第四章滅菌與空氣凈化

1、第四章第四章 滅菌與空氣的凈化滅菌與空氣的凈化-p91在微生物工業(yè)生產(chǎn)中必須樹立無菌操作觀念，必須從培養(yǎng)基制備開始，各個(gè)環(huán)節(jié)徹底滅菌，保證純培養(yǎng)，否則純培養(yǎng)失敗，產(chǎn)生異常發(fā)酵，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。通常采取的主要措施是：1、培養(yǎng)基滅菌；2、空氣滅菌；3、生物反應(yīng)器(發(fā)酵罐)及其和原料接觸的附屬管件滅菌；第一節(jié) 滅 菌滅菌滅菌指利用物理和化學(xué)的方法殺滅指利用物理和化學(xué)的方法殺滅or除去物料及設(shè)備中的除去物料及設(shè)備中的一切生命物質(zhì)的過程。一切生命物質(zhì)的過程。消毒消毒是指用物理和化學(xué)的方法殺死物料、設(shè)備、用工具內(nèi)是指用物理和化學(xué)的方法殺死物料、設(shè)備、用工具內(nèi)外的病源微生物。外的病源微生物。消毒不一定能

2、達(dá)到滅菌的要求，而滅菌可達(dá)到消毒的目的。消毒不一定能達(dá)到滅菌的要求，而滅菌可達(dá)到消毒的目的。1995.10.30國家主席令第國家主席令第59號(hào)號(hào)中華人民共和國食品衛(wèi)生中華人民共和國食品衛(wèi)生法法已在第八屆全國人民代表大會(huì)常務(wù)委員會(huì)第已在第八屆全國人民代表大會(huì)常務(wù)委員會(huì)第16次會(huì)次會(huì)議通過。議通過。l一、滅菌的方法一、滅菌的方法P91l滅菌方法很多：干熱滅菌法、濕熱滅菌法、火焰滅菌法、滅菌方法很多：干熱滅菌法、濕熱滅菌法、火焰滅菌法、電磁波、射線滅菌、化學(xué)藥品滅菌法及過濾除菌電磁波、射線滅菌、化學(xué)藥品滅菌法及過濾除菌 。根據(jù)滅菌對(duì)象和要求不同選用不同方法。二、滅菌標(biāo)準(zhǔn)實(shí)際工作中采用致死時(shí)間or致死

3、溫度or對(duì)數(shù)殘留規(guī)律作為滅菌的標(biāo)準(zhǔn)。1.致死時(shí)間：指在一定時(shí)間內(nèi)（最短）殺死某一種微生物的最少時(shí)間。2.致死溫度：指在一定時(shí)間內(nèi)殺死微生物的最少溫度。3.對(duì)數(shù)殘留規(guī)律：在滅菌中在一定時(shí)間內(nèi)微生物受熱死亡，即菌的減少速度與任何一瞬間殘留的活菌數(shù)成正比。dN/dt=KN式中式中:N殘留活菌數(shù)，個(gè)；殘留活菌數(shù)，個(gè)； t受熱時(shí)間，受熱時(shí)間，min； k比死亡速率常數(shù)，比死亡速率常數(shù)，S-1，k也稱滅菌速率常數(shù)，此常數(shù)大小與也稱滅菌速率常數(shù)，此常數(shù)大小與微生物種類及滅菌溫度有關(guān)；微生物種類及滅菌溫度有關(guān)；dN/dt活菌數(shù)瞬時(shí)變化速率，即死亡速率?；罹鷶?shù)瞬時(shí)變化速率，即死亡速率。若開始滅菌若開始滅菌(t

4、= 0)時(shí)，培養(yǎng)基中活的微生物數(shù)為時(shí)，培養(yǎng)基中活的微生物數(shù)為N0，將，將dN/dt=KN積分后可得積分后可得 ln N0/ Nt= k*t或或 t=式中式中:N0開始滅菌時(shí)原有的活菌數(shù)，個(gè)；開始滅菌時(shí)原有的活菌數(shù)，個(gè)； Nt經(jīng)過時(shí)間經(jīng)過時(shí)間t滅菌后的殘留菌數(shù)，個(gè)。滅菌后的殘留菌數(shù)，個(gè)。toNNlgk303.2按上式，如果要達(dá)到絕對(duì)徹底滅菌，按上式，如果要達(dá)到絕對(duì)徹底滅菌，即即Nt=0所需時(shí)間為所需時(shí)間為，這不符合實(shí)，這不符合實(shí)際，在實(shí)際中，際，在實(shí)際中，Nt0.001時(shí)，達(dá)時(shí)，達(dá)到滅菌要求。到滅菌要求。溫度高，溫度高，K值增加，滅菌效果增加。值增加，滅菌效果增加。在實(shí)際中確定合適的滅菌溫度，使

5、在實(shí)際中確定合適的滅菌溫度，使既能徹底滅菌，又不影響產(chǎn)品風(fēng)味。既能徹底滅菌，又不影響產(chǎn)品風(fēng)味。例如例如：假定某產(chǎn)品的發(fā)酵周期：假定某產(chǎn)品的發(fā)酵周期40hr,，發(fā)酵一，發(fā)酵一開始混進(jìn)了一個(gè)雜菌，若該菌的調(diào)整期為開始混進(jìn)了一個(gè)雜菌，若該菌的調(diào)整期為6hr，繁殖一代為繁殖一代為30min，試計(jì)算發(fā)酵到，試計(jì)算發(fā)酵到21hr的污的污染程度？染程度？解：按對(duì)數(shù)生長(zhǎng)公式：解：按對(duì)數(shù)生長(zhǎng)公式： ln Nt/ N0= k*t由繁殖一代時(shí)間標(biāo)出由繁殖一代時(shí)間標(biāo)出K值值 ln 2/ 1= k*0.5 k=1.386（hr-1）求求Nt=？ T=21-6=15hr ln N2=kt N2=ekt=2.7181.38

6、6*15N2=109（個(gè)），即（個(gè)），即10億個(gè)億個(gè)繁殖繁殖15hr后，可達(dá)到后，可達(dá)到10億個(gè)菌。億個(gè)菌。三、培養(yǎng)基的滅菌三、培養(yǎng)基的滅菌l1.培養(yǎng)基濕熱滅菌方法l1.1連續(xù)滅菌：培養(yǎng)基在發(fā)酵罐外經(jīng)一套滅菌連續(xù)滅菌：培養(yǎng)基在發(fā)酵罐外經(jīng)一套滅菌設(shè)備連續(xù)加熱滅菌，冷卻后送入已滅菌發(fā)酵罐設(shè)備連續(xù)加熱滅菌，冷卻后送入已滅菌發(fā)酵罐的工藝過程。也叫連消：一般分為套管式和汽的工藝過程。也叫連消：一般分為套管式和汽液混合式兩種。液混合式兩種。l初溫初溫420C一般熱蒸汽壓為一般熱蒸汽壓為0.4MPa（表），滅（表），滅菌溫度菌溫度1150C，培養(yǎng)液在管間的高溫滅菌時(shí)間，培養(yǎng)液在管間的高溫滅菌時(shí)間為為1530

7、S，流動(dòng)線速度要小于，流動(dòng)線速度要小于0.1m/s。1.培養(yǎng)基濕熱滅菌方法（續(xù)）培養(yǎng)基濕熱滅菌方法（續(xù)）1.2間歇滅菌：即稱為實(shí)消，專門間歇滅菌：即稱為實(shí)消，專門的殺菌罐的殺菌罐or分批培養(yǎng)基全部泵入發(fā)分批培養(yǎng)基全部泵入發(fā)酵罐在罐內(nèi)通入蒸汽加熱致死溫度酵罐在罐內(nèi)通入蒸汽加熱致死溫度保持一定時(shí)間。保持一定時(shí)間。1.3固體培養(yǎng)滅菌：蒸煮滅菌，轉(zhuǎn)固體培養(yǎng)滅菌：蒸煮滅菌，轉(zhuǎn)鼓式滅菌機(jī)，解決了固體培養(yǎng)基流鼓式滅菌機(jī)，解決了固體培養(yǎng)基流動(dòng)性差，不易翻動(dòng)，吸水加熱易動(dòng)性差，不易翻動(dòng)，吸水加熱易成團(tuán)問題。成團(tuán)問題。圖2-11 實(shí)罐滅菌設(shè)備示意圖冷凝水冷卻水進(jìn)口排料管進(jìn)汽取樣管進(jìn)汽進(jìn)汽冷卻水出口排氣排氣排氣排氣

8、消沫劑管出氣口接種管進(jìn)料口進(jìn)汽進(jìn)氣管l分批滅菌的操作分批滅菌的操作 l在培養(yǎng)基滅菌之前，通常應(yīng)先將與罐相連的分空氣在培養(yǎng)基滅菌之前，通常應(yīng)先將與罐相連的分空氣過濾器用蒸汽滅菌并用空氣吹干。過濾器用蒸汽滅菌并用空氣吹干。l實(shí)罐滅菌時(shí)，先將輸料管路內(nèi)的污水放掉沖凈，然實(shí)罐滅菌時(shí)，先將輸料管路內(nèi)的污水放掉沖凈，然后將配制好的培養(yǎng)基泵送至發(fā)酵罐（種子罐或料罐）后將配制好的培養(yǎng)基泵送至發(fā)酵罐（種子罐或料罐）內(nèi)，同時(shí)開動(dòng)攪拌器進(jìn)行滅菌。內(nèi)，同時(shí)開動(dòng)攪拌器進(jìn)行滅菌。 l滅菌前先將各排氣閥打開，將蒸汽引入夾套或蛇管滅菌前先將各排氣閥打開，將蒸汽引入夾套或蛇管進(jìn)行預(yù)熱，待罐溫升至進(jìn)行預(yù)熱，待罐溫升至8090，將

9、排氣閥逐漸關(guān)，將排氣閥逐漸關(guān)小。小。 l接著將蒸汽從進(jìn)氣口、排料口、取樣口直接通入罐接著將蒸汽從進(jìn)氣口、排料口、取樣口直接通入罐中，使罐溫上升到中，使罐溫上升到118120，罐壓維持在，罐壓維持在0.090.1MPa（表壓），并保持（表壓），并保持30min左右。左右。 l無論與罐連通的管路如何配制，在實(shí)消時(shí)均應(yīng)遵循無論與罐連通的管路如何配制，在實(shí)消時(shí)均應(yīng)遵循“不進(jìn)則出不進(jìn)則出”的原則。這樣才能保證滅菌徹底，不的原則。這樣才能保證滅菌徹底，不留死角。留死角。l保溫結(jié)束后，依次關(guān)閉各排汽、進(jìn)汽閥門，待罐內(nèi)保溫結(jié)束后，依次關(guān)閉各排汽、進(jìn)汽閥門，待罐內(nèi)壓力低于空氣壓力后，向罐內(nèi)通入無菌空氣，在夾壓力

10、低于空氣壓力后，向罐內(nèi)通入無菌空氣，在夾套或蛇管中通冷卻水降溫，使培養(yǎng)基的溫度降到所套或蛇管中通冷卻水降溫，使培養(yǎng)基的溫度降到所需的溫度，進(jìn)行下一步的發(fā)酵和培養(yǎng)。需的溫度，進(jìn)行下一步的發(fā)酵和培養(yǎng)。 2.影響培養(yǎng)基滅菌的因素影響培養(yǎng)基滅菌的因素P97l除了所污染雜菌的種類、數(shù)量滅菌溫度和時(shí)間外，培養(yǎng)基成分，PH值，培養(yǎng)基中顆粒、泡沫等對(duì)培養(yǎng)滅菌也有影響。l2.1培養(yǎng)成分；l2.2pH值；l2.3培養(yǎng)中的顆粒；l2.4泡沫；l2.5其它;如培養(yǎng)基中微生物的數(shù)量、微生物細(xì)胞的含水量，菌齡，微生物的耐熱性等均會(huì)影響培養(yǎng)基的滅菌效果。3.滅菌時(shí)間計(jì)算滅菌時(shí)間計(jì)算見見P98的例的例4-14.連續(xù)滅菌和分批

11、滅菌的比較連續(xù)滅菌和分批滅菌的比較P99連續(xù)滅菌連續(xù)滅菌和分批滅菌具有很多和分批滅菌具有很多優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：可采用高溫短時(shí)滅菌，培養(yǎng)基受熱時(shí)間可采用高溫短時(shí)滅菌，培養(yǎng)基受熱時(shí)間短，營養(yǎng)成分損失少，有利于提高發(fā)酵短，營養(yǎng)成分損失少，有利于提高發(fā)酵率；率；發(fā)酵罐利用率高；蒸汽負(fù)荷均發(fā)酵罐利用率高；蒸汽負(fù)荷均衡；采用板式換熱器時(shí)，可節(jié)約大量衡；采用板式換熱器時(shí)，可節(jié)約大量能量；能量；適宜采用自動(dòng)控制，勞動(dòng)強(qiáng)度適宜采用自動(dòng)控制，勞動(dòng)強(qiáng)度小。小。 但對(duì)培養(yǎng)基中含有較多的固體顆?；虻珜?duì)培養(yǎng)基中含有較多的固體顆?；蚺菽瓡r(shí)，采用分批滅菌較好。泡沫時(shí)，采用分批滅菌較好。第二節(jié)空氣的凈化第二節(jié)空氣的凈化l空氣除菌是生物

12、細(xì)胞培養(yǎng)過程中極其重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。 l對(duì)空氣進(jìn)行凈化和調(diào)節(jié)，使空氣的溫度、濕度和壓力發(fā)生改變，符合工藝要求，已成為生物加工過程中的一個(gè)重要組成部分一：概述l 1、空氣中微生物分布、空氣中微生物分布l 2、空氣除菌、空氣除菌 l3、生產(chǎn)對(duì)空氣無菌程度的要求、生產(chǎn)對(duì)空氣無菌程度的要求1、空氣中微生物分布l 空氣中微生物的含量和種類，隨地區(qū)，季節(jié)和空氣中灰塵粒子多少，以及人們的活動(dòng)情況而異。l 北方氣候干燥，寒冷，空氣中的含微生物量較少，而潮濕溫暖的南方空氣中含微生物量較多，離地面越高，含菌量越少；一般每升高10米，空氣中的含菌量就降低一個(gè)數(shù)量級(jí)；l 城市的空氣中含微生物量較多，農(nóng)村的空氣中含微生物

13、量較少，一般城市空氣中雜菌數(shù)為30008000個(gè)米3 。l 空氣中的微生物種類以細(xì)菌和細(xì)菌芽胞較多，也有酵母，霉菌和病毒。l 這些微生物大小不一，一般附著在空氣中的灰塵上或霧滴上，空氣中微生物的含量一般為103-104個(gè)米3。l 灰塵粒子的平均大小約0.6m左右，所以空氣除菌主要是去除空氣中的微粒(0.6-1m ）2.空氣除菌l工業(yè)發(fā)酵對(duì)空氣處理的要求隨發(fā)酵產(chǎn)品和菌種不同而異。l半固體制曲和酵母生產(chǎn)中無菌要求不十分嚴(yán)格，一般無需復(fù)雜的空氣凈化處理；l密閉的深層通氣發(fā)酵需嚴(yán)格的純凈培養(yǎng)，進(jìn)入發(fā)酵罐前空氣必須進(jìn)行冷卻、脫水、脫油和過濾除菌等處理。3.生產(chǎn)對(duì)空氣無菌程度的要求l 好氣性發(fā)酵過程中需要

14、大量的無菌空氣，空氣要作到 絕對(duì)無菌在目前是不可能的，也是不經(jīng)濟(jì)的。l 發(fā)酵對(duì)無菌空氣的要求是 ：無菌，無灰塵，無雜質(zhì)，無水，無油，正壓等幾項(xiàng)指標(biāo)；l 發(fā)酵對(duì)無菌空氣的無菌程度要求是：只要在發(fā)酵過程中不因無菌空氣染菌，而造成損失即可。l 在工程設(shè)計(jì)中一般要求1000次使用周期中只允許有一個(gè)菌通過，即經(jīng)過濾后空氣的無菌程度為N=10-3 二、空氣凈化方法二、空氣凈化方法P100 有熱滅菌、靜電除菌、過濾介有熱滅菌、靜電除菌、過濾介質(zhì)除菌、輻射滅菌、化學(xué)滅菌等。質(zhì)除菌、輻射滅菌、化學(xué)滅菌等。 靜電除菌具有低能耗、空氣壓靜電除菌具有低能耗、空氣壓力損失少、對(duì)力損失少、對(duì)1m的塵粒捕集效率的塵粒捕集效

15、率為為99。1.輻射滅菌法l超聲波、高能陰極射線、超聲波、高能陰極射線、X射線、射線、射線、射線、射線、紫射線、紫外線理論上都能破壞蛋白質(zhì)活性而起殺菌作用。外線理論上都能破壞蛋白質(zhì)活性而起殺菌作用。 l最常用的是用紫外光線進(jìn)行無菌室滅菌。最常用的是用紫外光線進(jìn)行無菌室滅菌。253.7265nm波長(zhǎng)的波長(zhǎng)的紫外線具有極強(qiáng)烈的殺菌效力，它的主要作用是紫外線具有極強(qiáng)烈的殺菌效力，它的主要作用是使微生物的使微生物的DNA分子產(chǎn)生的胸腺嘧啶的二聚體，導(dǎo)致細(xì)胞死亡。分子產(chǎn)生的胸腺嘧啶的二聚體，導(dǎo)致細(xì)胞死亡。l無菌室常用的紫外燈功率為無菌室常用的紫外燈功率為30W，安裝在操作臺(tái)上方一米左右高，安裝在操作臺(tái)上

16、方一米左右高處，每次照射處，每次照射15-30min既可既可。l紫外線有很強(qiáng)的殺菌力，但穿透力很弱，一張薄紙即可完全擋住紫外線有很強(qiáng)的殺菌力，但穿透力很弱，一張薄紙即可完全擋住紫外線，因此待滅菌物品必須置于紫外光直接照射下，而且在一紫外線，因此待滅菌物品必須置于紫外光直接照射下，而且在一定范圍內(nèi)作用強(qiáng)度與距離平方成反比。定范圍內(nèi)作用強(qiáng)度與距離平方成反比。l紫外線對(duì)人體組織有一定刺激作用，眼睛、皮膚受照射后會(huì)產(chǎn)生紫外線對(duì)人體組織有一定刺激作用，眼睛、皮膚受照射后會(huì)產(chǎn)生某些癥狀，所以工作人員在無菌室操作時(shí)應(yīng)關(guān)閉紫外燈某些癥狀，所以工作人員在無菌室操作時(shí)應(yīng)關(guān)閉紫外燈超凈工作臺(tái)超凈工作臺(tái)2.熱滅菌l原

17、理：基于加熱后微生物體內(nèi)的蛋白（酶）熱變性而得以實(shí)現(xiàn)。l熱空氣進(jìn)入培養(yǎng)系統(tǒng)之前，一般均需用壓縮機(jī)壓縮，提高壓力。l空氣壓縮后溫度能達(dá)到2000C以上，保持一定時(shí)間后，便可實(shí)行干熱殺菌。l利用空氣壓縮時(shí)所產(chǎn)生的熱量進(jìn)行滅菌的原理對(duì)制備大量無菌空氣有特別意義。l實(shí)際應(yīng)用中需考慮培養(yǎng)裝置與空氣壓縮機(jī)的相對(duì)位置，連接壓縮機(jī)與培養(yǎng)裝置的管道的滅菌以及管道長(zhǎng)度等?？諝鉄釡缇鞒淌疽鈭D空氣熱滅菌流程示意圖1-空氣壓縮機(jī)空氣壓縮機(jī) 2-粗過濾器粗過濾器 3-保溫管保溫管 4-貯氣罐貯氣罐 5-保溫罐保溫罐 6-列管式列管式冷卻器冷卻器 7-渦輪壓縮機(jī)渦輪壓縮機(jī) 8-預(yù)熱器預(yù)熱器 9-粗過濾器粗過濾器 10-空

18、氣吸入塔空氣吸入塔3.靜電除菌l靜電除塵器可除去空氣中的水霧、油霧、塵埃，同時(shí)也除去微生物。l原理：利用靜電引力來吸附帶電粒子而達(dá)到除塵滅菌目的。l對(duì)于一些直徑小的微粒，所帶電荷小，不能被吸附而沉降。電極鋼絲電極鋼絲鋼管鋼管絕緣瓶絕緣瓶鋼板鋼板空氣出口空氣出口封頭封頭管板管板法蘭法蘭空氣進(jìn)口空氣進(jìn)口靜電除塵器裝置圖靜電除塵器裝置圖管式靜電除菌器管式靜電除菌器原理動(dòng)畫演示4.介質(zhì)過濾除菌l介質(zhì)過濾除菌是使空氣通過經(jīng)高溫滅菌的介質(zhì)過濾層，將空氣中介質(zhì)過濾除菌是使空氣通過經(jīng)高溫滅菌的介質(zhì)過濾層，將空氣中的微生物等顆粒阻截在介質(zhì)層中，而達(dá)到除菌的目的。此法經(jīng)濟(jì)的微生物等顆粒阻截在介質(zhì)層中，而達(dá)到除菌的

19、目的。此法經(jīng)濟(jì)適用、易于控制，目前在生產(chǎn)中使用最多。適用、易于控制，目前在生產(chǎn)中使用最多。l常用的過濾介質(zhì)按孔隙的大小可分為兩大類：常用的過濾介質(zhì)按孔隙的大小可分為兩大類：l一類是介質(zhì)間孔隙大于微生物直徑，故必須有一定厚度濾層才能一類是介質(zhì)間孔隙大于微生物直徑，故必須有一定厚度濾層才能達(dá)到過濾除菌的目的，一般有：棉花、活性炭、玻璃纖維、有機(jī)達(dá)到過濾除菌的目的，一般有：棉花、活性炭、玻璃纖維、有機(jī)合成纖維、燒結(jié)材料（燒結(jié)金屬、燒結(jié)陶瓷、燒結(jié)塑料）；合成纖維、燒結(jié)材料（燒結(jié)金屬、燒結(jié)陶瓷、燒結(jié)塑料）；l另一類介質(zhì)的孔隙小于細(xì)菌，含細(xì)菌等微生物的空氣通過介質(zhì)，另一類介質(zhì)的孔隙小于細(xì)菌，含細(xì)菌等微生物

20、的空氣通過介質(zhì)，微生物就被截留于介質(zhì)上而實(shí)現(xiàn)過濾除菌，有時(shí)稱之為絕對(duì)過濾。微生物就被截留于介質(zhì)上而實(shí)現(xiàn)過濾除菌，有時(shí)稱之為絕對(duì)過濾。 三、空氣凈化流程三、空氣凈化流程l一般流程：采風(fēng)一般流程：采風(fēng) 壓縮壓縮 除水、除油除水、除油 加熱加熱 總過濾總過濾 分過濾分過濾l重點(diǎn)：各流程的使用環(huán)境、流程的設(shè)計(jì)理念重點(diǎn)：各流程的使用環(huán)境、流程的設(shè)計(jì)理念l1、兩級(jí)冷卻、加熱除菌流程（適于潮濕地區(qū)）、兩級(jí)冷卻、加熱除菌流程（適于潮濕地區(qū)）l1、兩級(jí)冷卻、加熱除菌流程（特點(diǎn)及適用范圍 特點(diǎn)：提高傳熱系數(shù)、節(jié)約冷卻用水、油水分離完全。 適用范圍：潮濕的南方地區(qū)。）兩級(jí)冷卻、加熱除菌流程圖1粗過濾器 2-壓縮機(jī)

21、3-貯罐 4、6-冷卻器 5-旋風(fēng)分離器7-絲網(wǎng)分離器 8-加熱器 9-過濾器冷卻到冷卻到30350C（大部分水、（大部分水、油都結(jié)成較大的霧粒）宜用油都結(jié)成較大的霧粒）宜用旋風(fēng)分離器用冰水冷卻用冰水冷卻20250C（析（析出部分較小霧粒）宜用出部分較小霧粒）宜用絲網(wǎng)分離器空氣凈化的一般流程 空氣吸氣口粗過濾器空氣壓縮機(jī)一級(jí)空氣冷卻器二級(jí)空氣冷卻器分水器空氣儲(chǔ)氣罐旋風(fēng)分離器絲網(wǎng)除沫器空氣加熱器總空氣過濾器分空氣過濾器無菌空氣。2、冷熱空氣直接混合式空氣除菌流程（適于中、冷熱空氣直接混合式空氣除菌流程（適于中等潮濕地區(qū)等潮濕地區(qū) ）3、高效前置過濾空氣除菌流程（適于藥廠的無、高效前置過濾空氣除菌

22、流程（適于藥廠的無菌程度要求高的空氣菌程度要求高的空氣）4、利用熱空氣冷卻加熱空氣的流、利用熱空氣冷卻加熱空氣的流三、空氣的過濾除菌原理和介質(zhì)P103l 當(dāng)氣流通過濾層時(shí)由于濾層纖維網(wǎng)格的層層阻礙，迫使氣流無數(shù)次改變運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)方向而繞過纖維前進(jìn)，從而導(dǎo)致微粒對(duì)濾層纖維產(chǎn)生慣性沖擊、重力沉降、攔截、布朗擴(kuò)散、靜電吸附等作用而把微生物滯留在纖維表面。 過濾介質(zhì)的要求：除菌效率高、耐高溫、高壓、不易被油水污染，阻力小，成本低，易更換。影響介質(zhì)過濾效率的因素：空氣中微粒的大小、空氣流速、過濾介質(zhì)的種類及規(guī)格（纖維直徑）、介質(zhì)的填充密度、介質(zhì)的層厚度等。過濾效率是衡量一種過濾介質(zhì)是否優(yōu)越的主要標(biāo)準(zhǔn)。

23、介質(zhì)過濾除菌機(jī)理見書介質(zhì)過濾除菌機(jī)理見書P103P103l1 1、慣性沖擊滯留作用機(jī)理、慣性沖擊滯留作用機(jī)理l當(dāng)微粒以一定的速度垂直纖當(dāng)微粒以一定的速度垂直纖維方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，空氣受阻即維方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，空氣受阻即改變方向，繞過纖維前進(jìn)。改變方向，繞過纖維前進(jìn)。而微粒由于它的運(yùn)動(dòng)慣性較而微粒由于它的運(yùn)動(dòng)慣性較大，未能及時(shí)改變運(yùn)動(dòng)方向，大，未能及時(shí)改變運(yùn)動(dòng)方向，直沖到纖維的表面，由于摩直沖到纖維的表面，由于摩擦黏附，微粒就滯留在纖維擦黏附，微粒就滯留在纖維表面上，這稱為表面上，這稱為慣性沖擊滯慣性沖擊滯留作用。留作用。 l纖維能滯留微粒的寬度區(qū)間纖維能滯留微粒的寬度區(qū)間b與纖維直徑與纖維直徑df之比，稱

24、為之比，稱為單單纖維的慣性沖擊捕集效率纖維的慣性沖擊捕集效率 (a)慣性慣性纖維滯留微粒的寬度b的大小由微粒的運(yùn)動(dòng)慣性所決定。微粒的運(yùn)動(dòng)慣性越大，它受氣流換向干擾越小，b值就越大。捕集效率是微粒慣性力的無因次準(zhǔn)數(shù)的函數(shù)介質(zhì)過濾除菌機(jī)理介質(zhì)過濾除菌機(jī)理見書見書P103P103 （續(xù)（續(xù)1 1）l2攔截滯留作用l微粒隨空氣氣流向前運(yùn)動(dòng)，微粒隨空氣氣流向前運(yùn)動(dòng)，當(dāng)氣流為層流時(shí)，隨氣流運(yùn)當(dāng)氣流為層流時(shí)，隨氣流運(yùn)動(dòng)的粒子在接近纖維表面的動(dòng)的粒子在接近纖維表面的部分由于與過濾介質(zhì)接觸而部分由于與過濾介質(zhì)接觸而被纖維吸附捕集，這種作用被纖維吸附捕集，這種作用稱之為稱之為阻攔滯留阻攔滯留。 空氣流速愈小，纖維

25、直徑空氣流速愈小，纖維直徑愈細(xì)，阻攔截留作用愈大。愈細(xì)，阻攔截留作用愈大。但是在介質(zhì)過濾的除塵除菌但是在介質(zhì)過濾的除塵除菌中，阻攔截留并不起主要作中，阻攔截留并不起主要作用。用。(b)攔截?cái)r截介質(zhì)過濾除菌機(jī)理介質(zhì)過濾除菌機(jī)理見書見書P103P103 （續(xù)（續(xù)2 2）l3布朗擴(kuò)散截留作用l 直徑很小的微粒在緩慢流動(dòng)的氣流中能產(chǎn)生一種不規(guī)則的直線運(yùn)動(dòng)，稱為布朗擴(kuò)散。布朗擴(kuò)散的范圍一般很小（微米級(jí)），故在較大氣速和較大的空間范圍內(nèi)，它是不起作用的；但在緩慢流動(dòng)的氣流和極小的纖維間隙間，布朗擴(kuò)散作用大大增強(qiáng)了微粒與纖維的接觸和被捕捉。(c)擴(kuò)散擴(kuò)散介質(zhì)過濾除菌機(jī)理介質(zhì)過濾除菌機(jī)理見書見書P103P103 （續(xù)（續(xù)3 3）l、重力沉降、重力沉降作用作用機(jī)理機(jī)理l重力沉降是一個(gè)穩(wěn)定的分離作用，當(dāng)微粒所受的重力大于氣流對(duì)它的拖帶力時(shí)，微粒就容易沉降。l就單一的重力沉降情況下，大顆粒比小顆粒作用顯著，對(duì)于小顆粒只有在氣流速度很慢時(shí)才起作用。l一般它是與攔截作用相配合的，即在纖維的邊界滯留區(qū)內(nèi)，微粒的沉降作用提高了攔截滯留的捕集效率。 (d)重力重力介質(zhì)過濾除菌機(jī)理介質(zhì)過濾除菌機(jī)理見書見書P103P103 （續(xù)（續(xù)4 4）l、靜電吸附作用機(jī)理l干空氣對(duì)非導(dǎo)體的物質(zhì)相對(duì)運(yùn)動(dòng)磨擦?xí)r，會(huì)產(chǎn)生誘導(dǎo)電荷，纖維和樹脂處理過的纖維，尤其是一些合成纖