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任务三 无菌空气的制备 一 、无菌空气 1、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、空气除菌方法 1.加热灭菌:采用加热手段(电、蒸汽、空压机)将空气加热到灭菌温度进行灭菌。 2.静电除菌:被电离的空气离子在向电极快速移动过程中撞击上空气中的尘埃、菌体后,使菌体、尘埃移向电极,最终沉降吸附在电极上,以达到除尘除菌的目的。 3.介质过滤除菌:实际使用时根据具体发酵选用除菌方式,一般常用过滤除菌的方法。 三、介质过滤除菌 按过滤机制不同可分为绝对过滤和深层过滤。 绝对过滤:是利用微孔滤膜,其空隙小于0.5μm,甚至小于0.1μm 深层过滤:以棉花、玻璃纤维、活性炭为过滤层。 四、空气过滤器类型 1、分类 1)以纤维状物(棉花、玻璃纤维、涤纶、微尼纶等)或颗粒状物质(如活性炭)为介质所构成的过滤器. 特点:过滤层厚度大,体积大,压力降大,操作麻烦 2)以微孔滤纸、滤板、滤棒构成的过滤器。 特点:过滤层薄、体积小、压降小,操作简单,价格贵 2、过滤器的结构类型 五、空气过滤流程 1、对空气的要求 无菌、干燥、有一定的温度,一定的压力。 高空取气管 为远离地面几十米的管子。 每升高10米,空气中杂菌降低一个数量级。因此从高空取气要比从低空取气有利得多。 5、典型的空气除菌流程 1)将空气冷却至露点以上的流程 适用范围:气候干燥地区 露点温度是指空气在水汽含量和气压都不改变的条件下,冷却到饱和时的温度。形象地说,就是空气中的水蒸气变为露珠时候的温度叫露点温度。 露点温度本是个温度值,可为什么用它来表示湿度呢? 这是因为,当空气中水汽已达到饱和时,气温与露点温度相同;当水汽未达到饱和时,气温一定高于露点温度。所以露点与气温的差值可以表示空气中的水汽距离饱和的程度。在100%的相对湿度时,周围环境的温度就是露点温度。 露点温度越小于周围环境的温度,结露的可能性就越小,也就意味着空气越干燥。 2)高空采风、两次冷却、两次分油水、适当加热流程 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。 第一冷却器:旋风分离器 第二冷却器:丝网分离器 3)冷热空气直接混合式空气除菌流程 空气净化的流程 吸气口吸入的空气先经过压缩前的过滤 进入空气压缩机(120?150°C) 冷却(20?25°C),除去油、水,再加热至30 ?35°C。 最后通过总过滤器和分过滤器,获得洁净度、压力、温度和流量都符合要求的无菌空气。 作业: 1、简述空气介质过滤除菌机理 2、试画出适合空气湿含量较大地区所需的一种空气预处理流程(要有文字描述) 考试改革(10%) 以宿舍为单位完成课件,要求: 1、内容:染菌原因、预防、判断、处理等。 2、勿面面俱到,选择1-2部分讲授即可。 3、时间控制在10分钟。 4、6月1日前完成。 《生物制药工艺技术》 2、空气中的微生物 含量、种类随空气状况而异; 含量,北方少,南方多,高空少,城市多,农村少 就种类而言,通常细菌芽孢、霉菌孢子居多;空气中的微生物一般附着在尘埃、雾滴上。 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,一般设计时以含量为103~104个/m3进行计算。 空气过滤机理 空气过滤的机理:属于介质过滤,制药工业空气净化所采用滤材有玻璃纤维、泡沫塑料、无纺布等,其过滤机理有下述几种。 1)拦截作用:尘粒即被纤维阻留。 2)惯性作用:含尘气体通过纤维时,气体流线发生绕流,但尘粒由于惯性作用径直前进与纤维碰撞而附着。这一作用随气速和粒径的增大而增大。 3)扩散作用:布朗运动。尘径越小、气速越低,扩散作用越明显。 4)静电作用:含尘气流通过纤维时,由于摩擦作用,尘粒和纤维都可能带上电荷,由于电荷作用,尘粒可能沉积在纤维上。 5)其他:重力作用,分子间力等。 二、空气的预处理 目的: 提高压缩前空气的洁净度 去除压缩后空气中的油和水 1. 提高压缩前空气的洁净度 (1)提高空气吸气口的位置 (2)在空气入口处设置粗过滤器 ——捕集较大的灰尘颗粒,并保护空压机。 2.空气压缩和压缩空气的冷却 (1)空气压缩:克服输送过程中过滤介质的阻力并维持一定的气流速度。 (2)压缩后空气温度显著上升,需冷却。 因为 压缩后的高温空气能引起过滤介质的炭化或燃烧 增大发酵罐的降温负荷 增加培养液水分的蒸发 一般用列管式冷却器进行冷却。 空
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