第九章空气除菌

1、LOGO第九章第九章 空气除菌空气除菌循环丙酮酸TCAcos EMPeG通入的氧气（空气）的量有多大？通入的氧气（空气）的量有多大？ 空气中微生物的含量和种类，随地区、季节和空气空气中微生物的含量和种类，随地区、季节和空气中灰尘粒子多少，以及人们的活动情况而异。中灰尘粒子多少，以及人们的活动情况而异。 就种类而言，通常细菌芽孢、霉菌孢子居多；空气就种类而言，通常细菌芽孢、霉菌孢子居多；空气中的微生物一般附着在尘埃、雾滴上；中的微生物一般附着在尘埃、雾滴上； 一般每升高一般每升高10米，空气中的含菌量就降低一个数量米，空气中的含菌量就降低一个数量级；城市的空气中含菌量较多，农村的空气中含菌量较级

2、；城市的空气中含菌量较多，农村的空气中含菌量较少，一般城市空气中杂菌数为少，一般城市空气中杂菌数为30008000个米个米。 电极钢丝电极钢丝钢管钢管绝缘瓶绝缘瓶钢板钢板空气出口空气出口封头封头管板管板法兰法兰空气进口空气进口静电除尘器装置图静电除尘器装置图管式静电除菌器管式静电除菌器 介质过滤除菌介质过滤除菌是使空气通过经高温灭菌的介质过滤是使空气通过经高温灭菌的介质过滤层，将空气中的微生物等颗粒阻截在介质层中，而达到层，将空气中的微生物等颗粒阻截在介质层中，而达到除菌的目的。除菌的目的。 目前生物工业生产中最常用、适用的空气除菌方法。目前生物工业生产中最常用、适用的空气除菌方法。 常用的过

3、滤介质有常用的过滤介质有棉花、活性炭、超细玻璃纤维、棉花、活性炭、超细玻璃纤维、石棉滤纸、石棉滤纸、PVAPVA（聚乙烯醇）烧结材料过滤介质、烧结金（聚乙烯醇）烧结材料过滤介质、烧结金属过滤介质属过滤介质等。等。惯性碰撞滞留作用惯性碰撞滞留作用 阻拦滞留作用阻拦滞留作用布朗扩散作用布朗扩散作用重力沉降作用重力沉降作用静电吸附作用静电吸附作用 介质过滤机理介质过滤机理。 ： 12NNP PNNNNN11121211N2N12NN1NKdLdN1NdLKNdN1LNNdLKNdNv LKeNNLKNN1212ln 四点假定：四点假定： (1)(1)过滤器中过滤介质每一纤维的空气流态并不因其他邻近纤

4、过滤器中过滤介质每一纤维的空气流态并不因其他邻近纤 维的存在而受影响；维的存在而受影响； (2)(2)空气中的微粒与纤维表面接触后即被吸附，不再被气流卷空气中的微粒与纤维表面接触后即被吸附，不再被气流卷 起带走；起带走； (3)(3)过滤器的过滤效率与空气中微粒的浓度无关；过滤器的过滤效率与空气中微粒的浓度无关；(4)(4)空气中微粒在滤层中的递减均匀，即每一纤维薄层除去同空气中微粒在滤层中的递减均匀，即每一纤维薄层除去同 样百分率的菌体。样百分率的菌体。 fmdvcLp 22 式中式中 L 过滤层厚度，过滤层厚度，m； 空气密度，空气密度，kg/m3； 介质填充系数；介质填充系数； v 空气

5、在介质间隙中的流速，空气在介质间隙中的流速，m/s； v v s / (1- ); v s 空截面气速，空截面气速，m/s； df 纤维直径，纤维直径，m； m 实验指数，对不同的过滤介质，如棉花介质，实验指数，对不同的过滤介质，如棉花介质， m1.45；19m玻璃纤维，玻璃纤维， m1.35； 8m玻璃玻璃 纤维，纤维， m1.55； c 阻力系数，棉花介质阻力系数，棉花介质c100/Re; 玻璃纤维介质玻璃纤维介质c52/Re。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。可以从以下几个方面着手：。可以从以下几个方面着手： 2. 设计和安装合理的空气过

6、滤器设计和安装合理的空气过滤器。3. 降低进入总过滤器空气的相对湿度降低进入总过滤器空气的相对湿度。主要从以下几。主要从以下几个方面入手：个方面入手：过滤介质过滤介质1.1.棉花棉花2.2.玻璃纤维玻璃纤维3.3.活性碳活性碳4.4.超细玻璃纤维纸超细玻璃纤维纸5.5.石棉滤板石棉滤板6.6.烧结材料过滤介质：如烧结材料过滤介质：如PVAPVA7.7.新型过滤介质：如新型过滤介质：如PVDFPVDF、PTFEPTFE过滤器的结构纤维介质深层过滤器过滤器的结构纤维介质深层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气口纤维介质纤维介质换热夹套换热夹套活性炭活

7、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过滤器的结构纤维介质深层过滤器填充物安装顺序：填充物安装顺序：孔板铁丝网麻布孔板铁丝网麻布棉花棉花麻布麻布活性炭活性炭麻布麻布棉花棉花麻布铁丝网孔板麻布铁丝网孔板弹簧压紧装置弹簧压紧装置过滤器的结构平板式纤维纸过滤器过滤器的结构平板式纤维纸过滤器纤维纸平板过滤器纤维纸平板过滤器由罐体、顶盖、滤层

8、、夹层由罐体、顶盖、滤层、夹层和缓冲层构成。和缓冲层构成。滤层滤层过滤器过滤器滤层滤层DDvqDsv3 . 11 . 1)m(4 过滤器的结构过滤器的结构管式过滤器管式过滤器接迭式低速过滤器接迭式低速过滤器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结构过滤器的结构 YUD-Z空气过滤器空气过滤器过滤器的计算12)ln(KNNL)(85. 031. 0)10310lg(303. 283cmXL（1）计算过滤层厚度：）计算过滤层厚度：每批发酵通风过滤前含菌总数为：每批发酵通风过滤前含菌总数为：N1 = 50001060100 3108（个）个）过滤后含菌数为过滤后含菌数为N

9、2 = 10-3个个 过滤层厚度过滤层厚度L为：为：（2）计算过滤器直径）计算过滤器直径D 进口空气压强进口空气压强 p p1 1 98070Pa 98070Pa 过滤工作压强过滤工作压强 p p2 2 392000Pa 392000Pa 通气量通气量 V V1 1 = 10m = 10m3 3/min = 0.17 m/min = 0.17 m3 3/s/s 过滤器空气流量过滤器空气流量( (状态方程状态方程p p1 1v v1 1/T/T1 1=P=P2 2V V2 2/T/T2 2) )为：为： 故过滤层直径为：故过滤层直径为： mvVDs75. 01 . 0044. 044 无菌空气无

10、菌空气 空气空气高空取气管高空取气管除尘器除尘器空气压缩机空气压缩机贮气罐贮气罐一级冷却器一级冷却器油水分离器油水分离器二级冷却器二级冷却器除雾器除雾器加热器加热器过滤器过滤器 设备要求尽量采用新技术，提高效率，减少设备，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，简便操作。精简设备投资、运转费用和动力消耗，简便操作。 流程的制订就根据所在的地理、气候环境和设备条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。件而考虑。提高压缩前空气的洁净度提高压缩前空气的洁净度， 每升高每升高10米，空气中杂菌降低一个数量级。米，空气中杂菌降低一个数量级。因此从高空取

11、气要比从低空取气有利得多。因此从高空取气要比从低空取气有利得多。 捕集较大的灰尘颗粒，并保护空压机。捕集较大的灰尘颗粒，并保护空压机。（3）加强生产环境的卫生管理，减少环境空气）加强生产环境的卫生管理，减少环境空气中的含菌量。中的含菌量。1 1、粗过滤器粗过滤器 粗过滤器安装在空气压缩机前，主要起捕集较大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，防止压缩机受磨损，同时也减轻总过滤的灰尘颗粒，防止压缩机受磨损，同时也减轻总过滤器的负荷。器的负荷。 常用的粗过滤器有：常用的粗过滤器有：布袋过滤、填料式过滤、油布袋过滤、填料式过滤、油浴洗涤浴洗涤和和水雾除尘水雾除尘等。等。粗过滤器粗过滤

12、器 作用：作用：消除压缩机消除压缩机排出空气量的脉冲，排出空气量的脉冲，维持稳定的空气压力，维持稳定的空气压力，同时也可以利用重力同时也可以利用重力沉降作用分离部分油沉降作用分离部分油雾。雾。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排污口排污口压缩空气的除油除水压缩空气的除油除水 冷却降温后的空气湿度增大，会使过滤介质受冷却降温后的空气湿度增大，会使过滤介质受潮失效。潮失效。两类设备两类设备旋风分离器旋风分离器利用离心力进行沉降，对于利用离心力进行沉降，对于1010 m m以以上的微粒分离效率较高。上的微粒分离效率较高。丝网分离器丝网分离器利用惯性进行拦截，分离效率较高，利用惯

13、性进行拦截，分离效率较高，能除去能除去2 25 5 m m的细小颗粒。的细小颗粒。 作用：作用：将空气中将空气中被冷凝成雾状的水被冷凝成雾状的水雾和油雾粒子除去雾和油雾粒子除去的设备。的设备。 一般常用的有一般常用的有旋旋风式风式和和填料式填料式。旋风分离器旋风分离器含 尘 气 体清 洁 气 体排 气 管排 尘BB填料式分离器是填料式分离器是利用利用各种填料如焦炭、活各种填料如焦炭、活性炭、磁环、金属丝性炭、磁环、金属丝网、塑料丝网等的惯网、塑料丝网等的惯性拦截作用分离空气性拦截作用分离空气中水雾或油雾。中水雾或油雾。丝网分离器丝网分离器空气压缩和压缩空气的冷却空气压缩和压缩空气的冷却（1 1

14、）空气压缩：克服输送过程中过滤介质的阻力并维持一定）空气压缩：克服输送过程中过滤介质的阻力并维持一定的气流速度。的气流速度。（2 2）压缩后空气温度显著上升，需冷却。）压缩后空气温度显著上升，需冷却。 因为压缩后的高温空气能引起过滤介质的炭化或燃烧因为压缩后的高温空气能引起过滤介质的炭化或燃烧增大发酵罐的降温负荷增大发酵罐的降温负荷增加培养液水分的蒸发增加培养液水分的蒸发 一般用列管式冷却器进行冷却。一般用列管式冷却器进行冷却。 常用的类型有：立式列管式热交换器、沉浸式热交换常用的类型有：立式列管式热交换器、沉浸式热交换器、喷淋式热交换器和板翘式热交换器等。器、喷淋式热交换器和板翘式热交换器等。过滤除菌的关键设备过滤除菌的关键设备180M180M3 3发酵罐车间发酵罐车间大型空气压缩机大型空气压缩机发酵车间的空气过