第九章空氣除菌

1、LOGO第九章第九章 空氣除菌空氣除菌循環(huán)丙酮酸TCAcos EMPeG通入的氧氣（空氣）的量有多大？通入的氧氣（空氣）的量有多大？ 空氣中微生物的含量和種類，隨地區(qū)、季節(jié)和空氣空氣中微生物的含量和種類，隨地區(qū)、季節(jié)和空氣中灰塵粒子多少，以及人們的活動(dòng)情況而異。中灰塵粒子多少，以及人們的活動(dòng)情況而異。 就種類而言，通常細(xì)菌芽孢、霉菌孢子居多；空氣就種類而言，通常細(xì)菌芽孢、霉菌孢子居多；空氣中的微生物一般附著在塵埃、霧滴上；中的微生物一般附著在塵埃、霧滴上； 一般每升高一般每升高10米，空氣中的含菌量就降低一個(gè)數(shù)量米，空氣中的含菌量就降低一個(gè)數(shù)量級(jí)；城市的空氣中含菌量較多，農(nóng)村的空氣中含菌量較級(jí)

2、；城市的空氣中含菌量較多，農(nóng)村的空氣中含菌量較少，一般城市空氣中雜菌數(shù)為少，一般城市空氣中雜菌數(shù)為30008000個(gè)米個(gè)米。 電極鋼絲電極鋼絲鋼管鋼管絕緣瓶絕緣瓶鋼板鋼板空氣出口空氣出口封頭封頭管板管板法蘭法蘭空氣進(jìn)口空氣進(jìn)口靜電除塵器裝置圖靜電除塵器裝置圖管式靜電除菌器管式靜電除菌器 介質(zhì)過濾除菌介質(zhì)過濾除菌是使空氣通過經(jīng)高溫滅菌的介質(zhì)過濾是使空氣通過經(jīng)高溫滅菌的介質(zhì)過濾層，將空氣中的微生物等顆粒阻截在介質(zhì)層中，而達(dá)到層，將空氣中的微生物等顆粒阻截在介質(zhì)層中，而達(dá)到除菌的目的。除菌的目的。 目前生物工業(yè)生產(chǎn)中最常用、適用的空氣除菌方法。目前生物工業(yè)生產(chǎn)中最常用、適用的空氣除菌方法。 常用的過

3、濾介質(zhì)有常用的過濾介質(zhì)有棉花、活性炭、超細(xì)玻璃纖維、棉花、活性炭、超細(xì)玻璃纖維、石棉濾紙、石棉濾紙、PVAPVA（聚乙烯醇）燒結(jié)材料過濾介質(zhì)、燒結(jié)金（聚乙烯醇）燒結(jié)材料過濾介質(zhì)、燒結(jié)金屬過濾介質(zhì)屬過濾介質(zhì)等。等。慣性碰撞滯留作用慣性碰撞滯留作用 阻攔滯留作用阻攔滯留作用布朗擴(kuò)散作用布朗擴(kuò)散作用重力沉降作用重力沉降作用靜電吸附作用靜電吸附作用 介質(zhì)過濾機(jī)理介質(zhì)過濾機(jī)理。 ： 12NNP PNNNNN11121211N2N12NN1NKdLdN1NdLKNdN1LNNdLKNdNv LKeNNLKNN1212ln 四點(diǎn)假定：四點(diǎn)假定： (1)(1)過濾器中過濾介質(zhì)每一纖維的空氣流態(tài)并不因其他鄰近纖

4、過濾器中過濾介質(zhì)每一纖維的空氣流態(tài)并不因其他鄰近纖 維的存在而受影響；維的存在而受影響； (2)(2)空氣中的微粒與纖維表面接觸后即被吸附，不再被氣流卷空氣中的微粒與纖維表面接觸后即被吸附，不再被氣流卷 起帶走；起帶走； (3)(3)過濾器的過濾效率與空氣中微粒的濃度無關(guān)；過濾器的過濾效率與空氣中微粒的濃度無關(guān)；(4)(4)空氣中微粒在濾層中的遞減均勻，即每一纖維薄層除去同空氣中微粒在濾層中的遞減均勻，即每一纖維薄層除去同 樣百分率的菌體。樣百分率的菌體。 fmdvcLp 22 式中式中 L 過濾層厚度，過濾層厚度，m； 空氣密度，空氣密度，kg/m3； 介質(zhì)填充系數(shù)；介質(zhì)填充系數(shù)； v 空氣

5、在介質(zhì)間隙中的流速，空氣在介質(zhì)間隙中的流速，m/s； v v s / (1- ); v s 空截面氣速，空截面氣速，m/s； df 纖維直徑，纖維直徑，m； m 實(shí)驗(yàn)指數(shù)，對(duì)不同的過濾介質(zhì)，如棉花介質(zhì)，實(shí)驗(yàn)指數(shù)，對(duì)不同的過濾介質(zhì)，如棉花介質(zhì)， m1.45；19m玻璃纖維，玻璃纖維， m1.35； 8m玻璃玻璃 纖維，纖維， m1.55； c 阻力系數(shù)，棉花介質(zhì)阻力系數(shù)，棉花介質(zhì)c100/Re; 玻璃纖維介質(zhì)玻璃纖維介質(zhì)c52/Re。提高過濾效率的措施提高過濾效率的措施1. 減少進(jìn)口空氣的含菌數(shù)減少進(jìn)口空氣的含菌數(shù)。可以從以下幾個(gè)方面著手：?？梢詮囊韵聨讉€(gè)方面著手： 2. 設(shè)計(jì)和安裝合理的空氣過

6、濾器設(shè)計(jì)和安裝合理的空氣過濾器。3. 降低進(jìn)入總過濾器空氣的相對(duì)濕度降低進(jìn)入總過濾器空氣的相對(duì)濕度。主要從以下幾。主要從以下幾個(gè)方面入手：個(gè)方面入手：過濾介質(zhì)過濾介質(zhì)1.1.棉花棉花2.2.玻璃纖維玻璃纖維3.3.活性碳活性碳4.4.超細(xì)玻璃纖維紙超細(xì)玻璃纖維紙5.5.石棉濾板石棉濾板6.6.燒結(jié)材料過濾介質(zhì)：如燒結(jié)材料過濾介質(zhì)：如PVAPVA7.7.新型過濾介質(zhì)：如新型過濾介質(zhì)：如PVDFPVDF、PTFEPTFE過濾器的結(jié)構(gòu)纖維介質(zhì)深層過濾器過濾器的結(jié)構(gòu)纖維介質(zhì)深層過濾器深層纖維介質(zhì)空氣過濾器深層纖維介質(zhì)空氣過濾器進(jìn)氣口進(jìn)氣口壓緊架壓緊架出氣口出氣口纖維介質(zhì)纖維介質(zhì)換熱夾套換熱夾套活性炭活

7、性炭 纖維介質(zhì)主要有棉花、纖維介質(zhì)主要有棉花、玻璃纖維、超細(xì)玻璃纖維。玻璃纖維、超細(xì)玻璃纖維。 空氣過濾器的尺寸：空氣過濾器的尺寸：svvqD 4 式中式中 qv空氣流過濾器時(shí)的空氣流過濾器時(shí)的 體積流量，體積流量，m3/s; vs 空截面空氣流速，空截面空氣流速，m/s。過濾器的結(jié)構(gòu)纖維介質(zhì)深層過濾器過濾器的結(jié)構(gòu)纖維介質(zhì)深層過濾器填充物安裝順序：填充物安裝順序：孔板鐵絲網(wǎng)麻布孔板鐵絲網(wǎng)麻布棉花棉花麻布麻布活性炭活性炭麻布麻布棉花棉花麻布鐵絲網(wǎng)孔板麻布鐵絲網(wǎng)孔板彈簧壓緊裝置彈簧壓緊裝置過濾器的結(jié)構(gòu)平板式纖維紙過濾器過濾器的結(jié)構(gòu)平板式纖維紙過濾器纖維紙平板過濾器纖維紙平板過濾器由罐體、頂蓋、濾層

8、、夾層由罐體、頂蓋、濾層、夾層和緩沖層構(gòu)成。和緩沖層構(gòu)成。濾層濾層過濾器過濾器濾層濾層DDvqDsv3 . 11 . 1)m(4 過濾器的結(jié)構(gòu)過濾器的結(jié)構(gòu)管式過濾器管式過濾器接迭式低速過濾器接迭式低速過濾器新型過濾器的結(jié)構(gòu)新型過濾器的結(jié)構(gòu)JPF空氣過濾器空氣過濾器過濾器的結(jié)構(gòu)過濾器的結(jié)構(gòu) YUD-Z空氣過濾器空氣過濾器過濾器的計(jì)算12)ln(KNNL)(85. 031. 0)10310lg(303. 283cmXL（1）計(jì)算過濾層厚度：）計(jì)算過濾層厚度：每批發(fā)酵通風(fēng)過濾前含菌總數(shù)為：每批發(fā)酵通風(fēng)過濾前含菌總數(shù)為：N1 = 50001060100 3108（個(gè)）個(gè)）過濾后含菌數(shù)為過濾后含菌數(shù)為N

9、2 = 10-3個(gè)個(gè) 過濾層厚度過濾層厚度L為：為：（2）計(jì)算過濾器直徑）計(jì)算過濾器直徑D 進(jìn)口空氣壓強(qiáng)進(jìn)口空氣壓強(qiáng) p p1 1 98070Pa 98070Pa 過濾工作壓強(qiáng)過濾工作壓強(qiáng) p p2 2 392000Pa 392000Pa 通氣量通氣量 V V1 1 = 10m = 10m3 3/min = 0.17 m/min = 0.17 m3 3/s/s 過濾器空氣流量過濾器空氣流量( (狀態(tài)方程狀態(tài)方程p p1 1v v1 1/T/T1 1=P=P2 2V V2 2/T/T2 2) )為：為： 故過濾層直徑為：故過濾層直徑為： mvVDs75. 01 . 0044. 044 無菌空氣無

10、菌空氣 空氣空氣高空取氣管高空取氣管除塵器除塵器空氣壓縮機(jī)空氣壓縮機(jī)貯氣罐貯氣罐一級(jí)冷卻器一級(jí)冷卻器油水分離器油水分離器二級(jí)冷卻器二級(jí)冷卻器除霧器除霧器加熱器加熱器過濾器過濾器 設(shè)備要求盡量采用新技術(shù)，提高效率，減少設(shè)備，設(shè)備要求盡量采用新技術(shù)，提高效率，減少設(shè)備，精簡(jiǎn)設(shè)備投資、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用和動(dòng)力消耗，簡(jiǎn)便操作。精簡(jiǎn)設(shè)備投資、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用和動(dòng)力消耗，簡(jiǎn)便操作。 流程的制訂就根據(jù)所在的地理、氣候環(huán)境和設(shè)備條流程的制訂就根據(jù)所在的地理、氣候環(huán)境和設(shè)備條件而考慮。件而考慮。提高壓縮前空氣的潔凈度提高壓縮前空氣的潔凈度， 每升高每升高10米，空氣中雜菌降低一個(gè)數(shù)量級(jí)。米，空氣中雜菌降低一個(gè)數(shù)量級(jí)。因此從高空取

11、氣要比從低空取氣有利得多。因此從高空取氣要比從低空取氣有利得多。 捕集較大的灰塵顆粒，并保護(hù)空壓機(jī)。捕集較大的灰塵顆粒，并保護(hù)空壓機(jī)。（3）加強(qiáng)生產(chǎn)環(huán)境的衛(wèi)生管理，減少環(huán)境空氣）加強(qiáng)生產(chǎn)環(huán)境的衛(wèi)生管理，減少環(huán)境空氣中的含菌量。中的含菌量。1 1、粗過濾器粗過濾器 粗過濾器安裝在空氣壓縮機(jī)前，主要起捕集較大粗過濾器安裝在空氣壓縮機(jī)前，主要起捕集較大的灰塵顆粒，防止壓縮機(jī)受磨損，同時(shí)也減輕總過濾的灰塵顆粒，防止壓縮機(jī)受磨損，同時(shí)也減輕總過濾器的負(fù)荷。器的負(fù)荷。 常用的粗過濾器有：常用的粗過濾器有：布袋過濾、填料式過濾、油布袋過濾、填料式過濾、油浴洗滌浴洗滌和和水霧除塵水霧除塵等。等。粗過濾器粗過濾

12、器 作用：作用：消除壓縮機(jī)消除壓縮機(jī)排出空氣量的脈沖，排出空氣量的脈沖，維持穩(wěn)定的空氣壓力，維持穩(wěn)定的空氣壓力，同時(shí)也可以利用重力同時(shí)也可以利用重力沉降作用分離部分油沉降作用分離部分油霧。霧。安全閥安全閥壓力表壓力表排氣管排氣管人孔人孔進(jìn)氣管進(jìn)氣管排污口排污口壓縮空氣的除油除水壓縮空氣的除油除水 冷卻降溫后的空氣濕度增大，會(huì)使過濾介質(zhì)受冷卻降溫后的空氣濕度增大，會(huì)使過濾介質(zhì)受潮失效。潮失效。兩類設(shè)備兩類設(shè)備旋風(fēng)分離器旋風(fēng)分離器利用離心力進(jìn)行沉降，對(duì)于利用離心力進(jìn)行沉降，對(duì)于1010 m m以以上的微粒分離效率較高。上的微粒分離效率較高。絲網(wǎng)分離器絲網(wǎng)分離器利用慣性進(jìn)行攔截，分離效率較高，利用慣

13、性進(jìn)行攔截，分離效率較高，能除去能除去2 25 5 m m的細(xì)小顆粒。的細(xì)小顆粒。 作用：作用：將空氣中將空氣中被冷凝成霧狀的水被冷凝成霧狀的水霧和油霧粒子除去霧和油霧粒子除去的設(shè)備。的設(shè)備。 一般常用的有一般常用的有旋旋風(fēng)式風(fēng)式和和填料式填料式。旋風(fēng)分離器旋風(fēng)分離器含 塵 氣 體清 潔 氣 體排 氣 管排 塵BB填料式分離器是填料式分離器是利用利用各種填料如焦炭、活各種填料如焦炭、活性炭、磁環(huán)、金屬絲性炭、磁環(huán)、金屬絲網(wǎng)、塑料絲網(wǎng)等的慣網(wǎng)、塑料絲網(wǎng)等的慣性攔截作用分離空氣性攔截作用分離空氣中水霧或油霧。中水霧或油霧。絲網(wǎng)分離器絲網(wǎng)分離器空氣壓縮和壓縮空氣的冷卻空氣壓縮和壓縮空氣的冷卻（1 1

14、）空氣壓縮：克服輸送過程中過濾介質(zhì)的阻力并維持一定）空氣壓縮：克服輸送過程中過濾介質(zhì)的阻力并維持一定的氣流速度。的氣流速度。（2 2）壓縮后空氣溫度顯著上升，需冷卻。）壓縮后空氣溫度顯著上升，需冷卻。 因?yàn)閴嚎s后的高溫空氣能引起過濾介質(zhì)的炭化或燃燒因?yàn)閴嚎s后的高溫空氣能引起過濾介質(zhì)的炭化或燃燒增大發(fā)酵罐的降溫負(fù)荷增大發(fā)酵罐的降溫負(fù)荷增加培養(yǎng)液水分的蒸發(fā)增加培養(yǎng)液水分的蒸發(fā) 一般用列管式冷卻器進(jìn)行冷卻。一般用列管式冷卻器進(jìn)行冷卻。 常用的類型有：立式列管式熱交換器、沉浸式熱交換常用的類型有：立式列管式熱交換器、沉浸式熱交換器、噴淋式熱交換器和板翹式熱交換器等。器、噴淋式熱交換器和板翹式熱交換器等。過濾除菌的關(guān)鍵設(shè)備過濾除菌的關(guān)鍵設(shè)備180M180M3 3發(fā)酵罐車間發(fā)酵罐車間大型空氣壓縮機(jī)大型空氣壓縮機(jī)發(fā)酵車間的空氣過