過濾器除菌技術(shù)

1、第五章空氣除菌教學(xué)目的：1、了解空氣滅菌的基本方法和無菌空氣的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；2、熟悉介質(zhì) 過濾除菌的機(jī)理；3、掌握空氣過濾器的結(jié)構(gòu)；4、掌握典型的空氣除菌流程。教學(xué)方法：講授教學(xué)手段：使用多媒體課件教學(xué)內(nèi)容：第一節(jié)空氣凈化的方法一、空氣的組成1、氣態(tài)物質(zhì)混合物：氮?dú)?、氧氣、二氧化碳、惰性氣體、H2O等2、懸浮在氣態(tài)中的灰塵：地殼物質(zhì)顆粒、煙灰、花粉、微生物其中，空氣中微生物的數(shù)量與環(huán)境有密切關(guān)系：一般干燥寒冷的北方，空氣中含微生物量較 少，而濕潤溫暖的南方空氣中含微生物較多；城市空氣中的微生物含量103-104個/m3）比 人口稀少的農(nóng)村多；地平面空氣中微生物含量比高空多。二、空氣滅菌的必要性1、

2、好氧微生物在培養(yǎng)過程中，其生長、繁殖、代謝均需要大量氧氣的參與；2、所需氧氣通常是以空氣的形式提供的；3、空氣中含大量的各類微生物，如果隨空氣一同進(jìn)入培養(yǎng)系統(tǒng)，便會在合適的條件下大量 繁殖，與目的菌株競爭性消耗營養(yǎng)物質(zhì)，并產(chǎn)生各種副產(chǎn)物，從而干擾或破壞純種培養(yǎng)過程 的正常進(jìn)行，甚至使培養(yǎng)過程徹底失敗導(dǎo)致倒罐；4、因此空氣的滅菌是好氧培養(yǎng)過程中的一個重要環(huán)節(jié)。三、空氣滅菌的方法1、熱滅菌法基于加熱后微生物體內(nèi)的蛋白質(zhì)（酶）熱變性而得以實(shí)現(xiàn)?？諝庠谶M(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，所以，空氣熱滅菌時所需的 溫度，就不必用蒸汽或其他載熱體加熱，而可直接利用空氣壓縮時的溫度升高來實(shí)現(xiàn)。

3、空氣經(jīng)壓縮后溫度可升到200C以上，保持一定時間后，便可實(shí)現(xiàn)干熱殺菌。利用空氣壓縮時所產(chǎn)生的熱量進(jìn)行滅菌的原理對制備大量無菌空氣具有特別重要的意義。在實(shí)際應(yīng)用時，對培養(yǎng)裝置與空氣壓縮機(jī)的相對位置，連接壓縮機(jī)與培養(yǎng)裝置的管道滅菌以 及管道長度等問題都必須加以仔細(xì)考慮。2、靜電除菌近年來一些工廠已使用靜電除塵除去空氣中的水霧、油霧、塵埃，同時也除去了空氣中的微 生物。靜電除菌時是利用靜電引力來吸附帶電粒子而達(dá)到除塵滅菌的目的。懸浮于空氣中的微生物，其孢子大多數(shù)帶有不同的電荷，沒有帶電荷的微粒進(jìn)入高壓靜電場 時都會被電離成帶電顆粒。對于一些直徑很小的微粒，它所帶的電荷很小，當(dāng)產(chǎn)生的引力等于或小于微粒

4、布朗擴(kuò)散運(yùn)動 的動量時，則微粒就不能被吸附而沉降，所以靜電除塵滅菌對很小的微粒效率較低。3、介質(zhì)過濾除菌法過濾除菌法是讓含菌空氣通過過濾介質(zhì)，以阻截空氣中所含微生物，而取得無菌空氣的方法。 該法廣泛應(yīng)用，是獲得大量無菌空氣的常規(guī)方法，在生產(chǎn)中使用最多。（1）絕對過濾：利用微孔濾膜，其孔隙小于0.5甚至0.1 um，將空氣中的細(xì)菌濾除，從而 獲得無菌空氣。（2）深層介質(zhì)過濾：由多種介質(zhì)組成過濾層，濾層較深，空隙較大，靠靜電、擴(kuò)散、慣性 和阻截作用等將細(xì)菌截留在濾層中，從而獲得無菌空氣。第二節(jié)空氣的深層過濾除菌原理和介質(zhì)一、空氣的過濾除菌原理1、布朗擴(kuò)散截留作用2、攔截截留作用3、慣性撞擊截留作用

5、4、重力沉降作用5、靜電吸引作用在過濾除菌中，有時很難分辨上述各種機(jī)理各自所作貢獻(xiàn)的大小。隨著參數(shù)的變化，各種作用之間有著復(fù)雜的關(guān)系，目前還未能作準(zhǔn)確的理論計(jì)算。一般認(rèn)為慣性撞擊截留、攔截截留和布朗運(yùn)動截留的作用較大，而重力和靜電引力的作用則 很小。氣流速度?。翰祭蕯U(kuò)散截留和攔截截留顯著氣流速度大：慣性撞擊截留作用顯著二、空氣過濾除菌常用介質(zhì)1、紙類過濾介質(zhì)玻璃纖維紙：以質(zhì)量較好的無堿玻璃采用噴吹法制成直徑很小的纖維（1-1.5 u m ）， 由于纖維特別細(xì)小，故不宜散裝填充，而采用造紙的方法作成0.25-1mm厚的纖維紙。一般 應(yīng)用時需將36張濾紙疊在一起使用。玻璃纖維紙很薄，纖維間的孔隙為

6、11.5 um，厚度約為0.25-0.4mm，密度為2600 kg/m3， 堆積密度為384 kg/m3，填充率為14.8%。優(yōu)點(diǎn)：過濾效率高，對于0.3um的顆粒的去除率為99.99%以上，同時阻力比較小，壓降 較小。缺點(diǎn)：強(qiáng)度不大，特別時受潮后強(qiáng)度更差。為了增加強(qiáng)度，在紙漿中加入7-50%的木漿。2、纖維狀或顆粒狀過濾介質(zhì)（1）棉花：常用的過濾介質(zhì)，通常使用脫脂棉，有彈性，纖維長度適中。一般填充密度為 130150 kg/m3，填充率為 8.510%。（2）玻璃纖維：纖維直徑小，不易折斷，過濾效果好。纖維直徑約為19 um，填充密 度為130280 kg/m3，填充率為511%。（3）活性

7、炭：要求活性炭質(zhì)地堅(jiān)硬，不易壓碎，顆粒均勻，裝填前應(yīng)將粉末和細(xì)粒篩去。常用小圓柱體的顆?；钚蕴?，大小為（3X10）（3X15） mm，密度1140 kg/m3，填充 密度為470530 kg/m3，填充率44%。缺點(diǎn)：體積大，占有空間大，操作困難，裝填介質(zhì)時費(fèi)時費(fèi)力，介質(zhì)裝填的松緊程度不易掌 握，空氣壓降大，介質(zhì)滅菌和吹干耗用大量蒸汽和空氣，另外更換玻璃纖維類介質(zhì)時碎沫飛 揚(yáng)，影響操作人員身體健康?？諝膺^濾除菌的介質(zhì)3、微孔濾膜類過濾介質(zhì)微孔濾膜類過濾介質(zhì)的空隙小于0.5 um，甚至小于0.1 um，能將空氣中細(xì)菌真正濾去，即 絕對過濾。特點(diǎn)：易于控制過濾后的空氣質(zhì)量，節(jié)約能量和時間，操作簡便

8、。這一類介質(zhì)包括纖維素脂微孔濾膜、聚四氟乙烯微孔濾膜等。三、空氣過濾器的結(jié)構(gòu) 1、深層棉花（活性炭、玻璃纖維）過濾器深層棉花過濾器是立式圓筒形，內(nèi)部充填過濾介質(zhì)，空氣由下向上通過過濾介質(zhì)，以達(dá)到除 菌的目的。填充物按下列順序安裝：孔板鐵絲網(wǎng)麻布棉花麻布活性炭麻布棉花麻布鐵絲網(wǎng)孔板絲網(wǎng)孔板卵ffii.-L焙檸最過法器其中：金屬絲網(wǎng)和麻布的作用是使空氣均勻進(jìn)入棉花濾層；夾套的作用為滅菌，在消毒時對過濾介質(zhì)加熱，要十分小心控制，溫度過高容易使棉花焦化而局部喪失過濾效率，甚至有燒焦著火的危險(xiǎn)。2、平板式纖維紙分過濾器空氣從筒身中部切線方向進(jìn)入，空氣中的水霧沉入筒底，由排污管排出，空氣經(jīng)緩沖層通過 下孔

9、板經(jīng)薄層介質(zhì)過濾后，從上孔板進(jìn)入頂蓋排氣孔排出。酎II酎II平板過情器IKTL帝J吊的用 4一席市 睛姓 6-呷舊i 蝴坦hf 8用圖 下人整壯世器=I -11 禎圾其中:金屬絲網(wǎng)和麻布的作用仍是使空氣均勻進(jìn)入濾層。3、管式過濾器4、接迭式低速過濾器四、提高過濾除菌效率的措施1、設(shè)計(jì)合理的空氣預(yù)處理設(shè)備，選擇合適的空氣凈化流程，以達(dá)到除油、水和雜質(zhì)的目的。2、設(shè)計(jì)和安裝合理的空氣過濾器，選用除菌效率高的過濾介質(zhì)。3、保證進(jìn)口空氣清潔度，減少進(jìn)口空氣的含菌數(shù)。方法：加強(qiáng)生產(chǎn)場地的衛(wèi)生管理，減 少生產(chǎn)環(huán)境空氣中的含菌數(shù)；正確選擇進(jìn)風(fēng)口，壓縮空氣站應(yīng)設(shè)上風(fēng)口； 提高進(jìn)口空 氣的采氣位置，減少菌數(shù)和塵

10、埃數(shù)；加強(qiáng)空氣壓縮前的預(yù)處理。4、降低進(jìn)入空氣過濾器的空氣相對濕度，保證過濾介質(zhì)能在干燥狀態(tài)下工作。方法：使 用無潤滑油的空氣壓縮機(jī)；加強(qiáng)空氣冷卻和去油去水；提高進(jìn)入過濾器的空氣溫度， 降低其相對濕度。第三節(jié)空氣凈化的流程空氣凈化一般是吸氣口吸入的空氣先經(jīng)過壓縮前的過濾，然后進(jìn)入空氣壓縮機(jī)。從空壓 機(jī)出來的空氣(一般壓力在1.96X105Pa以上，溫度120150C)，先冷卻到適當(dāng)?shù)臏囟?20 25 )除去油和水，再加熱到3035 C，最后通過總過濾器和分過濾器除菌，從而獲得 潔凈度、壓力、溫度和流量都符合要求的無菌空氣。一、空氣凈化的一般流程空氣吸，口粗過器 空氣壓縮機(jī)空氣赭睡一級空氣冷卻器

11、旌鳳分離器一一攜空氣冷卻舞絲網(wǎng)除法空氣加戮器空氣總過it器空氣分過譴器 無商空氣流程的制定要根據(jù)具體所在地的地理、氣候環(huán)境和設(shè)備條件來考慮。如在環(huán)境污染比較 嚴(yán)重的地方要改變吸風(fēng)的條件(如采用高空吸風(fēng))，以降低過濾器的負(fù)荷，提高空氣的無菌 程度；在溫暖潮濕的地方要加強(qiáng)除水設(shè)施以確保和發(fā)揮過濾器的最大除菌效率。二、幾種典型的空氣凈化流程1、兩級冷卻、加熱除菌流程這是一個比較完善的空氣除菌流程，可適應(yīng)各種氣候條件，能充分分離油水，使空氣達(dá) 到較低的相對適度下進(jìn)入過濾器，以提高過濾效率。特點(diǎn)：兩次冷卻、兩次分離、適當(dāng)加熱。優(yōu)點(diǎn)：能提高傳熱系數(shù)，節(jié)約冷卻用水，油水分離得比較完全。經(jīng)第一冷卻器冷卻后，大

12、部分的水、油都已結(jié)成較大的霧粒(20 u m)，且霧粒濃度較大， 故適宜用旋風(fēng)分離器分離。第二冷卻器使空氣進(jìn)一步冷卻后析出較小霧粒(1u m),宜采用絲網(wǎng)分離器分離，這樣發(fā)揮 絲網(wǎng)能夠分離較小直徑的霧粒和分離效率高的作用。通常，第一級冷卻到3035C，第二級冷卻到2025C。除水后，空氣的相對濕度仍是100%，須用絲網(wǎng)分離器后的加熱器將空氣中的相對濕度降低 至5060%，以保證過濾器的正常運(yùn)行。尤其適用于潮濕地區(qū)，其他地區(qū)可根據(jù)當(dāng)?shù)氐那闆r，對流程中的設(shè)備作適當(dāng)?shù)脑鰷p。圈41胸鍛秒?yún)s，前熱除函流程1牝訶裾.強(qiáng)崩機(jī)=3翊I L6附卻*k5氓此如寓?。?TJ絲網(wǎng)分離婆；K一圳然囂；J丑旅凳2、冷熱空

13、氣直接混合式空氣除菌流程壓縮空氣從儲罐出來后分成兩部分，一部分進(jìn)入冷卻器，冷卻到較低溫度，經(jīng)分離器分 離水、油霧后與另一部分未處理的高溫壓縮空氣混合，此時混合空氣已達(dá)到溫度為 30 35C，相對濕度為5060%的要求，在進(jìn)入過濾器過濾。特點(diǎn)：省去第二冷卻后的分離設(shè)備和空氣再加熱設(shè)備，流程簡單； 利用壓縮空氣來加熱析水后的空氣，冷卻水用量少。適用于中等濕含量地區(qū)，但不適合空氣濕含量高的地區(qū)。圈4略嚀怯空氣宜箱濕合式箜氣除萌澈卻 機(jī)丑尊耕，z I :v-rn；j j胃網(wǎng)用凄隔.人一過盤蚤3、高效前置過濾空氣除菌流程采用高效率的前置過濾設(shè)備，利用壓縮機(jī)的抽吸作用，使空氣先經(jīng)中、高效過濾后，再 進(jìn)入空氣壓縮機(jī)，降低了主過濾器的負(fù)荷，所得的空氣無菌程度很高。囹4市碧效前也U維堂乜阮前泄樣s-CW, !一球#ILs榨網(wǎng)舟崗?fù)?；Tii并界4、利用熱空氣加熱冷空氣的流程利用壓縮后的熱空氣和冷卻后的冷空氣進(jìn)行熱交換，使冷空氣的溫度升高，降低相對濕 度。對熱能的利用比較合理，熱交換器可兼做貯氣罐，但由于氣一氣換熱的傳熱系數(shù)很小， 加熱面積要足夠大才能滿足要求。圖4-7利用烘空氣如熱冷空氣的流.向示息1帝空采叫；W粗過成制.1壓蠅機(jī)：4_輯交拽漏；