空气除菌设备

1发酵设备2

教材发酵设备

主编：高孔荣中国轻工出版社32

学时3

第四章空气除菌设备杂菌进入培养液除菌方法消耗营养物质生成多种代谢产物影响正常发酵产量下降过滤热杀菌静电除菌辐射杀菌4第一节空气除菌一、通风发酵对无菌空气的要求及除菌方法(一)通风发酵对无菌空气的要求1、空气中微生物的分布2、发酵对空气无菌程度的要求3、空气含菌量的测定

51、空气中微生物的分布

①地域②环境③方位62、发酵对空气无菌程度的要求

①生长速度②生长能力③分泌物④发酵周期⑤pH值⑥营养盐73、空气含菌量的测定

①培养法②光学法利用微粒对光线散射作用来测量粒子的大小和含量。8第一节空气除菌（二）除菌方法1、辐射杀菌

原理

X-射线、r-射线、B-射线、紫外线、声能、高能阴极射线等均能破坏蛋白质活性起到杀菌作用。紫外线波长在2537-2650A

时杀菌能力最强，杀菌能力与紫外线的强度成正比，与距离的平方成反比。9第一节空气除菌（二）除菌方法2、热杀菌

图4-1热杀菌流程图1-压缩机2-储罐3-保温层123灭菌后空气进口空气21℃，空气出口温度187-198℃，压力0.7MPa10第一节空气除菌3、静电除菌

-+--++-+电离部分除尘部分带微粒空气清洁空气5000V10000V图4-2静电除尘器装置图电离区捕集区11第一节空气除菌3、静电除菌(2)电离区补集区

一系列等距平行并接地的极板，极板间带有钨丝或不锈钢丝构成的放电线，称离子线。高压电极和接地电极组成交替排列平行于气流方向间距很窄12第一节空气除菌4、过滤除菌过滤介质

123546789图4-3管式静电除菌器1-电极钢丝

2-钢管3-绝缘瓶4-钢板5-空气出口

6-封头7-管板8-法兰9-空气进口棉花活性炭玻璃纤维有机合成纤维烧结材料13二、过滤除菌机理机理微粒随气流通过滤层时，滤层纤维所形成的网格阻碍气流直线前进，使气流出现无数次改变运动速度和运动方向，饶过纤维前进，这些改变引起微粒对滤层纤维产生

惯性冲击、阻拦、重力沉降、布朗扩散、静电吸引等作用将微粒滞留在纤维表面。空气中微粒0.5-2um141、惯性冲击滞留作用机理机理空气受阻改变运动方向，饶过纤维前进微粒因运动惯性较大，未能及时改变运动方向，随主导气流前进，因摩擦黏附在纤维表面。bdf

气流+微粒=b/df—补集效率

b—纤维能滞留微粒的宽度区间（m）df—纤维直径（m）152、拦截滞留作用机理机理滞流区气流速度更慢，进到这滞留区的微粒慢慢靠近和接触纤维而黏附滞留。=12（2.0—LnRe）2（1+R）Ln（1+R）—（1+R）+11+R式中R—微粒和纤维的直径比R=dp—微粒直径（m）

df—纤维直径（m）dpdf在纤维周边形成一层边界滞流区163、布郎扩散作用机理布郎扩散4、重力沉降作用机理直径很小的颗粒在气流流速很小的气流中能产生一种不规则的直线运动当微粒所受的重力大于气流对它的拖带力时，微粒就容易沉降。175、静电吸附作用机理干空气对非导体的物质相对运动摩擦时，会产生诱导电荷，纤维和树脂处理过的纤维。18四、过滤介质和过滤器的结构（一）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7、新型过滤介质——微孔直径只有0.1~0.45um,小于菌体粒子,称绝对过滤。191、棉花新棉花棉花纤维直16-21um,装填密度150-200kg/m3脱脂棉花试管菌种20

2、玻璃纤维直径8-19um填充系数6-10%阻力损失小3、活性碳表面大1500m2/g物理吸附粉状碳颗粒碳214、超细玻璃纤维纸蓝石棉20%纸浆纤维8%特点湿强度大不容易穿孔、折断能反复杀菌寿命长225、石棉滤板烧结金属烧结陶瓷烧结塑料微粒粉末成型微型孔通道粘结固定粉末表面熔融粘结加压熔点236、烧结材料过滤介质无碱玻璃，利用喷吹法制成的纤维（直径1-1.5um）纤维纸厚0.25-1mm纤维纸重度0.38g/mm3孔隙0.5-5um7、新型过滤介质孔径0.1-0.45um，小于菌体粒子绝对过滤。24（二）过滤器的结构(1)1、深层棉花（活性炭、玻璃纤维）过滤器结构立式圆筒形内部填充过滤介质操作空气由下向上通过过滤介质棉花棉花活性炭空气进口空气出口压紧架图4-9棉花、活性炭过滤器D=4VVs式中D——过滤器直径（m）

V——空气流过过滤器时体积流量（m3/s）

Vs——空容器截面的空气流量（m/s）安全阀压力表排污阀25（二）过滤器的结构(2)过滤器内填充物按以下顺序安装

孔板铁丝网麻布棉花麻布活性炭棉花麻布麻布铁丝网

孔板262、平板式纤维分过滤器(1)填充物过滤板或过滤纸结构筒身顶盖滤层夹板缓冲层气液分离网图4-11平板过滤器272、平板式纤维分过滤器(2)计算D滤层

=气液分离网图4-11平板过滤器4VVSV——空气体积流量（m/s）VS——通过过滤介质截面时空气流速（m/s）

D过滤器=1.1-1.3D滤层283、管式过滤器过滤介质卷装在孔管上总过滤面积》平板式的空气出口空气进口图4-12管式过滤器滤筒滤纸麻布扎紧带铜丝网294、接迭式过滤器用条件设备过滤阻力小过滤效率要求高净洁工作台过滤效率要求高

滤芯（超细纤维纸）蒸汽进口排废水空气出口空气进口图4-13接迭式过滤器30第二节过滤除菌流程一、空气除菌流程要求结合空气环境、设备特性无菌程度空气压力温度空气压缩机增压离心式空气压缩机（大厂，无固体摩擦、无润滑油污染）往复式空气压缩机（空气带进油雾）窝轮式空气压缩机（效率高、输出气量大、设备紧凑、无油雾）31二、空气除菌流程（一）空气压缩冷却过滤流程

1-粗过滤器2-压缩机3-储罐4-冷却器5-总过滤器图4-14空气冷却过滤流程1234532（二）两级冷却、分离、加热的空气除菌流程（1）

1-粗过滤器2-压缩机3-储罐4,6-冷却器5-旋风分离器图4-15两级冷却、加热除菌流程图12345633流程特点两次冷却两次分离适当加热（二）两级冷却、分离、加热的空气除菌流程（2）第一冷却到30-35℃第二冷却到20-25℃湿度100%50-60%适合各种气候条件充分分离空气中的水分过滤效率高应用34（三）高效前置过滤器除菌流程

1-高校前置过滤器2-压缩机3-储罐4-冷却器5-丝网分离器6-加热器7-过滤器图4-15两级冷却、加热除菌流程图123456735（三）高效前置过滤器除菌流程粗过滤无菌程度达99.9%再经过冷却分离主过滤器高无菌程度36第三节附属设备一、粗过滤器二、空气储罐三、气液分离四、空气冷却器37一、粗过滤器安装在压缩空气机前的过滤器

作用捕集较大的灰尘颗粒防止压缩机受磨损减轻过滤器总负荷型式布袋过滤毛质绒布、合成纤维滤布油浴洗涤水雾除尘气流速度2-2.5m3/(m2·min)空气阻力600-1200Pa38一、粗过滤器(2)安装在压缩空气机前的过滤器

空气入口空气出口图4-17油浴洗涤装置12341-滤网2-加料斗3-油镜4-油层空气入口油层洗涤气液过滤网压缩机39一、粗过滤器(3)安装在压缩空气机前的过滤器

空气出口高压水入口空气入口废水出口过滤网空气入口水雾洗涤过滤网压缩机图4-18水雾除尘装置空气流速1-2m/s40二、空气储罐

作用消除空气压缩机排出空气量的脉动重力沉降分离部分油雾储罐的大小V空气入口废水出口图4-19空气储罐V=0.1-0.2W式中V——储罐容积（m）

W——压缩机的排气量（m3/min）某些有冷却蛇管

导筒41三、气液分离器（1）

作用分离空气中被冷凝成雾状水雾、油雾粒子型式旋风式分离器——切线进入，产生离心力场填料式分离器——填料的惯性拦截，分离出水雾、油雾粒子42三、气液分离器（2）

旋风式分离器工艺要求旋风分离直径不能太大F离心力

R分离器

进口的气流速度要适当进口气速15-25m/s

出口气速4-8m/s

F离心力v气流型式窝壳式螺旋顶盖式扩散式旁路式平面旋流式

分离﹥10um微粒（水雾粒子大小10-200um）43三、气液分离器（3）

丝直径0.1-0.4mm图4-20旋风分离器空气出口空气进口排污口金属丝网图4-21丝网分离器d=4VVS式中V——通过分离器空气体积流量（m3/s）

Vs——空容器截面空气流速（m3/s）分离圆筒直径d44四、空气冷却器

类型立式列管热交换器沉浸式热交换器喷淋式热交换器板框式热交换器空气流速5-10m/s45第一节空气除菌一、通风发酵对无菌空气的要求及除菌方法(一)通风发酵对无菌空气的要求1、空气中微生物的分布2、发酵对空气无菌程度的要求3、空气含菌量的测定

46第一节空气除菌（二）除菌方法1、辐射杀菌

原理

X-射线、r-射线、B-射线、紫外线、声能、高能阴极射线等均能破坏蛋白质活性起到杀菌作用。紫外线波长在2537-2650A

时杀菌能力最强，杀菌能力与紫外线的强度成正比，与距离的平方成反比。474、超细玻璃纤维纸蓝石棉20%纸浆纤维8%特点湿强度大不容易穿孔、折断能反复杀菌寿命长