空气除菌及调节设备培训课件

1、空气除菌及调节设备培训课件3.1.1 空气除菌空气除菌意义：保证纯种培养，杀死或除去空气中的意义：保证纯种培养，杀死或除去空气中的微生物，满足发酵工业的要求。微生物，满足发酵工业的要求。空气含菌量的测定：过滤法、撞击法、沉降空气含菌量的测定：过滤法、撞击法、沉降法、简易定量测定法、光散射粒子计数法法、简易定量测定法、光散射粒子计数法除菌方法：辐射杀菌、加热杀菌、静电除菌、除菌方法：辐射杀菌、加热杀菌、静电除菌、介质过滤除菌介质过滤除菌3.1 空气除菌设备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

2、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。1立方英尺=1（ft3）=0.0283立方米（m3）=28.317升（liter） 1美加仑(gal)= 3.785升1英加仑(gal)= 4.546升空气洁净级数空气洁净级数空气洁净空气洁净级数级数(英制英制)粒径粒径0.5m的最的最大微粒数（个大微粒数（个/ft3）粒径粒径0.5m的的最大微粒数（个最大微粒数（个/m3）空气洁净空气洁净级数级数(国际国际)10010010010035003500M3.5M3.510001000100010003500035000M4.5M4

3、.510000100001000010000350000350000M5.5M5.510000010000010000010000035000003500000M6.5M6.5 1 1空气压缩冷却过滤流程空气压缩冷却过滤流程 此除菌流程是一个设备较简单的空气除菌此除菌流程是一个设备较简单的空气除菌流程，它由压缩机、贮罐、空气冷却器和流程，它由压缩机、贮罐、空气冷却器和过滤器组成。过滤器组成。 空气压缩冷却过滤流程空气压缩冷却过滤流程1-粗过滤器粗过滤器 2-空气压缩机空气压缩机 3-贮罐贮罐 4-冷却器冷却器 5-过滤器过滤器过滤空气过滤空气 它只能适用于那些气候寒冷、相对湿度它只能适用于那些

4、气候寒冷、相对湿度很低的地区。很低的地区。 这种流程在使用蜗轮式空气压缩机或无这种流程在使用蜗轮式空气压缩机或无油润滑空压机的情况下效果是好的。油润滑空压机的情况下效果是好的。 采用普通空气压缩机时，应加装丝网分采用普通空气压缩机时，应加装丝网分离器先将油雾除去。离器先将油雾除去。 它可以适应各种气候条件，能充分地分它可以适应各种气候条件，能充分地分离空气中含有的水分，使空气在低的相对离空气中含有的水分，使空气在低的相对湿度下进入过滤器，提高过滤除菌效率。湿度下进入过滤器，提高过滤除菌效率。 这种流程的特点是：这种流程的特点是：2次冷却、次冷却、2次分离、次分离、适当加热。适当加热。 此流程尤

5、其适用于潮湿的南方地区。此流程尤其适用于潮湿的南方地区。 旋风分离器旋风分离器1.高效过滤器高效过滤器 2.空压机空压机 3.贮罐贮罐 4.冷却器冷却器 5.丝网分离器丝网分离器6.加热器加热器 7.过滤器过滤器 高效前置过滤除菌流程的特点是无菌高效前置过滤除菌流程的特点是无菌程度高。程度高。 高效前置过滤器采用泡沫塑料（静电高效前置过滤器采用泡沫塑料（静电除菌）和超细纤维纸串联使用作过滤除菌）和超细纤维纸串联使用作过滤介质。介质。利用热空气加热冷空气的除菌流程利用热空气加热冷空气的除菌流程1-高空采风高空采风 2-粗过滤器粗过滤器 3-空压机空压机 4-热交换器热交换器 5-冷却器冷却器 6

6、、7-旋风分离器旋风分离器 8-空气总过滤器空气总过滤器 9-空气分过滤器空气分过滤器 此流程适用于中等湿含量的地区。此流程适用于中等湿含量的地区。 其特点是：可省去第二冷却分离设备和其特点是：可省去第二冷却分离设备和空气再加热设备，流程比较简单，冷却水空气再加热设备，流程比较简单，冷却水用量较少，利用压缩空气的热量来提高空用量较少，利用压缩空气的热量来提高空气温度。气温度。 但此流程的空气冷却温度和空气分配比但此流程的空气冷却温度和空气分配比的关系随所吸取空气的参数而变化，常常的关系随所吸取空气的参数而变化，常常需要进行具体的计算而给予调节。需要进行具体的计算而给予调节。1.粗滤器粗滤器 2

7、.空压机空压机 3.空气贮罐空气贮罐 4.沉浸式空气冷却器沉浸式空气冷却器 5.油水分离器油水分离器 6.二级空气冷却管二级空气冷却管 7.除雾器除雾器 8.空气加热器空气加热器 9.空气过滤器空气过滤器 10.金属微孔管过滤器（或上接纤维纸过滤器）金属微孔管过滤器（或上接纤维纸过滤器）（一）吸风塔（一）吸风塔吸风塔的高度吸风塔的高度10m10m。吸风塔内的空吸风塔内的空气流速不能太气流速不能太快。快。8m/s8m/s 作用：粗过滤器安装在空气压缩机前，作用：粗过滤器安装在空气压缩机前，主要起捕集较大的灰尘颗粒，防止其主要起捕集较大的灰尘颗粒，防止其进入压缩机而造成压缩机磨损，同时进入压缩机而

8、造成压缩机磨损，同时也减轻总过滤器的负荷。也减轻总过滤器的负荷。 要求：粗过滤器的过滤效率要高，阻要求：粗过滤器的过滤效率要高，阻力要小。力要小。 常用的粗过滤器有：布袋过滤、填料常用的粗过滤器有：布袋过滤、填料式过滤、油浴洗涤和水雾除尘等。式过滤、油浴洗涤和水雾除尘等。 布袋过滤结构最简单，只要将滤布缝制成与布袋过滤结构最简单，只要将滤布缝制成与骨架相同形状的布袋，紧套于焊在进气管的骨架骨架相同形状的布袋，紧套于焊在进气管的骨架上，并缝紧所有会造成短路的空隙。上，并缝紧所有会造成短路的空隙。 它的过滤效率和阻力损失要视所选用的滤布特它的过滤效率和阻力损失要视所选用的滤布特性和过滤面积而定。性

9、和过滤面积而定。 布质结实细致，则过滤效率高，但阻力大。布质结实细致，则过滤效率高，但阻力大。 最好采用毛质绒布效果较好，现多采用合成纤最好采用毛质绒布效果较好，现多采用合成纤维滤布。维滤布。 一般来说气流速度越一般来说气流速度越大，则阻力越大，且过滤大，则阻力越大，且过滤效率也低。效率也低。 气流速度一般为气流速度一般为22.5 m3/（m2min），），空气阻力大约为空气阻力大约为6001200Pa。 滤布要定期清洗，以滤布要定期清洗，以减少阻力损失和提高过滤减少阻力损失和提高过滤效率。效率。 绒布或聚氨酯泡沫塑料无纺布粗过滤层亚高效过滤层流速0.5m/s流速0.20.5m/s 根据全厂发

10、酵工艺所需的空气流量、根据全厂发酵工艺所需的空气流量、克服压缩空气输送过程的阻力和克服克服压缩空气输送过程的阻力和克服发酵罐的液柱高度所需的压强来选用发酵罐的液柱高度所需的压强来选用空气压缩机型号。空气压缩机型号。提供生产用的空气有提供生产用的空气有0.20.20.3Mpa0.3Mpa压压力（低压压缩空气）。力（低压压缩空气）。 提供大量低压空气的最理想设备是涡轮提供大量低压空气的最理想设备是涡轮式空气压缩机。式空气压缩机。 涡轮式空气压缩机一般由电机直接带动涡轮式空气压缩机一般由电机直接带动涡轮，靠涡轮高速旋转时所产生的涡轮，靠涡轮高速旋转时所产生的“空穴空穴”现象，吸入空气并使其获得较高的

11、离心力，现象，吸入空气并使其获得较高的离心力，再通过固定的导轮和涡轮形机壳，使部分再通过固定的导轮和涡轮形机壳，使部分动能转变为静压后输出。动能转变为静压后输出。 涡轮式空气压缩机输气量大，输出涡轮式空气压缩机输气量大，输出空气压力稳定，效率高，设备紧凑，空气压力稳定，效率高，设备紧凑，占地面积小，无易损部件，获得的占地面积小，无易损部件，获得的空气不带油雾。空气不带油雾。 适用于生物工业的是低压涡轮空气适用于生物工业的是低压涡轮空气压缩机，出口压力一般为压缩机，出口压力一般为0.250.5MPa。 低压涡轮空气压缩机有单级的和低压涡轮空气压缩机有单级的和多级的，后者还可分段多级的，后者还可分

12、段。 输气量输气量100m3/min，最大，最大12000m3/min。 往复式空气压缩机是靠活塞在汽缸内往复式空气压缩机是靠活塞在汽缸内的往复运动而将空气抽吸和压出的，的往复运动而将空气抽吸和压出的，因此出口压力不够稳定。因此出口压力不够稳定。 因气缸内要加入润滑活塞用的润滑油，因气缸内要加入润滑活塞用的润滑油，使空气中带进油雾。使空气中带进油雾。 （1）传热系数降低，给空气冷却带来）传热系数降低，给空气冷却带来困难；困难； （2）油雾带入过滤器会堵塞过滤介质）油雾带入过滤器会堵塞过滤介质的纤维间隙而增大空气压力损失；的纤维间隙而增大空气压力损失； （3）油雾粘附在纤维表面形成微生物）油雾粘

13、附在纤维表面形成微生物微粒穿透过滤层的途径，降低过滤效率。微粒穿透过滤层的途径，降低过滤效率。 选用无油润滑的往复式选用无油润滑的往复式压缩机也可解决油雾的污压缩机也可解决油雾的污染和影响。染和影响。 目前许多工厂采用一种目前许多工厂采用一种简易的方法，将现有的简易的方法，将现有的L型往复式空气压缩机拆除型往复式空气压缩机拆除气缸供油管道，改装由二气缸供油管道，改装由二硫化钼氟塑料制成的自润硫化钼氟塑料制成的自润滑活塞环。滑活塞环。 往复式空气压缩机有单缸、多缸之分，多缸中往复式空气压缩机有单缸、多缸之分，多缸中又有又有V形、形、W形、形、L形、形、H形对置式等气缸排列式。形对置式等气缸排列式

14、。 若以出口压力来分类，往复式空气压缩机可分若以出口压力来分类，往复式空气压缩机可分成高压（成高压（8100MPa）、中压（）、中压（18MPa）及低压（及低压（1MPa以下）之分。以下）之分。 目前国内生产的低压往复式压缩机大多是双缸目前国内生产的低压往复式压缩机大多是双缸二级压缩的。二级压缩的。 双缸二级压缩机又以双缸二级压缩机又以L形的设计最为普遍。形的设计最为普遍。 生物工业生产，常把二级压缩机的高压气缸改生物工业生产，常把二级压缩机的高压气缸改为可以单独吸入新鲜空气的低压气缸。为可以单独吸入新鲜空气的低压气缸。 采用往复式空气压缩机的除菌流采用往复式空气压缩机的除菌流程中需具有粗过滤

15、器和空气贮罐。程中需具有粗过滤器和空气贮罐。 粗过滤器起着预先过滤大颗粒灰粗过滤器起着预先过滤大颗粒灰尘，提高压缩机使用寿命的作用。尘，提高压缩机使用寿命的作用。 空气贮罐是作为缓冲往复式压缩空气贮罐是作为缓冲往复式压缩机的排气脉冲，稳定压力使用的。机的排气脉冲，稳定压力使用的。 利用高速旋转的螺杆在汽缸里利用高速旋转的螺杆在汽缸里瞬时组成空腔并因螺杆的运动瞬时组成空腔并因螺杆的运动把腔间内空气压缩后输出。把腔间内空气压缩后输出。 螺杆式压缩机分单杆压缩机和螺杆式压缩机分单杆压缩机和双螺杆压缩机。双螺杆压缩机。 这类压缩机是整机安装，占地这类压缩机是整机安装，占地面积小，压缩空气中不含油雾面积

16、小，压缩空气中不含油雾且排气平稳。且排气平稳。 因其维护保养技术要求比较高，因其维护保养技术要求比较高，适合大中型发酵企业采用。适合大中型发酵企业采用。空气压缩机为定型产品，可根据工艺要求的风量、风压空气压缩机为定型产品，可根据工艺要求的风量、风压及其他性能参数，从空气压缩机的产品目录中选择定购。及其他性能参数，从空气压缩机的产品目录中选择定购。 作用：作用：1.消除压缩机排出空气量的脉冲，维持稳消除压缩机排出空气量的脉冲，维持稳定的空气压力；定的空气压力；2.让高温的空气在贮罐里停留一定的时间，让高温的空气在贮罐里停留一定的时间，起到空气的部分杀菌作用起到空气的部分杀菌作用3.利用重力沉降作

17、用分离部分油雾。利用重力沉降作用分离部分油雾。 大多数是将贮罐紧接着压缩机安装。大多数是将贮罐紧接着压缩机安装。贮罐大小按经验公式计算：贮罐大小按经验公式计算： V 0.10.2VC式中式中 V贮罐体积，贮罐体积，m3； Vc压缩机的排气量，压缩机的排气量，m3min。安全阀安全阀压力表压力表排气管排气管人孔人孔进气管进气管 压缩空气要切向进入空气贮罐压缩空气要切向进入空气贮罐 有的在罐内装冷却蛇管。有的在罐内装冷却蛇管。 也有的在贮罐内加装导筒。也有的在贮罐内加装导筒。排污阀 空气冷却器的作用是使压缩空气除水减湿。空气冷却器的作用是使压缩空气除水减湿。 设计时应根据空气冷却过程的特点进行考虑

18、设计时应根据空气冷却过程的特点进行考虑 常用的类型有：立式列管式热交换器、沉浸式热常用的类型有：立式列管式热交换器、沉浸式热交换器、喷淋式热交换器等。交换器、喷淋式热交换器等。 设计时应采用恰当的措施来提高它的给热系数。设计时应采用恰当的措施来提高它的给热系数。最好办法是增加空气的流速。最好办法是增加空气的流速。 在计算冷却器的热交换量时应注意，除了使压缩在计算冷却器的热交换量时应注意，除了使压缩空气冷却外，在析出水分的情况下还应加入水分空气冷却外，在析出水分的情况下还应加入水分冷凝时所释出的汽化潜热。冷凝时所释出的汽化潜热。 采用新型的板翘式热交换器以强制采用新型的板翘式热交换器以强制流动的

19、冷空气作为冷却介质，传热系流动的冷空气作为冷却介质，传热系数最大可达数最大可达1260kJ/（m2h）。）。 对于沉浸式和喷淋式换热器，在设对于沉浸式和喷淋式换热器，在设计时应保证一定的空气流速，一般选计时应保证一定的空气流速，一般选择空气流速为择空气流速为 510ms。 气液分离器是将空气中被冷凝成雾状的水雾气液分离器是将空气中被冷凝成雾状的水雾和油雾粒子除去的设备。和油雾粒子除去的设备。 常用的有旋风式和填料式。常用的有旋风式和填料式。 旋风式称做旋风分离器，是利用气流从切线旋风式称做旋风分离器，是利用气流从切线方向进入容器时在容器内形成旋转运动时产生方向进入容器时在容器内形成旋转运动时产

20、生的离心力场来分离重度较大的微粒。的离心力场来分离重度较大的微粒。 填料式分离器又称除雾器，是利用填料的惯填料式分离器又称除雾器，是利用填料的惯性拦截作用，将空气中的水雾和油雾分离出来。性拦截作用，将空气中的水雾和油雾分离出来。 旋风分离器旋风分离器的优点是的优点是结构简单，制造方便结构简单，制造方便 总的要求是：总的要求是： 旋风分离器的直径旋风分离器的直径不要太大。不要太大。 进口的气流速度要进口的气流速度要适当。适当。 原因：气流旋转运动所产生的离心力与原因：气流旋转运动所产生的离心力与分离器半径成反比。分离器半径成反比。 要分离的空气量大时，可采用多个分要分离的空气量大时，可采用多个分

21、离器并联。离器并联。 旋风分离器的设计计算，一般是采用实验为基础的旋风分离器的设计计算，一般是采用实验为基础的比例设计，先计算分离器的进口截面积，再按所选比例设计，先计算分离器的进口截面积，再按所选定的分离器型式的尺寸比例计算出各部位的尺寸。定的分离器型式的尺寸比例计算出各部位的尺寸。 旋风分离器的直径旋风分离器的直径D可以用下式估算：可以用下式估算： 式中式中 D旋风分离器直径，旋风分离器直径，m qv通过旋风分离器的空气流量，通过旋风分离器的空气流量，m3/min0.1vDq 旋转气流所产生的离心力与气流速度的旋转气流所产生的离心力与气流速度的平方成正比。平方成正比。 气流速度小，分离效果

22、差；气流速度小，分离效果差； 但气流速度过大，则能量损失多（压降但气流速度过大，则能量损失多（压降大），同时也会产生涡流而降低效率。大），同时也会产生涡流而降低效率。 一般采用进口气流速度一般采用进口气流速度 1525ms，排气出口气流速度为排气出口气流速度为 48ms。 旋风分离器对于分离旋风分离器对于分离10m以上的微以上的微粒效率较高，但对粒效率较高，但对10m以下的微粒分离以下的微粒分离就比较困难。就比较困难。 一般冷凝水雾粒的大小为一般冷凝水雾粒的大小为 10200m，可可选用旋风分离器进行分离选用旋风分离器进行分离 旋风分离器的压头损失通常是旋风分离器的压头损失通常是5002000

23、Pa。 填料分离器是利用各种填料如焦炭、活性炭、瓷填料分离器是利用各种填料如焦炭、活性炭、瓷环、金属丝网、塑料丝网等的惯性拦截作用分离空环、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，起着进一步净化气体的作用。气中水雾或油雾，起着进一步净化气体的作用。 它们的分离效率随它们的表面积增大而增大。它们的分离效率随它们的表面积增大而增大。 丝网分离器体积较小，丝网表面间隙小，可除去丝网分离器体积较小，丝网表面间隙小，可除去小至小至5m的雾状微粒，分离效率可达的雾状微粒，分离效率可达9899，且阻力损失不大。，且阻力损失不大。 但对于雾沫浓度很大的场合，会因雾沫堵塞孔隙但对于雾沫浓度很大的

24、场合，会因雾沫堵塞孔隙而增大阻力损失。而增大阻力损失。 丝网规格很多，常用的丝网由不锈钢、镍、丝网规格很多，常用的丝网由不锈钢、镍、铝、铜、聚乙烯、聚丙烯、涤纶、锦纶等材料制铝、铜、聚乙烯、聚丙烯、涤纶、锦纶等材料制成。成。 丝的直径一般为丝的直径一般为0.25mm左右，也可为左右，也可为0.l0.4mm的扁丝。的扁丝。 一般将丝织成宽一般将丝织成宽100150mm的网带，丝网孔的网带，丝网孔径径2080目，丝网介质层高度最少为目，丝网介质层高度最少为100mm，常，常用用150mm，分离细雾时可用，分离细雾时可用200300mm。 一般只按商品丝网高度规格选取，常用高度为一般只按商品丝网高度

25、规格选取，常用高度为150mm。 分离器圆筒直径按容器的空截面气速进分离器圆筒直径按容器的空截面气速进行计算：行计算： （m） 式中式中 Vg通过分离器的空气体积流量，通过分离器的空气体积流量，m3s vs空截面气速，空截面气速，ms； D分离器圆筒直径，分离器圆筒直径，m。4gsVDv 空截面气速约为丝网间隙中空气的实际流速空截面气速约为丝网间隙中空气的实际流速的的75。 空气的实际流速，可由下面的经验公式计算空气的实际流速，可由下面的经验公式计算出容许的最大值，称为容许气速，其值为：出容许的最大值，称为容许气速，其值为： （m/s） K值与空气中雾沫微粒的浓度、液体的表面张力、值与空气中雾

26、沫微粒的浓度、液体的表面张力、粘度和丝网的比表面积等因素有关，一般选粘度和丝网的比表面积等因素有关，一般选K=0.067进行设计计算。进行设计计算。 gLgvK1gxx 通过分离器后空气的阻力损通过分离器后空气的阻力损失，可由下面经验公式进行计算：失，可由下面经验公式进行计算： （Pa）33.44sgpv 除水以后的压缩空气在进入总过滤器之除水以后的压缩空气在进入总过滤器之前要把相对湿度降到前要把相对湿度降到60607070，通常，通常的方法是采用换热器来加热压缩空气达的方法是采用换热器来加热压缩空气达到降湿的要求到降湿的要求 空气加热器一般采用列管式换热器，也空气加热器一般采用列管式换热器，

27、也有采用套管换热器。有采用套管换热器。 要控制进入发酵罐的空气温度最好不要要控制进入发酵罐的空气温度最好不要超过微生物培养温度超过微生物培养温度1010。提高过滤效率的措施提高过滤效率的措施1.减少进口空气的含菌数：减少进口空气的含菌数： (1)加强生产环境的卫生管理，减少环境空气中的含菌量加强生产环境的卫生管理，减少环境空气中的含菌量 (2)提高空气进口位置（高空采风），减少空气进口含量提高空气进口位置（高空采风），减少空气进口含量 (3)加强压缩前的空气预过滤。加强压缩前的空气预过滤。 2. 设计和安装合理的空气过滤器。设计和安装合理的空气过滤器。3.3.降低进入总过滤器空气的相对湿度：降

28、低进入总过滤器空气的相对湿度：(1)(1)采用无油润滑空压机；采用无油润滑空压机； (2)(2)加强空气的冷却，去油水；加强空气的冷却，去油水；(3)(3)提高进入总过滤器的空气温度，降低其相对湿度。提高进入总过滤器的空气温度，降低其相对湿度。过滤介质过滤介质1.棉花棉花2.玻璃纤维玻璃纤维3.活性碳活性碳4.超细玻璃纤维纸超细玻璃纤维纸5.石棉滤板石棉滤板6.烧结材料过滤介质：如烧结材料过滤介质：如PVA7.新型过滤介质：如新型过滤介质：如PVDF、PTFE过滤器的结构纤维介质深层过滤器的结构纤维介质深层过滤器过滤器深层纤维介质空气过滤器深层纤维介质空气过滤器进气口进气口压紧架压紧架出气口出

29、气口纤维介质纤维介质换热夹套换热夹套活性炭活性炭 纤维介质主要有棉花、纤维介质主要有棉花、玻璃纤维、超细玻璃纤维。玻璃纤维、超细玻璃纤维。 空气过滤器的尺寸：空气过滤器的尺寸：svvqD 4 式中式中 qv空气流过滤器时的空气流过滤器时的 体积流量，体积流量，m3/s; vs 空截面空气流速，空截面空气流速，m/s。过滤器的结构纤维介质深层过滤器的结构纤维介质深层过滤器过滤器填充物安装顺序：填充物安装顺序：孔板铁丝网麻布棉花麻布活性炭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麻布棉花麻布铁丝网孔板弹簧压紧装置弹簧压紧装置新型过滤器的结构新型过滤器的结构JPF空气过滤器空气过滤器过滤器的

30、结构过滤器的结构 YUD-Z空气过滤器空气过滤器 空气调节又称空气调理，简称空调。用人为的方法处理室内空气的温度、湿度、洁净度和气流分布的技术。可使某些场所获得具有一定温度和一定湿度的空气，以满足使用者及生产过程的要求和改善劳动卫生和室内气候条件。一般比较合理的流程是：先使外界空气与控制温度的水充分接触，达到相应的饱和湿度，然后将这饱和空气加热使其达到所需要的温度。当某些原始空气的温度和湿度过低时，可预先进行加热或直接通入蒸汽，以保证与水接触时能变为饱和空气。 空气调节设备指的是向指定空间供给经过处理的空气，以保持规定的温度、湿度，控制灰尘、有害气体的含量的设备，简称空调设备。在空调设备中，对空气进行净化、加热或冷却、干燥或增湿等处理。因冷却空气时消耗冷量，需用制冷机，空调设备也可看作是制冷装置的一种。按照空调组成和调节方式不同，空