空气除菌的工艺及设备
发酵无菌空气过滤机理
发酵无菌空气过滤机理摘要：无菌空气除菌的方法及机理。
关键词：无菌空气过滤机理过滤设备一、空气除菌的方法1. 加热灭菌法加热灭菌是有效、可靠的一种灭菌方法，虽然细菌芽孢有耐热性，但在高温时218°C时24秒内可被破坏、被杀死。
但采用蒸汽或用电来加热大量的空气，以达到灭菌目的，则需要消耗大量的能源和增加大量的热交换设备，这是不经济的。
2. 辐射灭菌法理论上声波、高能阴极射线、X射线、丫射线、B射线和紫外线都可用于空气灭菌，其灭菌的机理认为是破坏微生物菌体内的蛋白质活性而起作用，但设备投资较高，因此在发酵工业中还很少采用。
现主要采用紫外线用于无菌室、医院手术室等空气对流不大的环境，但杀菌效率较低，杀菌时间较长，一般需要结合甲醛蒸汽消毒或苯酚喷雾等来保证无菌室有较高的无菌度。
3. 化学灭菌法把少量杀菌剂（如苯酚、环氧乙烷、重金属盐、新洁而灭等）溶于水中，使空气在杀菌剂溶液中通过或喷洒于空气中以消灭空气中的微生物。
但杀菌后空气带入的杀菌剂对发酵罐内生长的微生物同样具有杀灭或抑制作用，从而影响发酵效果。
因此，使用化学灭菌法生产无菌空气后，必须除去夹带杀菌剂的水汽和雾，故在发酵工业上少用。
4、静电除菌法特点是：能量消耗少，处理1000m3的空气只耗电0.4-0.8kW;空气压头损失小约为400-2000Pa；对于1卩m的尘粒捕集效率可达99%以上。
缺点是：设备较庞大，对小于1卩m微粒效率不是很明显。
活性而起作用，但设备投资较高，因此在发酵工业中还很少采用。
5、过滤除菌法介质过滤除菌是发酵制备无菌空气广泛采用。
是采用定期灭菌的过滤介质来阻截流过空气所含的微生物，从而取得无菌空气。
现主要采用紫外线用于无菌室、医院手术室等空气对流不大的环境，但杀菌效率较低，杀菌时间较长，一般需要结合甲醛蒸汽消毒或苯酚喷雾等来保证无菌室有较高的无菌度。
常用的过滤介质：棉花、活性碳、玻璃纤维、有机合成纤维、石棉滤板和其他烧结材料（烧结金属、烧结陶瓷、烧结塑料等）。
生物工程设备第二章空气除菌
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。
空气中微生物大多数依附于空气中的尘埃颗粒上。提高压缩前空气的洁 净度的主要措施是提高空气吸气口的位置和加强吸入空气的前过滤。一般认
空气出口
过滤网
净气 滤袋 含尘气流
高压水入口
空气入口
图4-7 机械振动袋式除尘器
图4-9 水雾除尘装置
空气压缩机
为什么要用空气压缩机？
涡轮式空气压缩机
往复式空气压缩机
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）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
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
2、过滤纸类介质
பைடு நூலகம்
主要是超细玻璃纤维纸。
3、微孔膜类过滤介质
上花板 纤维介质 出口
4、非织造布
（二）空气介质过滤器
活性炭颗粒 纤维介质
1．纤维状或颗粒介质过滤器
孔板→铁丝网→麻布→棉花
培养前
培养后
无菌空气：是指通过除菌处理使空气中的含菌量降低到某一
个水平，从而使污染的可能性降至极小。
根据生物产品的不同，可以按染菌概率10－3～10 －6来 表示无菌程度， 10－3染菌率表示1000次培养所用的无菌空气 只允许1次染菌。
2、除菌方法
空气除菌就是除去或杀灭空气中的微生物。
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。
发酵车间空气系统的灭菌(除菌)及无菌检查
实验一发酵车间空气系统的灭菌（除菌）及无菌检查一、实验目的1. 熟悉空气系统组成及设备和空气净化工艺流程。
2. 掌握空气系统的灭菌（除菌）技术。
3. 了解用于空气除菌的JLS-高效金属镍过滤器（精过滤）、JLS-YuJ（预过滤）的构造、材质、特点及作用原理。
4. 掌握空气系统无菌检查的方法。
二、实验器材高压灭菌锅恒温培养箱2.5L和500ml小口试剂瓶，移液管，培养皿。
营养琼脂：牛肉膏、蛋白胨、氯化钠、琼脂。
三、实验步骤1. 空气系统的灭菌：切断压缩空气，用0.15MPa～0.20MPa的饱和蒸汽对精过滤装臵和后续空气管道灭菌，维持50min，关闭蒸汽，迅速打开空气阀门，用压缩空气吹干精过滤和后续空气管道。
2. 空气系统无菌检查：用2.5L和500ml小口试剂瓶分别盛装500ml和150ml无菌水，在无菌室超净工作台连接好已灭菌处理的L形管（附硅胶软管）。
将精过滤装臵后面的小阀门出气口先檫酒精，再火焰灭菌3～5s，小心逐渐调节阀门旋塞，使通气量为2m3／h（500L罐），0.4m3／h(50L罐）。
迅速打开包扎软管口的牛皮纸、纱布，连接小阀门出气口，接收压缩空气，接收时间5s。
接收结束，迅速将软管脱离出气口，重新用牛皮纸、纱布包扎好。
在无菌室超净工作台，将L形管取出，试剂瓶口重新用牛皮纸、纱布包扎好，以备后面实验。
每个小组各备已灭菌的一张Φ50mm、孔径Φ0.22μm的滤膜、3个培养皿，先将试剂瓶振摇几下，然后将吸收了无菌空气微生物的水抽滤过0.22μm的滤膜，使其中的微生物富集于滤膜上。
将滤膜无菌操作转移至无菌培养皿中,使有菌的一面朝上，各培养皿中倾注15～20ml ，冷至40～50℃的营养琼脂培养基，左右各摇三下，待凝固，做好记号！放臵37℃培养箱，倒臵培养24小时，计细菌菌落数。
四、计算500L 无菌空气细菌菌落数（cfu/m 3）＝323600m t ⨯平板菌落数 50L 无菌空气细菌菌落数（cfu/m 3）＝30.43600m t ⨯平板菌落数 由于我们组采用的是500L 的，且菌落数为4，t 为5s ，代入公式： 500L 无菌空气细菌菌落数（cfu/m 3）＝4/（2*5/3600）＝1440 cfu/m 33600 — 时间，单位s ；t — 接收时间，单位s 。
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。
第三节 空气的除菌流程
三.空气过滤原理与计算
5、静电吸附作用 原理：
悬浮在气流中的颗粒大多带有不同的电荷，在随 气流的运动过程中，这些带电颗粒受到带异性电荷 的介质吸引，而被黏附下来。
单纤维的捕集颗粒的总效率η： η＝η1＋ η2＋ η3
三.空气过滤原理与计算 除菌效果随气速的变化规律
3-5
图3-5揭示了惯性冲击、拦截及布朗扩散三因 素对除菌的综合效果，除菌效果随气速的变化出 现一个最低点.
• 粗过滤器：除去空气中较大的尘埃颗粒 • 冷却：将压缩后的高温空气降温，以免影响过滤性能 • 除油除水：保护空气过滤器，保障过滤性能。
一 空气的预处理过程
（三）压缩过程中温度的变化
在绝热压缩过程中，气体受压缩后的温度与被
压缩的程度有关：
k −1
T2
=
⎛ T1⎜
P2
⎟⎞
k
⎝ P1 ⎠
T1、T2 ：空气受压缩前后的绝对温度，(K)
将90％的微粒过滤除去，只需很薄的滤层。
L90越小，K越大，表示介质的过滤性能越好。在实际生
产中，常用L90代表各种过滤介质的性能。
三.空气过滤原理与计算
空气过滤器的计算：
培养罐内装培养液体积为20m3，通气量为10m3/min，培 养时间为100hr，过滤介质用直径为16µm的玻璃纤维，气 流速度为1.5m/s，已知每m3空气含有200个杂菌，过滤常数 K=0.667cm-1。计算过滤器的尺寸。
进入滤层的微粒数N0与穿透滤层的微粒数N的
比值的对数，是滤层厚度 L的函数。
三.空气过滤原理与计算
K’（K）—— 过滤常数
与纤维种类、直径、填充密度、气流速度有 关，一般选择特定的实验条件，以实验方法求 得。
《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。
压缩空气灭菌设备(完整的)
金华职业技术学院制药与材料工程学院压缩空气灭菌设备班级：精细091姓名：朱学海组号：12组员：魏莎俞燕芬指导教师：蒋伟华2011 年06 月目录1. 空气中微生物的分布和发酵工业对空气无菌程度的要求-------------------------3 1.1 无菌空气的概念-----------------------------------------------------------3 1.2 空气中微生物的分布-------------------------------------------------------3 1.3 发酵对空气无菌程度的要求-------------------------------------------------3 1.4 空气含菌量的测定---------------------------------------------------------4 2．空气除菌的方法-----------------------------------------------------------42.1 辐射灭菌-----------------------------------------------------------------4 2.2 加热灭菌-----------------------------------------------------------------4 2.3 静电除菌-----------------------------------------------------------------52.4 介质过滤-----------------------------------------------------------------63. 介质过滤除菌分类---------------------------------------------------------6 3.1.1 表层过滤---------------------------------------------------------------6 3.1.2 深层过滤---------------------------------------------------------------6 3.2 介质过滤除菌的机理-----------------------------------------------------6 3.2.1 惯性冲击滞留作用-------------------------------------------------------6 3.2.2 拦截滞留作用-----------------------------------------------------------8 3.2.3 布朗扩散捕集作用-------------------------------------------------------9 3.2.4 重力沉降作用-----------------------------------------------------------93.2.5 静电吸附作用-----------------------------------------------------------94 压缩空气过滤除菌过滤介质和过滤器结构--------------------------------------10 4.1 过滤介质----------------------------------------------------------------10 4.1.1 过滤介质的条件--------------------------------------------------------10 4.1.2 棉花------------------------------------------------------------------10 4.1.3 玻璃纤维--------------------------------------------------------------10 4.1.4 颗粒活性炭------------------------------------------------------------11 4.1.5 超细玻璃纤维纸--------------------------------------------------------11 4.1.6 微孔烧结金属---------------------------------------------------------11 4.2 压缩空气过滤除菌设备---------------------------------------------------12 4.2.1 纤维状及颗粒状介质过滤器----------------------------------------------12 4.2.2 平板式纤维纸分过滤器--------------------------------------------------13 4.2.3 管式过滤器------------------------------------------------------------14 4.2.4 烧结金属过滤器--------------------------------------------------------144.3 空气过滤器的操作要点----------------------------------------------------155. 深层过滤效率和过滤器的计算----------------------------------------------15 5.1 过滤效率----------------------------------------------------------------15 5.2 对数穿透定律------------------------------------------------------------15 5.3 介质层厚度的计算--------------------------------------------------------16 5.4 过滤压力降--------------------------------------------------------------17 6．空气过滤除菌的流程-------------------------------------------------------186.1 空气净化的工艺要求------------------------------------------------------186.2 过滤除菌的一般流程------------------------------------------------------187 参考文献------------------------------------------------------------------20压缩空气灭菌设备——以发酵工业中压缩空气过滤灭菌为例摘要：现代工业的发展对实验、研究和生产的环境提出的要求越来越高,实现这一要求的主要途径是在洁净空气系统中广泛使用空气过滤器。
生物工厂常用的空气过滤除菌流程
生物工厂常用的空气过滤除菌流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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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；
• 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；
• 4.1.4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。
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 226.5~328.7nm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。
• 4.2.2加热灭菌 • 虽然空气中的细菌芽孢是耐热的，但温度
• 4.2.3静电除菌
• 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，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。
注意
• 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。
• 4.1.3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。
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
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；
• 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。
空气除菌的工艺及设备
内容
空气中微生物的分布 空气除菌方法 过滤除菌的机理 空气过滤除菌的流程 介质过滤除菌的设备及计算
空气除菌的必要性
•
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
• 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。
空气除菌的方法
• 4.2.1辐射灭菌 • α射线、X射线、β射线、γ射线、紫外线、
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。
4.1空气中微生物的分布和发酵工业对空气无菌程度的要求
• 4.1.1无菌空气 • 发酵工业应用的“无菌空气”是指通过除菌处理使空
气中含微生物含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。满足发酵生产的空气称为“无 菌空气”。 • 4.1.2空气中微生物的分布 • 气候条件 • 人类活动 • 垂直高度 • 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。
• 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。
• 4.2.4介质过滤