空气净化技术

一、两级冷却、分离、加热的空气除菌流程
一级冷却器：将空气冷却至温度30-35度，大部分
油、水凝结成较大雾滴，由旋风分离器除去。


二级冷却器：将空气进一步冷却至20-25度，空气 进一步析出较小雾滴，采用丝网分离器除去
一、两级冷却、分离、加热的空气除菌流程
5、旋风分离器

作用：除去空气中的较大的油滴和水滴。
一、两级冷却、分离、加热的空气除菌流程 6、丝网分离器

作用：过滤除去空气中的较小的雾滴和油滴。
一、两级冷却、分离、加热的空气除菌流程
8、加热器

作用：加热除去空气中的水蒸气。
一、两级冷却、分离、加热的空气除菌流程
9、总过滤器

作用：过滤除去空气中的微生物。 类型：介质深层过滤器和绝对过滤器。
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：无菌程度比较高。

（三）介质深层过滤机理
4、重力沉降作用
重力沉降是一个稳定的分离作用，当微粒所受 的重力大于气流对它的拖带力时，微粒就容易沉降。
（三）介质深层过滤机理
5、静电吸附作用
（四）介质过滤效率
N1 N 2 N1 N2 N1

1
1 P
N1:过滤前空气中的微粒数，个；
N2:过滤后空气中的微粒数，个；
一般用于无菌室、手术室杀菌。
二、空气灭菌的方法

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。
电离部分 除尘部分 带微粒的空气 清洁空气
10000v -
5000v 图 4-2 静 电 除 尘 器 装 置 图
二、空气灭菌的方法
4、过滤除菌： 是目前生物加工过程中最常用的获 得大量无菌空气的常规方法。

一、两级冷却、分离、加热的空气除菌流程
一、两级冷却、分离、加热的空气除菌流程
一、两级冷却、分离、加热的空气除菌流程
。


1、粗过滤器（安装在压缩机前）
主要作用：捕集较大的灰尘颗粒。 一般要求：效率高，阻力小。高20-30m。 常用的粗过滤器有：过滤丝网、纸框粗过滤器、 麻袋等。
一、两级冷却、分离、加热的空气除菌流程
一、空气净化的目的
1、空气的成分复杂 （1）、气体混合物：氮气、氧气、二氧化碳气体 和惰性气体。 （2）、灰尘：无机物质微粒、烟灰、植物花粉等。 （3）、微生物颗粒：大城市每立方米空气中的含
菌数约为3000~10000个。
（4）其他成分。
一、空气净化的目的

2. 空气净化的目的
除去空气中的灰尘和空气中的微生物， 得到符合质量要求的发酵工业用无菌空气。
P:过滤前后空气中的微粒数的比值；
：过滤效率， % ；
二、绝对过滤除菌

1、过滤机理：
介质间空隙小于被滤除的微生物，空 气流过介质后，空气中微生物被滤除。
2、过滤介质
微孔膜：聚四氟乙烯膜、聚偏氟乙烯膜等。
3、过滤器
第三节 空气过滤除菌流程

学习目标：
掌握两级冷却、分离、加热的空气除菌流程 。

超细玻璃纤维：

直径一般为1-1.5μm，不宜散装充填，一般 将其制成厚度为0.25-1mm的纤维纸，然后夹 在平板式纤维纸过滤器中。
3、活性炭

一般采用直径3mm、长5~10mm的圆柱状活性炭。 目前工厂都夹装在双层棉花中使用，以降低滤层 阻力。
（4）烧结材料

包括烧结金属、烧结陶瓷、烧结塑料等。 新型、高效过滤器。使用寿命长、可反复蒸汽灭 菌、耐高热、气体阻力小、安装维修方便，可作 为终过滤器。抗污染能力差。
2、空气压缩机
作用：增加空气能量，克服阻力，完成输送。
一、两级冷却、分离、加热的空气除菌流程
3、空气储罐 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。

一、两级冷却、分离、加热的空气除菌流程 4、冷却器 作用：冷却降温，空气中的油、水凝结成 油滴和水滴。
二、空气灭菌的方法

1、加热灭菌：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。
二、空气灭菌的方法
2、辐射灭菌： α射线、X射线、β射线、γ射线、紫外线、 超声波等。 辐射灭菌仅用于表面灭菌和有限空间灭菌。 应用最广泛的是紫外线灭菌，常与甲醛蒸 汽一起结合进行灭菌。
有机酸生产技术
生物工程系
谷氨酸发酵生产技术
第三章 空气除菌技术

第一节 概述 第二节 空气过滤除菌原理 第三节 空气过滤除菌流程
第一节 概述
学习目标

了解空气中的成分，掌握空气净化的目的。


了解发酵用空气的质量标准。
了解空气除菌的方法
第一节 概述
主要内容：

一、空气净化的目的 二、空气除菌的方法
一、深层介质过滤除菌
（一）过滤介质
1、棉花

选用纤维细长疏松的新鲜的非脱脂棉花。直径为16~21um， 长度2~3cm 。

装填于介质深层过滤器中，装填时要分层均匀铺，最后
要压紧，装填密度达到150~200kg/m3为好。
2、玻璃纤维 作为散装填充过滤器的玻璃纤维，一般直 径为8~19um不等。
（二）特点：

2次冷却、2次分离、适当加热；
第一次冷却后，大部分的水和油都已结成较大的颗粒， 且雾粒浓度较大，故宜用旋风分离器分离； 第二级冷却后析出较小的雾粒，宜用丝网分离器分离， 这类分离器可分离直径较小雾粒且分离效果高；


2次分离后，空气所带的雾沫较小，两级冷却可以减少
油膜污染对传热的影响。
第二节 空气过滤除菌原理

学习目的
1、掌握过滤除菌的两种类型。 2、了解介质深层过滤除菌的过滤介质。 3、掌握介质深层过滤除菌的过滤器。 4、了解介质深层过滤除菌的机理。 5、了解绝对过滤除菌的机理、过滤介质和过滤器。
第二节 空气过滤除菌原理
过滤除菌机制不同：

一、深层介质过滤除菌 二、绝对过滤除菌
（三）介质深层过滤机理

1.惯性冲击滞留作用机理
当气流速度较大时，除菌效率随空气流速的增加 而增加，此时惯性冲击起主要作用；
（三）介质深层过滤机理

2、 阻拦滞留作用
当气流速度中等时，可能是截留起主要作用。
（三）介质深层过滤机理

3、布朗扩散作用
当气流速度较小时，除菌效率随气流速度的增加 而降低，此时扩散起主要作用； 在较大的气速或较大的纤维间隙中是不起作用的。
了解流程中相关的设备。

பைடு நூலகம்
能够制备发酵生产用符合条件的无菌空气。
了解冷却空气直接混合式除菌、高效前置过滤
器除菌工艺。
第三节 空气过滤除菌流程

空气预处理的目的：除去空气中的油、 水以及大颗粒尘埃。
第三节 空气过滤除菌流程

一、两级冷却、分离、加热的空气除菌流 程。
二、冷却空气直接混合式除菌流程 三、高效前置过滤器除菌流程。
发酵用空气的质量标准：
1、适当压强（P）：0.2～0.35MPa(表压)‫‏‬
2、适当温度（T）: 温度高10~30℃；


进入发酵罐的空气温度可比培养
3、适当流量：连续提供一定流量的压缩空气。 4、相对湿度（φ） ≤50％～60%

5、空气洁净度：无菌、100级。
100级空气中含有≥0.5μm粒子数小于3.5个/L。
过滤除菌机制

（一）、介质深层过滤除菌 介质间空隙（一般大于50um）远大于微生物 （一般细菌为1um），具有一定厚度的介质层靠 拦截滞留、惯性撞击滞留、重力沉降、布朗扩散 截留、静电吸引等作用将细菌截留在滤层中。

（二）绝对过滤除菌
过滤介质为微孔膜，空隙可以小于1um，小 于细菌，空气中细菌不能穿过介质层，而被截留 在介质表面。
（二）过滤器

1、纤维介质深过滤器
装填顺序：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。
2、平板纤维纸过滤器
孔板→铜丝网→麻布→滤纸（3-6层）→铜丝网→孔板
3、金属微孔膜管式过滤器
（三）介质深层过滤机理
介质间空隙大于微生物颗粒，依靠一定
厚度的介质层通过惯性冲击滞留作用、阻 拦滞留作用、布朗扩散作用、重力沉降作 用、静电吸附作用过滤除去空气中的颗粒 物质。
二、冷却空气直接混合式除菌流程
二、冷却空气直接混合式除菌流程

特点：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，冷却水用量少等。
适用于中等含湿地区，但不适合于空气含湿量高 的地区.

三、高效前置过滤器除菌流程
三、高效前置过滤器除菌流程

1、利用压缩机的抽吸作用，使空气先经中、