濾除菌流程的要求設(shè)備要求盡量采用新技術(shù)，提高效率，減少設(shè)備，精簡設(shè)備投資、運轉(zhuǎn)費用和動力消耗，簡便操作。流程的制訂就根據(jù)所在的地理、氣候環(huán)境和設(shè)備條件而考慮。目前二十七頁\總數(shù)七十三頁\編于七點2．空氣過濾除菌流程（1）兩級冷卻、分離、加熱的空氣除菌流程目前二十八頁\總數(shù)七十三頁\編于七點2、特點兩次冷卻、分離、加熱的空氣除菌流程比較完善、典型的空氣過濾除菌流程，可適應(yīng)各種氣候條件所需設(shè)備最多，投資較大，占地面積大，阻力大兩次冷卻后又加熱，冷卻和加熱介質(zhì)消耗較多目前二十九頁\總數(shù)七十三頁\編于七點1、比較完善的空氣除菌流程，可適應(yīng)各種氣候條件，能充分地分離油水，使空氣達到低的相對濕度下進入過濾器，以提高過濾效率。2、特點：兩次冷卻、兩次分離、適當(dāng)加熱。3、尤其適用潮濕的地區(qū)，其他地區(qū)可根據(jù)當(dāng)?shù)氐那闆r，對流程中的設(shè)備作適當(dāng)?shù)脑鰷p。目前三十頁\總數(shù)七十三頁\編于七點一次冷卻、分離、加熱的空氣除菌流程（二）一次冷卻、分離、加熱的空氣除菌流程

1、流程：將壓縮空氣冷卻至20～25℃，分離析出水分后升溫使相對溫度降為60%左右，進入過濾器2、特點省去第二次冷卻、分離設(shè)備使用無油潤滑壓縮機或離心式壓縮機目前三十一頁\總數(shù)七十三頁\編于七點（三）空氣壓縮冷卻過濾除菌流程1、流程：將壓縮空氣冷卻到30～35℃、相對濕度為60%～70%以下1-粗過濾器2-空氣壓縮機3-貯罐4-冷卻器5-過濾器目前三十二頁\總數(shù)七十三頁\編于七點

2、特點空氣壓縮冷卻過濾除菌流程流程最簡單，所用設(shè)備最少適用于北方和內(nèi)陸氣候干燥地區(qū)目前三十三頁\總數(shù)七十三頁\編于七點（四）冷熱空氣間接換熱的空氣除菌流程1、流程：壓縮后的熱空氣和冷卻后的冷空氣進行熱交換1-高空采風(fēng)2-粗過濾器3-空壓機4-熱交換器5-冷卻器6、7-旋風(fēng)分離器8-空氣總過濾器9-空氣分過濾器目前三十四頁\總數(shù)七十三頁\編于七點2、特點冷熱空氣間接換熱的空氣除菌流程省去加熱介質(zhì)，熱交換器還兼作緩沖罐氣-氣換熱的傳熱系數(shù)很小，需要較大換熱面積目前三十五頁\總數(shù)七十三頁\編于七點（五）冷熱空氣直接混合的空氣除菌流程

1、流程：壓縮空氣從緩沖罐出來后分成兩部分，一部分進入冷卻器，冷卻到較低溫度，經(jīng)分離器分離水霧后與另一部分高溫氣體混合目前三十六頁\總數(shù)七十三頁\編于七點2、特點冷熱空氣直接混合的空氣除菌流程省去加熱介質(zhì)和加熱設(shè)備適用于空氣的濕含量為中等的地區(qū)要經(jīng)常根據(jù)氣候條件調(diào)節(jié)冷熱空氣的比例目前三十七頁\總數(shù)七十三頁\編于七點（六）前置高效過濾器的空氣除菌流程

1、流程：在壓縮機前設(shè)置一臺高效過濾器1-高效過濾器2-空壓機3-貯罐4-冷卻器5-絲網(wǎng)分離器6-加熱器7-過濾器目前三十八頁\總數(shù)七十三頁\編于七點1-高效過濾器2-空壓機3-貯罐4-冷卻器5-絲網(wǎng)分離器6-加熱器7-過濾器2、特點前面高效過濾，減輕后面過濾負荷多次高效過濾，空氣無菌程度比較高

吸氣阻力大，影響壓縮機的吸氣量目前三十九頁\總數(shù)七十三頁\編于七點二、空氣介質(zhì)過濾除菌設(shè)備1．粗過濾器

安裝在空氣壓縮機前的粗過濾器，其主要作用：捕集較大的灰塵顆粒，防止壓縮機受損，同時也可減輕總過濾器負荷。粗過濾器一般要求過濾效率高，阻力小，否則會增加空氣壓縮機的吸入負荷和降低空氣壓縮機的排氣量。常用的粗過濾器有：布袋過濾、填料式過濾、油浴洗滌和水霧除塵等。目前四十頁\總數(shù)七十三頁\編于七點除塵器

目前四十一頁\總數(shù)七十三頁\編于七點目前四十二頁\總數(shù)七十三頁\編于七點目前四十三頁\總數(shù)七十三頁\編于七點2．空氣壓縮機作用：增加空氣能量，克服阻力，完成輸送。常用設(shè)備：①離心式空氣壓縮機體積重量都小而流量很大、供氣均勻、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、易損部件少、維護方便、獲得的空氣不帶油霧。②低壓渦輪空氣壓縮機出口壓力：0.25~0.5MPa，輸氣量100m3/min以上。③往復(fù)式空氣壓縮機出口壓力不穩(wěn)定，易使空氣中帶入油霧。應(yīng)選用無油潤滑空氣壓縮機。目前四十四頁\總數(shù)七十三頁\編于七點空氣除菌中除去水霧油霧的原因（1）導(dǎo)致傳熱系數(shù)降低，給空氣冷卻帶來困難。（2）如果油霧的冷卻分離不干凈，帶入過濾器會堵塞過濾介質(zhì)的纖維空隙，增大空氣壓力損失。（3）黏附在纖維表面，可能成為微生物微粒穿透濾層的途徑，降低過濾效率，嚴(yán)重時還會浸潤介質(zhì)而破壞過濾效果。目前四十五頁\總數(shù)七十三頁\編于七點3、空氣貯罐作用：（1）消除脈動維持罐壓的穩(wěn)定。（2）使部分液滴在罐內(nèi)沉降。（3）保溫滅菌安全閥壓力表排氣管人孔進氣管目前四十六頁\總數(shù)七十三頁\編于七點4、汽液分離器作用：將空氣中被冷凝成霧狀的水霧和油霧粒子除去的設(shè)備。一般常用的有旋風(fēng)式和填料式。目前四十七頁\總數(shù)七十三頁\編于七點旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)簡單、阻力小、分離效率高。氣體通過進氣口的速度為10~25m/s，一般采用15~20m/s；可分離小到5um的顆粒及霧沫。目前四十八頁\總數(shù)七十三頁\編于七點填料式分離器是利用各種填料如焦炭、活性炭、磁環(huán)、金屬絲網(wǎng)、塑料絲網(wǎng)等的慣性攔截作用分離空氣中水霧或油霧。絲網(wǎng)分離器目前四十九頁\總數(shù)七十三頁\編于七點5、空氣冷卻器立式列管式熱交換器沉浸式熱交換器噴淋式熱交換器等。目前五十頁\總數(shù)七十三頁\編于七點6、空氣過濾器（1）空氣過濾除菌的對數(shù)穿透定律過濾除菌效率就是濾層所濾去的微粒數(shù)與原空氣所含微粒數(shù)的比值，它是衡量過濾設(shè)備過濾效能的指標(biāo)。式中N2/N1—過濾前后空氣中微粒濃度的比值，即穿透濾層的微粒濃度與原微粒濃度的比值（穿透率）。目前五十一頁\總數(shù)七十三頁\編于七點影響過濾效率的因素：

微粒大小、過濾介質(zhì)的種類、規(guī)格、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。目前五十二頁\總數(shù)七十三頁\編于七點對數(shù)穿透定律四點假定：

(1)過濾器中過濾介質(zhì)每一纖維的空氣流態(tài)并不因其他鄰近纖維的存在而受影響；(2)空氣中的微粒與纖維表面接觸后即被吸附，不再被氣流卷起帶走；(3)過濾器的過濾效率與空氣中微粒的濃度無關(guān)；(4)空氣中微粒在濾層中的遞減均勻，即每一纖維薄層除去同樣百分率的菌體。目前五十三頁\總數(shù)七十三頁\編于七點對數(shù)穿透定律根據(jù)四點假定有：此式稱為對數(shù)穿透定律，它表示進入濾層的微粒數(shù)與穿透濾層的微粒數(shù)之比的對數(shù)是濾層厚度的函數(shù)。式中L－－過濾介質(zhì)層厚度，m； K——過濾常數(shù)，1／m。目前五十四頁\總數(shù)七十三頁\編于七點提高過濾效率的措施1.減少進口空氣的含菌數(shù)。2.設(shè)計和安裝合理的空氣過濾器。3.降低進入總過濾器空氣的相對濕度。目前五十五頁\總數(shù)七十三頁\編于七點（2）過濾介質(zhì)棉花玻璃纖維活性碳超細玻璃纖維紙石棉濾板燒結(jié)材料過濾介質(zhì)：如PVA新型過濾介質(zhì)：如PVDF、PTFE目前五十六頁\總數(shù)七十三頁\編于七點（3）過濾器的結(jié)構(gòu)①纖維介質(zhì)深層過濾器結(jié)構(gòu)：立式圓筒形，內(nèi)部填充過濾介質(zhì)（棉花、玻璃纖維、超細玻璃纖維等）；介質(zhì)區(qū)圓筒外裝有夾套，其作用是消毒時對過濾介質(zhì)間接加熱?？諝膺M出口管的安裝；安全閥、壓力表、排污孔深層纖維介質(zhì)空氣過濾器進氣口壓緊架出氣口纖維介質(zhì)換熱夾套活性炭目前五十七頁\總數(shù)七十三頁\編于七點纖維介質(zhì)深層過濾器深層纖維介質(zhì)空氣過濾器進氣口壓緊架出氣口纖維介質(zhì)換熱夾套活性炭纖維介質(zhì)主要有棉花、玻璃纖維、超細玻璃纖維?？諝膺^濾器的尺寸：式中qv－空氣流過濾器時的體積流量，m3/s;

vs－空截面空氣流速，m/s。目前五十八頁\總數(shù)七十三頁\編于七點填充物安裝順序：孔板－鐵絲網(wǎng)－麻布－棉花－麻布－活性炭－麻布－棉花－麻布－鐵絲網(wǎng)－孔板目前五十九頁\總數(shù)七十三頁\編于七點過濾器的滅菌自下而上通入0.2~0.4MPa（表壓）的干燥蒸汽，維持45min，然后用壓縮空氣吹干備用?？傔^濾器每月滅菌一次；分過濾器每批發(fā)酵前均進行滅菌。目前六十頁\總數(shù)七十三頁\編于七點②平板式纖維紙過濾器由罐體、頂蓋、濾層、夾層和緩沖層構(gòu)成。纖維紙平板過濾器

目前六十一頁\總數(shù)七十三頁\編于七點③管式過濾器當(dāng)過濾面積要求很大的時候，可將過濾介質(zhì)卷裝在孔管上。注意：要防止空氣從紙縫走短路。目前六十二頁\總數(shù)七十三頁\編于七點④接迭式低速過濾器將長長的過濾紙折成瓦楞狀，安裝在楞條制成的濾框內(nèi)，濾紙周邊用環(huán)氧樹脂于濾框黏結(jié)密封。濾框用墊片密封。目前六十三頁\總數(shù)七十三頁\編于七點應(yīng)用：過濾阻力很小而過濾效率要求很高的場合。使用時加設(shè)預(yù)過濾設(shè)備，或用靜電除塵配合，或用玻璃纖維或泡沫塑料的中效過濾器配合，可延長壽命。煙霧法檢查密封性能。目前六十四頁\總數(shù)七十三頁\編于七點第三節(jié)空氣調(diào)節(jié)設(shè)備生物工業(yè)生產(chǎn)對空氣調(diào)節(jié)的要求

生物工業(yè)生產(chǎn)需要潔凈的環(huán)境、適宜的空氣溫度和空氣壓強。

潔凈空間：指空氣中微粒受控制的空間。

潔凈度級數(shù)(英制)：每1ft3空氣中，粒徑大于等于0.5μm的最大允許粒子數(shù)。潔凈度級數(shù)(國際制)：每1m3空氣中，粒徑大于等于0.5μm的最大允許粒子數(shù)的常數(shù)對數(shù)值。目前