生物工程设备 第三章 无菌空气制备设备
过滤器直计算(D)： 下标1为空气压缩前的空气状态，下标2为压缩 进入过滤器的空气状态。
V1 P V2 P2 1 T1 T2
10 9807 303 V1 PT2 60 V2 1 0.0443 (m3 / s) T1 P2 293 392000
第二章 空气除菌与空气调节设备
好氧微生物在培养过程中需要消耗大量的 氧气，这些氧气通常由空气提供。根据国家药 品生产质量管理规范（GMP）的要求，生物制品、 药品的生产场地也需符合空气洁净度要求，并 有相应的管理手段。
第一节 空气除菌的原理与方法
一 .生物工业对空气质量的要求 1 .空气中微生物的分布 地域（南方与北方、城市与乡村） 季节
6 .一次冷却和析水的空气过滤流程
将压缩空气冷却至露点以下，析出部分水分， 升温使相对湿度为60％，再进入空气过滤器， 采用一次冷却一次析水。
二.空气介质过滤设备及设计计算
只讨论选择设备时的一些原则和计算方法。原因是完 成同一任务的设备类型很多。 （一）粗过滤器 1.安装位置 2.常用型式：布袋过滤器、填料式过滤器、油浴洗涤 和水雾除尘等 （二）空压机： 1.作用：提供0.2~0.3MPa的压力，大量的低压理想空 气 2.形式： 涡轮式：出口压力0.25~0.5MPa，出口风量较稳定； 往复式：出口压力不稳定。多缸稳定。须用润滑油， 空气中带油污粒子，须改善油污污染问题。
2 .发酵用无菌空气的质量标准
（1）连续提供一定流量的压缩空气； （2）空气的压强（表压）0.2-0.35MPa； （3）进入过滤器之前，空气的相对湿度小于70％； （4）进入发酵罐的空气温度可比培养温度稍高 （ 5）压缩空气的洁净度，取失败率为10－3。
3.空气含菌量的测定
（1）光学法－粒子计数器（0.3～0.5μm)微粒的 各种浓度,测得结果是空气中的灰尘 和微生物，不准确 （2）培养法－－微生物培养（准确培养的活微生 物）
二.空气净化除菌方法
（一）空气除菌方法 1 辐射杀菌 α－射线、χ－射线、β－射线、γ－射线、紫 外线、超声波等从理论上都能破坏蛋白质等生物活 性物质，从而起到杀菌的作用。辐射灭菌目前仅用 于一些表面的灭菌及有限空间内空气的灭菌，对于 大规模空气的灭菌还无法应用。 2 热杀菌 空气进入发酵罐之前，一般匀需用压缩机压缩， 提高压力。利用空气压缩时放出的热量进行保温灭 菌。见流程
（五）空气冷却器：
1.作用 2.种类：列管式、沉浸式、喷淋式
（六）空气过滤器（设计适用的过滤器） 1.空气除菌效率（衡量过滤设备的过滤效能的指标）： 滤层所滤去的微粒与原来微粒数的比值。
N1 N 2 N2 1 N1 N1
N1 — _过滤前空气的微粒数； N2 — 过滤后空气的微粒数 2.穿透率
V2 0.0443 D 0.75(m) 0.785 s 0.785 0.1
压力损失(▽P)计算： υo=υ(1－α)=1/(1－0.08)=0.109（m/s） 进入过滤器密度：
2
1 PT2 1
T1 P2
1.293 1 303 3 4.67 (kg / m ) 273 4
3 .高效前置过滤空气除菌流程
特点：采用高效率的前置过滤设备，减轻主过滤器的 负担。
4 将空气冷却至露点以上的流程
将空气冷却至露点以上，使进入过滤器的空气相对湿
度60－70％以下。适用于北方和内陆气候干燥地区。
5.利用热空气加热冷空气的流程
利用压缩后的热空气和冷却后的冷空气进行热交换， 使冷空气的温度升高，降低相对湿度。 特点：对热能的利用合理，但加热面积要足够大才 能满足要求。
第二节 空气介质过滤除菌设备及计算 一 .介质过滤除菌流程 （一）空气除菌流程的确定： 1.根据发酵生产对无菌空气的要求（无菌程 度、风温、风湿及风压） 2.采气环境的空气条件、空气性质 3.所用除菌设备的特性
（二）空气除菌流程
1 .两级冷却、加热除菌流程 是一个比较完善的空气除菌流程，可适应各种气 候，尤其适用于潮湿地区。它能充分地分离油水，使 空气达到相对湿度较低下进入过滤器，提高过滤效果.
Q D 0.785 s
Q-通风量（m3/s)(注意：总过滤器一般用2~4个并联， Q是单个的通风量）。
6）深层过滤器的安装结构
孔板 金属丝网 麻布 棉花 活性碳
例题:
设计一台通风量为10m3/min的棉花过滤器，空 气压强为392KPa(绝对压力），通入过滤器的空气 含菌量是5000个/m3，发酵周期100小时，要求发酵 1000罐漏入一个杂菌，工作温度30℃。 解:选用16μm棉花作过滤介质，填充系数为8%，空 气流速υo=0.1m/s。由表查的过滤常数K=13.5m-1。
N2 N1
'
影响过滤效率的因素很多：微粒的大小、过滤介质的 种类和规格、介质的填充密度、过滤介质厚度及所通 过的空气气流速度有关。
3.空气过滤除菌的对数穿透定律（过滤规律）
研究空气过滤器的过滤规律时为了简化做了四个假 定条件下：（1）流经过滤介质的每一纤维的空气 流态并不因其它临近纤维的存在而受影响；（2） 空气中的微粒与纤维表面接触后即被吸附，不再被 气流卷起带走；（3）过滤器的过滤效率与空气中 微粒的浓度无关；（4）空气中微粒在滤层中的递 减均匀，即每一纤维层除去同样百分率的微粒数。 在这些假定条件前提下发现，空气通过单位滤 层后，微粒下降的浓度与进入空气的微粒浓度成正 比。 即对数穿透定律
对数穿透定律：
空气通过滤层，其微粒数随着滤层的厚度 逐渐降低，即：
N2 ln KL N1
N－滤层中空气的微粒浓度，个/m3. L– 过滤介质的厚度，m。 dN/dL-----单位滤层除去的微粒数，个/m3. K---过滤常数
L
dN KN dL
N2 过滤介质 N1
对数穿透定律公式揭示了深层介质过滤 除菌时进入滤层的空气微粒浓度与穿过滤层 的微粒浓度之比的对数是滤层厚度的函数。 常数K值与多个因素有关，如纤维种类、 纤维直径、填充密度、空气流速、空气中微 粒的直径等，通常可选择特定的条件通过实 验方法求得。课本381页表3－1－2，3－1－3等
对df=14μm的玻璃纤维，填充系数8%，在不同风速下测得K′
空气流速υs（m/s）0.03 K′ (1/m) 56.7
0.15 25.2
0.3 19.3
0.92 29.4
1.52 150
3.15 605
K值由计算求出：
4 (1 4.5 ) K 2 d f (1 )
4）深层过滤阻力（压力降）计算 2 m o
（三）空气储罐： 1.作用：消除压缩机排除空气量的脉冲，维持稳定空 压。 2.安装位置：紧安在空压机之后 3.有关计算：V容＝0.1~0.2 Vc. Vc—空压机排气量 （四）气液分离器： 1.作用：将空气中被冷凝成雾状的水雾和油雾粒子除 去。 2.种类：旋风式、填料式（利用填料拦截－丝网分离 器，填料种类很多－活性炭、焦炭、瓷环、金属 网、塑料网等）
2 P cL d f
L-过滤层厚度（m) ρ –空气密度（kg/m3) α –介质填充系数 υo –空气在介质空隙中的流速（m/s) υo=υs/(1－α) υs -空罐截面气速（m/s) df –介质纤维直径（m）
m –实验指数，棉花m=1.45； 19μm玻璃纤维,m=1.35 8 μm玻璃纤维,m=1.55 C –阻力系数，棉花C=100/Re; 玻璃纤维C=52/Re 5)深层过滤器直径计算
1.惯性撞击截留作用
当含有微生物颗粒的 空气通过滤层时，空气流 仅能从纤维间的间隙通过， 由于纤维纵横交错，层层 叠叠，迫使空气流不断改 变运动方向和速度。由于 微生物颗粒的惯性大于空 气，因而当空气流遇阻而 绕道前进时，微生物颗粒 未能及时改变它的运动方 向，而撞击并被截留于纤 维的表面。
2.拦截截留作用
当微粒直径小、质量轻，它随气流运动慢慢靠近 纤维时，微粒所在主导气流流线受纤维所阻改变流 动方向，绕过纤维前进，并在纤维的周围形成一层 边界滞留区，滞留区的气流流速更慢，进到滞留区 的微粒慢慢靠近和接触纤维而被黏附截留。拦截截 留的截留效率与气流的雷诺准数和微粒同纤维的直 径比有关。 3.布朗扩散截留作用 布朗扩散的运动距离短，在较大的气速、较大 的纤维间隙中不起作用，但在很慢的气流速度和较 小的纤维间隙中布朗扩散作用增加了微粒与纤维的 接触滞留机会。
空气中杂菌含量及分布
空气中含杂菌一般在103~104（个）/m3。杂
菌含量多少与地域、季节有关，南方多，北方少；
低空多，高空少；城市多，农村少；夏季多，冬
季少。为了获得含杂菌少的空气，工厂多采用采 风塔（高20多米）采风。 无菌空气要求 工厂对空气除菌，要求达到一定程度，通常 设计指标，通风1000罐次，只感染1个杂菌。
4 重力沉降 5 静电吸引力 惯性截留、拦截和布朗扩散的除菌作用较大， 重力和静电引力的作用较小。
气速与除菌效率的关系：当气流速度较小时，除菌效率
随气流速度的增加而降低，扩散起主要作用；当气流速度中 等时，可能截流起主要作用；当气流速度较大时，除菌效率 随空气流速的增加而增加，惯性冲击起主要作用；如果气速 过大η又会下降，可能是已扑集的微粒又被卷起的原因。
3 .静电除菌
利用静电引力吸附带电粒子而达到除尘 灭菌的目的。悬浮于空气中的微生物，大 多数带有不同的电荷，没有带电荷的微粒 进入高压静电场时都会被电离成带电微粒， 但对于一些直径小的微粒，所带的电荷很 小，当产生的引力等于或小于气流对微粒 布朗扩散运动的动量时，微粒不能被吸附 而沉降，因此静电除尘对很小的微粒效率 较低。
空气黏度查得： μ =18.6×10-6Pa· S
灭菌与除菌工艺及设备—无菌空气制备
图4-21 过滤纸类过滤器
（3）非织造布类介质
滤布类，滤效99.9%以上。
（4）微孔膜类介质
①能除去全部M，但不能除去噬菌体的过滤介质，主要有膜孔小于 0.22μm的聚偏四氟乙烯（PVDF）和聚四氟乙烯（PTFE）膜材。
②能除去小至0.01μm的微粒，可除去噬菌体，主要有Bio-X滤材和膨 化聚四氟乙烯。
三、空气过滤介质及过滤器
1、对过滤介质的要求 ➢除菌效率高 ➢空气压力降小 ➢耐消毒灭菌 ➢运行可靠、来源充足 ➢使用和维护成本低
2、过滤介质种类
（1）纤维状或颗粒状介质 包括 ①棉花
②玻璃纤维 ③活性炭 ④烧结材料类
纤维状或颗粒状介质特点
（2）滤纸状过滤介质
主要是超细玻璃纤维纸，纤维孔隙1~1.5um，厚度0.25~0.4mm。
第三节 无菌空气制备
一、空气净化除菌的方法与原理
1. 空气除菌的意义 ●工业发酵对空气质量的要求：无菌，无灰尘，无杂质，水油控制， 温度，湿度，正压等。
2. 空气除菌方法
●空气除菌就是除去或杀灭空气中的微生物。
（1）除去方法 （2）杀灭方法
①静电吸附除菌 ②介质过滤除菌 ③辐射杀菌 ④加热杀菌
3. 空气过滤除菌的原理
微孔滤膜
绝对过滤
尘埃或M直径>过滤介孔直径
相对过滤（深层介质过滤）：
尘埃或M直径<过滤介孔直径
棉花、玻璃纤维和 颗粒活性炭
（1）布朗扩散作用 （2）拦截滞留作用 （3）惯性冲击滞留作用 （4）重力沉降作用 （5）静电吸附作用
当空气流过介质时，上述五种除菌机理同时起作用，不过 气流速度不同，起主要作用的机理也就不同。
1. 两级冷却、分离、加热除菌流程
无菌空气的制备-专题知识
无菌空气的制备 专题知识
第16页
第三节 空气净化流程
空气净化普通是吸气口吸入空气先经过压缩前过滤，然后进入空气压 缩机。从空压机出来空气（普通压力在1.96×105Pa以上，温度120150℃），先冷却到适当温度（20-25℃）除去油和水，再加热到30-35 ℃ ， 最终经过总过滤器和分过滤器除菌，从而取得洁净度、压力、温度和流量 都符合要求无菌空气。
无菌空气的制备 专题知识
第19页
• 空气经空压机压缩后压力会升高，同时温度也会升高， 再后续过程中会产生冷凝水，水分一旦进入过滤器会 堵塞过滤介质，增大空气压力损失，严重话还会浸润 介质而破坏过滤效果；空气在压缩过程中可能夹带空 压机润滑油烟雾，油雾会降低空气给热系数，给空气 冷却造成困难，另外也会和冷凝水一样浸润介质破坏 过滤效果
利用空气压缩时所产生热量进行灭菌原理对制备大量无菌空 气含有尤其主要意义。
在实际应用时，对培养装置与空气压缩机相对位置，连接压 缩机与培养装置管道灭菌以及管道长度等问题都必须加以仔细 考虑。
无菌空气的制备 专题知识
第5页
2、辐射灭菌
a-射线、 b-射线、X-射线、g-射线和紫外线等理论 上能破坏蛋白质等生物活性物质，从而起到杀菌作 用。
• 该法广泛应用，是取得大量无菌空气常规方法， 在生产中使用最多。
无菌空气的制备 专题知识
第8页
第二节 空气深层过滤除菌原理和介质
1、空气过滤除菌原理
① 布朗扩散截留作用 ② 拦截截留作用 ③ 惯性撞击截留作用 ④ 重力沉降作用 ⑤ 静电吸引作用
无菌空气的制备 专题知识
第9页
在过滤除菌中，有时极难分辨上述各种机理各自所作贡 献大小。 伴随参数改变，各种作用之间有着复杂关系，当前还未 能作准确理论计算。 普通认为惯性撞击截留、拦截截留和布朗运动截留作用 较大，而重力和静电引力作用则很小。
无菌空气制备实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解无菌空气制备的原理和方法。
2. 掌握无菌空气制备过程中的操作步骤。
3. 评估无菌空气制备的效果。
二、实验原理无菌空气制备是通过过滤、灭菌等手段，将空气中的微生物含量降低到极低水平，以防止微生物对实验样品、培养基等产生污染。
常用的无菌空气制备方法包括：空气过滤器、紫外线照射、高压蒸汽灭菌等。
三、实验材料1. 空气过滤器2. 紫外线照射装置3. 高压蒸汽灭菌器4. 实验室无菌操作台5. 实验室无菌操作器材6. 实验样品7. 计时器四、实验步骤1. 准备实验器材：将空气过滤器、紫外线照射装置、高压蒸汽灭菌器等实验器材准备齐全。
2. 空气过滤：将空气过滤器安装在实验室无菌操作台上，打开空气过滤器，使空气通过过滤器。
计时器开始计时，记录过滤时间。
3. 紫外线照射：将紫外线照射装置打开，对空气进行照射。
照射时间根据实验要求设定。
4. 高压蒸汽灭菌：将高压蒸汽灭菌器打开，将实验样品放入灭菌器内，进行灭菌处理。
灭菌时间根据实验要求设定。
5. 无菌操作：在无菌操作台上，穿戴无菌操作服、手套等，进行无菌操作。
将经过灭菌处理的实验样品取出，放入无菌容器中。
6. 无菌空气制备效果评估：将制备的无菌空气通过无菌操作台上的空气过滤器，观察过滤器是否出现污染现象。
若过滤器未出现污染，则说明无菌空气制备效果良好。
五、实验结果与分析1. 空气过滤：实验过程中，空气过滤器未出现污染现象，说明空气过滤效果良好。
2. 紫外线照射：实验过程中，紫外线照射装置对空气进行照射，未出现明显污染现象，说明紫外线照射效果良好。
3. 高压蒸汽灭菌：实验过程中，高压蒸汽灭菌器对实验样品进行灭菌处理，未出现污染现象，说明高压蒸汽灭菌效果良好。
4. 无菌空气制备效果评估：实验过程中，制备的无菌空气通过空气过滤器，过滤器未出现污染现象，说明无菌空气制备效果良好。
六、实验结论本次实验通过空气过滤、紫外线照射、高压蒸汽灭菌等方法，成功制备了无菌空气。
无菌空气的制备
3、布朗扩散作用
• 直径很小的微粒在流速很小的气流中能产生一种不规则的
直线运动，称为布朗扩散
• 布朗扩散除菌作用在较大的气速或较大的纤维间隙中是不
• 0.1—常数，其量纲为μ m。
3、空气含菌量的测定
• 培养法
– 平皿落菌法（沉降－平板法）
– 撞击法（有缝隙采样器、筛板采样器和针孔采样器）
– 过滤法
• 光学法
– 粒子计数器 • 利用微粒对光线散射作用来测量粒子的大小和 含量。
• 测量时使试样空气以一定速度通过检测区，仪
器内的聚光透镜将光源来的光线聚成强烈光束 射入测检区，在测检区内，空气试样受到光线 强烈照射，空气中的微粒把光线散射出去，由 聚光透镜将散射光聚集投入光电倍增管，将光
维、有机和无机烧结材料等。由于被过滤的气溶胶中微生
物的粒子很小，一般只有0.5~2μ m，而过滤介质的材料 一般孔径都大于微粒直径几倍到几十倍，因此过滤机理比 较复杂。 • 随着工业的发展，过滤介质逐渐由天然材料棉花过渡到玻
璃纤维、超细玻璃纤维和石棉板、烧结材料(烧结金属、
烧结陶瓷、烧结塑料)、微孔超滤膜等。而且过滤器的形 式也在不断发生变化，出现了一些新的形式和新的结构， 把发酵工业中的染菌控制在极小的范围。
的蒙乃尔合金板(钛锰合金)。
• 特点：强度高，不须经常更换，使用寿命长，能耐受高 温反复杀菌，且受潮后影响不大，不易损坏，使用方便， 故对空气前处理除水除油要求不很严格，但价格贵。
6）新型介质
• 膜过滤器主要有聚丙烯过滤器作为预过滤器，聚四氟乙
烯（PTFE）膜和聚偏氟乙烯（PVDF）膜作为终过滤器， 膜孔径0.1-0.22um，对细菌做到绝对过滤。 • 如微孔直径小于菌体粒子的所谓绝对过滤。如德国 Sartorius公司生产的Sartofluor GA滤芯就是一种代表
生物制药工程设备【2】空气除菌及设备
(一) 介质层填充厚度(高度)
由对数穿透定律进行计算。
N0可根据进口空气的污染度(空气含菌浓度C0)、空气流量及 持续使用时间计算出。
例如，取C0=10000个/m3，空气流量为200m3/min，连续使用2000h，则 N0=10000 × 200 × 2000 × 60=2.4 × 1011个，Ns一般取10-3个，于是 N0/Ns=2.4 × 1014个。在设计空气总过滤器时，常取N0/Ns=1015作为设计 指标。K可通过试验数据或计算的方法求得。
空气除菌流程的要求
对于无菌度和输送距离等要求高的场合，就要采用较高压 力的空气压缩机来增压。由于空气压缩比大，空气的参数 变化也大，就需要增加一系列的附属设备。
根据工厂所在地的地理、气候环境和设备条件来制定具体 的空气除菌流程。
如在环境污染较为严重的地方，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，要加强出水设备；空气被压缩后温度升高，需要 迅速降温以减小压缩机的负荷；空气冷却会析出大量的冷 凝水形成水雾，必须将其除去，否则带入过滤器将会严重 影响过滤效果。
二 空气中微生物的分布
空气中的含菌量随环境不同而有很大差异。
► 一般干燥寒冷的北方空气中的含菌量较少，而潮湿温 暖的南方则含菌量较多；
► 人口稠密的城市比人口少的农村含菌量多； ► 地面又比高空的空气含菌量多。
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。
将聚乙烯醇(PVA)与甲醛缩合，制成多孔的聚乙烯醇缩甲 醛树脂(PVF)，经过耐热处理制成孔径小于0.3μm的滤膜。
• 深层过滤介质：孔隙大于微生物（用得较多） 棉花、玻璃纤维、合成纤维、活性炭、超细纤维滤纸、 金属烧结板
生物工程设备期末知识点——小字版
第二章物料输送过程与设备离心泵：①原理：驱动机通过泵轴带动叶轮旋转产生离心力，在离心力的作用下液体沿叶片流道被甩向叶轮出口，液体经蜗壳收集送入排出管。
液体从叶轮获得能量，使压力能和速度能均增加，并依靠此能量将液体送到工作地点。
同时，叶轮入口中心形成低压，在吸液罐和叶轮中心处的液体之间产生了压差。
洗液罐中的液体在这个压差的作用下不断吸入管路及泵的吸入室，进入叶轮中心。
气蚀：离心泵工作时，叶轮中心处产生真空形成低压而将液体吸上，在真空区发生大量汽化气泡。
含气泡的液体挤入高压区急剧凝聚破裂产生局部真空。
周围的液体以极高的速度流向气泡中心，产生巨大的冲击力。
把泵内气泡的形成和破裂而使叶轮材料受到破坏的过程，叫做气蚀。
气缚：离心泵启动时，如泵内有空气，由于空气密度很小产生离心力。
因而液体中心产生低压不足以吸入液体，这样虽然启动离心泵也不能完成输送任务的现象。
往复泵：①原理：活塞自左向右移动时泵缸内形成负压，液体吸入电动往复泵阀进入缸内。
当活塞自右向左移动时，缸内液体受挤压，压力增大。
由排出阀排出。
活塞往复一次则各吸入和排出一次液体，这成为一个工作循环。
②结构：泵缸、活塞、活塞杆、吸入阀、排出阀漩涡轮：①特点：流量小。
压强大。
②原理：叶轮旋转时，液体进入流道，受旋转叶轮的离心力作用，被甩向四周环形流道并转动，叶轮内侧液体受离心力的作用大，而在流道内受到离心力作用小，由于所受离心力大小不同，因而引起液体作纵向漩涡运动。
螺纹杆泵：①特点：流量稳定、压强高、作为连消塔进料泵。
②原理：利用螺杆的回转来吸排液体。
压缩比：P出口/P进口（绝对压强）7.涡轮式空压机：①犹如一台多级串联的离心泵压缩机。
②特点：动气量大、出口压强大③③型号：DA型和SA型“D”---单吸“S”---双吸“A”—涡轮压气机往复式空压机：①缺点：气量不稳、空气中夹带油。
②原理：气罐并联。
吸入阀和排气阀具有止逆作用，使缸内气体数量保持一定，活塞移动使气体的压力升高，当达到稍大于出口管的气体压力时，缸内气体便开始顶开排气阀的弹簧进入出口管，不断排出。
第三章无菌空气制备练习题
1.名词解释：（1）空气过滤除菌效率
（2）深层过滤除菌穿透定律
（3）空气过滤除菌穿透率
2.介质过滤空气除菌流程的确定应根据那些要求？
3.空气过滤除菌的流程主要有那三种？这三种流程适用情况如何？
4.写出两级冷却、分离、加热空气过滤除菌的流程，注明流程中各设备名称，丝网分离器起什么作用？
5.介质过滤除菌流程中气速与除菌效率的关系如何？
6.一台通风量为12m3/min的棉花过滤器，空气压强为392kPa(绝对压力)，进入过滤器的空气含菌量是6000个/m3，发酵周期为56小时，要求倒罐率为0.1%（即1000次发酵周期漏进一个杂菌），工作温度为300c，计算这台空气过滤器需要的过滤层厚度和过滤器的直径。
（选用的棉花纤维的直径为df=16μm，填充系数为8%，空气流速为Vs=0.1m/s,过滤常数K=13.5/m。
）。
微生物发酵技术无菌空气制备
对生产危害不大 灭菌后重新拌种
营养成分消耗较多 放掉部分，补充部分新 的，重新灭菌拌种；
杂菌量少且生产慢 继续发酵，时刻注意观
察。
中后期染菌 加入适量杀菌剂；
降低温度或控制补料；
Hale Waihona Puke 提前放罐。三 污染噬菌体及其处理
(一)污染噬菌体的发现 发酵液突然转稀，泡沫增多，早期镜检发现
菌体染色不均匀，菌丝成像模糊，短时间内菌体 大量自溶，平皿培养有噬菌斑，pH逐渐上升， 溶氧浓度回升提前，营养成分很少消耗，产物合 成停止。
3. 计划书实施。 计划书要先经过老师的审核，然后实
施。
实施过程中考核操作技能。
实施后及时进行实训报告的撰写也总 结。
空气除菌
一 空气除菌的方法 (一)加热灭菌 (二)静电除尘 (三)介质过滤除菌 1 纤维介质过滤器 (1)棉花活性炭过滤器 (2)平板式超细纤维过滤器
(二)除菌效率 透过率： P=N2/N1 介质捕集效率： η=(N1 – N2)/N1=1 – P
作业：
1、画出一条空气除菌工艺流程图，并作简要说 明。
2、如何检测无菌空气质量？
教学安排：
1. 员工培训 由老师讲解空气除菌的理论基础。 分配实操任务：制备无菌空气。
2. 学生模拟组建运营一个无菌空气车间， 撰写计划书(在理论教学期间完成)。
市场部：当前空气除菌的技术进展。
技术部：确定空气除菌的技术路线，撰 写操作规程。
品控部：制定无菌空气质量标准及检测 方法。
总经理：协调监督各部工作，最后拿出 完整的计划书。
三 空气过滤除菌的工艺流程 (一)经典空气过滤除菌工艺流程 (二)新型空气过滤除菌工艺流程
无菌检查与染菌的处理
生化工程第三章 空气除菌
生物工程专业课程
生 化 工 程 第 三 章 空 气 除 菌
一般用列管式冷却器进行冷却，空气走壳程， 冷却水走管程，传热系数大约在 60～120 J/m2·s·℃。 ②冷却 相对湿度φ、湿含量 X（湿度）： 空气中水蒸汽分压与同温度时的饱和水蒸汽 压力之比称为相对湿度φ。
Pw ϕ= PS
生物工程专业课程
生物工程专业课程
生 化 工 程 第 三 章 空 气 除 菌
空气经压缩后温度能够升到200℃以上，保 持一定时间后．便可实现干热杀菌。利用空 气压缩时所产生的热量进行灭菌的原理对制 备大量无菌空气具有特别的意义。 许多微生物及其孢子都带有电荷，约有 75 ％ 的孢子带有 1- 60 负电子单位，15 ％ 的孢子 带有 5 – 14 正电子单位，其余 l0 ％ 的孢子为 中性。介质过滤中带电荷的粒子可被带相反 电荷的介质吸引除去。
K 2 3
1 K p2 −1 ⇒∆v = v3 p1
K
v1 −v4 则 λ0 = ： v1 −v3 v1 −v3 v4 −v3 ∆v = − = 1− v1 −v3 v1 −v3 v1 −v3
生物工程专业课程
生 化 工 程 第 三 章 空 气 除 菌
生物工程专业课程
生 化 工 程 第 三 章 空 气 除 菌
第一段 T↓ φ ↑ φ →1 X 不变 等湿冷却
第二段 ：T↓ φ（不变）=1 X 下降 减湿冷却
生物工程专业课程
生 化 工 程 第 三 章 空 气 除 菌
压缩空气经冷却会有水滴出，混在空气中， 如果使用活塞式空气压缩机，空气中还混杂 有油滴（油作润滑作用），为了保证空气过 滤器的效能，必须除去空气中的水份和油滴。 旋风分离器可分离空气中的滴液，但效果差。 丝网除雾器对于直径5µm的滴液，除雾效率 可达99%，丝网除雾器的阻力降很小，丝网 除雾器通常用不锈钢丝网、铜网或塑料网填 充。
《生物工程设备及工厂设计》课程教学大纲
《生物工程设备及工厂设计》课程教学大纲课程英文名称：Design of Biological Engineering Equipment and Factory课程编号:课程计划学时：48学分：3课程简介：《生物工程设备及工厂设计》是生物工程专业一门专业选修课程，学位课。
该课程是生物工程技术和化学工程与设备交叉的结合体，是一门实践性很强的学科。
课程主要介绍生物工程产业界常见的工业生产设备及生物工程研究领域的主要设备的基本原理、结构、特点、设计选用计算方法及发酵车间工艺设计。
本课程既有一定基础理论，又有较强的工程实际应用，使本专业学生成为能在生物技术与工程领域从事产业化设计、生产、管理和新技术研究、新产品开发的工程技术人才。
课程内容为：发酵设备计算及选型；无菌空气设备；分离设备；过滤、离心、萃取、吸附、离子交换、层析、蒸发、结晶、干燥等设备；发酵车间工艺设计。
通过本课程的学习，了解和掌握不同类型的生物工程设备工作原理，懂得如何应用这些基本理论去分析和解决生产过程中的具体问题，改造原有生产过程使其更符合客观规律，实现生产过程的优化，提高生产过程的经济和社会效益。
一、课程教学内容及教学基本要求第一章设计概述本章重点是生产工艺设计，生物工厂设计的原则和特点，难点是生物工厂设计的特点。
第一节生物工程工厂设计的目的和要求本节要求了解生物工程工厂设计的目的和要求，工厂设计在国民经济中的地位和意义(考核概率1%)。
第二节设计工作的任务和内容本节要求了解设计工作的基本任务和内容(考核概率1%)，理解总体设计和局部设计(考核概率2%)。
第三节生产工艺设计本节要求了解生产工艺设计在总体设计中的地位，计算机在工艺设计中的应用(考核概率1%)，理解生产工艺设计的依据与内容(考核概率2%)。
第四节工厂设计工作原则本节要求理解解生物工厂设计的基本原则和特点(考核概率2%)。
第二章项目建议书与建厂报告本章重点是可行性研究报告内容及编制方法，难点是可行性研究报告编制方法。