发酵工程 第四章 无菌空气的制备讲解.ppt

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去除压缩后空气中所带的油和水。 前过滤（粗过滤器） 空气压缩（空气压缩机） 压缩空气的冷却（热交换器） 压缩空气除水、油（气液分离器） 2. 空气压缩机 小型空压机 大型空压机 空压机工作原理示意图 吸气阀 排气阀 活塞 汽缸 排气阀 吸气阀 单吸式 双吸式 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； 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（200～240℃），润滑油被烧成炭渣。 3. 压缩空气的冷却 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；增大了发酵罐的降温负荷；高温空气还会增加发酵液水分的蒸发，影响微生物的生长。 冷却器类型：立式列管式热交换器、沉浸式热交换器、喷淋式热交换器 4. 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。 气液分离器型式：旋风分离器和丝网分离器 旋风分离器 利用气流从切线方向进入容器，在容器内形成旋转运动时产生的离心力场来分离重度较大的微粒。 丝网分离器 利用填料的惯性拦截 三、空气过滤除菌工艺流程 两级冷却、加热除菌流程 冷热空气直接混合式空气除菌流程 高效前置过滤空气除菌流程 将空气冷却至露点以上的流程 利用热空气加热冷空气的流程 一次冷却和析水的空气过滤流程 两级冷却、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. 总过滤器 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经过两次冷却后，再被加热和过滤。 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。 1. 粗过滤器 2. 压缩机 3. 贮罐 4. 冷却器 5. 丝网分离器 6. 总过滤器 高效前置过滤空气除菌流程 采用高效率的前置过滤设备，使空气先经过中、高温过滤器后，再进入空压机，降低主过滤器的负荷。 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. 总过滤器 复习思考题 1. 空气过滤除菌的机理？如何提高过滤除菌的效率？ 2. 空气过滤除菌的工艺流程？ * * * 直径很小的微粒。所带的电荷很小，产生的力不足以吸附。 * * 有效的改变气流方向 * 棉花 活性炭 玻璃纤维 陶瓷过滤器 * * 拦截截留（流速低） 惯性撞击截留（流速高） * * * 发酵工程 Fermentation Engineering 李先磊 化学化工系 发酵工程 Fermentation Engineering 李先磊 化学化工系 第四章 无菌空气的制备 本章内容 第一节 空气中的微生物和除菌方法 第二节 空气的过滤除菌原理和过滤介质 第三节 空气过滤除菌的工艺技术 第一节 空气中的微生物和除菌方法 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、气候等都会影响。 一般设计时以含量为103~104个／m3进行计算。 空气中尘埃数（x/m3）与细菌数（y/m3）的关系： y=0.003x-2.6 二、空气除菌的方法和要求 发酵工业应用的“无菌空气”是指通过除菌处理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。 无菌空气的标准一般是99.99% 空气灭菌的方法 热灭菌法 辐射灭菌法 静电除菌法 介质过滤除菌法 1. 热灭菌法 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完成灭菌过程。 空气压缩机 200 ℃ 15.1 s 250 ℃ 5.1 s 300 ℃ 2.1 s 350 ℃ 1.05 s 原理：加热后微生物体内的蛋白质（酶）氧化变性 不同温度下杀死空气中微生物所需时间 2. 辐射灭菌法 α射线、X射线、β射线、γ射线、紫外线、超声波照射 原理：破坏蛋白质，破坏生物活性物质 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。 3. 静电除菌法 近年来一些工厂已使用静电除尘器除去空气中的水雾、油雾和尘埃，同时也除去了空气中的微生物。 原理：静电引力吸附带电的粒子 静电除