灭菌与除菌工艺及设备-无菌空气制备

第三节无菌空气制备一、空气净化除菌的方法与原理1.空气除菌的意义●工业发酵对空气质量的要求：无菌，无灰尘，无杂质，水油控制，温度，湿度，正压等。2.空气除菌方法●空气除菌就是除去或杀灭空气中的微生物。（1）除去方法（2）杀灭方法①静电吸附除菌②介质过滤除菌③辐射杀菌④加热杀菌3.空气过滤除菌的原理绝对过滤相对过滤（深层介质过滤）：尘埃或M直径>过滤介孔直径尘埃或M直径<过滤介孔直径微孔滤膜棉花、玻璃纤维和颗粒活性炭（1）布朗扩散作用（2）拦截滞留作用（3）惯性冲击滞留作用（4）重力沉降作用（5）静电吸附作用当空气流过介质时，上述五种除菌机理同时起作用，不过气流速度不同，起主要作用的机理也就不同。二、无菌空气的制备流程空气贮气罐空压机加热除油水冷却无菌空气空气预处理总过滤器分过滤器空气过滤预处理过滤(一)空气的预处理●目的:①提高压缩前空气的洁净度②去除压缩后空气中的油和水空气的预处理1.空气的采集压缩○适宜环境○采集口高度●空气粗过滤器（安装在压缩机前）●作用：捕集较大的灰尘颗粒，防止压缩机受损，同时可减轻总过滤器负荷。●要求：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。●型式：布袋过滤、填料式过滤、油浴洗涤、水雾除尘等（1）机械振动袋式除尘器（2）油浴洗涤装置入（3）水雾除尘装置2.空气的压缩和稳压空气储罐作用：（1）消除脉动维持压力的稳定（2）使部分液滴在罐内沉降（3）保温灭菌3.压缩空气的冷却●过高温度的压缩空气：引起过滤介质的炭化或燃烧；增大了发酵罐的降温负荷。●高温空气还会增加发酵液水分的蒸发，影响微生物的生长。•列管式热交换器•沉浸式热交换器•喷淋式热交换器冷却器类型：4.压缩空气除油水○气液分离器：将空气中被冷凝成雾状的水雾和油雾粒子除去。（1）丝网分离器利用填料的惯性拦截，除去＜10μM微粒（2）旋风分离器利用离心场力，除去＞10μM微粒（1）旋风分离器（2）填料分离器（丝网分离器）丝的直径一般为0.25mm左右。丝网孔直径20~80目。丝网介质高度为150mm。5.压缩空气的再加热○作用：降低相对湿度○方式：热交换器加热、高温压缩空气加热（二）空气的过滤空气吸气口粗过滤器空压机贮罐冷却器分离器加热器总过滤器分过滤器无菌空气空气过滤除菌流程•两级冷却、加热空气除菌流程•冷热空气直接混合式空气除菌流程•利用热空气加热冷空气的流程•高效前置过滤空气除菌流程1.两级冷却、分离、加热除菌流程特点：（1）两次冷却、两次分离、适当加热。（2）提高传热系数，节约冷却水，油水分离得比较完全两级冷却、加热除菌流程2.冷热空气直接混合式空气除菌流程特点：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。冷热空气直接混合式空气除菌流程3.利用热空气加热冷空气的流程特点：利用压缩后热空气和冷却后的冷空气进行热交换，使冷空气的温度升高，降低相对湿度。利用热空气加热冷空气的流程示意图4.前置高效过滤空气除菌流程特点：采用高效率的前置过滤设备，经过多次过滤，空气无菌程度比较高。高效前置过滤空气除菌流程三、空气过滤介质及过滤器1、对过滤介质的要求

除菌效率高

空气压力降小

耐消毒灭菌

运行可靠、来源充足

使用和维护成本低2、过滤介质种类（1）纤维状或颗粒状介质包括①棉花②玻璃纤维③活性炭④烧结材料类纤维状或颗粒状介质特点（2）滤纸状过滤介质主要是超细玻璃纤维纸，纤维孔隙1~1.5um，厚度0.25~0.4mm。这类介质过滤效果较好，对于大于0.3um的颗粒的去除率为99.99%，对空气的阻力和压力降较小。

缺点是强度不够，特别是受潮后强度更差。孔板铜丝网麻布滤纸（3-6层）麻布铜丝网孔板（3）非织造布类介质滤布类，滤效99.9%以上。（4）微孔膜类介质①能除去全部M，但不能除去噬菌体的过滤介质，主要有膜