设备教案(4,5)空气除菌流程

紫外线有很强的杀菌力，但穿透力很弱，一 张薄纸即可完全挡住紫外线，因此待灭菌物 品必须置于紫外光直接照射下，而且在一定 范围内作用强度与距离平方成反比。 此外，紫外线对人体组织有一定刺激作用， 眼睛、皮肤受照射后会产生某些症状，所以 工作人员在无菌室操作时应关闭紫外灯
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4.介质过滤除菌

过滤除菌：用定期灭菌的干燥过滤介质 来阻截流过的空气中所含有的微生物， 取得无菌空气。

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棉花活性炭过滤器的过滤效率可达99%. 其过滤介质装填为： 上部和下部装填棉花，其厚度为总过滤层的 2* （ 1/4~1/3 ），中间再装入 1/2~1/3 厚度的 活性炭。一般棉花的填充密度为 150~200 公 斤/米3，活性炭40~450公斤/米3。 孔板 —— 金属丝网—— 麻布织品——棉 花——麻布织品——活性炭——麻布织品— —棉花——麻布织品——金属丝网——孔板
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在环境污染比较严重的地方，要考虑改变吸 风的条件，以降低过滤器的负荷，提高空气的 无菌程度；
在温暖潮湿的南方，要加强除水设施，以确 保和发挥过滤器的最大除菌效率； 在压缩机耗油严重的设备流程中则要加强消除 油雾的污染等等。
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二、空气除菌流程分析

要保持不受油、水干扰则要有一系列冷却、 分离 、 加热的设备来保证空气的 温度 30-
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过滤介质和过滤器的结构

过滤器的结构
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一、对空气除菌流程的要求

要制备较高无菌程度，具有一定压力的无菌空气， 它的流程设备有空气压缩机。 附属设备要求尽量采用新技术，提高效率，减少 设备，精简设备投资、运转费用和动力消耗，简 便操作。
流程的制订就根据所在的地理、气候环境和设备 条件而考虑。
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（二）两级冷却、分离、加热的空气 除菌流程

采用二次冷却、二次分离和适当加热的工艺流 程。 （1）第一次冷却后，大部分的水、油结成大 颗粒，用旋风分离器分离。 （2）第二次冷却后，颗粒较小的雾粒用丝网 分离器分离。


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（二）两级冷却、分离、加热的 空气除菌流程

适应各种气候条件,提高除菌效率

作用：产生连续的有一定压力的压缩空气。
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空气贮罐

作用：消除脉冲，稳压
利用重力沉降作用分离油雾， 应下进上出。
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气-液分离器

其内部同时采用直接拦截， 惯性碰撞，布朗扩散及凝 聚等机理，能有效地去除 空气中的水、油雾、尘埃， 内部不锈钢丝网可清洗， 使用寿命长。
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析水设备（气-液分离设备）
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棉花经过多次加热灭菌后，颜色逐渐变深， 靠近过滤器壁的棉花，因经受夹层蒸汽的烤 干，受热更为剧烈，更容易变成粉末，而被 空气带走，造成过滤层有缝隙，使过滤层疏 松而漏风．甚至还因过高的压力和过长时间 的烘烤而引起棉花活性炭着火的事故。
来自百度文库
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预习

通风与溶氧传质
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2、空气除菌流程 1）空气压缩冷却过滤流程
(适用于气候寒冷，相对湿度较低的地区)
粗过滤器
电 机
空压机
贮 罐
冷却器
过滤器
空气压缩冷却过滤流程
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此流程由空压机、冷却器、过滤器组成，设备 比较简单，适用于气候寒冷 , 相对湿度较低的 地区。 将空气压缩后，适当冷却，使其相对湿度在 50%— 60%，温度在 30 ℃ — 40 ℃后，就可以 进过滤器 因空气中的湿含量较低，经压缩后温度也不会 升的很高，冷却至 30-40℃，相对湿度仍可保 持在60%以下，从而保证了过滤设备的过滤除 菌效率。
从可靠性，经济适用与便于控制等方面考虑，目前仍 以介质过滤法较好，也是大多数发酵厂广泛采用的 方法。

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空气过滤除菌介质

１、棉花 ２、玻璃纤维 ３、活性炭 ４、超细玻璃纤维纸 ５、石棉滤板 ６、烧结材料过滤介质 ７、新型过滤介质
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过滤介质的分类
（1）绝对过滤介质：介质的孔隙小于细菌等 微生物的直径 （2）深层过滤介质：介质的孔隙大于细菌等 微生物的直径，必须有一定的厚度。
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过滤器的结构

１、棉花—活性炭过滤器
棉花 是最常用的过滤介质，通常要用纤维不太长
的原棉，因为它具有一定的弹性，虽然几经湿热灭 菌，干燥后仍能保持原有的疏松状态。棉花的过滤 阻力较活性炭大（10~12倍）。 活性炭通常被加工成粒状，其过滤效率比棉花低， 但具有阻力小，吸附力强（可吸附空气中有害物质， 如油、水）的特点，通常与棉花介质一起使用，减 少过滤层的阻力。

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粗过滤器
1 、安装在空压机之前，对空气进行初步过滤 (strain 粗滤)

2 、作用：捕集较大的灰尘颗粒，防止空压机 受损，延长使用寿命；减轻总过滤器的负荷。 3 、常用：布袋，填料式，油浴洗涤器，水雾 除尘器

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空压机(compressor)

工业发酵用的压缩空气是2～3kg／cm2的低压 空气。目前常用的是往复式空压机，最好选 用水冷式和无油润滑的。涡轮空压机能提供大 量2～3kg／cm2的压缩空气，耗电省，是最理 想的设备。
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无菌空气标准：将空气中含有 0.3微米以上 的微粒全部除掉。 在工程设计中一般要求1000次使用周期中 只允许有一次染菌。 设计空气过滤标准：1/1000失败率。


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空气除菌的方法


空气除菌:除去或杀灭空气中的微生物。 （一） 热杀菌 （二） 辐射杀菌 （三） 静电除菌
作用原理 适用范围
旋风分离器
离心力沉降
﹥10微米
丝网除沫器
惯性拦截分离
﹤10微米
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空气冷却器：立式列管换热器（管程、壳程）

空气过滤器 常用的过滤介质：棉花，活性炭、烧结材料、 玻璃纤维
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过滤器失效

压缩空气进入过滤器后便引起活性炭颗粒 之间相互顶撞与摩擦，久而成为粉末(灰 化)，活性炭的体积也逐渐变小，于是过滤 器内的空间逐渐增大，到达-定程度时，便 会发生棉花成90°翻身现象。这样空气便 会未经过滤而进入罐内，引起染菌。
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粗过滤器
旋 风 分 离 器
空压机 电 机
贮 罐
冷却器
冷却器
丝 网 分 离 器
加热器
过滤器
两极冷却分离加热空气除菌流程
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（三）前置高效过滤除菌流程

空气先经中效、高效过滤后，再进空压机。 特点：无菌程度高。
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高效过滤器
电 机
空压机
贮 罐
冷却器
丝网 分离 器
加热器
过滤器
前置高效过滤除菌流程
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(四)具有热交换的空气预处理流程
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用冷却后的压缩空气与空压机出口处温度高的 压缩空气进行热交换，以节约热能和冷却水， 使能量利用合理。
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5）冷热空气直接混合式预处理流程


在中等湿含量地区可采用空压机出口的热空气 部分冷却析水，另一部分直接与冷却析水后的 空气混合，保证空气进过滤器对温度和相对湿 度的要求。 优点：冷却水用量少，并无加热设备，对热能 利用经济合理。 缺点：操作要求高，须经常根据不同气候条件 改变两部分气体的混合比，以达到混合后进过 滤器的条件（温度，相对湿度）
（四） 过滤除菌 （五）化学药品杀菌
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1、热杀菌

原理：基于加热后微生物体内的蛋白（酶） 热变性而得以实现。 热空气进入培养系统之前，一般均需用压 缩机压缩，提高压力。
空气压缩后温度能达到200度以上，保持一 定时间后，便可实行干热杀菌。 利用空气压缩时所产生的热量进行灭菌 的原理对制备大量无菌空气有特别意义。
2-2 空气介质过滤除菌设备


1 、简述空气介质过滤除菌流程，并图示其中 三种 2、说出压缩空气预处理的设备的工作原理
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空气除菌


工业发酵对空气处理的要求随发酵产品和菌 种不同而异。 半固体制曲和酵母生产中无菌要求不十分严 格，一般无需复杂的空所净化处理； 密闭的深层通气发酵需严格的纯净培养，进 入发酵罐前空气必须进行冷却、脱水、脱油 和过滤除菌等处理。
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2．辐射杀菌

最常用的是用 紫外光线 进行无菌室灭菌。 253.7nm波长的紫外线具有极强烈的杀菌 效力，它的主要作用是使微生物的 DNA分 子产生的胸腺嘧啶的二聚体，导致细胞死 亡。 无菌室常用的紫外灯功率为 30W，安装在 操作台上方一米左右高处，每次照射 1530min既可。
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发酵生产中制备无菌空气的大致 过程
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空气介质过滤除菌设备
(一）空气取气口的高度与位置 高空取气管是远离地面几十米的管 子。一般而言，地面附近空气中所 含的 微生物和灰尘等均比高空空气 中含的多，据资料介绍，每升高10 米，空气中杂菌可降低一个数量级， 因此从高空取气要比从低空取气有 利得多。 高度：较高位置 位置：远离污染（发酵罐尾气的放空 口，锅炉烟道气排出口）
40℃，相对湿度在50%～60%的条件下过滤。
相对湿度 绝对湿度
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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度） 冷却（20-25度），除去油、水，再加热至30-40 度。

最后通过总过滤器和分过滤器除菌，获得洁净度、 压力、温度和流量都符合要求的无菌空气。