空氣過濾除菌設備的認知與操作-空氣過濾除菌設備

生物工程設備項目四粗過濾器（1）布袋過濾器布袋過濾器的結(jié)構(gòu)最簡單，只要將濾布縫制成與骨架形狀相同的布袋，緊套于進氣管的骨架上，并縫緊所有會造成短路的空隙。它的過濾效率和阻力損失取決于所選用的濾布特性和過濾面積。布質(zhì)結(jié)實細致，則過濾效率高，但阻力大。最好采用毛質(zhì)絨布，效果較好，現(xiàn)多采用合成纖維濾布。一般來說，氣流速度越大，阻力越大，過濾效率越低。氣流速度一般為2～2.5m3/(m2·min)。濾布要定期清洗，以減少阻力損失。（2）填料式粗過濾器填料式粗過濾器一般用油浸鐵回絲、玻璃纖維或其他合成纖維等作填料。其特點是：①過濾效果比較好；②阻力損失較?。虎劢Y(jié)構(gòu)比較復雜；④占地面積較大；⑤內(nèi)部填料需經(jīng)常洗換，操作比較麻煩。（3）油浴洗滌裝置（4）水霧除塵裝置水霧除塵裝置的結(jié)構(gòu)如圖1.4-6所示?？諝鈴脑O備底部進入，經(jīng)上部噴下的水霧洗滌，將空氣中的灰塵、微生物微粒粘附沉降，從器底排出。帶有微細水霧的潔凈空氣經(jīng)上部過濾網(wǎng)過濾后排出，進入壓縮機。經(jīng)洗滌后的空氣可除去大部分的微粒和小部分微小粒子，一般對0.5μm粒子的過濾效率為50％～70％，對1.0μm粒子的過濾效率為55％～88％，對5μm以上粒子的過濾效率為80％～99％。洗滌室內(nèi)空氣流速不能太大，一般為l～2m/s，否則空氣中夾帶的水霧太多，會降低壓縮機的排氣量。生物工程設備項目四空氣過濾器（1）過濾除菌效過濾除菌效率就是濾層所濾去的微粒數(shù)與原空氣中所含有的微粒數(shù)之比，它是衡量過濾設備過濾效果的重要指標，即：

式中——過濾前空氣中的微粒含量，個/m3；——過濾后空氣中微粒含量，個/m3。（2）穿透率穿透濾層的微粒數(shù)與原微粒數(shù)的比值，稱為穿透率，用表示。實踐證明，空氣過濾器的過濾除菌效率主要與空氣中微粒的直徑、過濾介質(zhì)的種類和纖維直徑、介質(zhì)的填充密度、濾層厚度及通過的氣流速度等因素有關。（3）過濾介質(zhì)

過濾介質(zhì)的好壞不但影響到介質(zhì)的消耗量、過濾過程的動力消耗、操作勞動強度、維護管理等，而且決定設備的結(jié)構(gòu)、尺寸，還關系到運轉(zhuǎn)過程的可靠性。

生物工程中，空氣過濾除菌對介質(zhì)的要求是吸附性強、阻力小、空氣流量大、能耐干熱，常用的傳統(tǒng)的過濾介質(zhì)有棉花（未脫脂）、活性炭、玻璃纖維、超細玻璃纖維紙、化學纖維等，新興的微孔濾膜過濾器已經(jīng)是定型產(chǎn)品。（4）纖維介質(zhì)深層過濾器纖維介質(zhì)深層過濾器的結(jié)構(gòu)如圖4.3-6所示。通常為立式圓筒形，內(nèi)部充填過濾介質(zhì)，空氣由下向上通過過濾介質(zhì)，以達到除菌目的。纖維介質(zhì)主要有棉花、玻璃纖維、超細玻璃纖維等?？战孛婵諝饬魉僖话銥?.1～0.3.圖4.3-6纖維介質(zhì)深層過濾器1—進氣口；2—壓緊架；3—出氣口；4—纖維介質(zhì)；5—換熱夾套；6—活性炭填充物按下面順序安裝：孔板一鐵絲網(wǎng)一麻布一棉花一麻布一活性炭—麻布一棉花一麻布一鐵絲網(wǎng)一孔板安裝介質(zhì)時要求緊密均勻。壓緊裝置有多種形式，可以在周邊用固定螺栓壓緊，也可用中央螺栓壓緊，也可以利用頂蓋的密封螺栓壓緊，其中頂蓋壓緊比較簡便。有些工廠為了防止棉花受潮下沉后松動，在壓緊裝置上加裝緩沖彈簧，彈簧的作用是在一定的位移范圍內(nèi)保持對孔板的—定壓力，其結(jié)構(gòu)如圖4.3-7所示。圖4.3-7過濾介質(zhì)的彈簧壓緊裝置1—殼體；2—過濾介質(zhì)；3—壓緊孔板；4—壓緊螺桿；5—壓緊支座；6—彈簧套；7—彈簧（5）平板式纖維紙過濾器這種過濾器適合充填薄層的過濾板或過濾紙，其結(jié)構(gòu)如圖4.3-8所示。它是由罐體、頂蓋、濾層、夾板和緩沖濾層等構(gòu)成，空氣從罐體中部沿切線方向進入，空氣中的水霧沉于底部，由排污管排出?？諝饨?jīng)緩沖濾層通過下孔扳經(jīng)薄層介質(zhì)過濾后，從上孔板進入頂蓋排氣孔排出.（6）管式過濾器平板式過濾器的過濾面積局限于圓筒的截面積，當過濾面積要求較大時，則設備直徑很大。若將過濾介質(zhì)卷裝在孔管上，如圖4.3-9所示，單位體積的過濾面積比平板式大得多。但卷裝濾紙時要防止空氣從紙縫走短路。圖4.3-9管式過濾器1—銅絲網(wǎng)；2—麻布；3—濾紙；4—扎緊帶；5—濾筒（7）折疊式低速過濾器在一些要求過濾阻力很小而過濾效率比較高的場合，如潔凈工作臺、潔凈工作室或自吸式發(fā)酵罐等，都需要低速過濾器以滿足其低阻力的要求。超細玻璃纖維紙的過濾特性是氣流速度越低過濾效率越高，可設計一種過濾面積很大的過濾器，其濾框（濾芯）和過濾器結(jié)構(gòu)如圖4.3-10所示。（8）空氣過濾器的操作要點①為了使空氣過濾器始終保持干燥狀態(tài)，當過濾器用蒸氣滅菌時，應事先將蒸汽管和過濾器內(nèi)部的冷凝水放掉，滅菌蒸汽的壓力應保持在0.17～0.2MPa（表壓）；②開始時先將夾套預熱（有的空氣過濾器無夾套則不需預熱）,然后將蒸汽直接沖入介質(zhì)層中。小型過濾器的滅菌時間約為半小時，蒸汽從上向下沖；大型過濾器的滅菌時間約為l小時，蒸汽一般先從下向上沖半小時，再從上向下沖半小時；③過濾器滅菌后應立即引入空氣,以便將介質(zhì)層內(nèi)部的水分吹出，但溫度不宜過高，以免介質(zhì)被烤焦或焚化。蒸汽壓力和排氣速度不宜過大，以避免過濾介質(zhì)被沖翻而造成短路。④在使用過濾器時，如果發(fā)酵罐的壓力大于過濾器的壓力（這種情況主要發(fā)生在突然停止進空氣或空氣壓力忽然下降時），則發(fā)酵液會倒流到過濾器中來。因此，在過濾器通往發(fā)酵罐的管道上應安裝單向閥門，操作時必須予以注意。生物工程設備項目四空氣冷卻器常用的空氣冷卻器有立式列管式熱交換器、沉浸式熱交換器、噴淋式熱交換器等。由于空氣的給熱系數(shù)很低，設計時應采取有效措施來提高其給熱系數(shù)，否則將會大大地增加傳熱面積。當使用列管換熱器時，若水質(zhì)條件許可，可安排空氣走管內(nèi)，沿著多管程流動，以提高空氣流速。若水質(zhì)條件不允許，空氣在殼體流動，為增強空氣在殼體內(nèi)的湍動可在換熱器殼體內(nèi)裝設若干塊與管束垂直的擋板，以增強空氣的給熱系數(shù)?？諝饫鋮s器采用新型的板翹式熱交換器以強制流動的冷空氣作為冷卻介質(zhì)，傳熱系數(shù)最大可達1260kJ/(m2·h·℃)。對于沉浸式和噴淋式換熱器，在設計時應保證一定的空氣流速，一般選擇空氣流速為5～l0m/s。生物工程設備項目四空氣壓縮機空氣壓縮機的作用是提供能量，克服輸送系統(tǒng)中的各種阻力。生物工程中，常用的空氣壓縮機有渦輪式和往復式兩種。（1）渦輪式空氣壓縮機渦輪式空氣壓縮機一般由電機直接帶動渦輪，靠渦輪高速旋轉(zhuǎn)時所產(chǎn)生的“空穴”作用，吸入空氣并使其獲得較高的離心力，再通過固定的導輪和渦輪形機殼，使部分動能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能后輸出。其特點是：①輸氣量大；②輸出空氣壓力穩(wěn)定；③工作效率高；④設備緊湊，占地面積小；⑤無易損部件；⑥獲得的空氣不帶油霧。（2）往復式空氣壓縮機往復式空氣壓縮機是靠活塞在氣缸內(nèi)的往復運動而將空氣吸入和壓出的，因此出口壓力不夠穩(wěn)定，且氣缸內(nèi)要加入潤滑油，易使空氣中帶進油霧，導致傳熱系數(shù)降低，給空氣冷卻帶來困難?！绻挽F的冷卻分離不干凈，帶人過濾器會堵塞過濾介質(zhì)的纖維間隙，增大空氣壓力損失。它粘附在纖維表面，可能會降低過濾效率，嚴重時還會浸潤介質(zhì)而破壞過濾效果。因此有的工廠將L形往復式空氣壓縮機氣缸的供油管道拆除，改裝為由二硫化鉬氟塑料制成的自潤滑活塞環(huán)，既可大大地減少耗油，又消除了油霧的污染。生物工程設備項目四空氣貯罐由于往復式壓縮機排氣壓力不穩(wěn)定，在其后應安裝空氣貯罐。因此，空氣貯罐的作用是：①消除壓縮機排氣量的脈沖，維持穩(wěn)定的空氣壓力；②利用重力沉降作用分離部分油霧；③讓氣體在高溫條件下維持一定時間，達到殺菌目的。大多數(shù)情況下，貯罐緊接著壓縮機之后安裝?？諝赓A罐結(jié)構(gòu)簡單，如圖4.3-3所示，是一個裝有安全閥、壓力表的空罐殼體。有些單位在罐內(nèi)裝設冷卻蛇管，利用空氣冷卻器排出的冷卻水進行冷卻，提高冷卻水的利用率。也有的在貯罐內(nèi)加裝導筒，使進入貯罐的熱空氣沿一定路線流動，以延長停留時間，增強熱殺菌的效果。圖4.3-3空氣貯罐1—安全閥；2—壓力表；3—進氣管；4—排污口；5—入孔；6—排氣管生物工程設備項目四氣液分離器氣液分離器的作用是將空氣中的水霧和油霧除去。氣液分離器的形式很多，常用的有旋風式和填料式。（1）旋風分離器旋風分離器是利用氣流從切線方向進入容器時在容器內(nèi)形成旋轉(zhuǎn)運動時產(chǎn)生的離心力來分離重度較大的微粒。旋風分離器的結(jié)構(gòu)如圖4.3-4所示，其設計要求是：①直徑不要太大。因為氣流旋轉(zhuǎn)運動時所產(chǎn)生的離心力與分離器半徑成反比，若半徑越大，則分離效率越低；②進口的氣流速度要適當。旋轉(zhuǎn)氣流所產(chǎn)生的離心力與氣流速度的平方成正比，故若氣流速度越小，則分離效果越差。但若氣流速度過大，則能量損失多，同時也會產(chǎn)生渦流而降低分離效率。一般進口氣流速度為15～25m/s，出口氣流速度為4～8m/s。旋風分離器的特點是：①對于分離10μm以上的微粒效率較高，一般冷凝水霧粒的大小為10～20μm；②結(jié)構(gòu)簡單；③制造方便。（2）填料式分離器填料式分離器是利用填料的慣性攔截作用，將空氣中的水霧和油霧分離出來。常用的填料有焦炭、活性炭、瓷環(huán)、金屬絲網(wǎng)、塑料絲網(wǎng)等。填料式分離器的結(jié)構(gòu)如圖4.3-5所示。瓷環(huán)比表