无菌空气的制备PPT课件

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1、无菌空气的制备主讲：罗剑飞主讲：罗剑飞 学时：学时：4一、概述1、空气中的微生物 空气(即大气)是气态物质的混合体，包括氧气、氮气、氢气、二氧化碳、惰性气体、水分等，还含有悬浮于空气中的灰尘及各种微生物。Air中微生物主要是细菌、细菌芽孢、霉菌孢子、霉菌、酵母和病毒粒子。而且微生物很少单独存在，一般附着在air中尘埃上。菌含量Y与尘埃个数X有以下关系：Y=0.0003X-2.6因此，通常除菌与除尘具有同样的意义. 一般北方干燥寒冷的空气含菌量较少，而南方潮湿温暖的空气含菌量较多 人口稠密的城市比人口少的农村含菌量多 地平面又比高空的空气含菌量多。 空气中微生物数目的数量级可以认为是103104

2、个m3。 选择良好的取风位置（如高空取风等）2、发酵工业生产中对无菌空气的要求 生物工业生产中应用的“无菌空气”，是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。 发酵过程对无菌空气的要求依菌种和发酵特性各异。 一般按染菌概率为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。 环境空气洁度等级序号生产区分类洁净级别/级尘埃菌落数/个工作服粒径/m粒数（个/L）1一般生产区无规定2控制区100000级0.535000暂缺色泽或式样应有规定100000级0.53500平均10同上310000级0.5350平均3同上局部100级0.53.5平均1同上Bac

3、k Cn大于或等于要求粒径的粒子最大允许浓度(pc/m3)。Cn是以四舍五入至相近的整数，有效位数不超过三位数。 N洁净度等级，数字不超出9，洁净度等级整数之间的中间数可以按0.1为最小允许递增量。 D要求的粒径(m)。 0.1常数，其量纲为m。3、空气含菌量的测定 培养法 平皿落菌法（沉降平板法） 撞击法（有缝隙采样器、筛板采样器和针孔采样器） 过滤法 利用微粒对光线散射作用来测量粒子的大小和含量。 测量时使试样空气以一定速度通过检测区，仪器内的聚光透镜将光源来的光线聚成强烈光束射入测检区，在测检区内，空气试样受到光线强烈照射，空气中的微粒把光线散射出去，由聚光透镜将散射光聚集投入光电倍增管

4、，将光转换成电讯号。 光学法 粒子计数器 当测量微粒浓度太大时，会因粒子重迭而产生误差，这时需要用无菌空气将含菌空气中微生物浓度稀释。 可以测量空气中含有直径为0.35m微粒的各种浓度，测量比较准确，但它的粒子数量包含灰尘和细菌等多种微粒，不能测量空气活菌数。二、空气除菌方法 生产上使用的空气量大，要求处理的空气设备简单，远行可靠，操作方便，空气除菌的方法大多为物理方法，一类是利用加热和辐射等方法，使微生物细胞蛋白变性，从而使其失活；另一类是采用静电吸附或介质过滤，直接去除微生物。1、辐射灭菌 原理：、X、紫外线、超声波等从理论上讲都能破坏蛋白质，破坏生物活性物质，从而起到杀菌作用。 应用范围

5、：通常用于无菌室和医院手术室。 缺点：杀菌效率较低，杀菌时间较长。一般要结合甲醛蒸汽等来保证无菌室的无菌程度。2、热灭菌 虽然空气中的细菌芽孢是耐热的，但温度足够高也能将它破坏。例如悬浮在空气中的细菌芽孢在218C下24s就被杀死。但是如果采用蒸汽或电热来加热大量的空气，以达到灭菌目的，这样太不经济。利用空气压缩时产生的热进行灭菌对于无菌要求不高的发酵来说则是一个经济合理的方法。灭菌后空气321图3-1-1 空气加热杀菌流程图 1空压机 2保温维持管 3贮罐空气进口温度为21C，出口温度为187198C，压力为0.7MPa压缩后的空气用管道或贮气罐保温一定时间以增加空气的受热时间，促使有机体死

6、亡。3、静电吸附 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。悬浮于空气中的微生物，其孢子大多带有不同的电荷，没有带电荷的微粒进入高压静电场时都会被电离变成带电微粒。但对于一些直径很小的微粒，它所带的电荷很小，当产生的引力等于或小于气流对微粒的拖带力或微粒布朗扩散运动的动量时，则微粒就不能被吸附而沉降，所以静电除尘对很小的微粒效率较低。静电除菌除尘装置原理示意图带微粒空气电离部分除尘部分清洁空气10000V5000V_+1-钢丝（电晕电极）；2-钢管（沉淀电极）；3-高压绝缘瓷瓶；4-钢板；5-空气出口；6-封头；7-钢板；8-法兰；9-空气入口。 用静电除菌净化空气有如下优点

7、： 阻力小，约1.01325104Pa； 染菌率低，平均低于1015； 除水、除油的效果好； 耗电少。 缺点是设备庞大，需要采用高压电技术，且一次性投资较大；对发酵工业来说，其捕集率尚嫌不够，需要采取其它措施。4、介质过滤 介质过滤是目前发酵工业上常使用的空气除菌方法。它采用定期灭菌的干燥介质来阻截流过的空气中所含的微生物，从而制得无菌空气。 常用的过滤介质按孔隙的大小可分成两大类:是介质间孔隙大于微生物，故必须有一定厚度的介质滤层才能达到过滤除菌目的，称之为深层介质过滤；介质的孔隙小于细菌，含细菌等微生物的空气通过介质，微生物就被截留于介质上而实现过滤除菌，称之为绝对过滤。 常用的过滤介质有

8、棉花，活性炭或玻璃纤维、有机合成纤维、有机和无机烧结材料等。由于被过滤的气溶胶中微生物的粒子很小，一般只有0.52m，而过滤介质的材料一般孔径都大于微粒直径几倍到几十倍，因此过滤机理比较复杂。 随着工业的发展，过滤介质逐渐由天然材料棉花过渡到玻璃纤维、超细玻璃纤维和石棉板、烧结材料(烧结金属、烧结陶瓷、烧结塑料)、微孔超滤膜等。而且过滤器的形式也在不断发生变化，出现了一些新的形式和新的结构，把发酵工业中的染菌控制在极小的范围。1）棉花 最好选用纤维细长疏松的新鲜的全脂棉。这是由于贮藏过久的棉花，纤维会发脆，断裂，增大了压力降；脱脂棉纤维会因易吸湿而降低除菌效果。 棉花纤维一般直径为16 21m

9、左右，装填时要分层均匀铺砌，最后要压紧，装填密度达到150 200 kg/m3为好。如果压不紧或是装填不均匀，会造成空气走短路，甚至介质翻动而丧失过滤效果。2）玻璃纤维 玻璃纤维直径比棉花纤维小，一般为8 19 m ，因此装填系数不能太高，一般为6-10%，否则会增大过滤阻力。 缺点是：更换过滤介质时将造成碎末飞扬，使皮肤发痒， 甚至出现过敏现象。 3）活性炭 活性炭除菌是利用其具有较大的表面积，从而具有较强的吸附作用的特性，将air中微生物吸附。 常用的活性炭为：直径3 mm、长5 10 mm的圆柱状活性炭。 特点是：1) 过滤阻力小，仅为棉花的1/2； 2) 过滤效率比棉花低。 目前工厂都

10、是夹装在二层棉花中使用，以降低滤层阻力。用量约为整个过滤层的1/3 1/2。 4）超细玻璃纤维纸 超细玻璃纤维是利用质量较好的无碱玻璃，采用喷吹法制成的直径为1 1.5 m的玻璃纤维。 由于纤维特别细小，无法象前面介绍的过滤介质一样直接散装充填，而采用造纸的方法做成0.25 1 mm厚的纤维纸 。特点：1. 网格的孔隙小，约为0.5 5 m，比棉花小10 15倍，故它有较高的过滤效率；2. 过滤效率除与纤维直径、网格孔隙有关外，还与气流速度有关，气流速度越大过滤效率越高。但太高气速，因纤维直径小，强度差，易受air 冲击而破坏，特别是受潮后这种现象更严重，最终导致过滤阻力太大。5）烧结材料 包

11、括烧结金属(蒙乃尔合金、青铜等)、烧结陶瓷、烧结塑料等。 是这些材料微粒粉末加压成型后，在熔点温度下熔融粘结而成。但只是粉末表面熔融粘结而保持粒子的空间和间隙，形成了微孔通道，具有微孔过滤的作用。 如国产的蒙乃尔合金板(钛锰合金)。 特点：强度高，不须经常更换，使用寿命长，能耐受高温反复杀菌，且受潮后影响不大，不易损坏，使用方便，故对空气前处理除水除油要求不很严格，但价格贵。 6）新型介质 膜过滤器主要有聚丙烯过滤器作为预过滤器，聚四氟乙烯（PTFE）膜和聚偏氟乙烯（PVDF）膜作为终过滤器，膜孔径0.1-0.22um，对细菌做到绝对过滤。 如微孔直径小于菌体粒子的所谓绝对过滤。如德国Sart

12、orius公司生产的Sartofluor GA滤芯就是一种代表性过滤器，是采用疏水性聚四氟乙烯制成的微孔膜，其孔径为0.1 0.2 m。 这种过滤器的特点是：过滤面积大、压差小、流量大、使用寿命长、耐高温消毒、过滤效率高、甚至可除噬菌体。三、空气介质过滤除菌机理 目前发酵工厂采用的空气过滤设备大多数是深层过滤器和玻璃纤维过滤纸过滤器，所用的过滤介质一般是棉花、活性炭，也有用玻璃纤维、焦炭和超细玻璃纤维、维尼龙等。 深层过滤介质层是由无数纤维层交错组成的，形成一定大小的网格孔隙。当颗粒随气流通过滤层时，网格阻碍气流直线前进，使气流出现无数次改变运动速度和运动方向，绕过纤维而前进，这些改变引起颗粒

13、对滤层纤维产生惯性冲击、阻拦、布朗扩散、重力沉降、静电吸引等作用而将颗粒滞留在纤维表面。1、惯性冲击滞留 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。而微粒由于它的运动惯性较大，未能及时改变运动方向，直冲到纤维的表面，由于摩擦黏附，微粒就滞留在纤维表面上，这称为惯性冲击滞留作用。dfbdpdf ：纤维直径b: 纤维能滞留微粒的宽度区间dp :微粒直径1、惯性冲击滞留 惯性冲击捕集效率 纤维能滞留微粒的宽度区间b与纤维直径df之比 纤维滞留微粒的宽度b的大小由微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，b值就越大fdb/1df ：纤维

14、直径b: 纤维能滞留微粒的宽度区间dp :微粒直径dfbdp 捕集效率是微粒惯性力的无因次准数的函数 准数与纤维的直径、微粒的直径、微粒的运动速度的关系为 空气流速是影响捕集效率的重要因素 f1黏度流速；修正系数；cfPPddc1802 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而与纤维产生碰撞，此时在气流的任一处，微粒也随气流改变运动方向绕过纤维前进，即b0，惯性力的无因次准数 116，纤维的碰撞滞留效率等于零。这时的气流速度称为惯性碰撞的临界速度 临界速度随纤维直径和微粒直径而变化df ：纤维直径b: 纤维能滞留微粒的宽度区间dp :微粒直径dfbdp2、拦截滞留 当微生物等微粒随

15、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流区。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。dfbdpdf ：纤维直径b: 纤维能滞留微粒的宽度区间dp :微粒直径 拦截滞留作用对微粒的捕集效率 R微粒和纤维的直径比， Re气流雷诺数，无因次。 捕集效率与气流的雷诺准数和微粒与纤维直径比有关 与空气流速成反比，当气流速度低时截留才起作用 RRRR1111ln12Reln0 . 2212fPddR 3、布朗扩散作用 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

16、扩散 布朗扩散除菌作用在较大的气速或较大的纤维间隙中是不起作用的 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与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。4、重力沉降 微粒虽小，但仍具有重力。当微粒重力超过空气作用于其上的浮力时，即发生一种沉降加速度。当微粒所受的重力大于气流对它的拖带力时，微粒就发生沉降现象。 就单一重力沉降而言，大颗粒比小颗粒作用显著，一般50m以上的颗粒沉降作用才显著。对于小颗粒只有气流速度很慢时才起作用。 重力沉降作用一般是与拦截作用相配合，即在纤维的边界滞留区内。微粒的沉降

17、作用提高了拦截捕集作用。5、静电吸附 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 由于空气流过介质时，介质表面就感应出很强的静电荷而使微生物微粒被吸附，特别是用树脂处理过的纤维表面，这种作用特别明显 悬浮在空气中的微生物微粒大多带有不同的电荷，如枯草杆菌孢子20以上带正电荷，15以上带负电荷，其余为电中性。这些带电的微粒会受带异性电荷物体所吸引而沉降。 在整个过滤过程中，以上5种作用机制将随参数变化和发生复杂的变化。一般认为惯性、拦截和布朗运动的作用较大，而重力和静电引力的作用较小。扩散机理拦截机理惯性冲击机理重新污染噬菌体细菌/%s(m/s)0过滤除菌效率（）与

18、气速（s）的关系 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 当气流速度中等时，可能是截留起主要作用扩散机理拦截机理惯性冲击机理重新污染噬菌体细菌/%s(m/s)0过滤除菌效率（）与气速（s）的关系 如果空气流速过大，除菌效率又下降，则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。扩散机理拦截机理惯性冲击机理重新污染噬菌体细菌/%s(m/s)0过滤除菌效率（）与气速（s）的关系四、介质过滤除菌工艺与设备 空气过滤除菌流程是根据生产对无菌空气的无菌程度、空气压力、温度等，并结合吸气环境的空气条件和所

19、用除菌设备的特性而制订的。 发酵工业工厂所使用的空气除菌流程，随各地的气候条件不同而有很大的差别。 要保持过滤器有比较高的过滤效率，应维持一定的气流速度和不受油、水的干扰。气流速度可由操作来控制；要保持不受油、水干扰则要有一系列冷却、分离、加热的设备来保证空气的相对湿度在50 60 %的条件下过滤。粗过滤器空气压缩机贮罐油水分离器空气冷却器加热器总过滤器分过滤器 主要作用：捕集较大的灰尘颗粒，防止压缩机受损，同时也可减轻总过滤器负荷。 粗过滤器一般要求过滤效率高，阻力小，否则会增加空气压缩机的吸入负荷和降低空气压缩机的排气量。 常用的粗过滤器有：布袋过滤、填料式过滤、油浴洗涤和水雾除尘等。 布

20、袋粗滤器 布袋过滤结构最简单，只要将滤布缝制成与骨架相同形状的布袋，紧套于焊在进气管的骨架上，并缝紧所有可能造成短路的空隙。 布质结实细致，则过滤效率高，但阻力大。最好采用毛质绒布效果较好，现多采用合成纤维滤布。 一般来说气流速度越大，则阻力越大，且过滤效率也低。气流速度一般为22.5m3(m2min)，空气阻力大约为6001200Pa 滤布要定期清洗，以减少阻力损失和提高过滤效率 填料式粗滤器 填料式粗过滤器一般用油浸铁回丝、玻璃纤维或其他合成纤维等作填料 过滤效果稍比布袋过滤好，阻力损失也较小，但结构较复杂，占地面积也较大 内部填料经常洗换才能保持一定的过滤作用，操作比较麻烦。 油浴洗涤粗

21、滤器 空气进入装置后要通过油箱中的油层洗涤，空气中的微粒被油粘附而逐渐沉降于油箱底部而除去，经过油浴的空气因带有油雾，需要经过百叶窗式的圆盆，分离大粒油雾，再经气液过滤网分离小颗粒油雾后，由中心管吸入压缩机。 除尘效果比布袋过滤好，但需要定期补充油，耗油量大。121-滤网 2-加油斗 3-油镜 4-油层图4-8 油浴洗涤装置空气出口空气出口 水雾除尘粗滤器 一般对0.5m粒子的过滤效率为5070，对1 m粒子的除去效率为5588，对5m粒子的除去效率为9099 洗涤室内空气流速不能太大，一般在12 m/s的范围，否则带出水雾太多，会影响压缩机，降低排气量。 对大粒子 效果好，但对压缩机 影响大

22、。12高压水入口空气出口空气入口废水出口高效空气过滤器 HEPA(high efficiency particulate airfilter)：在额定风量下，对粒径大于等于0.3m粒子的捕集效率在99.7%以上及气流阻力在250Pa以下的空气过滤器。 超高效空气过滤器 ULPA(ultra low penetration airfilter) ：在额定风量下，对粒径0.10.2m粒子的捕集效率在99.999%以上及气流阻力在280Pa以下的空气过滤器。 ULPA是在HEPA的基础上经进一步加强了HEPA的过滤效果。ULPA与HEPA相比，滤料结构更紧凑、过滤效率更高, 但同时， 阻力也更高。

23、空气由压缩机压缩，使其具有输送和克服过滤阻力的能力。一般压缩空气压力达到0.6-0.8MPa。 提供大量低压空气的最理想设备是涡轮式空气压缩机，但目前往复式压缩机还是广泛地应用于生物工业生产中。粗过滤器空气压缩机贮罐油水分离器空气冷却器加热器总过滤器分过滤器涡轮式空气压缩机 一般由电机直接带动涡轮，靠涡轮高速旋转时所产生的“空穴”现象，吸入空气并使其获得较高的离心力，再通过固定的导轮和涡轮形机壳，使部分动能转变为静压后输出 输气量大，输出空气压力稳定，效率高，设备紧凑，占地面积小，无易损部件，获得的空气不带油雾等优点。是很理想的生物工业生产的供气设备。涡轮式空气压缩机 适用于生物工业的涡轮式空

24、气压缩机是低压涡轮空气压缩机，出口压力一般为0.250.5MPa，应选用出口压力较低但能满足工艺要求的型号，这样可节省动力消耗。 低压涡轮空气压缩机有单级的和多级的，后者还可分段。例如，两段涡轮空气压缩机每段中可有多级翼轮，段与段间有中间冷却设备。输气量一般在100 m3min以上，最大的可达12000 m3min。往复式空气压缩机 靠活塞在汽缸内的往复运动而将空气抽吸和压出的，因此出口压力不够稳定。往复式空气压缩机 气缸内要加入润滑活塞用的润滑油，使空气中带进油雾，导致传热系数降低，给空气冷却带来困难 如果油雾的冷却分离不干净，带入过滤器会堵塞过滤介质的纤维间隙，增大空气压力损失。它黏附在纤

25、维表面，可能成为微生物微粒穿透滤层的途径，降低过滤效率，严重时还会浸润介质而破坏过滤效果。 因此改善油雾的污染是一个重要问题。有些工厂将现有的L形往复式空气压缩机拆除气缸供油管道，改装由二硫化钼氟塑料制成的自润滑活塞环，也可大大减少耗油，消除油雾污染 贮气罐的作用： 消除脉动维持罐压的稳定。 使部分液滴在罐内沉降（离心力）。 保温灭菌。 粗过滤器空气压缩机贮罐油水分离器空气冷却器加热器总过滤器分过滤器V = 0.10.2W（压（压缩机排气量）缩机排气量）m3/min D/H = 1: 22.5 空气经过压缩，其中的水分过饱和，会使过滤器潮湿导致过滤除菌失败，所以过滤前必须将水分除去。通过列管换

26、热器使空气冷切，使更多水分过饱和析出，湿度较高的地区，往往需要采用两级冷切是水分析出。粗过滤器空气压缩机贮罐油水分离器空气冷却器加热器总过滤器分过滤器 除去水雾油雾的原因： 油导致传热系数降低，给空气冷却带来困难。 油雾的冷却分离不干净，带入过滤器会堵塞过滤介质的纤维空隙，增大空气压力损失。 黏附在纤维表面，可能成为微生物微粒穿透滤层的途径，降低过滤效率，严重时还会浸润介质而破坏过滤效果。 将介质打湿，使过滤器渗漏。 种类： 旋风式气液分离器 填料式除雾器粗过滤器空气压缩机贮罐油水分离器空气冷却器加热器总过滤器分过滤器 旋风式分离器 利用气流从切线方向进入容器时在容器内形成旋转运动时产生的离心

27、力场来分离重度较大的微粒。 常应用于分离较大颗粒的场合，即通常首次除油水。 旋风分离器对于分离10m以上的微粒效率较高，但对10m以下的微粒分离就比较困难。一般冷凝水雾粒的大小为10200m，可选用旋风分离器进行分离出灰口排气进气图4-11 旋风分离器 直径不要太大，因为气流旋转运动所产生的离心力与分离器半径成反比，若半径大，分离效率就低。要分离的空气量大时，可采用多个分离器并联。 旋风分离器的直径D可以用下式估算： D旋风分离器直径，m qv通过旋风分离器的空气流量，m3min。VqD1 . 0D1D0.38D0.5D0.8D2.8D0.5D0.125D0.25D1.125Dh2h3h4bh

28、1b一般采用进口气流速度1525 ms，排气出口气流速度为48 ms。 丝网分离器 air由圆筒底部切线进入，经过填料（丝网）的拦截作用而除去其中的油水后，air由罐顶排出。 填料：焦炭、活性炭、瓷环、金属丝网、塑料丝网等，其中丝网使用最为广泛，气分离效率高。 常应用于分离较小颗粒的场合，即通常二次除油水 空 气 出 口空 气 进 口金 属 丝 网排 污 口 丝网分离器 丝网分离器体积较小，丝网表面间隙小，可除去小至5m的雾状微粒，分离效率可达9899，且阻力损失不大。 常用材料：不锈钢、镍、铝、铜、聚乙烯、聚丙稀、涤纶、锦纶等材料制成。 丝的直径一般为0.25mm左右，也可为0.10.4mm

29、的扁丝。 一般将丝织成宽为100150mm的网带，丝网孔径2080目，丝网介质层高度最少为100mm，常用150mm，分离细雾时可用200300mm。 除水后的冷空气湿度一般为100%，为了达到进入过滤器所要求的湿度50 % 60 % ，通常需要加热。 空气经总过滤器，除去其中的大部分微粒和微生物，再通过管道输送至各发酵罐前。粗过滤器空气压缩机贮罐油水分离器空气冷却器加热器总过滤器分过滤器 1、 两级冷却、分离、加热流程312图4-3 两极冷却,加热除菌流程1-粗过滤器 2-压缩机 3-贮罐 4,6-冷却器 5-旋风分离器 7-丝网分离器 8-加热器 9-过滤器456789312图4-3 两极

30、冷却,加热除菌流程1-粗过滤器 2-压缩机 3-贮罐 4,6-冷却器 5-旋风分离器 7-丝网分离器 8-加热器 9-过滤器456789 1、 两级冷却、分离、加热流程312图4-3 两极冷却,加热除菌流程1-粗过滤器 2-压缩机 3-贮罐 4,6-冷却器 5-旋风分离器 7-丝网分离器 8-加热器 9-过滤器456789312图4-3 两极冷却,加热除菌流程1-粗过滤器 2-压缩机 3-贮罐 4,6-冷却器 5-旋风分离器 7-丝网分离器 8-加热器 9-过滤器456789 特点：两次冷却，两次分离，适当加热；提高传热系数、节约冷却用水、油水分离完全。 1、 两级冷却、分离、加热流程312图

31、4-3 两极冷却,加热除菌流程1-粗过滤器 2-压缩机 3-贮罐 4,6-冷却器 5-旋风分离器 7-丝网分离器 8-加热器 9-过滤器456789312图4-3 两极冷却,加热除菌流程1-粗过滤器 2-压缩机 3-贮罐 4,6-冷却器 5-旋风分离器 7-丝网分离器 8-加热器 9-过滤器456789 适用范围：潮湿的南方地区。比较完善的空气除菌流程，可适应各种气候条件，能充分地分离油水，使空气达到低的相对湿度下进入过滤器，以提高过滤效率 2、 冷热空气直接混合流程312456图4-4 冷热空气直接混合式空气除菌流程1-粗过滤器 2-压缩机 3-贮罐 4-冷却器 5-丝网分离器 6-过滤器3

32、12456图4-4 冷热空气直接混合式空气除菌流程1-粗过滤器 2-压缩机 3-贮罐 4-冷却器 5-丝网分离器 6-过滤器312456图 4-4 冷 热 空 气 直 接 混 合 式 空 气 除 菌 流 程1-粗 过 滤 器 2-压 缩 机 3-贮 罐 4-冷 却 器 5-丝 网 分 离 器 6-过 滤 器312456图4-4 冷热空气直接混合式空气除菌流程1-粗过滤器 2-压缩机 3-贮罐 4-冷却器 5-丝网分离器 6-过滤器312图4-3 两极冷却,加热除菌流程1-粗过滤器 2-压缩机 3-贮罐 4,6-冷却器 5-旋风分离器 7-丝网分离器 8-加热器 9-过滤器456789 特点：省

33、去第二次冷却后的分离设备和空气加热设备，流程简单、冷却用水少、耗能少 2、 冷热空气直接混合流程312456图4-4 冷热空气直接混合式空气除菌流程1-粗过滤器 2-压缩机 3-贮罐 4-冷却器 5-丝网分离器 6-过滤器312456图4-4 冷热空气直接混合式空气除菌流程1-粗过滤器 2-压缩机 3-贮罐 4-冷却器 5-丝网分离器 6-过滤器 适用范围：中等含湿地区。 3、 高效前置过滤除菌流程6571-高 效 前 置 过 滤 器 2-压 缩 机 3-贮 罐 4-冷 却 器 5-丝 网 分 离 器 6-加 热 器 7-过 滤 器图 4-5 高 效 前 置 过 滤 空 气 除 菌 流 程14

34、236571-高效前置过滤器 2-压缩机 3-贮罐 4-冷却器 5-丝网分离器 6-加热器 7-过滤器图4-5 高效前置过滤空气除菌流程1423 特点：在压缩机前利用一个高效过滤器，取代前面两种流程中的粗过滤器，可以达到较高的无菌程度。 高效前置过滤器采用泡沫塑料(静电除菌)、超细纤维纸为过滤介质，串联使用，此时无菌程度已达99.99% 3、 高效前置过滤除菌流程6571-高 效 前 置 过 滤 器 2-压 缩 机 3-贮 罐 4-冷 却 器 5-丝 网 分 离 器 6-加 热 器 7-过 滤 器图 4-5 高 效 前 置 过 滤 空 气 除 菌 流 程14236571-高效前置过滤器 2-压

35、缩机 3-贮罐 4-冷却器 5-丝网分离器 6-加热器 7-过滤器图4-5 高效前置过滤空气除菌流程1423 适用范围：中等含湿及干燥地区。4、 利用热空气加热冷空气流程123457896图 4-6 利 用 热 空 气 加 热 冷 空 气 的 流 程 示 意 图1-高 空 采 风 2-粗 过 滤 器 3-压 缩 机 4-热 交 换 器 5-冷 却 器 6， 7-析 水 器 8-空 气 总 过 滤 器 9-空 气 分 过 滤 器123457896图 4-6 利 用 热 空 气 加 热 冷 空 气 的 流 程 示 意 图1-高 空 采 风 2-粗 过 滤 器 3-压 缩 机 4-热 交 换 器 5

36、-冷 却 器 6， 7-析 水 器 8-空 气 总 过 滤 器 9-空 气 分 过 滤 器 特点：利用压缩后热空气和冷却后的冷空气进行交换，使冷空气的温度升高，降低相对湿度。 五、空气过滤器 结构 立式圆筒形，圆筒内部充填过滤介质、罐顶装有压力表、安全阀。在中间装有过滤介质部分设有夹套，其作用是过滤器灭菌是对介质加热。 工作原理 Air由圆筒底部切线进入，经过中间的过滤介质层进行过滤除菌后由圆筒上部排出。 1、 深层棉花过滤器1压紧架；2棉花层；3活性炭层；4棉花层 过滤介质 为了减少过滤阻力，通常用活性炭作为间层，其高度为过滤层总高的1/31/2，而上限棉花层高度为总高的1/41/3。 安装

37、 为了使air能均匀进入棉花层，通常在上下孔板上铺上一层3040目的金属丝网和麻布。1压紧架；2棉花层；3活性炭层；4棉花层 中间过滤层的安装顺序为： 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 安装介质时，要求压紧一致均匀，以免短路，一般采用顶盖压紧装置。1压紧架；2棉花层；3活性炭层；4棉花层7654321l一壳体一壳体 2一过滤介质一过滤介质 3一压紧孔板一压紧孔板 4一压紧螺杆一压紧螺杆 5一压紧支座一压紧支座 6一弹簧套一弹簧套 7弹簧弹簧 特点 结构简单，过滤效果好，但棉花潮湿后易染菌，常用作主滤器。1压紧架；2棉花层；3活性炭层；4棉花层 2、 平板纤维纸过滤器空气出口排

38、污口空气进口过滤介质1上孔板；上孔板；2垫圈；垫圈；3铜丝网；铜丝网；4麻布；麻布；5滤纸；滤纸；6麻布；麻布；7铜丝铜丝网；网；8垫圈；垫圈；9下孔板下孔板 结构 由筒身、气液分离网、缓冲层、滤层和夹板构成，筒身为圆锥底。 工作原理 Air由筒身中部切线进入，经过丝网分离出油水后，进入缓冲层，然后通过下孔板经薄层纤维纸过滤除菌后，从上孔板进入顶盖排气孔排出。空气出口排污口空气进口过滤介质1上孔板；上孔板；2垫圈；垫圈；3铜丝网；铜丝网；4麻布；麻布；5滤纸；滤纸；6麻布；麻布；7铜丝铜丝网；网；8垫圈；垫圈；9下孔板下孔板 过滤介质 薄层纤维纸。 过滤层的安装顺序为： 上孔板垫圈铜丝网麻布滤

39、纸麻布铜丝网垫圈下孔板 介质一般采用顶盖法兰压紧，并用垫圈密封。 特点：适合处理空气量小或分滤，效果决定于滤纸的孔径及厚度。3、 管式过滤器空气出口空气进口123451铜丝网 2麻布 3滤纸 4扎紧带 5滤筒 结构 内套一个多孔管，滤纸卷装在多孔管上的锥底圆筒。 工作原理 Air由圆筒上部切线进入，经过卷装在多孔管外部的滤纸过滤除菌后由内管排出。 特点：过滤面积比平板纤维纸过滤器大，气速高时产气量大。4、 折叠式低速过滤器 结构 将长长的滤纸折成瓦楞状，安装在楞条支撑的滤框内，滤纸的周边用环氧树脂与滤框粘结密封。 在一些要求过滤阻力损失很小，过滤效率比较高的场合，如洁净工作台、洁净工作室或自吸

40、式发酵罐等，都需要设计、生产一些低速过滤器来满足它们的需要。 超细纤维的直径很小，间隙很窄，容易被微粒堵塞孔隙而增大压力损失。为了提高过滤器的过滤效率和延长滤芯寿命，一般都加中效过滤设备，或采用静电除尘配合使用。目前，我国一般采用玻璃纤维或泡沫塑料的中效过滤器配合使用；这样较大的微粒和部分小微粒被中效过滤器滤去，以减少高效过滤表面的微粒堆积和堵塞过滤网格的现象。5、 JPF多滤芯膜折叠空气过滤器 JPF系列空气过滤器与JPF系列空气过滤芯配套使用，采用优质不锈钢制造，上部配有压力表接口，底部配有排污阀接口，表面经机械抛光，壳体和进出口均采用法兰连接，确保外壳密封无泄漏。常规工作压力为0.3MP

41、a。滤芯接口使用双O型圈密封。 JPF系列空气除菌滤芯以强疏水性滤膜为过滤介质，采用耐高温聚丙烯为外框材料1234561 滤芯 2过滤器体 3滤芯固定孔板 4进气口 5排污口 6空气出口卡锁密封端盖不锈钢芯柱外筒端盖不锈钢衬圈外支撑层微孔滤膜内支撑层翅片YUD-Z 型折叠式空气预过滤器芯金属端盖密封胶金属内网筒金属外网筒金属端盖密封圈支衬层过滤层密封胶密封圈123456 特点 过滤效率高 空气流量大 疏水性好 耐杀菌 安装更换方便 需使用预滤卡锁密封端盖不锈钢芯柱外筒端盖不锈钢衬圈外支撑层微孔滤膜内支撑层翅片6、 膜过滤器六、空气过滤器的计算空气过滤除菌的对数穿透定律 过滤除菌效率就是滤层所滤

42、去的微粒数与原空气所含微粒数的比值，它是衡量过滤设备过滤效能的指标 穿透率：过滤前后空气中微粒浓度的比值，即穿透滤层的微粒浓度与原微粒浓度的比值，即N2N112121/1/NNNNN含量：过滤后空气中的微粒含量；：过滤前空气中的微粒21NN 实践证明，空气过滤器的过滤效率主要与微粒的大小、过滤介质的种类和规格(纤维直径)、介质的填充密度、介质层厚度以及气流速度等因素有关。 研究过滤器的过滤规律时，先排除一些复杂因素，假定： 过滤器中过滤介质每一纤维的空气流态并不因其它邻近纤维的存在而受影响； 空气中的微粒与纤维表面接触后即被吸附，不再被气流带走； 过滤器的过滤效率与空气中微粒的浓度无关； 空气

43、中的微粒在滤层中递减均匀，即每一纤维薄层除去同样百分率的菌体。 在上述假定条件下，空气通过单位滤层后，微粒浓度下降与进入空气微粒浓度成正比，即：KNddLN/N滤层中空气的微粒浓度，个m3 L过滤介质层厚度，m；dNdL单位滤层除去的微粒数，个m；K过滤常数，1m。KLeNN12/KLNN12/ln上式揭示了深层介质过滤除菌的对数穿透定律，它表示进入滤层的空气微粒浓度与穿透滤层的微粒浓度之比的对数是滤层厚度的函数常数K值与多个因素有关，如纤维的种类、纤维直径、填充密度、空气流速、空气中微粒的直径等有关，通常可选择特定的条件通过实验方法求得。对 16 m的棉花纤维，填充系数为8时，实验测得的过滤常数K空气流速空气流速0（m/s）0.050.100.501.02.03.0K（1/m）19.313.510.019.5132255L90：过滤效率为0.9时滤层厚度90. 0/11212190NNNNN1.0/9012NN11 . 0ln/ln/ln90901212LKNNKLNN90/1 LK 常数K理解为过滤效率为90时所需滤层厚度的倒数。这样在一系列的L90实验数据的基础上，设计新过滤器时计算就很方便