第02章空气除菌设备.ppt

生物工程设备 目录 第一章 培养基的制备设备 第二章 空气除菌设备 第三章 生物反应设备 第四章 生物产品干燥设备 第五章 固-液分离设备 第六章 萃取设备 第七章 层析和离子交换设备 第八章 蒸发和结晶设备 第九章 生物制药生产GMP规范要点 第二章 空气除菌设备 第一节 发酵工厂对无菌空气的要求 第二节 空气除菌的方法及原理 第三节 空气除菌的工艺流程 第四节 空气除菌流程设备 第一节 发酵工厂对无菌空气的要求 一、空气中的微粒及微生物 二、发酵工厂使用无菌空气的指标 一、空气中的微粒及微生物 二、发酵工厂使用无菌空气的指标 第二节 空气除菌的方法及原理 一、空气除菌的方法 二、过滤除菌的机理 三、过滤介质的类型 一、空气除菌的方法 二、过滤除菌的机理 三、过滤介质的类型 第三节 空气过滤除菌的工艺流程 一、两级冷却、加热除菌流程 二、冷热空气直接混合式空气除菌流程 三、高效前置过滤空气除菌流程 四、利用热空气加热冷空气的流程 第四节 空气除菌流程设备 学习要求 1.了解发酵工厂对净化空气的要求。 2.掌握空气除菌的方法及原理。 3.掌握空气除菌工艺流程。 4.掌握空气除菌设备及结构。 * * 主讲：潘康成 四川农业大学动物医学院生物工程系 制作 潘康成 2008年4月28日 潘康成制作 潘康成制作 潘康成制作 潘康成制作 潘康成制作 空气中的微生物多为细菌、细菌孢子, 也有真菌孢子、酵母和少量病毒。其大小从几μm到几百μm不等。小的微生物附在空气中的灰尘上。灰尘大小平均约为0.6μm。粗滤器可将粗微粒除去，0.5-2.0μm的微粒及细菌微生物由空气过滤器除去。空气中微生物的数量与温度及其他环境条件有关。城市密度较高，农村和山区较低，工厂附近主风向上游密度为较低。工业区，尘埃微粒数约109-1010个/m3。 虽然各地所含悬浮的微生物种类以及比例不同，数量也随条件的变化而变化， 一般以空气含量为103-104个/m3 ，每上升2.5-3m，减少一个数量级。在设计空气除菌设备时空气微生物的数量可认为是103-104个/ m3来进行计算。 潘康成制作 1.压缩空气的压强 要求控制在0.2-0.35MPa。 2.空气流量 空气流量是根据车间发酵罐容积来确定。 3.空气温度 要求控制在比发酵温度高出10℃左右。 4.空气湿度 要求控制低于70%。 5.空气洁净度 不同的发酵过程，由于所用菌种的生长能力强弱、生长速度的快慢、它的分泌物的性质、发酵周期的长短、培养物的营养成分和pH值的差异，对所用的无菌空气的无菌程度有不同的要求。一般情况下，常按染菌机率为10-3来计算,即1000次发酵周期所用的无菌空气只允许1-2次染菌。 通常细菌繁殖一代只需20-30分钟，如果进入一个细菌，则繁殖15小时后，细菌数可达到109个。这样大量的杂菌就必然使发酵受到严重干扰或发酵失败，故计算时常以进入1-2个杂菌即失败作为空气无菌度的依据。 潘康成制作 潘康成制作 1.加热灭菌法 2.辐射灭菌法 3.化学灭菌法 4.静电除菌法 5.过滤除菌法 加热灭菌是有效、可靠的一种灭菌方法，虽然细菌芽孢有耐热性，但在高温时218℃时24秒内可被破坏、被杀死。但采用蒸汽或用电来加热大量的空气，以达到灭菌目的，则需要消耗大量的能源和增加大量的热交换设备，这是不经济的。 理论上声波、高能阴极射线、X射线、γ射线、β射线和紫外线都可用于空气灭菌，其灭菌的机理认为是破坏微生物菌体内的蛋白质活性而起作用，但设备投资较高，因此在发酵工业中还很少采用。 现主要采用紫外线用于无菌室、医院手术室等空气对流不大的环境，但杀菌效率较低，杀菌时间较长，一般需要结合甲醛蒸汽消毒或苯酚喷雾等来保证无菌室有较高的无菌度。 把少量杀菌剂（如苯酚、环氧乙烷、重金属盐、新洁而灭等）溶于水中，使空气在杀菌剂溶液中通过或喷洒于空气中以消灭空气中的微生物。但杀菌后空气带入的杀菌剂对发酵罐内生长的微生物同样具有杀灭或抑制作用，从而影响发酵效果。因此，使用化学灭菌法生产无菌空气后，必须除去夹带杀菌剂的水汽和雾，故在发酵工业上少用。 静电除菌作用原理：如图: 特点是：能量消耗少，处理1000m3的空气只耗电0.4-0.8kW；空气压头损失小，约为400-2000Pa；对于1μm的尘粒捕集效率可达99%以上。 缺点是设备较庞大，对小于1μm微粒效率不是很明显。 介质过滤除菌是发酵制备无菌空气广泛采用。 是采用定期灭菌的过滤介质来阻截流过空气所含的微生物，从而取得无菌空气。 常用的过滤介质：棉花、活性碳、玻璃纤维