生化工程 第二章_空气除菌

NR
)
ln(1
NR
)
(1
NR）
1 1 NR
其 中NR
dp df
N Re
dfu
3、布朗扩散机制
碰撞:微小的颗粒之间，颗粒与空气分子之间。 碰撞→布朗运动→与纤维介质相撞→被捕集。
纤维直径越小，气流速度越小，扩散捕集效率 越高，反之则小。
设颗粒位置移动为2x0，那么在2x0范围内都可以 碰撞到纤维，用2x0代替阻截效率η2计算式中的dp 。
3
1 2(2.00 ln
NR)
2(1
2 x0 df
) ln(1
2 x0 df
) (1
2 x0 df
)
1
1 2x0 df
• 那么，2x0怎么求？它是什么值的函数呢?
1
2x0 df
1.12
2(2.00 ln NRe ) DBM v df
3
η0
10-1
η1
10-2
η2
10-3
第三章
好氧深层培养
空气除菌
Glu cos e E MP丙酮酸 TCA循环，
• 在该过程中脱去了很多H，H经电子传递链， 最后被O2吸收，所以要提供氧。
空气中的微粒多为细菌，真菌、放线菌和病毒。 小的微生物附在空气中的尘埃上，灰尘的尺寸约为 0.6微米。
在工程上如何解决向培养液提供大量无菌空气 的问题？
10-1
• 此 时 的 空 气 流 速 叫 临10-2
界流速vc
10-3
vc
1.125
c
df Pd
2 p
10-4
vc
v
2、阻截（截留）机制（η2） （小颗粒）
• 截留微粒的捕集效率几乎完全取决于微粒的直
径，和气流速度关系不大。 s dp 颗粒被截留
2
2
1 2(2.00 ln
N
Re)
2(1
高空20-30m
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空气的预处理
旋风分离器
丝网除雾器
空气过滤器
空气过滤器
注意提高空气压缩前空气的洁净度
• 提高空气吸气口的位置和加强吸入空气的前 过滤；
• 20-30米高空采风； • 在吸气口处设置空气粗过滤器：常用布袋过
滤器。
典型空气除菌流程
两级冷却、分离、加热的空气除菌流程
• 流程的特点是：两次冷却，两次分离，
该式为经验公式。α：填充率，０< α <1
0 越大，Ｋ越大，Ｌ越小
其它空气灭菌方法
• 1 加热灭菌 • 2 辐射杀菌 • 3 化学灭菌 • 3 静电除菌
作业
• 1、 绝对过滤介质和深层过滤介质。 • 2、说明深层过滤除菌过程中主要的过滤
机理。
η0=η1+η2+η3
10-4
η3
vc
v
二、深层过滤计算
Q，N
N
概念：菌体穿透率 N 0
空气灭菌的要求不同，一般按
10-3的染菌机率，进行设计计算
需要的介质层厚度L=？
Q0，N0
N 那么 N 0 与 L 的关系怎样？
对数穿透定律： ln N KL
N0
Ｌ？
• Ｋ和纤维捕集效率η０有关系： K 40 (1 4.5 ) df (1 )
适当加热。适用于高湿地区
140℃， =100%
35℃， =100%
25℃， =100%
30～35℃， =50-60%
空气过滤设计
• 过滤介质，按孔径大小分为二类： • 1) 绝对过滤介质：
绝对过滤介质的孔隙小于细菌和孢子， 当空气通过时微生物被阻留在介质的一 侧。 • 2) 深层过滤介质：
深层过滤介质的截面孔隙大于微生物， 为了达到所需的除菌效果，介质必须有 一定的厚度，因此称为深层过滤介质。
深层过滤介质
一、深层过滤机理
深层过滤介质除菌的机理主要是： 纤维介质对颗粒的拦截； 颗粒的惯性冲撞； 布朗扩散
深层除菌效率 • 惯性碰撞，拦截和布朗扩散因素是深层
过滤能够除菌的主要因素，总的过滤因 素是这三种效率之和。
• η0 = η1 + η2 + η3
1、惯性冲撞机制（ η1 ）（大颗粒）
• 气流中运动的颗粒，质量，速度，具有惯性， 当微粒随气流以一定的速度向着纤维垂直运动 时，空气受阻改变方向，绕过纤维前进，微粒 由于惯性的作用，不能及时改变方向，便冲向 纤维表面，并滞留在纤维表面。
1 0.075 2
C
P
d
2 p
v
18df
η1
• 操作参数是v，η1随v的 增大而增大。
• 当φ=1/16，η1=0