空气除菌与空气调节设备概论.pptx

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）0.2-0.35MPa； ▪ （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稍高 ▪ （ 5）压缩空气的洁净度，取失败率为10－3。
3.空气含菌量的测定
▪ （1）光学法－粒子计数器（0.3～0.5μm)微粒的 各种浓度,测得结果是空气中的灰尘 和微生物，不准确
随气流速度的增加而降低，扩散起主要作用；当气流速度中 等时，可能截流起主要作用；当气流速度较大时，除菌效率 随空气流速的增加而增加，惯性冲击起主要作用；如果气速 过大η又会下降，可能是已扑集的微粒又被卷起的原因。
第二节 空气介质过滤除菌设备及计算
一 .介质过滤除菌流程 （一）空气除菌流程的确定： 1.根据发酵生产对无菌空气的要求（无菌程
第三章 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，这些氧气通常由空气提供。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
当微粒直径小、质量轻，它随气流运动慢慢靠近 纤维时，微粒所在主导气流流线受纤维所阻改变流 动方向，绕过纤维前进，并在纤维的周围形成一层 边界滞留区，滞留区的气流流速更慢，进到滞留区 的微粒慢慢靠近和接触纤维而被黏附截留。拦截截 留的截留效率与气流的雷诺准数和微粒同纤维的直 径比有关。
3.布朗扩散截留作用
度、风温、风湿及风压） 2.采气环境的空气条件、空气性质 3.所用除菌设备的特性
（二）空气除菌流程
1 .两级冷却、加热除菌流程 是一个比较完善的空气除菌流程，可适应各种气
候，尤其适用于潮湿地区。它能充分地分离油水，使 空气达到相对湿度较低下进入过滤器，提高过滤效果.
典型空气除菌流程
1
2 3
4
▪ 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。
▪ 4.介质过滤除菌
三.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。下面图为过 滤除菌时各种除菌机理的示意图。
地域（南方与北方、城市与乡村） 季节
空气中杂菌含量及分布 空气中含杂菌一般在103~104（个）/m3。杂
菌含量多少与地域、季节有关，南方多，北方少； 低空多，高空少；城市多，农村少；夏季多，冬 季少。为了获得含杂菌少的空气，工厂多采用采 风塔（高20多米）采风。 无菌空气要求
工厂对空气除菌，要求达到一定程度，通常 设计指标，通风1000罐次，只感染1个杂菌。
（一）粗过滤器 1.安装位置 2.常用型式：布袋过滤器、填料式过滤器、油浴洗涤 和水雾除尘等
（二）空压机： 1.作用：提供0.2~0.3MPa的压力，大量的低压理想空 气 2.形式： 涡轮式：出口压力0.25~0.5MPa，出口风量较稳定； 往复式：出口压力不稳定。多缸稳定。须用润滑油， 空气中带油污粒子，须改善油污污染问题。
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1.采风塔 2.粗滤器 3.空压机 4.贮气 罐 5.一级冷却 6.一级油水 7.二级冷却分离器 8.二级油水分离器 9.加热器 10.总过滤器
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2 .冷热空气直接混合式空气除菌流程
▪ 特点：省去第二级冷却器后的分离设备和空气加热设 备，流程较简单，冷却水用量少。适用于中等湿含量 地区，不适合于空气湿含量高的地区。
布朗扩散的运动距离短，在较大的气速、较大 的纤维间隙中不起作用，但在很慢的气流速度和较 小的纤维间隙中布朗扩散作用增加了微粒与纤维的 接触滞留机会。
▪ 4 重力沉降 ▪ 5 静电吸引力 ▪ 惯性截留、拦截和布朗扩散的除菌作用较大，
重力和静电引力的作用较小。
▪ 气速与除菌效率的关系：当气流速度较小时，除菌效率
▪ 特点：对热能的利用合理，但加热面积要足够大才 能满足要求。
6 .一次冷却和析水的空气过滤流程
▪ 将压缩空气冷却至露点以下，析出部分水分， 升温使相对湿度为60％，再进入空气过滤器， 采用一次冷却一次析水。
二.空气介质过滤设备及设计计算
▪ 只讨论选择设备时的一些原则和计算方法。原因是完 成同一任务的设备类型很多。
▪ （2）培养法－－微生物培养（准确培养的活微生 物）
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。
3 .高效前置过滤空气除菌流程
▪ 特点：采用高效率的前置过滤设备，减轻主过滤器的 负担。
▪ 4 将空气冷却至露点以上的流程 ▪ 将空气冷却至露点以上，使进入过滤器的空气相对湿
度60－70％以下。适用于北方和内陆气候干燥地区。
5.利用热空气加热冷空气的流程
▪ 利用压缩后的热空气和冷却后的冷空气进行热交换， 使冷空气的温度升高，降低相对湿度。
1.惯性撞击截留作用
当含有微生物颗粒的 空气通过滤层时，空气流 仅能从纤维间的间隙通过， 由于纤维纵横交错，层层 叠叠，迫使空气流不断改 变运动方向和速度。由于 微生物颗粒的惯性大于空 气，因而当空气流遇阻而 绕道前进时，微生物颗粒 未能及时改变它的运动方 向，而撞击并被截留于纤 维的表面。
2.拦截截留作用