空气除菌的工艺及设备
第一讲 空气除菌流程
发酵过程控制
往复式空气压缩机： 靠活塞在气缸内的往复运动将空气抽吸、压出，因此出 口压力不稳定，而且因为气缸内要加入润滑油对活塞润滑， 以减轻摩擦，所以压缩的空气带有油雾，导致传热系数降 低，给空气的冷却带来困难，且如果油雾分离不彻底，带 入过滤器会阻塞过滤介质的纤维间隙，增大空气压力损失； 油雾黏附在纤维表面，可能成为微生物穿透滤层的途径， 降低过滤，严重时还会浸润介质。
第一节 空气介质过滤除菌 流程
一 空气除菌流程的要求
发酵过程控制
将空气过滤除菌并输送到需要的地方，要 提高空气的 能量即增加空气的压力，需用空气压缩机或鼓风机。
对于风压要求较低，输送距离短、无菌要求也不很高 的场合，可用普通的离心式鼓风机增压。空气以很低 的流速进行过滤除菌，气流的阻力损失很小。由于空 气压缩比很小，空气温度升高不大。相对湿度变化也
发酵过程控制 3 空气贮罐
作用：消除压缩机排出空气量的 脉冲，维持稳定的空气压力，同 时也可以利用重力沉降作用分离 部分油雾。 安装位置：大多数将贮罐紧接着 压缩机安装，特别是往复式压缩 机，有利于后边的管道、容器压 力稳定，气流速度均匀。 贮罐体积： V=0.1～0.2Vc Vc—— 压缩机的排气量(m3/min)
不大，经过滤器过滤后就可符合所需无菌空气的要求。
这种流程最重要的是鼓风机的增压和空气过滤的阻力 损失要配合好，以保证空气过滤后还有足够的压强推
动空气在管道和无菌空间中流动。
发酵过程控制
要制备无菌程度较高而且有较高压强的无菌空气，要 采用较高压的空气压缩机。由于压缩比大，空气的参 数变化就大，需要增加一系列附属设备。这种流程的 制定应根据所在地的地理、气候环境和设备条件等因 素。
发酵过程控制
教学重点空气除菌的方法常用的过滤介质过滤除菌的机制及流程
2024/8/2
25
面，这叫做惯性冲击滞留作用。当气流速度达到 一定时，它是介质过滤除菌的主要作用纤维能滞 留微粒的宽度区间b与纤维直径df之比称为单纤 维的惯性碰撞捕集效率，用η1表示： η1=b/df b值由微粒的运动惯性所决定。微粒的运动惯性 越大，它所受气流换向干扰越小，b值就越大。
2024/8/2
2024/8/2
8
没有带电荷的微粒在进入高压静电场时都会被电 离变成带电微粒，但对于一些直径很小的微粒， 它所带的电荷很小，当产生的引力等于或小于气 流对微粒的拖带力或微粒布朗扩散运动的动量时， 则微粒就不能被吸附而沉降所以静电除菌对很小 的微粒效率很低。
3、热杀菌
将空气加热到一定温度后保温一定时间,使 微生物蛋白热失活而致死。热杀菌是有效的，可 靠的杀菌方法，但是如果采用蒸汽或电热来加热 大量的空气，以达到杀菌目的，这是十分不经济 的。工业上是利用空气压缩时放出的热量进行杀 菌。实用流程图如下。
性，不疏水，当被水湿后，就失去除菌能力，且
潮湿后强度很差，易被气流冲破。因此，一般须
经疏水处理。
2024/8/2
20
常用的疏水剂有2-5%的2124酚醛树脂酒精溶 液，采用沉降、涂抹或喷洒处理，可提高机械强 度，但不防水。用硅酮（5%有机硅）处理，防潮 性能好但不防油。
2024/8/2
21
5、绝对过滤介质
2024/8/2
12
（2）介质过滤 介质过滤除菌是目前工业上用的较多的空
气除菌方法，它是采用定期灭菌的介质来阻截 流过的空气所含的微生物，而取得无菌空气。 常用的过滤介质有棉花、活性炭或玻璃纤维等。
2024/8/2
13
2024/8/2
14
设计工业发酵空气除菌的一般流程
设计工业发酵空气除菌的一般流程工业发酵过程中，空气中易存在着大量的微生物、细菌、霉菌等有害的微生物。
这些有害的微生物因其微小的身形很难直接被人类肉眼识别，因此非常容易通过空气进入到发酵系统中，大量繁殖和污染发酵环境，导致发酵产品变坏而成为工业化生产中的一个颇难解决的问题。
因此，在发酵生产过程中进行空气除菌是非常必要的一个生产过程环节。
下面是一份较为完整的发酵空气除菌的一般流程，可以作为参考。
第一阶段：空气清洁空气净化的工作非常重要，因为空气中有很多对于微生物生长有利的灰尘、烟雾等有机物质，这些有机物质会吸附在发酵室内的各个角落，成为微生物生存的温床，从而导致空气环境不清爽，微生物繁殖速度快。
因此，第一步需要采取措施，使得生产室内的空气环境清洁。
一般情况下，可以采用空气净化系统对发酵生产过程中的空气进行净化。
比如说，可以设置空气净化器、烟气净化器、风幕机等设备来过滤污染空气、降低细菌的数量。
此外，也可以在生产室空气换气次数较高的时候，关闭空调或者直接打开门窗进行通风，保持空气清新。
第二阶段：空气灭菌空气清洁后，需要对生产室内的空气进行灭菌处理，以杀死残留的有害的微生物，这是空气除菌过程的第二个环节。
通常灭菌会采用两种方式：1.高温灭菌该方式操作简单，性价比较高。
对于可抵抗高温的生产设备和材料，可以将收到的装调料进行升温处理，消除生产过程中可能存在的有害微生物，将生产的环境维持在密闭状态，采用蒸汽暴淬灭菌法，提高灭菌效果。
同时，在进行高温灭菌操作时，可以加入一些消毒剂，如工业级酒精、过氧化氢等物质，以达到更好的消毒效果。
2.化学灭菌化学灭菌是指在碰到细菌时可以产生有效杀菌和消毒效果的药物，是常用的空气灭菌方式之一。
目前适用于消毒的化学药剂有甲醛、过氧化氢、臭氧等等。
由于正规的化学灭菌方法会产生一定量的危险气体和污染物，需要配合上风量控制和密闭连通等方法来降低对环境的影响。
第三阶段：空气监测空气清洁和灭菌处理完成后，需要对生产室的空气进行监测，以确保生产室空气环境符合相应的行业标准和生产要求。
空气过滤除菌流程3 - 第六章空气灭菌
空气入口
问题
排污Biblioteka 在流程中，旋风分离器和介质过滤器的先后能否颠倒？
4、空气的加热和贮气罐 问题
1、说说流程中加热器和贮气罐的作用？
问题
2、贮气罐的体积如何计算？
V=0.1~0.2v
V为贮气罐的体积， m3 v为压缩空气的流量， m3 /min
前已述及，压缩空气冷却至一定温度，分去油水后， 空气的相对湿度仍为100%，若不加热升温，只要温 度稍微有降低，便再度析出水分，使过滤介质受潮而 降低或丧失过滤效能。所以必须将冷却除去水分后的 压缩空气加热到一定温度，使相对湿度降低，才能输 入过滤器。
3、提高过滤除菌效率的措施
鉴于目前所采用的过滤介质均需要在干燥条件下才能进行除菌，因 此需要围绕介质来提高除菌效率。提高除菌效率的主要措施有：
1、减少进口空气的含菌数。方法有：
加强生产场地的卫生管理，减少生产环境空气中的含菌数； 正确选择进风口，压缩空气站应设上风向； 提高进口空气的采气位置，减少菌数和尘埃数； 加强空气压缩前的预处理。
要制备较高无菌程度、具有一定压力的无菌空气，并保持过滤器在比较高的效率 下进行过滤，并维持一定的气流速度和不受油、水的干扰，则要有一系列的加热、冷 却及分离和除杂设备来保证。空气过滤除菌有多种流程，下面分别介绍几种较典型流 程。
压缩机 冷却器 分离器 加热器 过滤器
流程的制订还需要根据所在地的地理、气候环境和设备条件加以考虑。P94
3、微孔滤膜类过滤介质
微孔滤膜类过滤介质的空隙小于0.5，甚至小于0.1，能将空气中的细菌真正滤去，也即
绝对过滤。绝对过滤易于控制过滤后的空气质量，节约能量和时间，操作简便。微孔滤 膜类过滤介质用于滤除空气中的细菌和尘埃，除有滤除作用外，还有静电作用。通常在 空气过滤之前应将空气中的油、水除去，以提高微孔滤膜类过滤介质的过滤效率和使用 寿命。
除菌工艺技术
除菌工艺技术除菌工艺技术是指通过一系列的工艺措施，对物体或环境中的病菌、病毒、细菌等有害微生物进行杀灭或去除的过程。
随着科技的发展，除菌工艺技术也得到了不断的改进和创新。
首先，传统的除菌工艺技术主要包括物理和化学两种方法。
物理方法主要是通过高温、辐射、过滤等方法对微生物进行杀灭或去除。
如高温灭菌，采用高温蒸汽或加热设备对物体进行处理，瞬间将微生物杀死。
辐射技术利用电离射线杀死微生物，如紫外线照射设备可杀灭空气中的病菌。
过滤技术则通过物理屏障将微生物分离出来，如高效过滤器可以有效去除空气中的细菌和病毒。
其次，化学方法主要包括化学消毒和化学清洗。
化学消毒是指使用化学药剂对物体进行处理，以达到杀灭微生物的目的。
常用的化学消毒剂包括含氯化合物、过氧化氢、醇类等。
化学清洗则是利用化学物质去除物体表面的细菌和病毒。
如使用洗手液和消毒液进行手部清洗和消毒。
但是，传统的除菌工艺技术也存在一些不足之处。
首先，某些方法对微生物的杀灭效果不够彻底，如部分病毒可能对高温和紫外线不敏感。
其次，传统方法在除菌的同时也会对环境造成一定的污染。
例如，使用化学清洗剂时会产生废液，如不加以处理可能对环境造成污染。
因此，近年来，新型的除菌工艺技术也得到了广泛的研究和应用。
生物技术是其中的一种新兴技术，其原理是利用生物活性物质对微生物进行控制和去除。
包括利用酶、抗体和生物活性物质等进行专一性杀菌，同时对环境没有污染。
比如利用抗体识别病毒并进行杀菌，或者利用酶催化产生活性氧物质破坏微生物。
此外，新型的材料也在除菌工艺技术中得到了应用。
比如利用纳米材料制备的抗菌材料，具有高效杀菌和抑制微生物生长的特点。
如纳米银材料可以杀灭各类细菌，纳米二氧化钛则可以利用光催化效应对微生物进行杀灭。
综上所述，除菌工艺技术是通过一系列的工艺措施对微生物进行杀灭或去除的过程。
传统的除菌方法主要包括物理和化学两种，但存在一定的局限性。
近年来，新型的除菌工艺技术如生物技术和新材料的应用不断发展，为除菌提供了更多的选择和创新。
发酵用压缩空气的预处理及除菌设备
空气压缩冷却过滤流程
• 它只能适用于那些气候寒冷、相对的情况下效果是好的。
• 采用普通空气压缩机时，应加装丝网分 离器先将油雾除去。
2021/7/22
37
2．两级冷却、分离、加热的空气除 菌流程
• 它可以适应各种气候条件，能充分地分 离空气中含有的水分，使空气在低的相对 湿度下进入过滤器，提高过滤除菌效率。
求：①其湿含量？②每kg干空气能析出多少水？查得25℃ 时 p s= 3 1 6 7 .6 8 P a= 3 .1 6 7 7 k P a。
解：①其湿含量为
x2
0.622
2ps2 p2 2ps2
0.6223011.33.136.1767770.00661kg/kg水/干空气
②x1
0.622
1ps1 p1 1ps1
（一）空气除菌方法
• 常用的除菌方法有介质过滤、辐射、 化学药品、加热、静电吸附等。
• 辐射杀菌、化学药品杀菌、干热杀菌 等都是将有机体蛋白质变性而破坏其活 力，从而杀灭空气中的微生物。
• 介质过滤和静电吸附方法则是利用分
离方法将微生物粒子除去。
2021/7/22
12
1．热杀菌
• 热杀菌是一种有效的、可靠的杀菌办法。 • 如果采用加热空气，以达到杀菌目的，
2021/7/22
2
第一节
空气净化除菌的 方法与原理
2021/7/22
3
一、生物工业生产对空气质量的要求
1．空气中微生物的分布
• 空气中经常可检查到一些细菌及其芽孢、酵母、
真菌和病毒。
• 北方干燥寒冷的空气含菌量较少，而南方潮湿 温暖的空气含菌量较多；
• 人口稠密的城市比人口少的农村含菌量多；一 般城市空气中杂菌数为3000~8000个／米３
无菌空气制备
第六章空气除菌的工艺及设备在发酵工业中，绝大多数是利用好气性微生物进行纯种培养，空气则是微生物生长和代谢必不可少的条件。
但空气中含有各种各样的微生物，这些微生物随着空气进入培养液，在适宜的条件下，它们会迅速大量繁殖，消耗大量的营养物质并产生各种代谢产物；干扰甚至破坏预定发酵的正常进行，使发酵产率下降，甚至彻底失败。
因此，无菌空气的制备就成为发酵工程中的一个重要环节。
空气净化的方法很多，但各种方法的除菌效果、设备条件和经济指标各不相同。
实际生产中所需的除菌程度根据发酵工艺要求而定，、既要避免染茵，又要尽量简化除菌流程，以减少设备投资和正常运转的动力消耗。
本章将讨论合理选择除菌方法，决定除菌流程以及选用和设计满足生产需要的除菌设备等。
第一节空气中微生物的分布和发酵工业对空气无菌程度的要求一、无菌空气的概念发酵工业应用的“无菌空气”是指通过除菌处理使空气中含菌量降低在一个极低的百分数，从而能控制发酵污染至极小机会。
此种空气称为“无菌空气”。
二、空气中微生物的分布通常微生物在固体或液体培养基中繁殖后，很多细小而轻的菌体、芽孢或孢子会随水分的蒸发、物料的转移被气流带入空气中或粘附于灰尘上随风飘浮，所以空气中的含菌量随环境不同而有很大差异。
一般干燥寒冷的北方空气中的含菌量较少，而潮湿温暖的南方则含菌量较多；人口稠密的城市比人口少的农村含菌量多；地面又比高空的空气含菌量多。
因此，研究空气中的含菌情况，选择良好的采风位置和提高空气系统的除菌效率是保证正常生产的重要内容。
各地空气中所悬浮的微生物种类及比例各不相同，数量也随条件的变化而异，一般设计时以含量为103~104个／m3进行计算。
三、发酵对空气无菌程度的要求各种不同的发酵过程，由于所用菌种的生长能力、生长速度、产物性质、发酵周期、基质成分及pH值的差异，对空气无菌程度的要求也不同。
如酵母培养过程，其培养基以糖源为主，能利用无机氮，要求的pH值较低，一般细菌较难繁殖，而酵母的繁殖速度又较快，能抵抗少量的杂菌影响，因此对无菌空气的要求不如氨基酸、抗生素发酵那样严格。
《生物工程设备》第四章 空气除菌与空气调节设备
第四章空气除菌与空气调节设备好氧微生物在培养过程中需要消耗大量的氧气，这些空气通常由空气提供。
根据国家药品生产质量管理规范（GMP）的要求，生物制品、药品的生产场地也需符合空气洁净度要求并有相应的管理手段。
第一节空气除菌的原理与方法一、生物工业对空气质量的要求1．空气中微生物的分布地域（南方与北方、城市与乡村）、季节2．发酵用无菌空气的质量标准（1）连续提供一定流量的压缩空气；（2）空气的压强（表压）0.2-0.4MPa；（3）进入过滤器之前，空气的相对湿度小于70％；（4）进入发酵罐的空气温度可比培养温度高10－30℃；（5）压缩空气的洁净度，取失败率为10－3，也可以把100级作为无菌空气的洁净指标。
100级：每立方米空气中，尘埃粒子数最大允许值≥0.5μm的为3500，≥5μm为0；微生物最大允许数为5个浮游菌/m3，1个沉降菌/ m3 。
二、空气净化除菌方法（一）空气除菌方法1．辐射杀菌α－射线、χ－射线、β－射线、γ－射线、紫外线、超声波等从理论上都能破坏蛋白质等生物活性物质，从而起到杀菌的作用。
辐射灭菌目前仅用于一些表面的灭菌及有限空间内空气的灭菌，对于大规模空气的灭菌还无法应用。
2．热杀菌空气进入发酵罐之前，一般匀需用压缩机压缩，提高压力。
利用空气压缩时放出的热量进行保温灭菌。
见流程3．静电除菌利用静电引力吸附带电粒子而达到除尘灭菌的目的。
悬浮于空气中的微生物，大多数带有不同的电荷，没有带电荷的微粒进入高压静电场时都会被电离成带电微粒，但对于一些直径小的微粒，所带的电荷很小，当产生的引力等于或小于气流对微粒布朗扩散运动的动量时，微粒不能被吸附而沉降，因此静电除尘对很小的微粒效率较低。
流程见图4．介质过滤除菌二、介质过滤除菌机理依靠气流通过滤层时，基于滤层纤维的层层阻碍，迫使空气在流动过程中出现无数次改变气速大小和方向的绕流运动，从而导致微粒与滤层纤维间产生撞击、拦截、布朗扩散、重力和静电引力等作用，从而把微生物截留、捕集在纤维表面上，实现过滤目的。
空气除菌的工艺及设备.
空气除菌的工艺及设备在发酵工业中，绝大多数是利用好气性微生物进行纯种培养，空气则是微生物生长和代谢必不可少的条件。
但空气中含有各种各样的微生物，这些微生物随着空气进入培养液，在适宜的条件下，它们会迅速大量繁殖，消耗大量的营养物质并产生各种代谢产物；干扰甚至破坏预定发酵的正常进行，使发酵产率下降，甚至彻底失败。
因此，无菌空气的制备就成为发酵工程中的一个重要环节。
空气净化的方法很多，但各种方法的除菌效果、设备条件和经济指标各不相同。
实际生产中所需的除菌程度根据发酵工艺要求而定，、既要避免染茵，又要尽量简化除菌流程，以减少设备投资和正常运转的动力消耗。
本章将讨论合理选择除菌方法，决定除菌流程以及选用和设计满足生产需要的除菌设备等。
第一节空气中微生物的分布和发酵工业对空气无菌程度的要求一、无菌空气的概念发酵工业应用的“无菌空气”是指通过除菌处理使空气中含菌量降低在一个极低的百分数，从而能控制发酵污染至极小机会。
此种空气称为“无菌空气”。
二、空气中微生物的分布通常微生物在固体或液体培养基中繁殖后，很多细小而轻的菌体、芽孢或孢子会随水分的蒸发、物料的转移被气流带入空气中或粘附于灰尘上随风飘浮，所以空气中的含菌量随环境不同而有很大差异。
一般干燥寒冷的北方空气中的含菌量较少，而潮湿温暖的南方则含菌量较多；人口稠密的城市比人口少的农村含菌量多；地面又比高空的空气含菌量多。
因此，研究空气中的含菌情况，选择良好的采风位置和提高空气系统的除菌效率是保证正常生产的重要内容。
各地空气中所悬浮的微生物种类及比例各不相同，数量也随条件的变化而异，一般设计时以含量为103~104个／m3进行计算。
三、发酵对空气无菌程度的要求各种不同的发酵过程，由于所用菌种的生长能力、生长速度、产物性质、发酵周期、基质成分及pH值的差异，对空气无菌程度的要求也不同。
如酵母培养过程，其培养基以糖源为主，能利用无机氮，要求的pH值较低，一般细菌较难繁殖，而酵母的繁殖速度又较快，能抵抗少量的杂菌影响，因此对无菌空气的要求不如氨基酸、抗生素发酵那样严格。
空气介质过滤除菌的工艺流程
空气介质过滤除菌的工艺流程英文回答：Air filtration and disinfection processes are essential in maintaining clean and safe indoor environments. There are several steps involved in the process of filtering and disinfecting air in a medium.1. Pre-filtration: The first step in the process ispre-filtration, which involves removing larger particles such as dust, pollen, and pet dander. This is typically done using a mechanical filter, such as a high-efficiency particulate air (HEPA) filter. These filters are designed to capture particles as small as 0.3 microns with a high efficiency.2. Activated carbon filtration: After pre-filtration, the air passes through an activated carbon filter. This filter helps to remove odors, gases, and volatile organic compounds (VOCs) from the air. Activated carbon has a largesurface area that can adsorb these contaminants, improving the overall air quality.3. High-efficiency filtration: Following activated carbon filtration, the air is further purified using high-efficiency filters. These filters are designed to capture smaller particles, including bacteria and viruses. HEPA filters are commonly used in this step to achieve a high level of filtration efficiency.4. Ultraviolet (UV) disinfection: In addition to filtration, UV disinfection is often employed to kill or inactivate microorganisms, including bacteria and viruses. UV light has germicidal properties that can destroy the DNA or RNA of these microorganisms, rendering them unable to reproduce and cause harm. UV lamps are strategically placed within the air handling system to ensure maximum exposure of the air to the UV light.5. Electrostatic precipitation: Another method used for air disinfection is electrostatic precipitation. This process involves charging particles in the air andcollecting them on oppositely charged plates or filters. The charged particles, including microorganisms, are attracted to the charged plates and removed from the air stream. This method is effective in removing both larger particles and smaller microorganisms.6. Ozone generation: Ozone is a powerful oxidizing agent that can effectively kill bacteria, viruses, and other microorganisms. Ozone generators are sometimes usedin air purification systems to produce ozone, which is then introduced into the air stream. However, it is important to note that ozone can be harmful to humans and should be used with caution and proper ventilation.7. Final filtration: The last step in the process is the final filtration, which ensures that any remaining particles or microorganisms are removed from the air. This step usually involves the use of HEPA filters or otherhigh-efficiency filters to achieve the desired level of air cleanliness.In conclusion, the process of filtering anddisinfecting air in a medium involves several steps, including pre-filtration, activated carbon filtration, high-efficiency filtration, UV disinfection, electrostatic precipitation, ozone generation (if applicable), and final filtration. These processes work together to remove particles, odors, gases, and microorganisms from the air, ensuring a clean and healthy indoor environment.中文回答：空气过滤和除菌工艺是保持室内环境清洁和安全的关键。
空气除菌.
其中：
A. 惯性碰撞滞留效率η2＝d/df B. 阻拦滞留效率η1
η1 ＝
1 [2(1+
2(2.00ln NRe)
NR)ln(1+
NR)-
(1+
NR)+
1/(1+
NR)]
其中：NRe (气流雷诺数)= df Vρ/μ df －纤维直径（m）；V－空气流速(m/s)； ρ－空气密度(kg/m3)；μ－空气黏度(kg/m.s)
（4）重力沉降作用 小颗粒，只有当气流速度很低时当微粒所受的重力 大于气流对它的拖带力时，微粒就沉降。 空气的介质过滤除菌方面，这一作用小。
（5）静电吸附作用 一定速度的气流通过介质滤层时，由于摩擦作用而 产生诱导电荷 当菌体所带的电荷与介质的电荷相反时，就发生静 电吸引作用。介质过滤除菌方面，－ η ） ＝－KL
当过滤效率为90％（穿透率为10 % ）时：
K＝ - lnP/L90＝-ln10% /L90＝2.303/ L90
直径16μm的玻璃纤维的L90值
空气流速（m/s） 0.03 0.15 0.30 1.52 3.05
L90（cm）
4.05 8.50 11.70 1.53 0.38
分离器、加热器、过滤器 微生物惯性作用而离开气流碰在纤维表面上
P2，P1 压缩前后的绝对压力，
特点： 一定质量的颗粒随气流一运动级，由压于惯缩性 ：增加空气压力
两次冷却：使水、油形成雾粒
两级分离：除去水、油雾粒
加热：降低空气湿度，原100％降至50－60％
大型空气压缩机
空气过滤器
2.一级压缩、一级冷却、一级分离除菌流程
第三节 空气过滤器的计算
简述空气除菌的流程以及各步骤作用
简述空气除菌的流程以及各步骤作用下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
文档下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用，谢谢！本店铺为大家提供各种类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，想了解不同资料格式和写法，敬请关注！Download tips: This document is carefully compiled by this editor. I hope that after you download it, it can help you solve practical problems. The document can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you! In addition, this shop provides you with various types of practical materials, such as educational essays, diary appreciation, sentence excerpts, ancient poems, classic articles, topic composition, work summary, word parsing, copy excerpts, other materials and so on, want to know different data formats and writing methods, please pay attention!空气除菌的流程与作用一、介绍空气除菌是一种重要的卫生措施，可以有效清除空气中的细菌、病毒等微生物，提高室内空气质量，保障人们的健康。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第六章空气除菌的工艺及设备在发酵工业中，绝大多数是利用好气性微生物进行纯种培养，空气则是微生物生长和代谢必不可少的条件。
但空气中含有各种各样的微生物，这些微生物随着空气进入培养液，在适宜的条件下，它们会迅速大量繁殖，消耗大量的营养物质并产生各种代谢产物；干扰甚至破坏预定发酵的正常进行，使发酵产率下降，甚至彻底失败。
因此，无菌空气的制备就成为发酵工程中的一个重要环节。
空气净化的方法很多，但各种方法的除菌效果、设备条件和经济指标各不相同。
实际生产中所需的除菌程度根据发酵工艺要求而定，、既要避免染茵，又要尽量简化除菌流程，以减少设备投资和正常运转的动力消耗。
本章将讨论合理选择除菌方法，决定除菌流程以及选用和设计满足生产需要的除菌设备等。
第一节空气中微生物的分布和发酵工业对空气无菌程度的要求一、无菌空气的概念发酵工业应用的“无菌空气”是指通过除菌处理使空气中含菌量降低在一个极低的百分数，从而能控制发酵污染至极小机会。
此种空气称为“无菌空气”。
二、空气中微生物的分布通常微生物在固体或液体培养基中繁殖后，很多细小而轻的菌体、芽孢或孢子会随水分的蒸发、物料的转移被气流带入空气中或粘附于灰尘上随风飘浮，所以空气中的含菌量随环境不同而有很大差异。
一般干燥寒冷的北方空气中的含菌量较少，而潮湿温暖的南方则含菌量较多；人口稠密的城市比人口少的农村含菌量多；地面又比高空的空气含菌量多。
因此，研究空气中的含菌情况，选择良好的采风位置和提高空气系统的除菌效率是保证正常生产的重要内容。
各地空气中所悬浮的微生物种类及比例各不相同，数量也随条件的变化而异，一般设计时以含量为103~104个／m3进行计算。
三、发酵对空气无菌程度的要求各种不同的发酵过程，由于所用菌种的生长能力、生长速度、产物性质、发酵周期、基质成分及pH值的差异，对空气无菌程度的要求也不同。
如酵母培养过程，其培养基以糖源为主，能利用无机氮，要求的pH值较低，一般细菌较难繁殖，而酵母的繁殖速度又较快，能抵抗少量的杂菌影响，因此对无菌空气的要求不如氨基酸、抗生素发酵那样严格。
而氨基酸与抗生素发酵因周期长短不同，对无菌空气的要求也不同。
总的来说，影响因素是比较复杂的，需要根据具体情况而订出具体的工艺要求。
一般按染菌机率为10-3。
来计算，即1000次发酵周期所用的无菌空气只允许1~2次染菌。
虽然一般悬浮在空气中的微生物，大多是能耐恶劣环境的孢子或芽孢，繁殖时需要较长的调整期。
但是在阴雨天气或环境污染比较严重时，空气中也会悬浮大量的活力较强的微生物，它进入培养物的良好环境后，只要很短的调整期，即可进入对数生长期而大量繁殖。
一般细菌繁殖一代仅需20~30min，如果进入一个细菌，则繁殖15h后，可达109个。
如此大量的杂菌必使发酵受到严重干扰或失败，所以计算是以进入1、2个杂菌即失败作为依据的。
四、空气含菌量的测定空气是许多气态物质的混合物，主要成分是氮气和氧气，还有惰性气体及二氧化碳和水蒸汽。
除气体外，尚有悬浮在空气中的灰尘，而灰尘主要由构成地壳的无机物质微粒、烟灰和植物花粉等组成。
一般城市灰尘多于农村，夏天多于冬天，特别是气候温和湿润地区，空气中的菌量较多。
据统计，大城市每立方米空气中的含菌数约为3000~10000个。
要准确测定空气中的含菌量来决定过滤系统或查定过滤空气的无菌程度是比较因难的。
一般采用培养法和光学法测定其近似值。
前者在微生物学中已有介绍，后者系用粒子计数器通过微粒对光线的散射作用来测量粒子的大小和含量。
这种仪器可以测量空气中直径为0．3~0.5μm微粒的各种浓度，比较准确，但它只是微粒观念，不能反映空气中活菌的数量。
第二节空气除菌方法大多数需氧发酵是通入空气进行的。
在使用之前必须加以处理以除去其中的有害成分。
对空气的要求随发酵类型不同而导，厚层固体曲需要的空气量大，压力不高，无菌度不严格，一般选用离心式通风并经适当的空调处理(温、湿)就可以了。
酵母培养消耗空气量大，无菌度也不十分严格，但需要一定压力以克服发酵罐的液柱阻力，所以一船采用罗茨鼓风机或高压离心式鼓风机通风。
而对于密闭式深层好气发酵则需要严格的无菌度，必须经过除菌措施，由于空气中含有水分和油雾杂质，又必须经过冷却、脱水、脱油等步骤，因此，无菌空气的制备须经过一个复杂的空气处理过程。
同时，为了克服设备和管道的阻力并维持一定的罐压，需采用空气压缩机。
发酵工业应用的“无菌空气”是指通过除菌处理使空气中含菌量降低在一个极低的百分数，从而能控制发酵污染至极小机会。
此种空气称为“无菌空气”。
生产上使用的空气量大，要求处理的空气设备简单，远行可靠，操作方便，现就各种除菌方法简述如下：一、辐射灭菌α射线、X射线、β射线、γ射线、紫外线、超声波等从理论上讲都能破坏蛋白质，破坏生物活性物质，从而起到杀菌作用。
但应用较广泛的还是紫外线，它在波长为2265~3287A时杀菌效力最强，通常用于无菌室和医院手术室。
但杀菌效率较低，杀菌时间较长。
一般要结合甲醛蒸汽等来保证无菌室的无菌程度。
二、加热灭菌虽然空气中的细菌芽孢是耐热的，但温度足够高也能将它破坏。
例如悬浮在空气中的细菌芽孢在218°C下24s就被杀死。
但是如果采用蒸汽或电热来加热大量的空气，以达到灭菌目的，这样太不经济。
利用空气压缩时产生的热进行灭菌对于无菌要求不高的发酵来说则是一个经济合理的方法。
利用压缩热进行空气灭菌的流程见图6-1(a)。
空气进口温度为21°C，出口温度为187~198°C，压力为0.7MPa。
压缩后的空气用管道或贮气罐保温一定时间以增加空气的受热时间，促使有机体死亡。
为防止空气在贮罐中走短路，最好在罐内加装导筒。
这种灭菌方法已成功地运用于丙酮丁醇、淀粉酶等发酵生产上。
图7-1(b)是一个用于石油发酵的无菌空气系统，采用涡轮式空压机，空气进机前利用压缩后的空气进行预热，以提高进气温度并相应提高排气温度，压缩后的空气用保温罐维持一定时间。
采用加热灭菌法时，要根据具体情况适当增加一些辅助措施以确保安全。
因为空气的导热系数低，受热不很均匀，同时在压缩机与发酵罐间的管道难免有泄漏，这些因素很难排除，因此通常在进发酵罐前装一台空气分过滤器。
图6-1 利用空压机所产生的热来进行灭菌三、静电除菌近年来一些工厂巳使用静电除尘器除去空气中的水雾、油雾和尘埃，同时也除去了空气中的微生物。
对Iμm的微粒去除率达99％，消耗能量小，每处理1000m3的空气每小时只耗电0.4~0.8kW。
空气的压力损失小，一般仅(3~15)×133.3Pa。
但对设备维护和安全技术措施要求较高。
静电防尘是利用静电引力来吸附带电粒子而达到除尘、除菌的目的。
悬浮于空气中的微生物，其孢子大多带有不同的电荷，没有带电荷的微粒进入高压静电场时都会被电离变成带电微粒。
但对于一些直径很小的微粒，它所带的电荷很小，当产生的引力等于或小于气流对微粒的拖带力或微粒布朗扩散运动的动量时，则微粒就不能被吸附而沉降，所以静电除尘对很小的微粒效率较低。
静电除菌装置按其对菌体微粒的作用可分成电离区和捕集区。
管式静电除尘器如图6-2所示。
图6-2 静电除尘器1-钢丝（电晕电极）；2-钢管（沉淀电极）；3-高压绝缘瓷瓶；4-钢板；5-空气出口；6-封头；7-钢板；8-法兰；9-空气出口。
用静电除菌净化空气有如下优点：(1)阻力小，约1.01325×104Pa；(2)染菌率低，平均低于10~15％；(3)除水、除油的效果好；(4)耗电少。
缺点是设备庞大，需要采用高压电技术，且一次性投资较大；对发酵工业来说，—其捕集率尚嫌不够，需要采取其它措施。
四、介质过滤介质过滤是目前发酵工业上常使用的空气除菌方法。
它采用定期灭菌的干燥介质来阻截流过的空气中所含的微生物，从而制得无菌空气。
常用的过滤介质有棉花；活性炭或玻璃纤维、有机合成纤维、有机和无机烧结材料等。
由于被过滤的气溶胶中微生物的粒子很小，一般只有0.5~2μm，而过滤介质的材料一般孔径都大于微粒直径几倍到几十倍，因此过滤机理比较复杂。
随着工业的发展，过滤介质逐渐由天然材料棉花过渡到玻璃纤维、超细玻璃纤维和石棉板、烧结材料(烧结金属、烧结陶瓷、烧结塑料)、微孔超滤膜等。
而且过滤器的形式也在不断发生变化，出现了一些新的形式和新的结构，把发酵工业中的染菌控制在极小的范围。
第三节过滤除菌的机理目前发酵工厂采用的空气过滤设备大多数是深层过滤器和玻璃纤维过滤纸过滤器，所用的过滤介质一般是棉花、活性炭，也有用玻璃纤维、焦炭和超细玻璃纤维、维尼龙等。
对不同的材料、不同规格、不同填充情况，都会得到不同的过滤效果空气溶胶的过滤除菌原理与通常的过滤原理不一样，一方面是由于空气溶胶中气体引力较小，且微粒很小，常见悬浮于空气中的微生物粒子在0．5~2μm之间，深层过滤所用的过滤介质----棉花的纤维直径一般为16~ 20μm，填充系数为8％时，棉花纤维所形成的孔隙为20~50μm；超细玻璃纤维滤板因纤维直径很小，为1~1．5μm，湿法抄制紧密度较大，所形成的网格孔隙为0．5~5μm。
微粒随气流通过滤层时，滤层纤维所形成的网格阻碍气流直线前进，使气流无数次改变运动速度和运动方向，绕过纤维前进。
这些改变引起微粒对滤层纤维产生惯性冲击、重力沉降、阻拦、布朗扩散、静电吸引等作用而将微粒滞留在纤维表面上。
图6-3 单纤维空气流程图图6-3为一单纤维的流动模型。
这是带颗粒的气流流过纤维截面的假想模型。
当气流为层流时，气体中的颗粒随气流作平行运动，接近纤维表面的颗粒(即气流宽度为b 中的颗粒)；被纤维捕获，而大于b 的气流中的颗粒绕过纤维继续前进。
因为过滤层是无数层单纤维组成的，所以就增朗了捕获的机会。
下面分述颗粒被捕获的作用机理以及它们的大小和关系。
一、惯性捕集作用在过滤器中的滤层交错着无数的纤维，好像形成层层的网格，随着纤维直径减小，充填密度的增大，所形成的网格就越紧密，网格的层数也就越多，纤维间的间隙就越小。
当带有微生物的空气通过滤层时，无论顺纤维方向流动或是垂直于纤维方向流动，仅能从纤维的间隙通过。
由于纤维交错所阻迫，使空气要不断改变运动方向和速度才能通过滤层。
图6-3中的d f 为纤维断面的直径，当微粒随气流以一定速度垂直向纤维方向运动时，因障碍物(介质)的出现，空气流线由直线变成曲线，即当气流突然改变方向时，沿空气流线运动的微粒由于惯性作用仍然继续以直线前进。
惯性使它离开主导气流；走的是图中虚线的轨迹。
气流宽度b 以内的粒子，与介质碰撞而被捕集。
这种捕集由于微粒直冲到纤维表面，因摩擦粘附，微粒就滞留在纤维表面上，这称为惯性冲击滞留作用。
惯性捕集是空气过滤器除菌的重要作用，其大小取决于颗粒的动能和纤维的阻力，也就是取决于气流的流速。