发酵工程韦革宏杨祥第5章3节.ppt

直接拦截 绝对截留 - 颗粒被捕获在滤材纤维之间形成的孔中 直接拦截 不规则形状的搭桥 直接拦截 多个小颗粒的搭桥 惯性撞击 惯性撞击 当流体改变运动方向时，惯性使颗粒 撞击到滤材表面并由于吸附力而停留 惯性撞击 停留的颗粒减小了滤孔孔径 惯性撞击 当流经过滤介质时流体必须沿弯曲通道行进。 这将增加惯性撞击的有效性。 惯性撞击的吸附拦截 吸附的原因： 表面电荷 范德华力(Van der Waals) 扩散拦截 气体分子作布朗运动 分散在气体分子中的小颗粒 或雾滴受到撞击发生位移 扩散拦截 被随机运动的气体分子碰撞的颗粒 撞击到过滤介质上并被吸附截留 深层介质内部的弯曲通道同样增加了扩散拦截的效率。 重力沉降作用 滞留区 滞留区是围绕纤维周围一薄层区域，在滞留区内气流速度较慢，有利于各种辅助过滤机制发挥作用。滞留区的大小与气流的雷诺准数和微粒同纤维的直径比有关。 静电吸引作用 由于微生物带电荷的量非常小，故静电吸引作用也主要是在气流速度较低时滞留区内起作用。外加电场能一定程度增强这种作用。 过滤机理总结 直接拦截 惯性撞击 扩散拦截 四、介质过滤除菌的材料及原理 惯性撞击 尺寸小于滤材孔径的颗粒的辅助拦截方式。流体携带的颗粒由于质量和线速度而具有直线运动的惯性，颗粒离开流体主流而撞击到滤材上即惯性撞击作用。 在惯性撞击中颗粒被机械拦截或被吸附拦截，在气体中比在液体中更有效。惯性撞击作用对大于1.0微米的颗粒的截留很有效。 扩散拦截 仅在气体中有效，是气体分子布朗运动(Brownian motion)碰撞小微粒的结果，使其呈现不规则运动，增加了其碰撞过滤介质的机会。 四、介质过滤除菌的材料及原理 气体过滤器的过滤精度要好于液体过滤器，扩散拦截起了决定性作用。如果一个气体过滤器在湿润环境中运行， 它的去除能力即变为液体精度。 扩散拦截对直径在0.1微米以下的小颗粒拦截效果最好，扩散拦截需要较低的气流速度才能发挥作用。 其他辅助过滤作用 重力沉降作用。当微粒所受的重力大于气流对它的拖带力时微粒就沉降，在纤维的边界滞留区内，重力沉降作用提高了拦截效率。 静电吸引作用。介质与空气摩擦起电，而微生物粒子也大多带有少量电荷，相反即相吸。 四、介质过滤除菌的材料及原理 介质过滤除菌机理总结 在各种机制中，直接拦截、惯性撞击和扩散拦截的作用是主要的。 在三种主要的过滤机制中，气流速度较大时惯性撞击发挥主要作用，气流速度较小时则以扩散拦截为主，两者的分界称临界气流速度。直接拦截的效果基本不受气流速度影响。 五、空气净化的工艺流程 空气过滤效率和过滤器各种参数在过滤流程选择前要进行精确计算以作为重要依据，并要结合各种实际情况考虑选择。 空气压缩冷却过滤流程 1-—粗过滤器；2-—压缩机；3-—贮罐；4-—冷却器；5-—总过滤器 五、空气净化的工艺流程 特点：流程简单，设备少 适用：北方寒冷干燥地区 两级冷却、分离、加热的空气除菌流程 1—粗过滤器；2—压缩机；3—贮罐；4，6—冷却器；5—旋风分离器；7—丝网除沫器；8—加热器；9—主过滤器 五、空气净化的工艺流程 特点：两次冷却、两次分离、适当加热，高效但设备较多。 适用：基本适用于各个地区。 高效前置过滤空气除菌流程 1—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—主过滤器 五、空气净化的工艺流程 特点：一次冷却分离，有前置高效过滤器 适用：无菌要求高的发酵工厂 条件 数量 畜舍 1~2×106 宿舍 20 000 城市街道 5 000 市区公园 200 海洋上空 1~2 北极 (北纬80°) 0 表5-11 不同条件下1 m3 的含菌量（引自周德庆，微生物学教程） 生产区分类 洁净级别/级① 每升空气中≥0.5微米尘粒数 每升空气中≥5微米尘粒数② 菌落数/个③ 控制区 100000级 ≤3500 ≤25 ≤10 洁净区 10000级 ≤350 ≤2.5 ≤3 1000级 ≤35 ≤0.25 ≤2 100级 ≤3.5 0 ≤1 表5-12　环境空气洁度等级 注：①洁净室空气洁净度等级的检验，应以动态条件下测试的尘粒 数为依据。 ②对于空气洁净度为100级的洁净室内大于等于5微米尘粒的计 算应进行多次采样。当其多次出现时，方可认为该测试数值 是可靠的。 ③采用9cm平板暴露30min，37℃培养24h得结果。 尘粒数以尘埃粒子计数器检测。 图5-9 一种激光尘埃粒子计数器及其性 能参数 型号 CLJ-BⅡ 采样流量 2.83L/min 检测范围 100