2015第二章节 空气净化除菌及除菌设备..ppt

第二章 空气净化除菌 及除菌设备;1.空气中微生物的分布 ;2.生物工业生产对空气质量的要求 ;空气洁净级数;4.空气除菌方法 ;热杀菌;静电除菌; 介质过滤除菌是使空气通过经高温灭菌的介质过滤层，将空气中的微生物等颗粒阻截在介质层中，而达到除菌的目的。 目前生物工业生产中最常用、适用的空气除菌方法。 常用的过滤介质有棉花、活性炭、超细玻璃纤维、石棉滤纸、PVA烧结材料过滤介质、烧结金属过滤介质等。; (1)惯性冲击滞留作用机理: 设:纤维直径为df， 纤维滞留微粒的宽度为b， b与流速?有关，受颗粒运动 惯性决定。b是颗粒由于惯性 碰撞而被捕集的最大宽度， 也就是如果在大于这个宽度的 地方的颗粒被捕集，将不是由 于惯性碰撞而被捕集。 即:设在一定流速下的截面宽 度为b，意味着在这范围内通 过的颗粒都会由于惯性碰撞而 被纤维捕集。; 质量是惯性的量度， 质量大惯性大，惯性可 用动量m?来表示。 气速越大，惯性越 大，受气流换向干扰小， 易被截留从而b大。 所以b的最大值为df， 而在一定流速下的截留宽 度，又是在该流速下由于 惯性碰撞捕集的最大宽 度。 则惯性捕集效率为： ?I＝b/df;惯性捕集效率： ?I＝b/df 由于b很难计算，采用试验的方法来测定惯性捕 集效率。也可通过测出气体、颗粒的各项参数来 计算?I，通过试验知，气体流速?是影响?I的重要 参数，在一定条件下（df、dp、t)，改变气体流 速?，可改变惯性影响?I。 当?I＝0时，即b=0；当?o＝?c时，为临界速度。 ?o＝?s/(1-?) 实践证明，?I是微粒惯性力的无因次准数?的函 数：?I＝f(?) 其中:;(2)拦截滞留机制?R; Re=df?o?/? ?R～Re有关，试验得出?上升， Re上升推出?R 稍高；?随?的下降还略有上升。 以上两种机制?o都随?下降而?下降，导致矛盾。 提出另一机制。 3.布朗扩散作用机制?D 在静止气体或气速很低的条件下，菌体颗粒按布朗运 动，由于左、右振动碰到纤维而被粘住。 ?下降导致布 朗运动更明显，导致?D上升，所以在低?下，由于?D上升 导致?上升，从而解释了上述现象。;(c)扩散; 利用惯性、拦截和扩散作用除去颗粒或液滴的纤维工作原理;过滤除菌效率(η)与气速(vs)的关系;6.除菌效率; 因此,Huqnphrey法就是: 以?o=?D作为设计过滤器效率的依据。 在?c时，以?R作为整个单纤维捕集效率值，此时?为最低值。 Huanphrey法之所以取?c作为设计流速，考虑到发酵过程中所需空气量不同，在过滤床中的?有时快，有时慢，那么按照最低点设计，比较保险，保证在较大气速下，?也不会变化太大，使过滤器在负荷波动时有足够的过滤效率。;2) Davies法;第二节 一般空气除菌流程介绍 一、一级冷却的空气除菌流程;;空气压缩冷却过滤流程;二、两级冷却、分离、加热的空气除菌流程;制备无菌空气的大致过程;除菌流程中设备的作用 1.提高压缩前空气的洁净度.主要措施有： (1)提高空气进口位置。每提高3.05m，微生物含量 减少一个数量级，加强吸入空气压缩前的过滤。 (2)安装粗滤器。 2.提高空气的压力。目的是克服管路、设备的压差损失?P，无菌空气进入有一定液位的发酵罐，需一定压力，故需安装空压机。 3. 除去水、油。为保证进入过滤器的空气保持相对湿 度为?＝50～60％左右，需除去空气中夹带油、水。 因有油滴、雾滴不仅带有微生物，还会使过滤器的过滤介质受潮，降低过滤效率。安装气液分离器。; 4.满足工艺要求的温度和湿度： 经压缩后，气体温度很高，相对湿度较低， 但不能直接进入过滤器。因为温度过高，介质 承受不了，易焚烧而造成过滤失效，需先经冷 却析水，从而需冷却器。 潮湿空气进入过滤介质也使介质易受潮而粘 在一起而失败，故应进行加热需要加热器。 从而保证工艺条件所要求的温度和相对湿度。;特点 ：两次冷却、两次分油水、适当加热。空气第一次冷却到30～35℃，第二级冷却至20～25℃，经分水后加热到30～35℃，因为温度升高，相对湿度下降。;三、冷热空气直接混合式空气除菌流程;空气除菌流程 冷热空气直接混合式空气除菌流程;;设:未被冷却的空气占总量的y%; 压缩空气的状态(x2,t2,φ2); 冷却空气的状态(x3,t3,φ3); 混合后空气的状态(x4,t4,φ4) 则: yx2+(1-y)x3=x4;空气除菌流程 前置高效过滤除菌流程;第三节 空气介质过滤除菌设备 1.粗过滤器