空气除菌设备

被湍动的气流夹带返回到空气中。
（三）深层过滤效率计算
1、过滤效率的定义
2、影响空气过滤器的过滤效率的因素
3、对数穿透定律 4、过滤压力降
二、空气过滤除菌流程
空气过滤除菌流程是按生产对无菌空气要求具备的参数，如 无菌程度、空气压力、温度等，并结合吸气环境的空气条件和所 用除菌设备的特性，根据空气的性质而制定的。 介绍几种较为典型的设备流程：
，冷却水用量少等。
3、适用于中等含湿地区，但不适合于空气含湿量高的地
区
1
3 2
4 5
6
图4-4 冷热空气直接混合式空气除菌流程 1-粗过滤器 2-压缩机 3-贮罐 4-冷却器 5-丝网分离器 6-过滤器
（三）高效前臵过滤空气除菌流程
1、利用压缩机的抽吸作用，使空气先经中、高效过滤 后，再进入空气压缩机，这样就降低了主过滤器的负荷 。 2、特点是采用了高效率的前臵过滤设备，使空气经过 多次过滤，因而所得的空气无菌程度比较高。
2、除菌方法 空气除菌就是除去或杀灭空气中的微生物。 除去方法：静电吸附、介质过滤。 杀灭方法：辐射、热杀菌、化学药物杀菌。
空气 2 3 4
（1）辐射杀菌
灭菌后空气 5
（2）热杀菌
（3）静电除菌 （4）过滤除菌法
1 7 10 9 8
灭菌后空气 6
图4-1 空气热灭菌流程示意图 1-空压机 2-粗过滤器 3-保温层 4-贮气罐 5-保温罐 6-列管式冷却器 7-锅轮压缩机 8-预热器 9-粗过滤器 10-空气吸入塔
空气中主要含有孢子和芽孢，细小而轻的菌体；
随水分的蒸发、物料的移动被气流带入空气中或黏附在灰尘
上而漂浮在气流中。
空气中含菌量随环境的不同而有很大的差异，选择良好的取
风位臵(如高空取风等)和提高空气除菌系统的除菌效率。
（2）发酵对空气无菌程度的要求
不同的发酵过程，由于菌种生长能力强弱、生长速度快慢、
空气除菌wenku.baidu.com备
1、空气除菌
2、过滤除菌流程
3、空气预处理过程设备 4、过滤介质及过滤器的结构
一、空气除菌
耗氧发酵和微生物繁殖培养都需要氧气，以空气为氧源。
空气中含有杂菌较多，消耗营养物质，干扰甚至破坏预定发酵的
正常进行。
（一）通风发酵对无菌空气的要求和除菌方法
1、通风发酵对无菌空气的要求 （1）空气中微生物的分布
出灰口 图4-11 旋风分离器
图4-13 丝网分离器示意图
h
5．空气冷却器
（1）立式列管式热交换器 （2）喷淋式热交换器
（3）沉浸式热交换器
四、过滤介质及过滤器的结构
（一）常用过滤介质
1、纤维状或颗粒状过滤介质
（1）棉花 （2）玻璃纤维 （3）活性炭 （4）烧结金属 （5）多孔陶瓷 （6）多孔塑料
无菌空气制备的整个过程包括两部分内容：一是对进入空气
过滤器的空气进行预处理，达到合适的空气状态（温度、湿度）
，二是对空气进行过滤处理，以除去微生物颗粒，满足生物细胞 培养需要。
三、空气预处理过程设备
（一）空气预处理的作用与原理
空气预处理的主要目的： 1．提高压缩空气的洁净度，降低空气过滤器的负荷。 2．去除压缩后空气中所带的油水，以合适的空气湿度 和温度进入空气过滤器。
(a)扩散
液体流线 Wg dp (b)扩散 Wg dp/2
4、重力沉降作用机理
5、静电吸附作用机理
扩散机理 重新污染
/ %
(c)惯性
Wg
(d)重力
Wg
惯性冲击机理 拦截机理 噬菌体
(e)静电 Wg E (f)外加电场
0
vs / (m/s)
图4-15 过滤除菌效率（ ）与气速（vs)的关系
Wg 图4-16 过滤除菌时的各种除菌机理示意图
型式有旋风式和套筒式两种：
出口 空气出口 套管 上花板 空气进口 进口 滤纸 金属丝网层 下花板 多孔筛板
排水口 （a）旋风式滤纸过滤器示意图 （b） 套管式空气过滤器 图4-21 过滤纸类过滤器
3、无菌空气制备新设备
（1）聚乙烯醇（PVA）过滤器
（2）Bio-x过滤器
（3）高流量过滤器
（4）其它膜过滤器

常用的粗过滤器有：布袋过滤、填料式过滤、油浴洗涤和水雾 除尘等。
1
（1）布袋过滤装臵
（2）油浴洗涤装臵
2
空气出口
（3）水雾除尘装臵
（4）填料式过滤器
振动机构
过滤网 高压水入口
空气出口 图4-8 油浴洗涤装置 1-滤网 2-加油斗 3-油镜 4-油层
空气出口
净气 滤袋 含尘气流
空气入口
图4-9 水雾除尘装置
2、过滤纸类介质
主要是超细玻璃纤维纸。
3、微孔膜类过滤介质
4、非织造布
（二）空气介质过滤器
1．纤维状或颗粒介质过滤器
上花板 纤维介质
出口
活性炭颗粒
孔板→铁丝网→麻布→棉花 →麻布→活性炭→麻布→棉花 →麻布→铁丝网→孔板。
纤维介质 下花板 进口
图4-20 棉花（玻璃棉）-活性炭过滤器示意图
2．过滤纸类过滤器
图4-3 两极冷却,加热除菌流程 1-粗过滤器 2-压缩机 3-贮罐 4,6-冷却器 5-旋风分离器 7-丝网分离器 8-加热器 9-过滤器
（二）冷热空气直接混合式空气除菌流程
1、压缩空气从贮罐出来后分成两部分，一部分进入冷却 器，冷却到较低温度，经分离器分离水、油雾后与另一 部分未处理过的高温压缩空气混合。 2、特点是可省去第二次冷却后的分离设备和空气加热设 备，流程比较简单，利用压缩空气来加热析水后的空气
（一）两级冷却、加热除菌流程
1、比较完善的空气除菌流程，可适应各种气候条件，能 充分地分离油水，使空气达到低的相对湿度下进入过滤 器，以提高过滤效率。
2、特点：两次冷却、两次分离、适当加热。 3、尤其适用潮湿的地区，其他地区可根据当地的情况， 对流程中的设备作适当的增减。
3 1 2 5 4 6 7 8 9
5 1 3 2 4 6 7
图4-5 高效前置过滤空气除菌流程 1-高效前置过滤器 2-压缩机 3-贮罐 4-冷却器 5-丝网分离器 6-加热器 7-过滤器
（四）利用热空气加热冷空气的流程
利用压缩后热空气和冷却后的冷空气进行交换，使冷空气的 温度升高，降低相对湿度。
1 2 5 3 4 6 8 7 图4-6 利用热空气加热冷空气的流程示意图 1-高空采风 2-粗过滤器 3-压缩机 4-热交换器 5-冷却器 6，7-析水器 8-空气总过滤器 9-空气分过滤器 9
它的分泌物的性质、发酵周期长短、培养物的营养成分和pH值的
差异，对所用的无菌空气的无菌程度有不同的要求。如酵母培养 没有氨基酸、液体曲、抗生素发酵那么严格。
（3）空气含菌量测定
难以准确测定，一般采用培养法和光学法。
目前我国采用Y-09－1型粒子计数器，是利用微粒对光线
散射作用来测量粒子大小和数量的。总菌数的测定；重叠细 菌则难以测准。
提高压缩前空气的洁净度的主要措施：
提高空气吸气口的位
臵和加强吸入空气的前过滤。
（二）空气预处理设备
1．粗过滤器

安装在空气压缩机前的粗过滤器，其主要作用：捕集较大的灰
尘颗粒，防止压缩机受损，同时也可减轻总过滤器负荷。

粗过滤器一般要求过滤效率高，阻力小，否则会增加空气压
缩机的吸入负荷和降低空气压缩机的排气量。
径，降低过滤效率，严重时还会浸润介质而破坏过滤效果。
3．空气贮罐
贮气罐的作用： （1）消除脉动维持罐压的稳定。
（2）使部分液滴在罐内沉降。
（3）保温灭菌。
空气出口
空气入口
图4-10 空气贮罐示意图
4．气液分离器
（1）旋风分离器 （2）丝网分离器
排气
空气进口 金属丝网
空气出口
d1
L
进气
D
h'
d2
排污口
当空气流过介质时，上述五种除菌机理同时起作用
，不过气流速度不同，起主要作用的机理也就不同。当 气流速度较大时，除菌效率随气流流度的增加而增加， 此时惯性冲击起主要作用；当气流速度较小时，除菌效
率随气流流度的增加而降低，此时扩散起主要作用；当
气流速度中等时，可能是截留起主要作用。如果空气流
速过大，除菌效率又下降，则是由于已被捕集的微粒又
电离部分 带微粒的空气
除尘部分 清洁空气
10000v
5000v 图4-2 静电除尘器装置图
（二）过滤除菌机理
阻碍导致气流出现无数次改变运动速度和方向，绕过纤维 前进，从而产生了五种作用机理。
1、惯性冲击滞留作用机理
b d 0
df
图4-14 单纤维空气流线图
2、拦截滞留作用机理 3、布朗扩散作用机理
图4-7 机械振动袋式除尘器
2、空气压缩机 分为离心式空气压缩机和往复式空气压缩机两种。 空气除菌中除去水雾油雾的原因：
否则：（1）导致传热系数降低，给空气冷却带来困难。 （2）如果油雾的冷却分离不干净，带入过滤器会堵塞过滤 介质的纤维空隙，增大空气压力损失。 （3）黏附在纤维表面，可能成为微生物微粒穿透滤层的途