微生物工程(发酵)第四章 无菌空气的制备课件

1、第四章无菌空气的制造，氧气的微生物发酵所需的氧气来自空气，需要长时间不间断的供应，因此空气除菌非常重要。据统计，空气系统中的感染菌相当于总感染人数的第20位。要建立确保无菌、精简、节能的空气丰口惠系统。4.1无菌空气标准，4.1.1空气中微生物的分布容易附着在固体表面或水滴上。细菌的数量因环境而异：潮湿的南方更多，干燥的北方更少；人口密度高的地方多，人口密度低的地方少。低空多，高空少选择风位置就像提高丰口惠系统的效率一样重要。4.1.1空气中微生物的分布规律，城市中常见的细菌含量：103 /m3或104 /m3，结论：空气中的微生物附着在灰尘、颗粒和微水滴上，因此净化空气的方法是去除空气中的灰

2、尘和微水滴，使其杀菌。4.1.1空气中的微生物分布规律，4.1.2发酵对空气无菌程度的要求，空气中的微生物大部分是细菌孢子和酵母、真菌、病毒，一般菌株大小见右侧表，因此，如果仅清除0.3um以上的粒子，也可以达到无菌；在生物工业生产中，无菌空气的无菌程度通常在1000次使用周期中只需通过一个细菌，即过滤空气的无菌程度为N=10-3。注意：不同的发酵过程取决于空气丰口惠要求：一般酵母发酵，pH低，周期短，细菌阻力高，无菌要求低；细菌或细胞发酵时周期长，自身的感染力弱，无菌要求高。4.1.3空气细菌含量测定、光学方法和培养方法；粒子系数测量方法；固定膜取样方法；4.2空气丰口惠方法，热蒸汽加热绝缘

3、灭菌一般方法：过滤器其他方法：热杀伤方法，射线方法，静电丰口惠方法。4.2.1热杀法，微生物加热后，死于体内蛋白质(酶)的氧化变性。原理：t1 T2，=，p2 P1，m-1 m，m-1 m，m-1m可变金志洙，1.21.3，热丰口惠，空气热灭菌工艺图1-空气压缩机2-粗过滤器3-隔热管道4-燃气罐5-不足：设备必须对高压、高温和冷却器的热负荷具有抗力。因此，从经济角度来看，实际生产中采用较少。4.2.2静电除尘方法，原理：在强度更大的电场中，阴极出现电晕现象，将附近的中性分子电离到正离子或正离子中，并向两极移动。负离子的移动距离很大，使固体和液体粒子向两极移动，使两极下沉。正极沉淀的极，阴极是

4、日冕极。静电消除，静电除尘器装置示意图，管静电消除器，4.2.2静电除尘方法，特性：高除尘效率(99以上的1um除尘率)降低能耗(1000m3处理仅需要0.4-0.8度的电力)空气阻力不足：高初始输入，高电压，4.3过滤丰口惠，阻断空气中的微生物，获得灭菌空气，可定期杀菌。目前生物工业生产中最普遍和适用的空气丰口惠方法。根据过滤介质的间隙大小，可分为绝对过滤介质和深度过滤介质。绝对过滤材料：间隙小于细菌和孢子，空气通过时，微生物被介质的一侧阻塞。深层过滤介质：孔隙比微生物大，要达到丰口惠效果，必须具有一定的厚度。纤维介质深层过滤除菌原理气体循环过滤层以过滤纤维层的干扰为基础，引起气体在流动中改

5、变无数速度和方向的迂回运动，从而在粒子和过滤纤维之间产生冲击、阻塞、布朗扩散、重力沉降和静电重力作用，阻止粒子，将其捕集到纤维表面，实现过滤目的。，4.3过滤丰口惠，(c)扩散，(b)阻挡，(a)惯性，(d)重力，(e)使用静电、惯性、阻挡和扩散效果去除粒子或水滴的纤维工作原理，空气，空气过滤，4一般过滤介质包括棉、超细玻璃纤维、各种合成纤维、微孔烧结材料、微孔超滤膜等。2.4.1常用过滤介质，4.4.1常用过滤介质，棉花应使用长纤维和宽松新鲜棉花；标准：压缩后有弹性，适当长度(2-3厘米)，直径16-21um，实际密度1520千克/m3，填充密度130-150 1520千克/m3，填充率8.

6、5-10%；要均匀充电，可以先做棉垫。2.4.1常用过滤介质，玻璃纤维8-19um无碱玻璃纤维，直径小，过滤效率好，吸水不易，压降小，高温，光滑，长细菌不易。静电重力起着重要作用。缺点：体积大，充电不容易。换衣服的时候纤维有很多断端。2.4.1常用过滤介质，玻璃纤维8-19um无碱玻璃纤维，直径小，过滤效率好，吸水不易，压降小，高温，光滑，长细菌不易。静电重力起着重要作用。缺点：体积大，充电不容易。换衣服的时候纤维有很多断端。2.4.1常用的过滤介质由于活性炭对微生物的吸附能力远低于棉，主要位于两层棉之间，起到均匀重新分配空气流动的作用。2.4.1常用的过滤介质由于活性炭对微生物的吸附能力远低

7、于棉，主要位于两层棉之间，起到均匀重新分配空气流动的作用。2.4.1常用过滤介质，超细玻璃纸直径1-2um，厚度0.25-1mm的无碱玻璃纤维纸。过滤效率高，过滤阻力低，粗糙，防潮；2.4.1常用过滤介质，超细玻璃纸直径1-2um，厚度0.25-1mm的无碱玻璃纤维纸。过滤效率高，过滤阻力低，粗糙，防潮；2.4.1常用过滤介质，优点：高强度，寿命长，高温，可逆清洗再生，使用方便；不足：充电率高、流量少、压力降高、容易堵塞、实际需要的次数多、接触点多、容易发生泄漏污染，完全灭菌困难。优点：高强度，寿命长，高温，可逆洗再生，使用方便；不足：充电率高、流量少、压力降高、容易堵塞、实际需要的次数多、接

8、触点多、容易发生泄漏污染，完全灭菌困难。微孔聚合物：用聚乙烯醇滤板、聚乙烯醇烷基化和耐热树脂涂层；可以高温杀菌，易于安装，微孔多，过滤效率高，压降小。微孔聚合物：用聚乙烯醇滤板、聚乙烯醇烷基化和耐热树脂涂层；可以高温杀菌，易于安装，微孔多，过滤效率高，压降小。4.4.1常用过滤介质，4.4.1常用过滤介质，石棉过滤板将纤维短而直的蓝色石棉和纸浆纤维混合成浆。过滤效率低。不容易穿孔或粉碎，蒸汽的重复灭菌，抗湿，4.4.1常用过滤介质，新过滤介质是通过膨胀特氟伦制造的过滤介质；优点：过滤区域、快速流、小阻力、小尺寸、4.4.2过滤器的结构、深面过滤器通常为垂直圆柱形、下方为进气口、上方为进气口；介

9、质安装顺序：孔板、铁丝网、麻布、棉、麻布、活性炭、麻布、棉、麻布、铁丝网、孔板；使用注意事项：安装后一定时间内，用空气蒸汽吹，检查是否有松动的部分添加。使用一段时间后，应灭菌，从上到下烘干0.2-0.2MPa干燥蒸汽，约45min英寸，压缩空气。4.5无菌空气准备过程，如果空气被压缩，温度一定，相对湿度增加，水滴容易析出，影响过滤介质，因此空气压缩后要适当处理，去除油，减少湿度，然后进入空气过滤器。一般采用冷却再加热方法；4.5无菌空气准备过程，空气萃取(高度)预过滤(去除5m颗粒)空气压缩0.6-0.8MPa空气罐(稳定压力，沉淀作用)冷却(去除水分)油水分离(用离心力去除油滴，去除液滴)

10、丰口惠工艺1-高空空气2-粗糙过滤器3-空气压缩机4-换热器5-冷却器6，7-旋流器8-空气总过滤器9-空气分段过滤器，空气压缩冷却过滤器流程1-粗糙过滤器2-空气压缩机3-罐4-冷却器，2.5.3压缩空气预处理设备，进气口的高度和位置：脱离废气的出气口，取10米以上的高度。粗糙过滤器：在压缩机进气口前面的过滤器，在空气中收集大灰尘以减少对压缩机的磨损。阻力小，灰尘杨怡多。常用的粗糙过滤器包括袋式除尘器、填料过滤器、油浴清洗和水雾除尘等。空气压缩机：往复式空气压缩机用活塞往复汽缸，完成吸气、压缩、排气。气流不稳定，脉冲大，空气油含量高；涡轮压缩机电机驱动涡轮旋转，由于气体离心力，移动到周围蜗壳

11、通道，获得更高的压力后排出，大排放，小安装空间，压力稳定，无油雾；但是噪音太大了。螺杆空气压缩机目前理想的空气压缩机，安装空间小，供气大，少油雾或无油雾，噪音小。冷却：空气压缩后温度上升，直接渗入空气过滤器，过滤介质受损，影响培养基温度和培养物的生长；因此，必须冷却。冷却：空气压缩后温度上升，直接渗入空气过滤器，过滤介质受损，影响培养基温度和培养物的生长；因此，必须冷却。4.5.1压缩空气预处理原理，空气储液罐，作用：消除压缩机排出风量的脉冲，保持稳定的空气压力，同时利用重力沉降分离部分油雾。垂直管热交换器、沉浸式热交换器、喷雾热交换器和平板热交换器等一般类型的空气热交换器。水设备旋风分离器，作用：消除空气中雾凝结的水雾和油雾粒子的设备。利用各种填料的惯性阻流，如水设备网除雾器分析、焦炭、活性炭、磁环、钢丝网、塑料网等，分离空气中的细水雾或油雾。具有热交换器的预处理工艺：冷却的