设备教案(4,5)空气除菌流程

1、12-2 空气介质过滤除菌设备空气介质过滤除菌设备 l1、简述空气介质过滤除菌流程，并图示其中、简述空气介质过滤除菌流程，并图示其中三种三种l2、说出压缩空气预处理的设备的工作原理、说出压缩空气预处理的设备的工作原理2空气除菌空气除菌 l工业发酵对空气处理的要求随发酵产品和菌工业发酵对空气处理的要求随发酵产品和菌种不同而异。种不同而异。l半固体制曲和酵母生产中无菌要求不十分严半固体制曲和酵母生产中无菌要求不十分严格，一般无需复杂的空所净化处理；格，一般无需复杂的空所净化处理；l密闭的深层通气发酵需严格的密闭的深层通气发酵需严格的纯净培养纯净培养，进，进入发酵罐前空气必须进行冷却、脱水、脱油入发

2、酵罐前空气必须进行冷却、脱水、脱油和过滤除菌等处理。和过滤除菌等处理。3l无菌空气标准：将空气中含有无菌空气标准：将空气中含有0.3微米以上微米以上的微粒全部除掉。的微粒全部除掉。l在工程设计中一般要求在工程设计中一般要求10001000次使用周期中次使用周期中只允许有一次染菌。只允许有一次染菌。l设计空气过滤标准：设计空气过滤标准：1/1000失败率。失败率。4空气除菌的方法空气除菌的方法 l 空气除菌空气除菌:除去除去或或杀灭杀灭空气中的微生物。空气中的微生物。l （一）（一） 热杀菌热杀菌l （二）（二） 辐射杀菌辐射杀菌l （三）（三） 静电除菌静电除菌l （四）（四） 过滤除菌过滤除

3、菌 l （五）化学药品杀菌（五）化学药品杀菌51、热杀菌、热杀菌l原理：基于加热后微生物体内的蛋白（酶）原理：基于加热后微生物体内的蛋白（酶）热变性而得以实现。热变性而得以实现。l热空气进入培养系统之前，一般均需用压热空气进入培养系统之前，一般均需用压缩机压缩，提高压力。缩机压缩，提高压力。l空气压缩后温度能达到空气压缩后温度能达到200200度以上，保持一度以上，保持一定时间后，便可实行干热杀菌。定时间后，便可实行干热杀菌。l利用利用空气压缩空气压缩时所产生的时所产生的热量热量进行灭菌进行灭菌的原理对制备大量无菌空气有特别意义。的原理对制备大量无菌空气有特别意义。62 2辐射杀菌辐射杀菌l最

4、常用的是用最常用的是用紫外光线紫外光线进行无菌室灭菌。进行无菌室灭菌。253.7nm波长的紫外线具有极强烈的杀菌波长的紫外线具有极强烈的杀菌效力，它的主要作用是使微生物的效力，它的主要作用是使微生物的DNA分分子产生的胸腺嘧啶的二聚体，导致细胞死子产生的胸腺嘧啶的二聚体，导致细胞死亡。亡。l无菌室常用的紫外灯功率为无菌室常用的紫外灯功率为30W，安装在安装在操作台上方一米左右高处，每次照射操作台上方一米左右高处，每次照射15-30min既可。既可。7l紫外线有很强的杀菌力，但穿透力很弱，一紫外线有很强的杀菌力，但穿透力很弱，一张薄纸即可完全挡住紫外线，因此待灭菌物张薄纸即可完全挡住紫外线，因此

5、待灭菌物品必须置于紫外光直接照射下，而且在一定品必须置于紫外光直接照射下，而且在一定范围内作用强度与距离平方成反比。范围内作用强度与距离平方成反比。l此外，紫外线对人体组织有一定刺激作用，此外，紫外线对人体组织有一定刺激作用，眼睛、皮肤受照射后会产生某些症状，所以眼睛、皮肤受照射后会产生某些症状，所以工作人员在无菌室操作时应关闭紫外灯工作人员在无菌室操作时应关闭紫外灯84.4.介质过滤除菌介质过滤除菌 l过滤除菌过滤除菌：用定期灭菌的干燥过滤介质用定期灭菌的干燥过滤介质来阻截流过的空气中所含有的微生物，来阻截流过的空气中所含有的微生物，取得无菌空气。取得无菌空气。l从可靠性，经济适用与便于控制

6、等方面考虑，目前仍从可靠性，经济适用与便于控制等方面考虑，目前仍以以介质过滤法介质过滤法较好，也是大多数发酵厂广泛采用的较好，也是大多数发酵厂广泛采用的方法。方法。9空气过滤除菌空气过滤除菌介质介质l、棉花棉花l、玻璃纤维、玻璃纤维l、活性炭活性炭 l、超细玻璃纤维纸、超细玻璃纤维纸 l、石棉滤板、石棉滤板 l、烧结材料过滤介质、烧结材料过滤介质 l、新型过滤介质、新型过滤介质 10过滤介质的分类过滤介质的分类（1）绝对过滤介质：介质的孔隙小于细菌等）绝对过滤介质：介质的孔隙小于细菌等微生物的直径微生物的直径 （2）深层过滤介质：介质的孔隙大于细菌等）深层过滤介质：介质的孔隙大于细菌等微生物的

7、直径，必须有一定的厚度。微生物的直径，必须有一定的厚度。11过滤器的结构过滤器的结构 l、棉花、棉花活性炭过滤器活性炭过滤器 l棉花棉花是最常用的过滤介质，通常要用纤维不太长是最常用的过滤介质，通常要用纤维不太长的原棉，因为它具有一定的弹性，虽然几经湿热灭的原棉，因为它具有一定的弹性，虽然几经湿热灭菌，干燥后仍能保持原有的疏松状态。棉花的过滤菌，干燥后仍能保持原有的疏松状态。棉花的过滤阻力较活性炭大（阻力较活性炭大（10121012倍）。倍）。l活性炭活性炭通常被加工成粒状，其过滤效率比棉花低，通常被加工成粒状，其过滤效率比棉花低，但具有阻力小，吸附力强（可吸附空气中有害物质，但具有阻力小，吸

8、附力强（可吸附空气中有害物质，如油、水）的特点，通常与棉花介质一起使用，减如油、水）的特点，通常与棉花介质一起使用，减少过滤层的阻力。少过滤层的阻力。12l棉花活性炭过滤器的过滤效率可达棉花活性炭过滤器的过滤效率可达99%.99%.l其过滤介质装填为：其过滤介质装填为：l上部和下部装填棉花，其厚度为总过滤层的上部和下部装填棉花，其厚度为总过滤层的2 2* *（1/41/31/41/3），中间再装入），中间再装入1/21/31/21/3厚度的厚度的活性炭。一般棉花的填充密度为活性炭。一般棉花的填充密度为150200150200公公斤斤/ /米米3 3，活性炭，活性炭4045040450公斤公斤/

9、 /米米3 3。l孔板孔板 金属丝网金属丝网 麻布织品麻布织品棉棉花花麻布织品麻布织品活性炭活性炭麻布织品麻布织品棉花棉花麻布织品麻布织品金属丝网金属丝网孔板孔板13过滤介质和过滤器的结构过滤介质和过滤器的结构l过滤器的结构过滤器的结构1415一、对空气除菌流程的要求一、对空气除菌流程的要求l要制备较高无菌程度，具有一定压力的无菌空气，要制备较高无菌程度，具有一定压力的无菌空气，它的流程设备有它的流程设备有空气压缩机空气压缩机。l附属设备要求尽量采用新技术，提高效率，减少附属设备要求尽量采用新技术，提高效率，减少设备，精简设备投资、运转费用和动力消耗，简设备，精简设备投资、运转费用和动力消耗，

10、简便操作。便操作。l流程的制订就根据所在的地理、气候环境和设备流程的制订就根据所在的地理、气候环境和设备条件而考虑。条件而考虑。16l在环境污染比较严重的地方，要考虑改变在环境污染比较严重的地方，要考虑改变吸吸风风的条件，以降低过滤器的负荷，提高空气的条件，以降低过滤器的负荷，提高空气的无菌程度；的无菌程度；l在温暖潮湿的南方，要加强在温暖潮湿的南方，要加强除水除水设施，以确设施，以确保和发挥过滤器的最大除菌效率；保和发挥过滤器的最大除菌效率；l在压缩机耗油严重的设备流程中则要加强消除在压缩机耗油严重的设备流程中则要加强消除油雾油雾的污染等等。的污染等等。 17二、空气除菌流程分析二、空气除菌

11、流程分析l要保持不受油、水干扰则要有一系列要保持不受油、水干扰则要有一系列冷却、冷却、分离、加热分离、加热的设备来保证空气的的设备来保证空气的温度温度30-30-4040，相对湿度在，相对湿度在50%50%60%60%的条件下过滤。的条件下过滤。 相对湿度相对湿度绝对湿度绝对湿度18空气净化的流程空气净化的流程l吸气口吸入的空气先经过压缩前的吸气口吸入的空气先经过压缩前的过滤过滤l进入空气进入空气压缩压缩机（机（120-150120-150度）度）l冷却冷却（20-2520-25度），除度），除去油去油、水水，再，再加热加热至至30-30-4040度。度。l最后通过总过滤器和分最后通过总过滤器

12、和分过滤过滤器除菌，获得洁净度、器除菌，获得洁净度、压力、温度和流量都符合要求的无菌空气。压力、温度和流量都符合要求的无菌空气。192、空气除菌流程、空气除菌流程1）空气压缩冷却过滤流程）空气压缩冷却过滤流程粗过滤器粗过滤器电电 机机空压机空压机贮贮 罐罐冷却器冷却器过滤器过滤器空气压缩冷却过滤流程空气压缩冷却过滤流程(适用于气候寒冷，相对湿度较低的地区适用于气候寒冷，相对湿度较低的地区)20l此流程由空压机、冷却器、过滤器组成，设备此流程由空压机、冷却器、过滤器组成，设备比较简单，适用于气候寒冷比较简单，适用于气候寒冷,相对湿度较低的相对湿度较低的地区。地区。l将空气压缩后，适当冷却，使其相

13、对湿度在将空气压缩后，适当冷却，使其相对湿度在50%60%，温度在，温度在3040后，就可以后，就可以进过滤器进过滤器l因空气中的湿含量较低，经压缩后温度也不会因空气中的湿含量较低，经压缩后温度也不会升的很高，冷却至升的很高，冷却至30-40，相对湿度仍可保，相对湿度仍可保持在持在60%以下，从而保证了过滤设备的过滤除以下，从而保证了过滤设备的过滤除菌效率。菌效率。21（二）两级冷却（二）两级冷却、分离分离、加热的空气加热的空气除菌流程除菌流程l采用二次冷却、二次分离和适当加热的工艺流采用二次冷却、二次分离和适当加热的工艺流程。程。l（1）第一次冷却后，大部分的水、油结成大）第一次冷却后，大部

14、分的水、油结成大颗粒，用旋风分离器分离。颗粒，用旋风分离器分离。l（2）第二次冷却后，颗粒较小的雾粒用丝网）第二次冷却后，颗粒较小的雾粒用丝网分离器分离。分离器分离。22（二）两级冷却（二）两级冷却、分离分离、加热的加热的空气除菌流程空气除菌流程 l适应各种气候条件适应各种气候条件,提高除菌效率提高除菌效率23两极冷却分离加热空气除菌流程两极冷却分离加热空气除菌流程粗过滤器粗过滤器电电 机机空压机空压机贮贮 罐罐冷却器冷却器丝丝网网分分离离器器加热器加热器过滤器过滤器冷却器冷却器旋旋风风分分离离器器24（三）前置高效过滤除菌流程（三）前置高效过滤除菌流程l空气先经中效、高效过滤后，再进空压机。

15、空气先经中效、高效过滤后，再进空压机。l特点：无菌程度高。特点：无菌程度高。2526高效过滤器高效过滤器电电 机机空压机空压机贮贮 罐罐冷却器冷却器丝网丝网分离分离器器加热器加热器过滤器过滤器前置高效过滤除菌流程前置高效过滤除菌流程27(四四)具有热交换的空气预处理流程具有热交换的空气预处理流程28l用冷却后的压缩空气与空压机出口处温度高的用冷却后的压缩空气与空压机出口处温度高的压缩空气进行热交换，以节约热能和冷却水，压缩空气进行热交换，以节约热能和冷却水，使能量利用合理。使能量利用合理。295）冷热空气直接混合式预处理流程）冷热空气直接混合式预处理流程l在在中等湿含量地区可采用空压机出口的热

16、空气中等湿含量地区可采用空压机出口的热空气部分冷却析水，另一部分直接与冷却析水后的部分冷却析水，另一部分直接与冷却析水后的空气混合，保证空气进过滤器对温度和相对湿空气混合，保证空气进过滤器对温度和相对湿度的要求。度的要求。l优点优点：冷却水用量少，并无加热设备，对热能：冷却水用量少，并无加热设备，对热能利用经济合理。利用经济合理。l缺点缺点：操作要求高，须经常根据不同气候条件：操作要求高，须经常根据不同气候条件改变两部分气体的混合比，以达到混合后进过改变两部分气体的混合比，以达到混合后进过滤器的条件（温度，相对湿度）滤器的条件（温度，相对湿度）30发酵生产中制备无菌空气的大致发酵生产中制备无菌

17、空气的大致过程过程 31空气介质过滤除菌设备空气介质过滤除菌设备l(一）空气取气口的高度与位置一）空气取气口的高度与位置l高空取气管是远离地面几十米的管高空取气管是远离地面几十米的管子。一般而言，地面附近空气中所子。一般而言，地面附近空气中所含的含的 微生物和灰尘等均比高空空气微生物和灰尘等均比高空空气中含的多，据资料介绍，每升高中含的多，据资料介绍，每升高1010米，空气中杂菌可降低一个数量级，米，空气中杂菌可降低一个数量级，因此从高空取气要比从低空取气有因此从高空取气要比从低空取气有利得多。利得多。 高度高度：较：较高高位置位置位置位置：远离污染（发酵罐尾气的放空：远离污染（发酵罐尾气的放

18、空口，锅炉烟道气排出口）口，锅炉烟道气排出口）32粗过滤器粗过滤器1、安装安装在空压机之前，对空气进行初步过滤在空压机之前，对空气进行初步过滤(strain 粗滤粗滤)l2、作用作用：捕集较大的灰尘颗粒，防止空压机：捕集较大的灰尘颗粒，防止空压机受损，延长使用寿命；减轻总过滤器的负荷。受损，延长使用寿命；减轻总过滤器的负荷。l3、常用常用：布袋，填料式，油浴洗涤器，水雾：布袋，填料式，油浴洗涤器，水雾除尘器除尘器3334空压机空压机(compressor)l工业发酵用的压缩空气是工业发酵用的压缩空气是2 23 3kgkgcm2cm2的低压的低压空气。目前常用的是空气。目前常用的是往复式空压机往

19、复式空压机，最好选，最好选用水冷式和无油润滑的。涡轮空压机能提供大用水冷式和无油润滑的。涡轮空压机能提供大量量2 23 3kgkgcm2cm2的压缩空气，耗电省，是最理的压缩空气，耗电省，是最理想的设备。想的设备。l作用作用：产生连续的有一定压力的压缩空气。：产生连续的有一定压力的压缩空气。35空气贮罐空气贮罐l作用：消除脉冲，作用：消除脉冲，稳压稳压 利用重力沉降作用利用重力沉降作用分离油雾分离油雾， 应下进上出。应下进上出。3637气气-液液分离器分离器l其内部同时采用直接拦截，其内部同时采用直接拦截，惯性碰撞，布朗扩散及凝惯性碰撞，布朗扩散及凝聚等机理，能有效地去除聚等机理，能有效地去除空气中的水、油雾、尘埃，空气中的水、油雾、尘埃，内部不锈钢丝网可清洗，内部不锈钢丝网可清洗，使用寿命长。使用寿命长。38析水析水设备（气设备（气-液分离设备）液分离设备）作用原理作用原理适用