第四章第三節(jié) 空氣除菌

第四章第三節(jié)空氣除菌第1頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月氧氣氮氣惰性氣體二氧化碳水蒸氣氣態(tài)物質(zhì)的混合物懸浮在空氣中的灰塵構(gòu)成地殼的無機物質(zhì)顆粒煙灰植物花粉種類繁多的細菌和其他微生物空氣（即大氣）第2頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月空氣中常見微生物種類及大小微生物寬/μm長/μm產(chǎn)氣桿菌1.0～1.51.0～2.5蠟狀芽孢桿菌1.3～2.08.1～25.8普通變形桿菌0.5～1.01.0～3.0地衣芽孢桿菌0.5～0.71.8～3.3巨大芽孢桿菌0.9～2.12.0～10.0蕈狀芽孢桿菌0.6～1.61.6～13.6枯草芽孢桿菌0.5～1.11.6～4.8金黃色小球菌0.5～1.00.5～1.0酵母菌3.0～5.05.0～19.0病毒0.0015～0.2250.0015～0.28霉狀分枝桿菌0.6～1.61.6～13.6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。微生物的分布：第3頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月空氣滅菌的必要性

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；所需氧氣通常是以空氣的形式提供的?？諝庵泻罅康母黝愇⑸?，如果隨空氣一同進入培養(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)過程的正常進行，甚至使培養(yǎng)過程徹底失敗導(dǎo)致倒罐。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)。第4頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月熱滅菌法靜電除菌介質(zhì)過濾除菌法一、空氣除菌的方法各種不同的培養(yǎng)過程，鑒于其所用菌種的生長能力強弱、生長速率的快慢、培養(yǎng)周期的長短以及培養(yǎng)基中pH值差異，對空氣滅菌的要求也不相同。所以，對空氣滅菌的要求應(yīng)根據(jù)具體情況而定。一般可按10-3的染菌概率，即在1000次培養(yǎng)過程中，只允許一次是由于空氣滅菌不徹底而造成染菌，致使培養(yǎng)過程失敗?？諝鈨艋姆椒ù笾掠幸韵聨追N：第5頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月1.熱滅菌法基于加熱后微生物體內(nèi)的蛋白質(zhì)（酶）熱變性而得以實現(xiàn)。它與培養(yǎng)基的加熱滅菌相比，雖都是加熱法把微生物殺死，但兩者的本質(zhì)是有區(qū)別的。鑒于空氣在進入培養(yǎng)系統(tǒng)之前，一般均需用壓縮機壓縮，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現(xiàn)?？諝饨?jīng)壓縮后溫度可升到200℃以上，保持一定時間后，便可實現(xiàn)干熱殺菌。第6頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月第7頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月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，當產(chǎn)生的引力等于或小于微粒布朗擴散運動的動量時，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。2.靜電除菌第8頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月第9頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月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。通過過濾除菌處理的空氣可達到無菌，并有足夠的壓力和適宜的溫度以供好氧培養(yǎng)過程之用。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。3.介質(zhì)過濾除菌法第10頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月按過濾機制的不同絕對過濾利用微孔濾膜，其孔隙小于0.5甚至0.1μm，將空氣中的細菌濾除，從而獲得無菌空氣。

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、擴散、慣性和阻截作用等將細菌截留在濾層中，從而獲得無菌空氣。第11頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月二、空氣的深層過濾除菌原理和介質(zhì)空氣的過濾除菌原理布朗擴散截留作用攔截截留作用慣性撞擊截留作用重力沉降作用靜電吸引作用第12頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月1.慣性沖擊滯留作用機理

當氣流前進時遇到前面的阻礙物而突然改變方向，但顆粒由于慣性力的作用仍然沿直線運動與纖維碰撞而附著在纖維表面，此顆粒就被捕集了。

2.攔截滯留作用機理

當氣速降至臨界速度以下時，慣性沖擊作用已不存在，然而存在著另一種作用，即攔截作用來捕集微粒。這是因為顆粒緊緊地隨著氣流流動，氣流改變流向時顆粒也跟著改變方向，當顆粒與纖維表面接觸時就捕集了。第13頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月3.布朗擴散滯留作用機理有些直徑微小的微粒在很慢的氣速下作不規(guī)則的直線運動，這就是布朗擴散。小顆粒呈布朗運動而發(fā)生位移，當它與纖維接觸就附著于纖維表面而被捕集了。布朗擴散的運動距離很短，在流速和纖維間隙大的條件下不起作用，當微粒擴散的距離x大于微粒離纖維表面的距離，則微粒會由于布朗擴散作用的存在，增加了纖維的截流作用。布朗擴散作用于微粒和纖維直徑有關(guān)，并與流速成反比，在流速很小時，是介質(zhì)過濾除菌的重要作用機理之一。第14頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月●4.重力沉降作用機理微粒受到兩種力重力氣流拖帶力，當氣流速度很小時，才會表現(xiàn)出重力沉降的作用●5.靜電吸附作用機理

微生物帶有與過濾介質(zhì)表面相反的電荷；或介質(zhì)表面有感應(yīng)電荷，使微生物被吸附。第15頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月過濾除菌機制隨著流速的不同，起重要作用的機制也不同。當氣流速度較大時，慣性撞擊起主要作用。表現(xiàn)在隨著流速的增加，除菌效率也增加。當氣流速度較小時，擴散起主要作用，表現(xiàn)在隨速度的增加而降低。當氣流速度中等時，截流起主要作用。表現(xiàn)在氣流速度增大，除菌效率下降。第16頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月空氣的過濾除菌原理在過濾除菌中，有時很難分辨上述各種機理各自所作貢獻的大小。隨著參數(shù)的變化，各種作用之間有著復(fù)雜的關(guān)系，目前還未能作準確的理論計算。一般認為慣性撞擊截留、攔截截留和布朗運動截留的作用較大，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第17頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月空氣的過濾除菌原理對數(shù)穿透定律：表示穿透的菌數(shù)與原菌數(shù)之比的對數(shù)值與介質(zhì)厚度成正比。c，c0——進、出空氣的菌濃度，個/m3；N0，N——一定體積空氣在除菌前后的總菌數(shù)，個；K——除菌常數(shù)，m-1；L——過濾介質(zhì)厚度，m。=-KLcc0NN0ln=ln第18頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月空氣過濾除菌的介質(zhì)用于空氣過濾的過濾介質(zhì)有纖維狀物或顆粒狀物、過濾紙、微孔濾膜等各種類型。（1）紙類過濾介質(zhì)玻璃纖維紙屬于深層過濾技術(shù)。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(Φ1-1.5μm)，由于纖維特別細小，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3～6張濾紙疊在一起使用。玻璃纖維紙很薄，纖維間的孔隙為1～1.5μm，厚度約為0.25-0.4mm，密度為2600kg/m3，堆積密度為384kg/m3，填充率為14.8％。優(yōu)點：過濾效率高，對于>0.3μm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：強度不大，特別時受潮后強度更差。為了增加強度，在紙漿中加入7-50％的木漿。第19頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月空氣過濾除菌的介質(zhì)（2）纖維狀或顆粒狀過濾介質(zhì)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130～150kg/m3，填充率為8.5～10％。玻璃纖維。纖維直徑小，不易折斷，過濾效果好。纖維直徑約為5～19μm，填充密度為130～280kg/m3，填充率為5～11％。活性炭。要求活性炭質(zhì)地堅硬，不易壓碎，顆粒均勻，裝填前應(yīng)將粉末和細粒篩去。常用小圓柱體的顆?；钚蕴浚笮棣担?×10）～（3×15）mm，密度1140kg/m3，填充密度為470～530kg/m3，填充率44％。纖維狀或顆粒狀過濾介質(zhì)過濾除菌靠慣性、攔截、布朗運動、靜電引力等作用。對0.3μm以下的顆粒的過濾效率為99％，需要多次過濾。缺點：體積大，占有空間大，操作困難，裝填介質(zhì)時費時費力，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，影響操作人員身體健康。第20頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月空氣過濾除菌的介質(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0.5μm，甚至小于0.1μm，能將空氣中細菌真正濾去，即絕對過濾。特點：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。對空氣中的細菌和塵埃有濾除作用外，還有靜電作用。通常在空氣過濾前應(yīng)將空氣中的油、水除去，以提高此類過濾介質(zhì)的過濾效力和使用壽命。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。第21頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月過濾器的結(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)，以達到除菌的目的。第22頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月填充物按下列順序安裝：金屬絲網(wǎng)和麻布的作用是使空氣均勻進入棉花濾層。在充填介質(zhì)區(qū)間的過濾器圓筒外部有裝夾套，作用為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?？諝庖话銖南虏繄A筒切線方向通入，從上部圓筒排出，出口不宜安裝在頂蓋，以免檢修時拆裝管道困難。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)——孔板第23頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月過濾器上方裝有安全閥、壓力表，罐底裝有排污孔，以便經(jīng)常檢查空氣冷卻是否完全，過慮介質(zhì)是否潮濕等情況。安裝介質(zhì)要求緊密均勻，壓緊要一致。彈簧壓緊裝置可以保持在一定位移范圍內(nèi)對孔板的一定壓力。第24頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月介質(zhì)過濾效率介質(zhì)過濾效率是指被介質(zhì)層捕集的塵埃顆粒與空氣中原有顆粒數(shù)之比。η＝N1－N2N1＝1－N2N1＝1－PN1，N2——過濾前、后空氣中的塵埃顆粒數(shù)；η——過濾效率，％；P——穿透率，即過濾后空氣中殘留顆粒數(shù)與原有顆粒數(shù)之比。一般P＝10－3，說明介質(zhì)過濾不能長期獲得100％的過濾效率，即經(jīng)過濾的空氣不是長期無菌。當氣流速度達到一定值或過濾介質(zhì)使用時間長，滯留的帶菌微粒就有可能穿過，所以過濾器必須定期滅菌。第25頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月介質(zhì)過濾效率與介質(zhì)纖維直徑關(guān)系很大，在其他條件相同時，介質(zhì)纖維直徑越小，過濾效率越高。對于相同的介質(zhì)，過濾效率與介質(zhì)濾層厚度、介質(zhì)填充密度和空氣流速有關(guān)。介質(zhì)填充厚度越高，過濾效率越高；介質(zhì)填充密度越大，過濾效率越高。影響介質(zhì)過濾效率的因素第26頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月設(shè)計合理的空氣預(yù)處理設(shè)備，選擇合適的空氣凈化流程，以達到除油、水和雜質(zhì)的目的。設(shè)計和安裝合理的空氣過濾器，選除菌效率高的過濾介質(zhì)。保證進口空氣清潔度，減少進口空氣的含菌數(shù)。方法：①加強生產(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)；②正確選擇進風口，壓縮空氣站應(yīng)設(shè)上風口；③提高進口空氣的采氣位置，減少菌數(shù)和塵埃數(shù)；④加強空氣壓縮前的預(yù)處理。降低進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：①使用無潤滑油的空氣壓縮機；②

加強空氣冷卻和去油去水；③提高進入過濾器的空氣溫度，降低其相對濕度。提高過濾除菌效率的措施第27頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月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，使空氣達到較低的相對適度下進入過濾器，以提高過濾效率。1.兩級冷卻、加熱除菌流程二、幾種典型的空氣凈化流程第28頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月1.兩級冷卻、加熱除菌流程二、幾種典型的空氣凈化流程特點：兩次冷卻、兩次分離、適當加熱。優(yōu)點：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，大部分的水、油都已結(jié)成較大的霧粒(>20μm)，且霧粒濃度較大，故適宜用旋風分離器分離。第二冷卻器使空氣進一步冷卻后析出較小霧粒(>1μm)，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30～35℃，第二級冷卻到20～25℃。除水后，