空气净化除菌与调节设备.ppt

第三章 空气净化除菌与调节设备,第一节 空气净化除菌的方法和原理 第二节 空气介质过滤除菌设备 第三节 空气调节设备,一、生物工业生产对空气质量的要求,1、空气中微生物的分布 2、发酵对空气无菌程度的要求 3、空气含菌量测定 难以准确测定，一般采用培养法和光学法。,二、空气净化除菌方法,空气除菌就是除去或杀灭空气中的微生物。 除去方法：静电吸附、介质过滤。 杀灭方法：辐射、热杀菌、化学药物杀菌。,1、热杀菌 依靠加热后使微生物体内蛋白质（酶）氧化而致死亡 超声波、高能阴极射线、X射线、射线、射线、紫外线理论上都能破坏蛋白质活性而起杀菌作用。但由于具体的杀菌机理不是很清楚，目前应用较广泛的还是紫外线。,2、辐射杀菌,3、静电除菌,利用静电引力来吸附带电离子而达到除尘灭菌的目的，当产生的引力等于或小于气流对微粒的拖带力或微粒布朗运动的动量时，微粒就不能被吸附而沉降,4、过滤除菌,目前生物加工过程中最常用的获得大量无菌空气的常规方法 ：一类是介质间孔隙大于微生物直径，故必须有一定厚度的介质滤层才能达到过滤除菌的目的，；而另一类介质的孔隙小于细菌，含细菌等微生物的空气通过介质，微生物就被截留于介质上实现过滤除菌，称之为绝对过滤。,热杀菌,空气热灭菌流程示意图 1-空气压缩机 2-粗过滤器 3-保温管 4-贮气罐 5-保温罐 6-列管式冷却器 7-涡轮压缩机 8-预热器 9-粗过滤器 10-空气吸入塔,静电除菌,静电除尘器装置图,管式静电除菌器,三、介质过滤除菌机理,当气流通过滤层时由于滤层纤维网格的层层阻碍，迫使气流无数次改变运动速度和运动方向而绕过纤维前进，从而导致微粒对滤层纤维产生惯性冲击、重力沉降、拦截、布朗扩散、静电吸附等作用而把微生物滞留在纤维表面。,1、惯性冲击滞留作用机理 2、拦截滞留作用机理 3、布朗扩散作用机理 4、重力沉降作用机理 5、静电吸附作用机理,(c)扩散,(b)拦截,(a)惯性,(d)重力,(e)静电,利用惯性、拦截和扩散作用除去颗粒或液滴的纤维工作原理,空气,过滤空气,一、空气介质过滤除菌流程,1、两级冷却、分离、加热的空气除菌流程,1）比较完善的空气除菌流程，可适应各种气候条件，能 充分地分离油水，使空气达到低的相对湿度下进入过滤器，以提高过滤效率。 2）特点：两次冷却、两次分离、适当加热。 3）尤其适用潮湿的地区，其他地区可根据当地的情况，对流程中的设备作适当的增减。,2、冷热空气直接混合式空气除菌流程,1）压缩空气从贮罐出来后分成两部分，一部分进入冷却器，冷却到较低温度，经分离器分离水、油雾后与另一部分未处理过的高温压缩空气混合。 2）特点是可省去第二次冷却后的分离设备和空气加热设备，流程比较简单，利用压缩空气来加热析水后的空气，冷却水用量少等。 3）适用于中等含湿地区，但不适合于空气含湿量高的地区 。,3、高效前置过滤空气除菌流程,1）利用压缩机的抽吸作用，使空气先经中、高效过滤后，再进入空气压缩机，这样就降低了主过滤器的负荷。 2）特点是采用了高效率的前置过滤设备，使空气经过多次过滤，因而所得的空气无菌程度比较高。,4、利用热空气加热冷空气的流程,利用压缩后热空气和冷却后的冷空气进行交换，使冷空气的温度升高，降低相对湿度。,二、空气介质过滤除菌设备,（一）空气预处理过程设备 1、空气预处理的作用与原理,目的是两个： 1) 提高压缩空气的洁净度，降低空气过滤器的负荷； 2) 去除压缩后空气中所带的油水，以合适的空气湿度和温度进入空气过滤器。,原理： 高度每上升10m，空气中微生物量下降一个数量级，尽量提高吸入口的高度，以减少吸入空气的尘埃含量和微生物含量。并在空气吸入口处设置粗过滤器 。,2、空气预处理设备,1）粗过滤器 安装在空气压缩机前的粗过滤器，其主要作用：捕集较大的灰尘颗粒，防止压缩机受损，同时也可减轻总过滤器负荷。 粗过滤器一般要求过滤效率高，阻力小，否则会增加空气压缩机的吸入负荷和降低空气压缩机的排气量。 常用的粗过滤器有：布袋过滤、填料式过滤、油浴洗涤和水雾除尘等。,2）空气压缩机 分为离心式空气压缩机和往复式空气压缩机两种。 3）空气贮罐 贮气罐的作用： （1）消除脉动维持罐压的稳定。（2）使部分液滴在罐内沉降。（3）保温灭菌。,作用：消除压缩机排出空气量的脉冲，维持稳定的空气压力，同时也可以利用重力沉降作用分离部分油雾。,空气贮罐,4）气液分离器,作用：将空气中被冷凝成雾状的水雾和油雾粒子除去的设备。 一般常用的有旋风式和填料式。,（1）旋风分离器 （2）丝网分离器,填料式分离器是利用各种填料如焦炭、活性炭、磁环、金属丝网、塑料丝网等的惯性拦截作用分离空气中水雾或油雾。,汽液分离器,5）空气冷却器 （1）立式列管式热交换器 （2）喷淋式热交换器 （3）沉浸式热交换器 （4）板翘式热交换器,（二）空气过滤器,1、常用过滤介质,1.棉花 2.玻璃纤维 3.活性碳 4.超细玻璃纤维纸 5.石棉滤板 6.烧结材料过滤介质：如PVA 7.新型过滤介质：如PVDF、PTFE,2、过滤器的结构,1）纤维状或颗粒介质过滤器,孔板铁丝网麻布棉花麻布活性炭麻布棉花麻布铁丝网孔板,2）过滤纸类过滤器,型式有旋风式和套筒式两种 :,由罐体、顶盖、滤层、夹层和缓冲层构成。,过滤器的结构,管式过滤器,接迭式低速过滤器,新型过滤器的结构JPF空气过滤器,过滤器的结构 YUD-Z空气过滤器,生物工业生产的空气调节,生物工业生产对空气调节的要求 生物工业生产需要洁净的环境、适宜的空气温度和空气压强。 洁净空间：指空气中微粒受控制的空间。 洁净度级数(英制)：每1ft3空气中，粒径大于等于0.5m的最大允许粒子数。 洁净度级数(国际制)：每1m3空气中，粒径大于等于0.5m的最大允许粒子数的常数对数值。,空气洁净级数,空气调节流程,湿空气的性质 湿度 空气湿度x(湿含量)：湿空气中所含的水蒸气质量与所含的干空气质量之比。,相对湿度 相对湿度：湿空气中水蒸气分压与同温下水的饱和蒸气压之比。,空气的增减湿原理,空气增湿机理,水,M,N,空气,xi,x,水分,t,tw,ti,潜热,显热,空气减湿机理,显热,空气的增湿和减湿方法 增湿方法 1.往空气中通入直接蒸汽； 2.喷水； 3.空气混合增湿；,减湿方法 1.喷