第三章空氣除菌設(shè)備

第三章空氣除菌設(shè)備第1頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)空氣除菌

一、通風(fēng)發(fā)酵對(duì)無(wú)菌空氣的要求和除菌方法（一）對(duì)無(wú)菌空氣的要求

1、空氣中微生物的分布（103-104個(gè)/米3）含菌量隨環(huán)境的不同有很大的差異：寒冷干燥的北方少于潮濕溫暖的南方；人口稀少的農(nóng)村少于人口稠密的城市；高空少于地平面；第2頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、發(fā)酵對(duì)無(wú)菌空氣的要求不同的微生物，不同的發(fā)酵過(guò)程對(duì)無(wú)菌空氣的要求不同：菌種繁殖快，發(fā)酵周期短，要求低；培養(yǎng)基起始pH值低或發(fā)酵產(chǎn)酸，要求低；培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)差，要求低；代謝產(chǎn)物為殺蟲(chóng)劑或抗生素，發(fā)酵后期對(duì)空氣的無(wú)菌要求低。染菌率一般按10-3來(lái)計(jì)算，即1000次發(fā)酵周期所用的無(wú)菌空氣只允許1-2次染菌。第3頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（二）除菌方法

空氣除菌就是除去或殺死空氣中的微生物。

1、輻射殺菌聲能、高能陰極射線、X射線、紫外線等都能殺菌。紫外線常用于無(wú)菌室、手術(shù)室的殺菌，常用甲醛蒸汽消毒或苯酚的噴霧結(jié)合。

第4頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

2、熱殺菌熱殺菌是可靠的殺菌方法，但需要消耗大量的能源及增設(shè)大量的換熱設(shè)備。利用空氣壓縮時(shí)放出的熱量進(jìn)行殺菌是經(jīng)濟(jì)可行的：

第5頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、靜電除菌工作原理：利用靜電引力吸附帶電粒子而達(dá)到除菌除塵目的。裝置分電離區(qū)和捕集區(qū)：電離區(qū)：放電線接上10KV的直流電壓，形成電位梯度很強(qiáng)的不均勻電場(chǎng)。

捕集區(qū)：

5KV直流電壓的高壓電極板上可形成均勻電場(chǎng)，正電粒子向負(fù)極板移動(dòng)。第6頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4、過(guò)濾除菌采用定期滅菌的過(guò)濾介質(zhì)來(lái)阻截流過(guò)空氣中所含的微生物，取得無(wú)菌空氣。過(guò)濾方法可分為深層過(guò)濾和絕對(duì)過(guò)濾。深層過(guò)濾：過(guò)濾介質(zhì)的直徑及所形成的網(wǎng)格大于微粒的直徑；介質(zhì)材料有：棉花、活性炭、玻璃纖維、有機(jī)合成纖維。絕對(duì)過(guò)濾：過(guò)濾介質(zhì)的直徑及網(wǎng)格小于微粒的直徑，將微粒絕對(duì)的阻截在介質(zhì)上。介質(zhì)材料有：燒結(jié)材料和微孔濾膜。第7頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二深層過(guò)濾除菌機(jī)理

微粒隨氣流通過(guò)濾層時(shí)，濾層纖維所形成的網(wǎng)格阻礙氣流直線前進(jìn)，使氣流出現(xiàn)無(wú)數(shù)次改變運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)方向，繞過(guò)纖維前進(jìn)，使得濾層纖維對(duì)微粒產(chǎn)生各種攔截作用，而把微粒滯留在纖維表面上。第8頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、慣性沖擊滯留作用機(jī)理

2、攔截滯留作用機(jī)理

3、布朗擴(kuò)散作用機(jī)理

4、重力沉降作用機(jī)理

5、靜電吸附作用機(jī)理及表面吸附作用機(jī)理第9頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三深層過(guò)濾效率和過(guò)濾器計(jì)算

過(guò)濾效率：

η==1-（一）對(duì)數(shù)穿透定律設(shè)定理想狀態(tài)：每一纖維的空氣流態(tài)不受相鄰纖維的影響；空氣中的微粒與纖維接觸后即被吸附；通過(guò)每一纖維層的過(guò)濾效率不變；N1-N2N1 N2N1 第10頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

由此得到：

-=KN

積分后得到：lg=-K′L（1）

通常以η=90%時(shí)的濾層厚度作為對(duì)比基準(zhǔn)得：K′=1/L90代入（1）得：

lg=L/L90dNdLN2N1 N1N2 第11頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四過(guò)濾介質(zhì)和過(guò)濾器的結(jié)構(gòu)（一）過(guò)濾介質(zhì)

1、棉花：選用纖維細(xì)長(zhǎng)疏松的新鮮產(chǎn)品，不能使用脫脂棉，裝填時(shí)要分層均勻鋪砌，最后要壓緊。直徑16-21μm。

2、玻璃纖維：直徑8-19μm，裝填系數(shù)6-10%，直徑越小越好，但強(qiáng)度會(huì)降低，易碎裂而造成堵塞，增大阻力。

3、活性炭：性能決定于它的強(qiáng)度和表面積，一般采用直徑3mm、長(zhǎng)5-10mm的圓柱狀活性炭。阻力僅為棉花的一半。第12頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4、超細(xì)玻璃纖維紙：將超細(xì)玻璃纖維按造紙的方法做成纖維紙而得。網(wǎng)格孔隙為0.5-5μm，屬高速過(guò)濾介質(zhì)。易受空氣沖擊而破壞，濕強(qiáng)度低?？刹捎脴?shù)脂或疏水劑處理，也可加厚濾紙，以增大機(jī)械強(qiáng)度和濕強(qiáng)度。

5、石棉濾板：過(guò)濾效率低，用作分過(guò)濾器，濕強(qiáng)度大，受潮時(shí)不易穿孔或折斷，能耐受蒸汽反復(fù)殺菌，使用時(shí)間長(zhǎng)。第13頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6、燒結(jié)材料：有燒結(jié)金屬、燒結(jié)陶瓷、燒結(jié)塑料等。具有微孔過(guò)濾的作用。其孔徑?jīng)Q定于燒結(jié)粉末的大小。特點(diǎn)：強(qiáng)度高、壽命長(zhǎng)、能耐受高溫反復(fù)殺菌，對(duì)空氣除油、除水要求不高。可通過(guò)反沖、超聲波、溶劑來(lái)再生過(guò)濾介質(zhì)。7、微孔濾膜過(guò)濾介質(zhì)：主要有聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯等，屬于絕對(duì)過(guò)濾介質(zhì)。特點(diǎn)：可耐高溫反復(fù)殺菌，過(guò)濾效率可達(dá)99.9999%。第14頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（二）過(guò)濾器的結(jié)構(gòu)

1、深層棉花（活性炭、玻璃纖維）過(guò)濾器濾層厚度按對(duì)數(shù)穿透定律進(jìn)行計(jì)算，棉花之間填充活性炭可減小濾層阻力，通過(guò)金屬絲網(wǎng)和織物來(lái)均勻分布進(jìn)入濾層的空氣。緊固螺栓用于將濾層壓緊；夾套用于對(duì)過(guò)濾器進(jìn)行加熱滅菌?？諝庥赏搀w下部切線進(jìn)料，筒體上部出氣。上封頭安裝安全閥、壓力表，下封頭安裝排污閥。第15頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、平板式纖維紙分過(guò)濾器：適應(yīng)填充薄層的過(guò)濾板或過(guò)濾紙?？諝鈴耐采碇胁壳芯€進(jìn)入，水霧油霧從排污管排出，空氣經(jīng)緩沖層和過(guò)濾層后由頂蓋排出。過(guò)濾孔板用頂蓋法蘭壓緊，周邊用橡膠圈密封。過(guò)濾器的直徑D=（4V/πVS）0.5

V—空氣體積流量（m3/s）

VS—空氣流速（m/s）第16頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、管式過(guò)濾器：當(dāng)設(shè)備直徑相同時(shí)，管式過(guò)濾器比平板式過(guò)濾器的過(guò)濾面積大得多。關(guān)鍵是要防止空氣從紙縫中走短路。

4、接迭式低速過(guò)濾器：氣速低時(shí)，過(guò)濾效率高。用于潔凈工作室、工作臺(tái)或自吸式發(fā)酵罐。通過(guò)將濾紙折疊安裝在過(guò)濾器的濾框中，可增大過(guò)濾面積。第17頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5、絕對(duì)過(guò)濾過(guò)濾器：過(guò)濾介質(zhì)加工成濾芯、濾棒，裝配在濾殼中?？筛鶕?jù)過(guò)濾面積，在一個(gè)濾殼中裝配多根濾芯。一般預(yù)過(guò)濾器、精過(guò)濾器、蒸汽過(guò)濾器成組裝配，通過(guò)壓力表檢測(cè)過(guò)濾介質(zhì)的工作性能。特點(diǎn)：安裝、拆卸方便，結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小。

第18頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)過(guò)濾除菌流程

一空氣除菌流程的要求

空氣除菌流程是根據(jù)生產(chǎn)對(duì)無(wú)菌空氣的要求，當(dāng)?shù)丨h(huán)境的空氣條件，除菌設(shè)備的特性決定的。首先是要提高空氣的能量，達(dá)到輸送的目的。其次是要除掉空氣在壓縮過(guò)程中產(chǎn)生的水和油。空氣中相對(duì)濕度應(yīng)小于60-70%。第19頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月對(duì)于風(fēng)壓要求低、輸送距離短、無(wú)菌要求不高的，采用普通的離心式鼓風(fēng)機(jī)增壓，低速過(guò)濾器過(guò)濾除菌。由于壓力變化小，空氣的參數(shù)變化不大，因此不需要專門進(jìn)行除水除油。對(duì)于風(fēng)壓要求高、無(wú)菌要求也高的，采用空氣壓縮機(jī)增壓，高速、高效的過(guò)濾器除菌。由于空氣壓力變化大，參數(shù)變化大，需要考慮除水除油的問(wèn)題，這樣流程中需要增加一系列的附屬設(shè)備。第20頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二空氣除菌流程的分析(一)空氣壓縮冷卻過(guò)濾流程適用于氣候寒冷，相對(duì)濕度很低的地方或相應(yīng)的季節(jié)。由于空氣經(jīng)壓縮后，相對(duì)濕含量小于60%，故無(wú)需進(jìn)行除水。當(dāng)相對(duì)濕度100%，溫度小于4℃；相對(duì)濕度80%，溫度小于6℃；相對(duì)濕度60%，溫度小于12℃時(shí)，可采用此流程。第21頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（二）兩級(jí)冷卻、分離、加熱的除菌流程這是一個(gè)比較完善的空氣除菌流程，適合各種氣候條件，能充分的分離空氣中的水霧、油霧。優(yōu)點(diǎn)是能提高空氣的傳熱系數(shù)，節(jié)約冷卻水用量，油、水分離得比較完全。第一級(jí)冷卻到30-35℃，采用旋風(fēng)分離器分離水、油滴；第二級(jí)冷卻到20-25℃，采用絲網(wǎng)分離器分離水、油霧；最后通過(guò)加熱的辦法把空氣的相對(duì)濕度降到50-60%。第22頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（三）高空采風(fēng)、高效前置過(guò)濾除菌流程據(jù)報(bào)道：在一定范圍內(nèi)，每升高10英尺空氣中微生物的含量就減少一個(gè)數(shù)量級(jí)。因此，可以采用高空采風(fēng)和高效前置過(guò)濾器聯(lián)用的方法來(lái)降低主過(guò)濾器的負(fù)荷，以提高無(wú)菌空氣的無(wú)菌程度。一般采用泡沫塑料（靜電除菌）、超細(xì)纖維紙為高效前置過(guò)濾器的介質(zhì)，串聯(lián)使用。經(jīng)高效前置過(guò)濾器后，空氣的無(wú)菌程度已達(dá)99.99%。第23頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（四）冷凍干燥機(jī)流程本流程具有將壓縮空氣中的油水冷凝并除去的作用，可用于代替兩級(jí)冷卻、分離、加熱的除菌流程中的兩級(jí)冷卻器及分離器，使原有流程簡(jiǎn)化。在該流程中配置了三種不同等級(jí)的過(guò)濾器，可達(dá)到除油、除水和除菌的目的。特點(diǎn)：流程、設(shè)備簡(jiǎn)單，適合各種氣候條件，占地面積小，操作方便，但只能在中、小型工廠中使用。第24頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)附屬設(shè)備

一、前置過(guò)濾器作用：捕集較大的微粒，減少壓縮機(jī)受磨損，減輕主過(guò)濾器的負(fù)荷。要求：過(guò)濾效率要高，阻力要小。

1、布袋過(guò)濾器：

2、填料式過(guò)濾器：油浸鐵回絲、玻璃纖維、合成纖維作填料，高效、低阻，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，占地面積大，填料要經(jīng)常洗換。第25頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、油浴洗滌裝置：空氣經(jīng)過(guò)油層洗滌后，微粒被油粘附而除去，含油霧的空氣經(jīng)百葉窗式圓盤和過(guò)濾絲網(wǎng)分離油霧后由中心管吸入壓縮機(jī)。特點(diǎn)：效率高、阻力小，但耗油量大。4、水沫除塵裝置：空氣由設(shè)備底部進(jìn)入，水霧從上部淋下，對(duì)空氣進(jìn)行洗滌，微粒隨水排出器外，空氣經(jīng)過(guò)濾網(wǎng)除水霧后進(jìn)入壓縮機(jī)。特點(diǎn)：更適用于大顆粒，氣速不能太大，以免帶出較多的水霧，影響壓縮機(jī)。第26頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、空氣貯罐作用：消除壓縮機(jī)排出空氣量的脈動(dòng)，維持穩(wěn)定的空氣壓力，利用重力沉降作用分離部分油霧、水霧，若增加導(dǎo)筒還可增加熱殺菌效果?？諝赓A罐應(yīng)緊接著壓縮機(jī)安裝。罐體上要安裝安全閥和壓力表?？諝赓A罐的體積：

V=0.1-0.2W(m3)W—壓縮機(jī)的排氣量(m3/min)第27頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三氣液分離器1、旋風(fēng)分離器：要求：分離器直徑不能太大，效率會(huì)降低，當(dāng)處理的空氣量大時(shí)，可采用多個(gè)分離器并聯(lián)；進(jìn)口的流速要適當(dāng)，一般進(jìn)口氣速15-25m/s，出口氣速4-8m/s。水霧的粒子大小在10-200μm之間，而旋風(fēng)分離器恰好對(duì)于10μm以上的微粒分離效率高。

第28頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、填料分離器：采用焦炭、活性炭、瓷環(huán)、金屬車屑、金屬絲網(wǎng)、塑料絲網(wǎng)作填料，分離效率隨表面積增大而增大。特點(diǎn)：設(shè)備體積小，可除去5μm以上的微粒，分離效率達(dá)98-99%，阻力較小，但霧沫濃度大的場(chǎng)合，因霧沫堵塞孔隙而增大阻力。第29頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四空氣換熱器包括冷卻器和加熱器，主要有列管式、沉浸式、噴淋式和套管式等。由于空氣的給熱系數(shù)低，因此設(shè)計(jì)時(shí)采用一定的措施來(lái)提高它的給熱系數(shù)：

1、提高空氣的流速，一般5-10m/s；

2、經(jīng)常改變空氣的流動(dòng)方向，提高湍流程度。第30頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第31頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第32頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第33頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3