空气除菌设备概论
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四. 除菌过滤介质
石棉滤板:采用20%纤维小而直的蓝石棉和8%纸浆纤维混合 打浆而成。过滤效率比较低,只适用于分过滤器。湿强度 较大,受潮时也不易穿孔或折断,能耐受蒸汽反复杀菌, 使用时间较长。
四. 除菌过滤介质
• 烧结材料过滤介质:种类很多,主要有烧结金属、 烧结陶瓷、烧结塑料。
四. 除菌过滤介质
五.空气调节设备
1.生物工业生产对空气调节的要求 (1)生物工业生产过程中需要不断调节空气洁净度。
发酵车间对空气的洁净程度有一定的要求,所以需要强 化通风,包装车间需要更洁净的空气(100级)
五.空气调节设备
1.生物工业生产对空气调节的要求 (2)美国国立卫生研究所建议,有关室内洁净度及其换气
次数、通气流速等的参考值如下表所示。
(二)空气的增湿和减湿原理
5.减湿的机理 • 传质过程:空气湿含量(X)大于界面空气湿含量
(Xi),所以水分由空气向水相主体扩散。 • 传热过程:空气中的水分冷凝放出的潜热和空气
降温的显热,通过对流给热传给水,变为水的显 热,使水的温度升高。
(三)空气的增湿和减湿方法
1.空气的增湿方法 (1)往空气中直接通入蒸汽:
二.介质过滤除菌机理
(3)拦截滞留作用对微粒的捕集效率
二.介质过滤除菌机理
3.布朗扩散作用机理 (1)定义:直径很小的微粒在流速很小的气流中能产生一
种不规则的直线运动称为布朗扩散。
二.介质过滤除菌机理
3.布朗扩散作用机理 (2)布朗扩散的特点 布朗扩散的运动距离很短。 布朗扩散除菌作用在较大的气速或较大的纤维间隙中不起
(一)湿空气的性质
(一)湿空气的性质 2.相对湿度Φ (1)定义:表示湿空气饱和程度的量,它是湿空气里水蒸
汽分压与同温下水的饱和蒸汽压之比(以百分数表示)
(二)空气的增湿和减湿原理
1.空气的增湿和减湿过程 是空气与水两相间传热与传质同时进行的过程。
2.增湿:增加空气的湿含量。 3.减湿:减少空气的湿含量。
三.空气介质过滤除菌设备
2.空气除菌流程示例 (2)两级冷却、分离、加热的空气除菌流程流程特点: 2次冷却、2次分离、适当加热。 2次分离油水的主要优点:可以节约冷却用水,油和水雾
分离除去比较完全,保证干过滤。 第一级冷却:大部分的水、油结成较大的雾粒,且雾粒浓
度比较大,适合用旋风分离器分离。 第二级冷却:使空气进一步冷却后析出较小的雾粒。 两级冷却的优点:可以减少油膜污染对传热的影响。
4.冷热空气直接混合式空气除菌流程
三. 除菌过滤介质
1.常用的过滤介质 棉花(未脱脂) 活性炭 玻璃纤维 超细玻璃纤维纸 化学纤维
四. 除菌过滤介质
2.过滤效率
K:过滤常数
L:滤层厚度
K值越大,滤层厚L可以越小
阻力降越小越好
四. 除菌过滤介质
棉花:是一种传统的过滤介质。主要适用于工业规模 和实验室环境。棉花纤维直径一般为16-21um,装 填时要分层均匀铺砌,最后要压紧,装填密度达到 150-200kg/m3为好。
(一)湿空气的性质 1.湿度x (3)空气的饱和湿度Xs:若湿空气中水蒸汽的分压强Pw等
于该空气湿度下水的饱和蒸汽压Ps,这时空气的湿度称为 饱和湿度。
(一)湿空气的性质
(一)湿空气的性质 1.湿度x (4)饱和湿度Xs表达式:
当湿空气中水蒸汽的分压强Pw等于该空气湿度下水的饱和 蒸汽压Ps,空气就称为被水蒸汽所饱和,此时的湿度为饱 和湿度。
• 传热过程:空气的温度高于水的温度,借助对流给热,热 量从空气传递到水,放出显热而空气自身的温度降低,水 吸收了显热而升温。同时,水分汽化后把潜热带到空气中, 这部分热量的传递方向刚好与上述显热的传递方向相反。 空气在这类增湿过程中可近似看作等焓过程。
(二)空气的增湿和减湿原理
5.减湿的机理 示意图:
二.介质过滤除菌机理
• 惯性冲击滞留作用机理 • 拦截滞留作用机理 • 布朗扩散作用机理 • 重力沉降作用机理 • 静电吸附作用机理
二.介质过滤除菌机理
1.惯性冲击滞留作用机理 (1)原理:
是空气过滤器除菌的重要作用。在单纤维空气流 线图上是直径为df的纤维的断面,当微粒随气流 以一定的速度垂直向纤维方向运动时,空气受阻 即改变运动方向,绕过纤维前进。而微粒由于运 动惯性较大,未能及时改变运动方向,直冲到纤 维的表面,由于摩擦黏附,微粒滞留在纤维表面。
能量小,每处理1000m3空气每小时只耗电0.2-0.8kw, 空气压力损失小,一般仅为30-150Pa,设备也不大。对 设备维护和安全技术措施要求较高。一次性投资费用大。 适用范围:洁净工作台,洁净工作室所需无菌空气的预 处理,再配合高效过滤器使用。
一.空气除菌的原理和方法
c.静电除菌 静电除菌装置:按照菌体的作用方式可以分为电离区和捕
第七章 空气除菌设备
简介
• 空气除菌的原理和方法 • 介质过滤除菌机理 • 空气介质过滤除菌设备 • 除菌过滤介质 • 空气调节设备
一.空气除菌的原理和方法
1.生物工业生产对空气质量的要求 生物工业生产中应用的“无菌空气”的定义:指通过除菌
处理使空气中含菌量降低到零或极低,从而使污染的可能 性降至极小。 按照染菌概率为10-3来计算,即1000次发酵周期所用的无 菌空气只允许1次染菌。
d.过滤除菌法 目前是生物技术工业生产中最常用的空气除菌法。 原理:采用定期灭菌的干燥介质来阻截流过的空气所含的
微生物,从而获得无菌空气。 常用的介质有两类: 介质间孔隙大于微生物:必须有一定的厚度才能达到除菌
的目的;例如棉花、活性炭、玻璃纤维、有机合成纤维、 烧结材料、微孔超滤膜等。 介质的孔隙小于细菌:称为绝对过滤。
五.空气调节设备
1.生物工业生产对空气调节的要求 典型的空气调节流程图
六.空气的增湿和减湿的方法及原理
(一)湿空气的性质 1.湿度x (1)湿度的定义:又称湿含量,表示了湿空气中所含的水
蒸汽质量与所含的绝干空气质量之比。
(一)湿空气的性质
(一)湿空气的性质 1.湿度x (2)湿度表达式:
(一)湿空气的性质
作用。在很小的气流速度和较小的纤维间隙中,布朗扩散 作用大大增加了微粒和纤维的接触滞留机会。 布朗扩散作用与微粒和纤维直径有关,并与流速成反比, 在气流速度小时,它是介质过滤除菌的重要作用之一。
二.介质过滤除菌机理
4.重力沉降作用机理 当微粒所受的重力大于气流对它的拖带力时,微
粒就会沉降。 对于重力沉降作用而言,大颗粒比小颗粒作用显
3.前置高效过滤除菌流程
4.冷热空气直接混合式空气除菌流程
省去一级冷却和分离设备及空气再加热设备,简 化了流程,使冷却水用量也降低了。压缩空气从 贮罐出来分两路,一部分进冷却器,经分离器分 离水、油雾后与另一部分未处理过的高温压缩空 气混合,使混合后的空气温度为30~35℃,相对 湿度为50~60%。
三.空气介质过滤除菌设备
2.空气除菌流程示例 (2)两级冷却、分离、加热的空气除菌流程
适应地区:适应各种气候条件
3.前置高效过滤除菌流程
使空气先经中效、高效过滤后,进入空气压缩机。经过前 置高效过滤器后,空气的无菌程度已经达到99.99%,再经 过冷却、分离和主过滤器过滤后,空气的无菌程度更高, 以保证安全。
一.空气除菌的原理和方法
2.空气含菌量的测定 培养法:采用培养基计数 光学法:采用粒子计数器,可测量较 准确,但不能测量空气的活菌数。
一.空气除菌的原理和方法
3.空气除菌方法 (1)空气除菌的定义:除去或杀灭空气中的微生物。 (2)常用方法:介质过滤,辐射,化学药品,加热,
四. 除菌过滤介质
• 玻璃纤维: 一般直径为8-19um不等,而纤维直径越小越好,填充 系数一般为6-10%。
四. 除菌过滤介质
• 活性炭:通过表面吸附作用而吸附截 留微生物。一般采用直径3mm,长510mm的圆柱状活性炭。
四. 除菌过滤介质 • 超细玻璃纤维纸: 直径为1-1.5um,属于高速过滤介质。
空气的湿含量x提高了,但温度也随之升 高。该方法难于使空气达到饱和,也不能 使空气降温。
著。 在纤维的边界滞留区内,重力沉降作用可提高拦
截的捕集效率。
二.介质过滤除菌机理
5.静电吸附作用机理 产生静电吸附的原因: 微生物微粒带有与介质表面相反的电荷,或是由
于感应而得到相反的电荷而被吸附。 空气流过介质时,介质表面就感应出很强的静电
荷而使微生物微粒被吸附。
二.介质过滤除菌机理
6.总结: 当空气流过过滤介质时,惯性冲击、截留、布朗扩散、重 力沉降、静电吸附同时起作用,不同气流速度,起主要作 用的机理不同。
。 杀菌机理:上述射线在理论上能够破坏蛋白质活性而起到
杀菌作用。 应用较为广泛的为紫外线,波长在253.7-265nm杀菌能力
最强,杀菌力与紫外线的强度成正比,与距离的平方成反 比。紫外线杀菌一般用于无菌室和医院手术室。
一.空气除菌的原理和方法
c.静电除菌 作用:可除去空气中的水雾、油雾、尘埃和微生物等。 特点:在最佳条件下对1um的微粒去除率高达99%,消耗
二.介质过滤除菌机理
• 单纤维空气流线图
二.介质过滤除菌机理
(2)惯性冲击捕集效率
二.介质过滤除菌机理
(3)适用范围 气流速度大于惯性碰撞的临界速度时是惯性冲击滞留作用 控制过程。
二.介质过滤除菌机理
2.拦截滞留作用机理(截留作用)
(1)适用范围:
气流速度<惯性碰撞的临界速度
(2)拦截滞留作用:当微生物等微粒随低速气流慢 慢靠近纤维时,微粒所在的主导气流流线受纤维 所阻而改变流动方向,绕过纤维前进,并在纤维 的周边形成一层边界滞留区。滞留区的气流速度 更慢,进到滞留区的微粒慢慢靠近和接触纤维而 被黏附滞留,称为拦截滞留作用。
• 绝对过滤:过滤介质微孔直径只有0.1-0.22um,小于细菌 直径,固菌体粒子不能通过,该过程称为绝对过滤。
• 绝对过滤分为两类: • 一类:能除去全部微生物,但不能除去噬菌体。如,
Milipore公司的0.22um的膜式过滤器。 • 另一类:可以除去小至0.01um的微粒,故可以滤除全部噬
菌体。如,英国的DH公司研制的绝对空气过滤器,被公认 为最保险、安全的空气除菌过滤器。
力、温度和湿度等等) 采气环境的空气条件 所用除菌设备的特性 空气性质等
三.空气介质过滤除菌设备
2.空气除菌流程示例 (1)空气压缩冷却过滤流程
设备构成:压缩机、贮罐、空气冷却器、过滤器。 适应地区:气候寒冷、相对湿度很低的地区。
空气压缩冷却过滤流程
2.空气除菌流程示例 (2)两级冷却、分离、加热的空气除菌流程
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;
当气流速度中等时——截流起主要作用; 当气流速度较小时,除菌效率随气流速度的增加而降低—
—扩散起主要作用; 空气流速过大,除菌效率下降,是由于已被捕集的微粒又
被湍动的气流夹带返回到空气中。
三.空气介质过滤除菌设备
(一)介质过滤除菌流程 1.空气除菌流程的制定要考虑的因素 空气除菌流程的制定要根据以下因素而进行: 发酵生产对无菌空气的要求(如无菌程度、空气压
静电吸附等。
一.空气除菌的原理和方法
a.热杀菌 特点:有效、可靠。悬浮在空气中的细菌孢子在218℃保 温24秒就可以被杀死。利用空气被压缩时所产生的热量进 行加热保温杀菌在生产上有重要意义。
一.空气除菌的原理和方法
• 空气加热杀菌流程图
一.空气除菌的原理和方法
b.辐射杀菌 射线种类:x射线、β射线、紫外线、超声波、γ射线等
(二)空气的增湿和减湿原理
4.增湿机理 MN:表示水与空气的两相界面;
Xi:在界面上空气的湿含量; X:空气主体湿含量; ti:湿球温度;
(二)空气的增湿和减湿原理
4.增湿机理
• 传质的过程:界面上空气的湿含量(Xi)大于空气主体湿 含量(X),故在湿含量差Xi-X的作用下,水分不断从两 相界面传递到空气中去(增湿)。
集区。 电离区:空气所带的细菌微粒通过电离区后被电离而带正
电荷。 捕集区:当电离后的气流通过时,带正电荷的微粒受静电
场库仑力的作用,产生一个向负极板移动的速度,这个速 度与气流的拖带速度合成一个倾向负极板的合速度向负极 板移动,最后吸附在极板上。
一.空气除菌的原理和方法
c.静电除菌
一.空气除菌的原理和方法