無菌空氣的制備技術(shù)-基本原理（微生物發(fā)酵技術(shù)課件）

微生物發(fā)酵技術(shù)-無菌空氣制備目錄Content過濾除菌機(jī)理01總結(jié)02

過濾除菌機(jī)理4介質(zhì)過濾是以大空隙的介質(zhì)過濾層除去較小顆粒，這顯然不是面積過濾（即不是絕對過濾），而是一種滯留現(xiàn)象。這種滯留現(xiàn)象是由多種作用機(jī)制構(gòu)成的，主要有慣性碰撞、阻截、布朗運(yùn)動(dòng)、重力沉降和靜電吸引等。過濾除菌機(jī)理51、慣性沖擊滯留作用

當(dāng)微生物等顆粒隨空氣以一定速度流動(dòng)，在接近纖維時(shí)，氣流碰到纖維而受阻，空氣就改變運(yùn)動(dòng)方向繞過纖維繼續(xù)前進(jìn)。但微生物等顆粒由于具有一定質(zhì)量，在以一定速度運(yùn)動(dòng)時(shí)具有一定慣性，碰到纖維時(shí)，由于慣性作用而離開氣流碰到纖維表面上，由于摩擦、粘附作用，被滯留在纖維表面上。6纖維能滯留微粒的寬度區(qū)域b與纖維直徑df之比，稱為單纖維的慣性沖擊捕獲效率，可用

1表示：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。

1=

bdf7

氣流速度下降到微粒的慣性力不足以使微粒脫離主導(dǎo)氣流對纖維產(chǎn)生碰撞，即在氣流的任一處，微粒也隨氣流改變方向而繞過纖維前進(jìn)，即b=0，纖維的碰撞滯留效率等于0，這時(shí)的氣流速度稱為慣性碰撞的臨界速度vc。vc=Vs1－

Vs

—

容器截面的空氣速度；

—

介質(zhì)填充密度慣性碰撞的臨界速度受填充密度的影響82、攔截滯留作用

當(dāng)氣流速度在臨界速度以下，顆粒不再由于慣性碰撞而滯留。但是，顆粒質(zhì)量很小，在氣流繞過纖維時(shí)，顆粒仍然隨氣流運(yùn)動(dòng)，在氣流速度低時(shí)，在纖維周邊形成一層邊界滯留區(qū)，在滯流區(qū)內(nèi)氣流速度更慢，進(jìn)入滯留區(qū)的顆粒緩慢接近纖維，并與之接觸，由于摩擦、粘附作用而被滯留。這就是阻截（攔截）滯留作用93、布朗運(yùn)動(dòng)

直徑小于1m的微粒在很慢的氣流中能產(chǎn)生一種不規(guī)則的直線運(yùn)動(dòng)，即布朗運(yùn)動(dòng)。

使較小的顆粒凝聚為較大顆粒，隨即可能產(chǎn)生重力沉降或被過濾介質(zhì)截留；

氣流速度大時(shí)，凝聚現(xiàn)象為慣性碰撞所取代104、重力沉降作用

再小的微粒也有重力；

當(dāng)微粒所受的重力大于氣流對它的拖帶力時(shí)，微粒就會(huì)沉降。

對于小顆粒而言，只有在氣流速度很慢時(shí)才起作用。

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獲效率。115、靜電吸引作用

許多微生物和孢子都帶有電荷

具有一定速度的氣流通過介質(zhì)濾層時(shí)，由于摩擦作用而產(chǎn)生誘導(dǎo)電荷

當(dāng)菌體所帶電荷與介質(zhì)電荷相反時(shí)，即發(fā)生靜電吸附作用12

總結(jié)14過濾制備“無菌空氣”原理示意圖。

1516

當(dāng)空氣流過介質(zhì)時(shí)，上述五種除菌機(jī)理同時(shí)起作用，不過氣流速度不同，起主要作用的機(jī)理也就不同。當(dāng)氣流速度較大時(shí)，除菌效率隨氣流流度的增加而增加，此時(shí)慣性沖擊起主要作用；當(dāng)氣流速度較小時(shí)，除菌效率隨氣流流度的增加而降低，此時(shí)擴(kuò)散起主要作用；當(dāng)氣流速度中等時(shí)，可能是截留起主要作用。如果空氣流速過大，除菌效率又下降，則是由于已被捕集的微粒又被湍動(dòng)的氣流夾帶返回到空氣中。思考題

無菌空氣制備的主要機(jī)理是什么？1微生物發(fā)酵技術(shù)-無菌空氣制備目錄Content無菌空氣概念01制備方式021.無菌空氣概念無菌空氣：發(fā)酵工業(yè)應(yīng)用的“無菌空氣”是指通過除菌處理使空氣中含菌量降低在一個(gè)極低的百分?jǐn)?shù)，從而能控制發(fā)酵污染至極小機(jī)會(huì)。此種空氣稱為“無菌空氣”?！盁o菌空氣”不是絕對“無菌”，而是符合生產(chǎn)要求。

空氣中的含菌量隨環(huán)境不同而有很大差異：一般干燥寒冷的北方空氣中的含菌量較少，而潮濕溫暖的南方則含菌量較多；人口稠密的城市比人口少的農(nóng)村含菌量多；地面又比高空的空氣含菌量多。各地空氣中所懸浮的微生物種類及比例各不相同，數(shù)量也隨條件的變化而異，一般設(shè)計(jì)時(shí)以含量為103~104個(gè)／m3進(jìn)行計(jì)算。各種不同的發(fā)酵過程，對空氣無菌程度的要求也不同。影響因素是比較復(fù)雜的，需要根據(jù)具體情況而訂出具體的工藝要求。一般按染菌機(jī)率為10-3來計(jì)算，即1000次發(fā)酵周期所用的無菌空氣只允許1次染菌。2.無菌空氣制備方式無菌空氣輻射滅菌化學(xué)藥物滅菌靜電除菌其他介質(zhì)過濾加熱滅菌1.原理α射線、X射線、β射線、γ射線、紫外線、超聲波等從理論上講都能破壞蛋白質(zhì)，破壞生物活性物質(zhì)，從而起到殺菌作用。一）輻射滅菌2.應(yīng)用范圍通常用于無菌室和醫(yī)院手術(shù)室。3.缺點(diǎn)殺菌效率較低，殺菌時(shí)間較長。一般要結(jié)合甲醛蒸汽等來保證無菌室的無菌程度。原理:利用空氣壓縮時(shí)產(chǎn)生的熱進(jìn)行滅菌?？諝膺M(jìn)口溫度為21°C，出口溫度為187~198°C，壓力為0.7MPa。二)加熱滅菌利用壓縮熱進(jìn)行空氣滅菌的流程圖原理利用靜電引力來吸附帶電粒子而達(dá)到除塵、除菌的目的。三)靜電除菌2.優(yōu)點(diǎn)阻力小，約1.01325×104Pa染菌率低，平均低于10-15％除水、除油的效果好耗電少3.缺點(diǎn)設(shè)備龐大、一次性投資較大、捕集率尚嫌不夠，需要采取其它措施。

32濾材孔過濾除菌利用有孔介質(zhì)從氣體中除去微生物潔凈氣體含微生物的氣體四)介