第三讲 净化除菌设备.ppt

第三章 空气净化除菌设备 讲授内容 空气中微生物的分布和发酵工业对空气无菌程度的要求 空气除菌的方法 介质过滤除菌的机理 介质过滤除菌的工艺 介质过滤除菌的设备及计算 【教学目的与要求】了解发酵工业对空气除菌的要求，掌握空气除菌的方法、流程及设备和设计计算。 【教学重点与难点】空气除菌的方法、介质过滤除菌工艺流程、设备和计算。 思考题: 1.名词解释:过滤除菌效率 穿透率 2.设计一适合南方环境的空气净化流程，并说明理由。 过滤除菌流程有那些?特点和适用范围 3.过滤除菌的要求 4.提高过滤效率的措施 5.过滤器计算 某发酵罐通风量为15m3/min，发酵周期100h，设计一台的棉花过滤器，(已知空气流速=0.1m/s，此时过滤常数K’=13.5/m) 进入过滤器的空气含菌量是5000个/m3，求到罐率为0.1%(即1000次发酵周期漏进一个杂菌)。计算过滤器的滤层厚度和直径。 第一节 空气中微生物的分布和发酵工业对空气无菌程度的要求 一、无菌空气的概念 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。此种空气称为“无菌空气”。 二、空气中微生物的分布 空气中的含菌量随环境不同而有很大差异： 一般干燥寒冷的北方空气中的含菌量较少，而潮湿温暖的南方则含菌量较多； 人口稠密的城市比人口少的农村含菌量多； 地面又比高空的空气含菌量多。 空气中微生物的种类及大小 各地空气中所悬浮的微生物种类及比例各不相同，数量也随条件的变化而异，一般设计可认为大气中微生物含量为103~104个/m3进行计算。 三、生物工业生产对空气质量的要求 包括两个内容： 操作环境净化要求 通入发酵罐的无菌空气的要求 三、发酵对空气无菌程度的要求 各种不同的发酵过程，对空气无菌程度的要求也不同。影响因素是比较复杂的，需要根据具体情况而订出具体的工艺要求。 一般按染菌机率为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。 四、空气含菌量的测定 培养法：微生物学中已介绍过 光学法 ：用粒子计数器通过微粒对光线的散射作用来测量粒子的大小和含量。 第二节 空气除菌的方法 辐射灭菌 加热灭菌 静电除菌 介质过滤除菌 一、辐射杀菌 1、原理 α射线、X射线、β射线、γ射线、紫外线、超声波等从理论上都能破坏蛋白质，破坏生物活性物质，而起到杀菌作用。 常用的是紫外线，波长253.7~265nm杀菌力最强，杀菌强度与紫外线强度呈正比，与距离的平方成反比。 2、应用范围 用于空气对流不大的环境：无菌室和医院手术室。 3、缺点 杀菌效率较低，杀菌时间较长。一般要结合甲醛熏蒸或苯酚喷雾来保证无菌室的无菌程度。对霉菌甲醛效果稍差、一般采用硫磺熏蒸。 二、加热灭菌：热杀菌是有效、可靠的杀菌方法。 利用压缩热进行空气灭菌的流程图 空气进口温度为21℃，出口温度为187~198℃，压力为0.7MPa。 但采用蒸汽、电加热空气杀菌，经济上不合理。 三 静电除菌 利用静电引力吸附带电离子达到除菌除尘目的。 优点 1、除尘效率效果好，最佳条件下对1微米的微粒可达99%，一般在85%~99%。 2、耗电少。每处理1000m3空气耗电0.2~0.8kW。 3、阻力小设备不大。 30~150Pa， 4、 染菌率低，平均低于10~15％ 缺点：维护安全技术措施要求高，设备庞大 、一次性投资大。捕集率尚嫌不够，需要采取其它措施。 由两部分组成:电离部分、除尘部分。 四.过滤除菌 最常用的方法 采用定期灭菌的干燥过滤介质阻截流过的空气中的微生物、尘埃达到除菌目的。 孔隙大于微生物直径 按孔隙两类 需要一定的滤层厚度 孔隙小于微生物直径 绝对过滤 绝对过滤在发酵工业应用广泛，Millipor公司0.22μm膜过滤器，可反复进行蒸汽杀菌，英国的DH公司（Domnick Hunrev）可直接除去噬菌体0.01μm 。 材质为 聚偏氯乙烯、聚四氟乙烯、超细玻璃纤维 第三节 介质过滤除菌的机理 一个空气过滤器的功能是从气体中去除污染物（微生物）以使达到所需的气体的无菌程度。 过滤器经常被认为是一种简单的网或筛子， 过滤/分离是在一个平面上进行的。