发酵工程无菌空气的制备课件

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1、发酵工程 F Fe er rm me en nt ta at ti io on n E En ng gi in ne ee er ri in ng g 李先磊化学化工系第四章第四章 无菌空气的制备无菌空气的制备发酵工程 F Fe er rm me en nt ta at ti io on n E En ng gi in ne ee er ri in ng g 李先磊化学化工系无菌空气的制备无菌空气的制备第一节第一节 空气中的微生物和除菌方法空气中的微生物和除菌方法第二节第二节 空气的过滤除菌原理和过滤介质空气的过滤除菌原理和过滤介质第三节第三节 空气过滤除菌的工艺技术空气过滤除菌的工艺技术发酵

2、工程 F Fe er rm me en nt ta at ti io on n E En ng gi in ne ee er ri in ng g 李先磊化学化工系第一节第一节 空气中的微生物和除菌方空气中的微生物和除菌方法法1空气中的微生物种类及分布空气中的微生物种类及分布2空气除菌的方法和要求空气除菌的方法和要求发酵工程 F Fe er rm me en nt ta at ti io on n E En ng gi in ne ee er ri in ng g 李先磊化学化工系一、空气中的微生物种类及分布一、空气中的微生物种类及分布空气中常见的微生物种类有多种芽孢杆菌、变形空气中常见的微生

3、物种类有多种芽孢杆菌、变形杆菌、产气杆菌、酵母菌和病毒等。杆菌、产气杆菌、酵母菌和病毒等。空气中微生物数量与环境有关，地区、季节、气空气中微生物数量与环境有关，地区、季节、气候等都会影响。候等都会影响。一般设计时以含量为一般设计时以含量为103104个个m3进行计算。进行计算。发酵工程 F Fe er rm me en nt ta at ti io on n E En ng gi in ne ee er ri in ng g 李先磊化学化工系二、空气除菌的方法和要求二、空气除菌的方法和要求发酵工业应用的发酵工业应用的“无菌空气无菌空气”是指通过除菌处理是指通过除菌处理使空气中含菌量降低在一个极

4、低的百分数，从而使空气中含菌量降低在一个极低的百分数，从而能控制发酵污染至极小机会。此种空气称为能控制发酵污染至极小机会。此种空气称为“无无菌空气菌空气”。标准一般是。标准一般是99.99%，空气灭菌的方法空气灭菌的方法发酵工程 F Fe er rm me en nt ta at ti io on n E En ng gi in ne ee er ri in ng g 李先磊化学化工系空气灭菌的方法空气灭菌的方法1.热灭菌法热灭菌法2.辐射灭菌法辐射灭菌法3.静电除菌法静电除菌法4.介质过滤除菌法介质过滤除菌法发酵工程 F Fe er rm me en nt ta at ti io on n

5、E En ng gi in ne ee er ri in ng g 李先磊化学化工系1、热灭菌法、热灭菌法空气热灭菌不需要通过蒸汽或者加热载体加热，空气热灭菌不需要通过蒸汽或者加热载体加热，直接通过空气压缩之后的温度提升即可完成灭菌直接通过空气压缩之后的温度提升即可完成灭菌过程。过程。小型空气压缩机小型空气压缩机发酵工程 F Fe er rm me en nt ta at ti io on n E En ng gi in ne ee er ri in ng g 李先磊化学化工系2、辐射灭菌法、辐射灭菌法各种射线级超声波等理论上都能破坏微生物细胞各种射线级超声波等理论上都能破坏微生物细胞结构，从

6、而起到杀菌作用。结构，从而起到杀菌作用。辐射灭菌仅用于表面灭菌和有限空间灭菌。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。结合进行灭菌。发酵工程 F Fe er rm me en nt ta at ti io on n E En ng gi in ne ee er ri in ng g 李先磊化学化工系3、静电除菌法、静电除菌法近年来一些工厂已使近年来一些工厂已使用静电除尘器除去空用静电除尘器除去空气中的水雾、油雾和气中的水雾、油雾和尘埃，同时也除去了尘埃，同时也除去了空气中的微生物。空气中的微生物。利

7、用静电引力来吸附利用静电引力来吸附带电的粒子达到除尘带电的粒子达到除尘灭菌的效果。灭菌的效果。1-1-钢丝（电晕电极）；钢丝（电晕电极）；2-2-钢管（沉淀电极）；钢管（沉淀电极）；3-3-高压绝缘瓷瓶；高压绝缘瓷瓶；4-4-钢板；钢板；5-5-空气入口；空气入口；6-6-封头；封头；7-7-钢板；钢板；8-8-法兰；法兰；9-9-空气出口。空气出口。发酵工程 F Fe er rm me en nt ta at ti io on n E En ng gi in ne ee er ri in ng g 李先磊化学化工系4、介质过滤除菌法、介质过滤除菌法让含菌空气通过过滤介质，以阻截空气中含有的让

8、含菌空气通过过滤介质，以阻截空气中含有的微生物，从而获得无菌空气。微生物，从而获得无菌空气。原理：将介质填充到过滤器中，空气流过借助于原理：将介质填充到过滤器中，空气流过借助于惯性碰撞、阻截、扩散、静电等作用将尘埃微生惯性碰撞、阻截、扩散、静电等作用将尘埃微生物留在介质中，达到除菌效果。物留在介质中，达到除菌效果。过滤器有很多种，根据过滤方式和过滤介质的不过滤器有很多种，根据过滤方式和过滤介质的不同可以进行区分。同可以进行区分。发酵工程 F Fe er rm me en nt ta at ti io on n E En ng gi in ne ee er ri in ng g 李先磊化学化工系

9、无菌空气的制备无菌空气的制备第一节第一节 空气中的微生物和除菌方法空气中的微生物和除菌方法第二节第二节 空气的过滤除菌原理和过滤介质空气的过滤除菌原理和过滤介质第三节第三节 空气过滤除菌的工艺技术空气过滤除菌的工艺技术发酵工程 F Fe er rm me en nt ta at ti io on n E En ng gi in ne ee er ri in ng g 李先磊化学化工系第二节第二节 空气的过滤除菌原理和空气的过滤除菌原理和过滤介质过滤介质1空气过滤除菌的原理空气过滤除菌的原理2空气过滤除菌的介质空气过滤除菌的介质3介质过滤的效率介质过滤的效率4影响过滤除菌效果的因素影响过滤除菌效

10、果的因素5提高过滤除菌效率的措施提高过滤除菌效率的措施发酵工程 F Fe er rm me en nt ta at ti io on n E En ng gi in ne ee er ri in ng g 李先磊化学化工系一、空气过滤除菌的原理一、空气过滤除菌的原理介质过滤是以大空隙的介质过滤层除去较小颗粒，介质过滤是以大空隙的介质过滤层除去较小颗粒，这显然不是面积过滤（即不是绝对过滤），而是这显然不是面积过滤（即不是绝对过滤），而是一种滞留现象。这种滞留现象是由多种作用机制一种滞留现象。这种滞留现象是由多种作用机制构成的，主要有构成的，主要有惯性碰撞、阻截、布朗运动、重惯性碰撞、阻截、布朗运

11、动、重力沉降和静电吸引力沉降和静电吸引等。等。发酵工程 F Fe er rm me en nt ta at ti io on n E En ng gi in ne ee er ri in ng g 李先磊化学化工系1 1、惯性冲击滞留作用、惯性冲击滞留作用 当微生物等颗粒随空气以一定速度流动，在接近纤维时，当微生物等颗粒随空气以一定速度流动，在接近纤维时，气流碰到纤维而受阻，空气就改变运动方向绕过纤维继续前气流碰到纤维而受阻，空气就改变运动方向绕过纤维继续前进。但微生物等颗粒由于具有一定质量，在以一定速度运动进。但微生物等颗粒由于具有一定质量，在以一定速度运动时具有一定惯性，碰到纤维时，由于惯

12、性作用而离开气流碰时具有一定惯性，碰到纤维时，由于惯性作用而离开气流碰到纤维表面上，由于摩擦、粘附作用，被滞留在纤维表面上。到纤维表面上，由于摩擦、粘附作用，被滞留在纤维表面上。这种现象称作这种现象称作 惯性冲击滞留作用惯性冲击滞留作用发酵工程 F Fe er rm me en nt ta at ti io on n E En ng gi in ne ee er ri in ng g 李先磊化学化工系惯性冲击滞留作用惯性冲击滞留作用纤维能滞留微粒的宽度区域纤维能滞留微粒的宽度区域b b与纤与纤维直径维直径d df f之比，称为单纤维的之比，称为单纤维的惯性冲击捕获效率，可用，可用 1 1表示：

13、表示：纤维滞留微粒的宽度纤维滞留微粒的宽度b b的大小由微的大小由微粒的运动惯性所决定；微粒的运动粒的运动惯性所决定；微粒的运动惯性越大，它受气流换向干扰越小，惯性越大，它受气流换向干扰越小，b b值就越大。值就越大。1 1=b bd df f发酵工程 F Fe er rm me en nt ta at ti io on n E En ng gi in ne ee er ri in ng g 李先磊化学化工系惯性冲击滞留作用惯性冲击滞留作用 气流速度下降到微粒的惯性力不足以使微粒脱离主导气气流速度下降到微粒的惯性力不足以使微粒脱离主导气流对纤维产生碰撞，即在气流的任一处，微粒也随气流改变流对纤

14、维产生碰撞，即在气流的任一处，微粒也随气流改变方向而绕过纤维前进，即方向而绕过纤维前进，即b=0b=0，纤维的碰撞滞留效率等于，纤维的碰撞滞留效率等于0 0，这时的气流速度称为，这时的气流速度称为惯性碰撞的临界速度惯性碰撞的临界速度v vc c。v vc c=V Vs s1 1 V Vs s 容器截面的空气速度；容器截面的空气速度；介质填充密度介质填充密度惯性碰撞的临界速度受填充密度的影响惯性碰撞的临界速度受填充密度的影响发酵工程 F Fe er rm me en nt ta at ti io on n E En ng gi in ne ee er ri in ng g 李先磊化学化工系2 2

15、、拦截滞留作用、拦截滞留作用 当气流速度在临界速度以下，颗粒不再由于惯性碰撞当气流速度在临界速度以下，颗粒不再由于惯性碰撞而滞留。但是，颗粒质量很小，在气流绕过纤维时，颗粒而滞留。但是，颗粒质量很小，在气流绕过纤维时，颗粒仍然随气流运动，在气流速度低时，在纤维周边形成一层仍然随气流运动，在气流速度低时，在纤维周边形成一层边界滞留区，在滞流区内气流速度更慢，进入滞留区的颗边界滞留区，在滞流区内气流速度更慢，进入滞留区的颗粒缓慢接近纤维，并与之接触，由于摩擦、粘附作用而被粒缓慢接近纤维，并与之接触，由于摩擦、粘附作用而被滞留。这就是滞留。这就是阻截（拦截）滞留作用阻截（拦截）滞留作用发酵工程 F

16、Fe er rm me en nt ta at ti io on n E En ng gi in ne ee er ri in ng g 李先磊化学化工系 在介质过滤除菌中并非主要作用在介质过滤除菌中并非主要作用 拦截滞留作用对微粒的捕获效率拦截滞留作用对微粒的捕获效率 2 2与气流的与气流的雷雷诺准数诺准数和微粒与纤维的直径比相关和微粒与纤维的直径比相关拦截滞留作用拦截滞留作用 雷诺准数雷诺准数是一个无因次数群，是流体流动状是一个无因次数群，是流体流动状态各方面因素的综合体现，是许多化工过程计算态各方面因素的综合体现，是许多化工过程计算的必需参数。的必需参数。发酵工程 F Fe er rm

17、me en nt ta at ti io on n E En ng gi in ne ee er ri in ng g 李先磊化学化工系3 3、布朗运动、布朗运动 直径小于直径小于1 1 m m的微粒在很慢的气流中能产生一种不规则的微粒在很慢的气流中能产生一种不规则的直线运动，即的直线运动，即布朗运动布朗运动。使较小的颗粒凝聚为较大颗粒，随即可能产生重力沉降使较小的颗粒凝聚为较大颗粒，随即可能产生重力沉降或被过滤介质截留；或被过滤介质截留；气流速度大时，凝聚现象为惯性碰撞所取代气流速度大时，凝聚现象为惯性碰撞所取代发酵工程 F Fe er rm me en nt ta at ti io on

18、n E En ng gi in ne ee er ri in ng g 李先磊化学化工系4、重力沉降作用 再小的微粒也有重力；再小的微粒也有重力；当微粒所受的重力大于气流对它的拖带力时，微粒就会沉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。降。对于小颗粒而言，只有在气流速度很慢时才起作用。对于小颗粒而言，只有在气流速度很慢时才起作用。一般它是与拦截作用相配合的，即在纤维的边界滞留区内，一般它是与拦截作用相配合的，即在纤维的边界滞留区内，微粒的沉降作用提高了拦截滞留的捕获效率。微粒的沉降作用提高了拦截滞留的捕获效率。发酵工程 F Fe er rm me en nt ta at ti i

19、o on n E En ng gi in ne ee er ri in ng g 李先磊化学化工系5 5、静电吸引作用、静电吸引作用 许多微生物和孢子都带有电荷许多微生物和孢子都带有电荷 具有一定速度的气流通过介质滤层时，由于摩擦作用而产具有一定速度的气流通过介质滤层时，由于摩擦作用而产生诱导电荷生诱导电荷 当菌体所带电荷与介质电荷相反时，即发生静电吸附作用当菌体所带电荷与介质电荷相反时，即发生静电吸附作用发酵工程 F Fe er rm me en nt ta at ti io on n E En ng gi in ne ee er ri in ng g 李先磊化学化工系空气的过滤除菌原理和过

20、滤介质空气的过滤除菌原理和过滤介质1空气过滤除菌的原理空气过滤除菌的原理2空气过滤除菌的介质空气过滤除菌的介质3介质过滤的效率介质过滤的效率4影响过滤除菌效果的因素影响过滤除菌效果的因素5提高过滤除菌效率的措施提高过滤除菌效率的措施发酵工程 F Fe er rm me en nt ta at ti io on n E En ng gi in ne ee er ri in ng g 李先磊化学化工系二、空气过滤除菌的介质二、空气过滤除菌的介质常用的过滤介质：常用的过滤介质：4 4）超细玻璃纤维丝）超细玻璃纤维丝 利用高质量的无碱玻璃采用喷制法利用高质量的无碱玻璃采用喷制法 制成的制成的 1 1

21、1.5 1.5 m m的细丝；的细丝；1 1）棉花）棉花 宜选用纤维细长、疏松的新棉花；宜选用纤维细长、疏松的新棉花；2)2)活性炭活性炭 3mm,3mm,长长5 5 10 mm,10 mm,圆柱状，有较大的圆柱状，有较大的表面积，通过物理吸附作用而吸附微生物。；表面积，通过物理吸附作用而吸附微生物。；3 3）玻璃纤维）玻璃纤维 8 819 19 m m；活性炭活性炭玻璃纤维玻璃纤维发酵工程 F Fe er rm me en nt ta at ti io on n E En ng gi in ne ee er ri in ng g 李先磊化学化工系二、空气过滤除菌的介质二、空气过滤除菌的介质5

22、）纸类过滤介质）纸类过滤介质 指玻璃纤维纸，属于深层过滤指玻璃纤维纸，属于深层过滤技术；技术；6）微孔滤膜类过滤介质）微孔滤膜类过滤介质 小于小于0.5 m，甚至小，甚至小于于0.1 m，能将空气中的细菌真正滤去，也是绝，能将空气中的细菌真正滤去，也是绝对过滤。对过滤。发酵工程 F Fe er rm me en nt ta at ti io on n E En ng gi in ne ee er ri in ng g 李先磊化学化工系空气的过滤除菌原理和过滤介质空气的过滤除菌原理和过滤介质1空气过滤除菌的原理空气过滤除菌的原理2空气过滤除菌的介质空气过滤除菌的介质3介质过滤的效率介质过滤的效率

23、4影响过滤除菌效果的因素影响过滤除菌效果的因素5提高过滤除菌效率的措施提高过滤除菌效率的措施发酵工程 F Fe er rm me en nt ta at ti io on n E En ng gi in ne ee er ri in ng g 李先磊化学化工系三、介质过滤效率三、介质过滤效率 滤层所滤去的微粒数与原有微粒数之比称为滤层所滤去的微粒数与原有微粒数之比称为过滤效率过滤效率，用用 表示表示 ，是衡量过滤设备过滤能力的指标。，是衡量过滤设备过滤能力的指标。=N N1 1 N N2 2N N1 1=1=1N N2 2N N1 1=1=1P P N N1 1 过滤前空气中的微粒含量过滤前空

24、气中的微粒含量 （个）；（个）；N N2 2 过滤后空气中微粒含量过滤后空气中微粒含量 （个）；（个）；N N2 2/N N1 1 过滤后过滤前空气中微粒数的比值，过滤后过滤前空气中微粒数的比值，称为称为穿透率穿透率 P P 发酵工程 F Fe er rm me en nt ta at ti io on n E En ng gi in ne ee er ri in ng g 李先磊化学化工系 空气过滤器的过滤效率主要与空气过滤器的过滤效率主要与微粒的大小、过滤介质的微粒的大小、过滤介质的种类和规格（纤维直径）、介质的填充密度、过滤介质层厚种类和规格（纤维直径）、介质的填充密度、过滤介质层厚度以

25、及所通过的空气气流速度度以及所通过的空气气流速度等因素有关。等因素有关。在一定条件下（包括气流速度、温度、介质种类、填充密在一定条件下（包括气流速度、温度、介质种类、填充密度、杂菌种类等），通过单位高度介质层后，杂菌浓度的下降度、杂菌种类等），通过单位高度介质层后，杂菌浓度的下降量与进入此介质层的杂菌量成正比。即：量与进入此介质层的杂菌量成正比。即：d dN N/d/dL L=KNKN0 0d dN N/d/dL L 单位滤层所除去的微粒数（个单位滤层所除去的微粒数（个/cm/cm）；）；L L 滤床厚度滤床厚度 （cmcm）；）；K K 过滤常数或除菌常数过滤常数或除菌常数 （cmcm1 1

26、）发酵工程 F Fe er rm me en nt ta at ti io on n E En ng gi in ne ee er ri in ng g 李先磊化学化工系上式整理并积分，可得：上式整理并积分，可得：lnNsN0=KL对数穿透定律对数穿透定律表示进入滤层的微粒数与穿透滤层微表示进入滤层的微粒数与穿透滤层微粒数之比的对数是滤层厚度的函数。粒数之比的对数是滤层厚度的函数。L=1KlnN0NsN N0 0 过滤前空气中的微粒含量过滤前空气中的微粒含量 （个）；（个）；N Ns s 过滤后空气中微粒含量过滤后空气中微粒含量 （个）；（个）；K K 过滤常数或除菌常数过滤常数或除菌常数 （

27、cmcm1 1）发酵工程 F Fe er rm me en nt ta at ti io on n E En ng gi in ne ee er ri in ng g 李先磊化学化工系 常数常数K K值与气流速度、纤维直径、介质填充密度以及空气值与气流速度、纤维直径、介质填充密度以及空气中颗粒大小等有关。中颗粒大小等有关。K K值可通过实验测得，也可通过计算求值可通过实验测得，也可通过计算求得。得。若令若令NsNs=0=0，则，则 L L=，事实上也不可能；一般取，事实上也不可能；一般取NsNs=0.0010.001 对数穿透定律表达式说明介质过滤不能长期获得对数穿透定律表达式说明介质过滤不能

28、长期获得100%100%的的过滤效率，即经过滤的空气不是长期无菌，只是延长空气中过滤效率，即经过滤的空气不是长期无菌，只是延长空气中带菌微粒在过滤器中滞留的时间。过滤介质使用时间长，滞带菌微粒在过滤器中滞留的时间。过滤介质使用时间长，滞留的带菌微粒就有可能穿过。所以过滤器必须定期灭菌。留的带菌微粒就有可能穿过。所以过滤器必须定期灭菌。发酵工程 F Fe er rm me en nt ta at ti io on n E En ng gi in ne ee er ri in ng g 李先磊化学化工系空气的过滤除菌原理和过滤介质空气的过滤除菌原理和过滤介质1空气过滤除菌的原理空气过滤除菌的原理2

29、空气过滤除菌的介质空气过滤除菌的介质3介质过滤的效率介质过滤的效率4影响过滤除菌效果的因素影响过滤除菌效果的因素5提高过滤除菌效率的措施提高过滤除菌效率的措施发酵工程 F Fe er rm me en nt ta at ti io on n E En ng gi in ne ee er ri in ng g 李先磊化学化工系四、影响过滤除菌效果的因素四、影响过滤除菌效果的因素1 1）纤维直径）纤维直径介质过滤效率与介质纤维直径关系很大，在其他条介质过滤效率与介质纤维直径关系很大，在其他条件相同时，介质纤维直径越小，过滤效率越高。件相同时，介质纤维直径越小，过滤效率越高。2 2）介质填充厚度）介

30、质填充厚度3 3）介质填充密度）介质填充密度增加填充密度，可提高过滤效率增加填充密度，可提高过滤效率4 4）空气流速）空气流速在空气流速很低时，过滤效率随气流速度增加而降低；在空气流速很低时，过滤效率随气流速度增加而降低；当气流速度增加到临界值后，过滤效率随气流速度增当气流速度增加到临界值后，过滤效率随气流速度增加而提高。加而提高。发酵工程 F Fe er rm me en nt ta at ti io on n E En ng gi in ne ee er ri in ng g 李先磊化学化工系空气的过滤除菌原理和过滤介质空气的过滤除菌原理和过滤介质1空气过滤除菌的原理空气过滤除菌的原理2空

31、气过滤除菌的介质空气过滤除菌的介质3介质过滤的效率介质过滤的效率4影响过滤除菌效果的因素影响过滤除菌效果的因素5提高过滤除菌效率的措施提高过滤除菌效率的措施发酵工程 F Fe er rm me en nt ta at ti io on n E En ng gi in ne ee er ri in ng g 李先磊化学化工系五、提高过滤除菌效率的措施五、提高过滤除菌效率的措施1.减少进口空气的含菌量；减少进口空气的含菌量；2.设计和安装合理的空气过滤器，选用除菌效率高设计和安装合理的空气过滤器，选用除菌效率高的过滤介质；的过滤介质；3.设计合理的空气预处理设备，以达到除油、水和设计合理的空气预处

32、理设备，以达到除油、水和杂质的效果；杂质的效果；4.降低进入空气过滤器的空气的相对湿度，保证过降低进入空气过滤器的空气的相对湿度，保证过滤介质在干燥状态下工作。滤介质在干燥状态下工作。发酵工程 F Fe er rm me en nt ta at ti io on n E En ng gi in ne ee er ri in ng g 李先磊化学化工系无菌空气的制备无菌空气的制备第一节第一节 空气中的微生物和除菌方法空气中的微生物和除菌方法第二节第二节 空气的过滤除菌原理和过滤介质空气的过滤除菌原理和过滤介质第三节第三节 空气过滤除菌的工艺技术空气过滤除菌的工艺技术发酵工程 F Fe er rm

33、 me en nt ta at ti io on n E En ng gi in ne ee er ri in ng g 李先磊化学化工系第三节第三节 空气过滤除菌的工艺技空气过滤除菌的工艺技术术1对空气过滤除菌工艺流程的要求对空气过滤除菌工艺流程的要求2空气的预处理空气的预处理3空气过滤除菌工艺流程空气过滤除菌工艺流程发酵工程 F Fe er rm me en nt ta at ti io on n E En ng gi in ne ee er ri in ng g 李先磊化学化工系一、对空气过滤除菌工艺流程的要求一、对空气过滤除菌工艺流程的要求需要空气压缩机提供具有足够能量的空气；需要空气

34、压缩机提供具有足够能量的空气；需要具有高效的过滤除菌能力的设备；需要具有高效的过滤除菌能力的设备；需要精简工艺流程，降低设备投资等；需要精简工艺流程，降低设备投资等；工艺设计要选择好吸风条件、加强除水设备、降工艺设计要选择好吸风条件、加强除水设备、降低负荷、提高空气无菌程度。低负荷、提高空气无菌程度。发酵工程 F Fe er rm me en nt ta at ti io on n E En ng gi in ne ee er ri in ng g 李先磊化学化工系空气压缩机空气压缩机小型空压机小型空压机大型空压机大型空压机发酵工程 F Fe er rm me en nt ta at ti i

35、o on n E En ng gi in ne ee er ri in ng g 李先磊化学化工系排出压力：排出压力：一般一般 2 24 kg/cm4 kg/cm2 2工作的基本原理：工作的基本原理：打气筒如何工作打气筒如何工作？空压机的压缩过程是依靠汽缸内的活塞作往复运动而空压机的压缩过程是依靠汽缸内的活塞作往复运动而进行的（故称往复式）进行的（故称往复式）其工作过程分其工作过程分3 3步：吸气步：吸气压缩压缩排气排气发酵工程 F Fe er rm me en nt ta at ti io on n E En ng gi in ne ee er ri in ng g 李先磊化学化工系空压机工

36、作原理示意图空压机工作原理示意图吸气阀吸气阀排气阀排气阀活塞活塞汽缸汽缸排气阀排气阀吸气阀吸气阀单吸式单吸式双吸式双吸式发酵工程 F Fe er rm me en nt ta at ti io on n E En ng gi in ne ee er ri in ng g 李先磊化学化工系空压机工作原理空压机工作原理 活塞来回一次，完成一次工作循环活塞来回一次，完成一次工作循环 （吸气（吸气 压缩压缩 排气）排气）冲程：冲程：活塞每来或回一次的距离活塞每来或回一次的距离 余隙：余隙：在实际压缩过程中，活塞并不压到汽缸的最底部；在实际压缩过程中，活塞并不压到汽缸的最底部；一般占汽缸总体积的一般占汽

37、缸总体积的3 38%8%。气缸冷却：气缸冷却：水冷和风冷；水冷更常用水冷和风冷；水冷更常用发酵工程 F Fe er rm me en nt ta at ti io on n E En ng gi in ne ee er ri in ng g 李先磊化学化工系多级压缩多级压缩要得到压力较高的压缩空气，单靠一级压缩是不能完成的；要得到压力较高的压缩空气，单靠一级压缩是不能完成的；因气体被压缩会产生大量的热，气体温度上升，气体的压缩因气体被压缩会产生大量的热，气体温度上升，气体的压缩比（气体压缩后与压缩前的压力比）愈大，则气体的温度上比（气体压缩后与压缩前的压力比）愈大，则气体的温度上升越高，当压力

38、比达到一定数值时，气体的温度达到压缩机升越高，当压力比达到一定数值时，气体的温度达到压缩机润滑油的闪点（润滑油的闪点（200240），润滑油被烧成炭渣。），润滑油被烧成炭渣。同时，气体温度越高，所消耗的动能也越大。同时，气体温度越高，所消耗的动能也越大。在多级压缩中，每级的压力比都较低，逐级提高压力比，而在多级压缩中，每级的压力比都较低，逐级提高压力比，而且在每级压缩后，有级间冷却器把前一级压缩的气体冷却到且在每级压缩后，有级间冷却器把前一级压缩的气体冷却到第一级吸入时的温度，故消耗功率低。第一级吸入时的温度，故消耗功率低。发酵工程 F Fe er rm me en nt ta at ti i

39、o on n E En ng gi in ne ee er ri in ng g 李先磊化学化工系第三节第三节 空气过滤除菌的工艺技空气过滤除菌的工艺技术术1对空气过滤除菌工艺流程的要求对空气过滤除菌工艺流程的要求2空气的预处理空气的预处理3空气过滤除菌工艺流程空气过滤除菌工艺流程发酵工程 F Fe er rm me en nt ta at ti io on n E En ng gi in ne ee er ri in ng g 李先磊化学化工系二、空气的预处理二、空气的预处理空气预处理的目的：提高压缩前空气的洁净度和空气预处理的目的：提高压缩前空气的洁净度和去除压缩后空气中所带的油和水。去除

40、压缩后空气中所带的油和水。1.前过滤器（粗过滤器）前过滤器（粗过滤器）2.压缩空气的冷却压缩空气的冷却3.压缩空气除水和除油压缩空气除水和除油发酵工程 F Fe er rm me en nt ta at ti io on n E En ng gi in ne ee er ri in ng g 李先磊化学化工系1、粗过滤器、粗过滤器n作用：作用：主要是捕集较大的灰尘主要是捕集较大的灰尘颗粒颗粒n 要求：要求：过滤效率高，阻力小过滤效率高，阻力小 （阻力大则增加空压机的吸入负（阻力大则增加空压机的吸入负荷，降低压缩空气的排出量）荷，降低压缩空气的排出量）n 型式：型式：布袋式过滤器布袋式过滤器 、

41、油浴洗涤过滤器、油浴洗涤过滤器水雾除尘过滤器、填料式过滤器水雾除尘过滤器、填料式过滤器旋风分离式过滤器旋风分离式过滤器发酵工程 F Fe er rm me en nt ta at ti io on n E En ng gi in ne ee er ri in ng g 李先磊化学化工系2、压缩空气的冷却、压缩空气的冷却l过高温度的压缩空气如果直接进入空气过滤器，过高温度的压缩空气如果直接进入空气过滤器，有可能引起过滤介质的炭化或燃烧；且增大了发有可能引起过滤介质的炭化或燃烧；且增大了发酵罐的降温负荷；高温空气还会增加发酵液水分酵罐的降温负荷；高温空气还会增加发酵液水分的蒸发，影响微生物的生长。

42、的蒸发，影响微生物的生长。l冷却器类型：冷却器类型：立式列管式热交换器、沉浸式热交立式列管式热交换器、沉浸式热交换器、喷淋式热交换器换器、喷淋式热交换器发酵工程 F Fe er rm me en nt ta at ti io on n E En ng gi in ne ee er ri in ng g 李先磊化学化工系3、压缩空气除水和除油、压缩空气除水和除油使用气液分离器除去压缩后的湿空气。使用气液分离器除去压缩后的湿空气。气液分离器型气液分离器型式：式：旋风分离器和丝网分离器旋风分离器和丝网分离器发酵工程 F Fe er rm me en nt ta at ti io on n E En

43、ng gi in ne ee er ri in ng g 李先磊化学化工系旋风分离器旋风分离器 利用气流从切线方向进利用气流从切线方向进入容器，在容器内形成旋入容器，在容器内形成旋转运动时产生的离心力场转运动时产生的离心力场来分离重度较大的微粒。来分离重度较大的微粒。发酵工程 F Fe er rm me en nt ta at ti io on n E En ng gi in ne ee er ri in ng g 李先磊化学化工系丝网分离器丝网分离器利用填料的惯性拦截利用填料的惯性拦截发酵工程 F Fe er rm me en nt ta at ti io on n E En ng gi i

44、n ne ee er ri in ng g 李先磊化学化工系第三节第三节 空气过滤除菌的工艺技空气过滤除菌的工艺技术术1对空气过滤除菌工艺流程的要求对空气过滤除菌工艺流程的要求2空气的预处理空气的预处理3空气过滤除菌工艺流程空气过滤除菌工艺流程发酵工程 F Fe er rm me en nt ta at ti io on n E En ng gi in ne ee er ri in ng g 李先磊化学化工系三、空气过滤除菌工艺流程三、空气过滤除菌工艺流程1.两级冷却、加热除菌流程两级冷却、加热除菌流程2.冷热空气直接混合式空气除菌流程冷热空气直接混合式空气除菌流程3.高效前置过滤空气除菌流程

45、高效前置过滤空气除菌流程4.将空气冷却至露点以上的流程将空气冷却至露点以上的流程5.利用热空气加热冷空气的流程利用热空气加热冷空气的流程6.一次冷却和析水的空气过滤流程一次冷却和析水的空气过滤流程发酵工程 F Fe er rm me en nt ta at ti io on n E En ng gi in ne ee er ri in ng g 李先磊化学化工系两级冷却、加热除菌流程两级冷却、加热除菌流程1-1-粗过滤器粗过滤器 2-2-压缩机压缩机 3-3-贮罐贮罐 4 4，6-6-冷却器冷却器 5-5-旋风分离器旋风分离器 7-7-丝网分离器丝网分离器 8-8-加热器加热器 9-9-总过滤

46、器总过滤器 空气从采气口进入过滤系统前，先经过粗过滤空气从采气口进入过滤系统前，先经过粗过滤器过滤，再进入空气压缩机，经压缩升温后的空气器过滤，再进入空气压缩机，经压缩升温后的空气经过两次冷却后，再被加热和过滤。经过两次冷却后，再被加热和过滤。发酵工程 F Fe er rm me en nt ta at ti io on n E En ng gi in ne ee er ri in ng g 李先磊化学化工系冷热空气直接混合式空气除菌流程冷热空气直接混合式空气除菌流程经粗过滤和压缩后的空气，从储罐出来后分两部分，一部经粗过滤和压缩后的空气，从储罐出来后分两部分，一部分进入冷却器，冷却到低温，经

47、分离器分离油水之后与另分进入冷却器，冷却到低温，经分离器分离油水之后与另一部分未处理的高压空气混合，再进入过滤器。一部分未处理的高压空气混合，再进入过滤器。1-1-粗过虑器粗过虑器 2-2-压缩机压缩机 3-3-贮罐贮罐 4-4-冷却器冷却器 5-5-丝网分离器丝网分离器 6-6-总过滤器总过滤器发酵工程 F Fe er rm me en nt ta at ti io on n E En ng gi in ne ee er ri in ng g 李先磊化学化工系高效前置过滤空气除菌流程高效前置过滤空气除菌流程采用高效率的前置过滤设备，利用压缩机的抽吸作用，使采用高效率的前置过滤设备，利用压缩机

48、的抽吸作用，使空气先经过中、高温过滤器后，再进入空压机，降低主过空气先经过中、高温过滤器后，再进入空压机，降低主过滤器的负荷。滤器的负荷。1-1-高效前置过滤器高效前置过滤器 2-2-压缩机压缩机 3-3-贮罐贮罐 4-4-冷却器冷却器 5-5-丝网丝网分离器分离器 6-6-加热器加热器 7-7-总过滤器总过滤器发酵工程 F Fe er rm me en nt ta at ti io on n E En ng gi in ne ee er ri in ng g 李先磊化学化工系将空气冷却至露点以上的流程将空气冷却至露点以上的流程空气露点空气露点：使水蒸气达到饱和时的温度。使水蒸气达到饱和时的温

49、度。测得露点温度，就可以从水蒸气的饱和含量表中测得露点温度，就可以从水蒸气的饱和含量表中查得其水蒸气含量。由于温度降低过程中水蒸气查得其水蒸气含量。由于温度降低过程中水蒸气含量并没有改变，因此，测定露点实际上就是测含量并没有改变，因此，测定露点实际上就是测定了空气中的绝对湿度。如果露点越低，表示空定了空气中的绝对湿度。如果露点越低，表示空气中的水分含量越少。气中的水分含量越少。发酵工程 F Fe er rm me en nt ta at ti io on n E En ng gi in ne ee er ri in ng g 李先磊化学化工系第三节第三节 空气过滤除菌的工艺技空气过滤除菌的工艺技术术1对空气过滤除菌工艺流程的要求对空气过滤除菌工艺流程的要求2空气的预处理空气的预处理3空气过滤除菌工艺流程空气过滤除菌工艺流程