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微生物發(fā)酵制藥技術(shù)無菌空氣的制備第一頁,共二十五頁,編輯于2023年,星期二第一節(jié)基本概念無菌空氣:指不含有微生物菌體的空氣。深層過濾:利用介質(zhì)纖維的層層阻隔,迫使空氣在流動(dòng)過程中出現(xiàn)無數(shù)次改變氣速大小和方向的繞流運(yùn)動(dòng),導(dǎo)致微粒與濾層纖維間產(chǎn)生撞擊、攔截、布朗擴(kuò)散、重力及靜電引力等作用,從而把微粒截留、捕集在纖維表面上,實(shí)現(xiàn)了過濾除菌的目的。第二頁,共二十五頁,編輯于2023年,星期二第二節(jié)基本原理一、制備的基本方法1.加熱滅菌:將空氣加熱至一定溫度,并維持一定時(shí)間,殺滅空氣中的微生物。2.靜電除塵:靜電除塵是利用靜電引力來吸附帶電粒子而達(dá)到除菌除塵的目的。
3.過濾除菌: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濾除或阻截在介質(zhì)層中,而達(dá)到除菌目的。是發(fā)酵工業(yè)上經(jīng)濟(jì)實(shí)用的空氣除菌方法。第三頁,共二十五頁,編輯于2023年,星期二第四頁,共二十五頁,編輯于2023年,星期二第五頁,共二十五頁,編輯于2023年,星期二三、過濾介質(zhì)1.常用過濾介質(zhì)1)棉花第六頁,共二十五頁,編輯于2023年,星期二2)玻璃纖維第七頁,共二十五頁,編輯于2023年,星期二3)活性炭第八頁,共二十五頁,編輯于2023年,星期二4)超細(xì)玻璃纖維紙第九頁,共二十五頁,編輯于2023年,星期二5)石棉濾板第十頁,共二十五頁,編輯于2023年,星期二第三節(jié)無菌空氣的制備過程一、制備工藝:兩級(jí)冷卻,加熱除菌流程:1-粗過濾器2-壓縮機(jī)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-過濾器這個(gè)流程的特點(diǎn)是,空氣經(jīng)過兩次冷卻,兩次油水分離,再適當(dāng)加熱后再過濾。兩次冷卻和分離的好處是能夠提高傳熱系數(shù),節(jié)約冷卻用水,油水的分離比較完全。經(jīng)過冷凝器4第一次冷卻后,大部分油、水被冷凝成霧滴,而且霧滴達(dá),濃度高,從而適宜用旋風(fēng)分離器分離。第二次冷凝下來的霧滴小而少,要用絲網(wǎng)分離器才能捕集。冷卻可采用地下水或冰水,第一次冷卻到35℃以下,第二級(jí)冷卻到20℃左右。這樣除去油、水后,空氣的濕度仍為100%,再通過加熱的辦法,使之降到50%左右再進(jìn)行過濾除菌。通常加熱到35℃即可達(dá)到目的。第十一頁,共二十五頁,編輯于2023年,星期二兩級(jí)冷卻,加熱除菌流程空氣除菌總流程如下:
高空采風(fēng)→粗濾器→空壓機(jī)→貯罐→冷卻器→油水分離器→絲網(wǎng)分離器→加熱器→總過濾器→分過濾器→發(fā)酵罐第十二頁,共二十五頁,編輯于2023年,星期二除菌流程中的各種設(shè)備(一)高空取氣管
高空取氣管是遠(yuǎn)離地面幾十米的管子。一般而言,地面附近空氣中所含的微生物和灰塵等均比高空空氣中含的多,據(jù)資料介紹,每升高10米,空氣中雜菌可降低一個(gè)數(shù)量級(jí),因此從高空取氣要比從低空取氣有利得多。第十三頁,共二十五頁,編輯于2023年,星期二(二)粗過濾器一般作為空氣壓縮機(jī)的附件,安排在空壓機(jī)的空氣進(jìn)口,有的則單獨(dú)設(shè)置。其結(jié)構(gòu)為一個(gè)內(nèi)裝過濾介質(zhì)的方形或圓形器體。經(jīng)過除塵器可把空氣中的雜質(zhì),特別是硬度較大的灰塵過濾除掉,防止這些東西進(jìn)入壓縮機(jī)而使氣缸磨損。1、布袋過濾:結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,過濾效率和阻力損失因?yàn)V布材料不同而有所差別。濾布要定時(shí)清洗。2、填料式過濾油浸鐵回絲、玻璃纖維、合成纖維作填料。第十四頁,共二十五頁,編輯于2023年,星期二(三)空氣壓縮機(jī)供給發(fā)酵用的無菌空氣需要克服過濾介質(zhì)的阻力,管道、彎頭的阻力和發(fā)酵液的液柱壓力,同時(shí),還要維持發(fā)酵罐正壓,因此在生產(chǎn)中通過壓縮機(jī)將空氣壓力提高到3.5~4.0公斤(表壓)。圖為壓縮機(jī)平面圖:第十五頁,共二十五頁,編輯于2023年,星期二(四)空氣貯罐第十六頁,共二十五頁,編輯于2023年,星期二(五)空氣冷卻器常用的類型有:立式列管式熱交換器、沉浸式熱交換器、噴淋式熱交換器等等。目前采用的冷卻器多為列管式換熱器。熱空氣中夾帶的油、水蒸汽經(jīng)冷凝,由器底的油水排出閥排除。第十七頁,共二十五頁,編輯于2023年,星期二(六)氣液分離器氣液分離器是將空氣中被冷凝成霧狀的水霧和油霧粒子除去的設(shè)備。1、旋風(fēng)分離器是利用氣流從切線方向進(jìn)入容器時(shí)在容器內(nèi)形成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的離心力場(chǎng)來分離重度較大的微粒,10μm以上的微粒。特點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便??偟囊笾睆讲灰螅哼M(jìn)口氣流速度要適當(dāng)。第十八頁,共二十五頁,編輯于2023年,星期二旋風(fēng)分離器第十九頁,共二十五頁,編輯于2023年,星期二2、絲網(wǎng)分離器是利用各種填料如焦炭、瓷環(huán)、金屬絲網(wǎng)、塑料絲網(wǎng)等的慣性攔截作用分離空氣中的水霧和油霧??煞蛛x小至5μm的微粒第二十頁,共二十五頁,編輯于2023年,星期二(七)空氣過濾器深層纖維介質(zhì)過濾器通常是立式圓筒形,內(nèi)部充填過濾介質(zhì),空氣由下向上通過介質(zhì),從而達(dá)到除菌的目的。纖維介質(zhì)主要有棉花,玻璃纖維等。纖維介質(zhì)過濾器的填裝方法大致如下
孔板——金屬絲網(wǎng)——麻布織品——棉花——麻布織品——活性炭——麻布織品——棉花——麻布織品——金屬絲網(wǎng)——孔板第二十一頁,共二十五頁,編輯于2023年,星期二第二十二頁,共二十五頁,編輯于2023年,星期二第二十三頁,共二十五頁,編輯于2023年,星期二除了上述總過濾系統(tǒng)外,為保險(xiǎn)起見,每個(gè)種子罐和發(fā)酵罐還配備一只分過濾器,這種設(shè)備起除菌作用的是薄層過濾板或?yàn)V紙。由總過濾器輸入的空氣由筒身中部切向進(jìn)入,空氣夾帶的液滴由于旋風(fēng)作用被部分分離。再經(jīng)過進(jìn)室絲網(wǎng)(或其他過濾介質(zhì))進(jìn)一步粗濾和分離液滴之后,經(jīng)過除菌濾層輸入發(fā)酵罐。除菌濾層采用兩層絲網(wǎng)和麻布,中間夾三層超細(xì)纖維濾紙組成。采用三層濾紙的目的不是為了提高過濾效率,而是預(yù)防萬一擊穿一層后造成短路。濾紙應(yīng)該采用經(jīng)過疏水處理后的Ju型濾紙(高效除菌空氣濾紙),它可以耐油、水和蒸汽的反復(fù)殺菌、分過濾器在每批發(fā)酵前必須隨同發(fā)酵罐(或種子罐)一同滅菌。第二十四頁,共二十五頁,編輯于2023年,星期二二、注意事項(xiàng)1.高空背風(fēng)取氣。2.空氣進(jìn)入壓縮機(jī)前,需先經(jīng)過粗過濾器的粗濾。3.空壓機(jī)出來的壓縮空氣需要一個(gè)儲(chǔ)氣罐緩沖。4.壓縮空氣進(jìn)入介質(zhì)過濾器前需適當(dāng)加熱至空氣露點(diǎn)以上。5.介質(zhì)過濾器要定期拆洗殺菌。6.無菌空
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