第四章 空气除菌设备

第二节 空气过滤除菌流程

空气过滤需要推动力；过滤介质要求在干 燥条件下工作，才能保证除菌效率 预处理:对进入空气过滤器的空气进行预处理，
达到合适的空气状态（压力、温度、湿度）


过滤:对空气进行过滤处理，除去微生物
一、对空气预处理的要求（空气过滤时状态）
1、加压：（0.2~0.3MPa）在发酵生产过程中，为了维持
两次冷却、分离、加热的空气除菌流程
（二）一次冷却、分离、加热的空气除菌流程 1、流程：将压缩空气冷却至20～25℃ ，分离析
出水分后升温使相对温度降为60%左右，进入过滤器
一次冷却、分离、加热的空气除菌流程
2、特点


省去第二次冷却、分离设备 使用无油润滑压缩机或离心式压缩机
（三）空气压缩冷却过滤除菌流程 1、流程：将压缩空气冷却到30～35℃、相对湿
绝对过滤：介质的孔隙小于被滤除的尘埃或微
生物，当空气流过介质层时，空气中的尘埃和微 生物被截留在介质层的表面

深层过滤：介质间的孔隙大于被滤除的尘埃或
微生物。空气流过这种介质过滤层时，借助惯性 碰撞、拦截、静电吸咐、扩散、沉降等作用，将 其尘埃和微生物截留在介质层内
一、深层过滤除菌机理
过滤介质的孔隙（20～50μ m），要除去微生物颗
空气
高空取气管
粗过滤器
压缩机
缓冲罐
前冷却器
过滤器 后冷却器 无菌空气
2、特点


省去分离设备、加热设备和加热介质
空气过滤除菌后易重被污染
空气预处理流程的选择
除菌效率达到要求（气候、环境）
设备数量、投资、运转费用和动力消耗较少
操作简便
第三节 深层过滤除菌原理


过滤除菌方法:绝对过滤和深层过滤
前面高效过滤，减轻后面过滤负荷 多次高效过滤，空气无菌程度比较高 吸气阻力大，影响压缩机的吸气量
1-高效过滤器 2-空压机 3-贮罐 4-冷却器
5-丝网分离器 6-加热器 7-过滤器
（七）后置冷却器的空气除菌流程 1、流程：前冷却器冷却空气到相对湿度50～
60% 进入过滤器，后冷却器冷却空气温度 到30～35℃进入发酵罐
度 为60%～70%以下
1-粗过滤器 2-空气压缩机 3-贮罐 4-冷却器 5-过滤器
2、特点

流程最简单，所用设备最少 适用于北方和内陆气候干燥地区
空气压缩冷却过滤除菌流程
（四）冷热空气间接换热的空气除菌流程 1、流程：压缩后的热空气和冷却后的冷空气进行
热交换
1-高空采风 2-粗过滤器 3-空压机 4-热交换器 5-冷却器 6、7-旋风分离器 8-空气总过滤器 9-空气分过滤器
粒（0.5～2μ m），利用惯性碰撞、拦截、布朗运 动、重力沉降和静电吸引等作用除菌
空气
过滤空气
1、惯性冲击滞留作用机理 原理：
省去加热介质和加热设备 适用于空气的湿含量为中等的地区 要经常根据气候条件调节冷热空气的比例
冷热空气直接混合的空气除菌流程
（六）前置高效过滤器的空气除菌流程
1、流程：在压缩机前设置一台高效过滤器
1-高效过滤器 2-空压机 3-贮罐 4-冷却器 5-丝网分离器 6-加热器 7-过滤器
2、特点
Байду номын сангаас
2、特点

省去加热介质，热交换器还兼作缓冲罐

气-气换热的传热系数很小，需要较大换热面积
冷热空气间接换热的空气除菌流程
（五）冷热空气直接混合的空气除菌流程 1、流程：压缩空气从缓冲罐出来后分成两部分，
一部分进入冷却器，冷却到较低温度，经分离器 分离水雾后与另一部分高温气体混合
2、特点

一定的罐压和克服设备、管道、阀门、过滤介质等的阻 力，所供给的空气必须具有一定压力
2、降温：（tF=30~35℃）与发酵温度一致 3、减湿：（φ=50~60%）湿空气经压缩冷却后会有水分 析出，而目前所采用的介质过滤除菌方法，要求过滤介 质处于干燥状态，才能保证过滤除菌效率 4、去油：往复式空气压缩机工作需用润滑油，在高温下 润滑油汽化进入空气，经冷却析出，影响过滤除菌效率
二、空气过滤除菌流程 制定原则：

生产对无菌空气要求具备的参数，如无菌程度、 空气压力、温度等 吸气环境的空气条件 所用除菌设备的特性


要求：尽量采用新技术新设备，提高除菌效率，
减少设备数量，降低设备投资、运转费用和动 力消耗，便于操作
（一）两次冷却、分离、加热的空气除菌流程 1、流程
第一节 概 述
一、除菌意义

好气性微生物的生长和合成代谢产物都需要氧， 工业生产上均采用空气作为氧的来源 空气中有各种各样的微生物，它们消耗营养物 质，干扰甚至破坏预定发酵的正常进行 为了保证纯种培养，必须将空气中的微生物除 去或灭活


二、除菌要求

好气性发酵中需要大量无菌空气，但要求空气 绝对无菌是很难做到的，要求空气无菌程度越 高、代价越大
不同的发酵过程，由于菌种生长能力强弱、生 长速度快慢、分泌物的性质、发酵周期长短、 培养物的营养成分和pH值的差异，对所用的无 菌空气的无菌程度有不同要求


工程设计上，一般要求与培养基无菌程度 相同
三、除菌方法
灭菌方法：辐射灭菌（静止空气）
化学药物灭菌（发酵车间）
热灭菌（辅助）
分离方法：静电吸附（无菌室、包装车间）
介质过滤（生产量大）
通气比：1:0.5或0.5vvm是指每分钟给单位 体积培养液通入的气体体积
四、空气中微生物的分布 影响因素：高度、季节、地区、地点


细小而轻的菌体是随水分的蒸发、物料的移动被 气流带入空气中或粘附在灰尘上而漂浮在气流中， 离地面愈高空气中含菌量愈少（每升高10米，空 气中的含菌量就降低一个数量级） 温度和湿度影响微生物的生存，夏季空气中微生 物的含量要多些 寒冷、干燥的北方比温暖、潮湿的南方空气中含 菌量少 空气中灰尘粒子数量与人们的活动情况有关，城 市的空气中含菌量较多（3000～8000个/米３）； 厂区取风口多在偏僻角落，离开其它生产车间
两次冷却、两次分油水、适当加热
空气第一次冷却到30～35℃，第二次冷却至20～25℃ 经两次分油水后相对湿度仍为100％，加热到30～ 35℃
2、特点

比较完善、典型的空气过滤除菌流程，可适应各种 气候条件 所需设备最多，投资较大，占地面积大，阻力大 两次冷却后又加热，冷却和加热介质消耗较多