发酵工艺学 第四章 .ppt

第三节 空气除菌 一 空气中的微生物 二 空气除菌方法 三 典型的空气除菌流程 四 空气过滤设计 4）空气含菌量测定 难以准确测定，一般采用培养法和光学法。 目前我国采用Y-09－1型粒子计数器，是利用微粒对光线散射作用来测量粒子大小和数量的。总菌数的测定；重叠细菌则难以测准。 流程的分析计算 例题：某除菌流程，空气压力为4工程大气压，要求空气加热到35?C时相对湿度φ =60%，问第二级冷却器应至少把空气冷却到多少度(假定冷却后空气中水雾全部分离)？ 查表得知35?C时空气中的饱和水蒸汽分压是5619帕， 加热前冷空气的相对湿度φ＝100％。 查水蒸汽分压表知26 ? C水的蒸汽压为3371帕，就是说第二级冷却器至少应把空气冷却到26 ? C。 对于气候很干燥的地方，或寒冷的冬天，可将流程简化，只用第一冷却器，将空气冷却到35 ? C即可满足相对湿度φ＝60％而进过滤器。它所要求的条件是： 查表得知当6?C相对湿度是80％时，或12 ? C相对湿度60％时，水蒸汽分压为843.4帕。 高效前置过滤除菌流程 四 空气过滤器设计 1、惯性捕集作用 设df为纤维断面的直径，当微粒随气流以一定速度垂直向纤维方向运动时，因障碍物(介质)的出现，空气流线由直线变成曲线，即当气流突然改变方向时，沿空气流线运动的微粒由于惯性作用仍然继续以直线前进。惯性使它离开主导气流；气流宽度b以内的粒子，与介质碰撞而被捕集。 纤维能滞留微粒的宽度区间b与纤维直径df之比，称为单纤维的惯性冲击捕集效率ηl。 b的大小由微粒的运动惯性所决定。微粒的运动惯性越大，它受气流换向干扰越小，b值就越大。同时，实践证明，捕集效率是微粒惯性力的无因次准数φ的函数：ηl=f（φ） 准数φ与纤维的直径、微粒的直径、微粒的运动速度的关系为： 由上式可见：空气流速v0是影响捕集效率的重要参数。在一定条件下(微生物微粒直径、纤维直径、空气温度)，改变气流的流速就是改变微粒的运动惯性力；当气流速度下降时，微粒的运动速度随之下降，微粒的动量减少，惯性力减弱，微粒脱离主导气流的可能性也减少，相应纤维滞留微粒的宽度b减小，即捕集效率下降。气流速度下降到微粒的惯性力不足以使其脱离主导气流对纤维产生碰撞，即在气流的任一处，微粒也随气流改变运动方向绕过纤维前进，即b＝o时，惯性力无因次准数φ＝1/16，纤维的碰撞滞留效率等于零，这时的气流速度称为惯性碰撞的临界速度vc。vc是空气在纤维网格间隙的真实速度，它与容器空截面时空气速度vs的关系受填充密度α的影响。 2、拦截捕集作用 此公式虽然不能完善地反映各参数变化过程纤维截留微粒的规律，但对气流速度等于或小于临界速度时计算得的单纤维截留效率还是比较接近实际的。 3、扩散捕集作用 4、对数穿透定律 （1） 将（1）整理，积分 （2） 或 （3） 5、介质层厚度的计算 6、K的计算（K值与纤维介质的性质、直径、填充率、气流速度以及菌体大小有关 ） （三）高效前置过滤除菌流程(无菌程度高) 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—总过滤器 １.它是利用压缩机的抽吸作用，使空气先经中效、高效过滤后，进入空气压缩机。经高效前置过滤器后，空气的无菌程度已达99.99％，再经冷却、分离，经主过滤器过滤后，空气的无菌程度就更高，以保证发酵的安全。 ２.高效前置过滤器采用泡沫塑料(静电除菌)、超细纤维纸为过滤介质，串联使用。 高空采风、两次冷却、两次分油水、适当加热流程  冷热空气直接混合式空气除菌流程 在过滤器中的滤层交错着无数的纤维，好像形成层层的网格，随着纤维直径减小，充填密度的增大，所形成的网格就越紧密，网格的层数也就越多，纤维间的间隙就越小。当带有微生物的空气通过滤层时，无论顺纤维方向流动或是垂直于纤维方向流动，仅能从纤维的间隙通过。由于纤维交错所阻迫，使空气要不断改变运动方向和速度才能通过滤层。 几种不同直径的微粒对不同直径纤维的临界速度。 气流速度降低到惯性捕集作用接近于零时，此时的气流速度为临界速 度。气流速度在临界速度以下时，微粒不能因惯性滞留于纤维上，捕 集效率显著下降。但实践证明，随着气流速度的继续下降，纤维对微 粒的捕集效率又回升，说明有另一种机理在起作用，这就是拦截捕集 作用。 直径很小的微粒在很慢的气流中