无菌空气的制备课件

无菌空气的制无菌空气的制备备-精品文档-耗氧微生物在繁殖培养耗氧微生物在繁殖培养过过程中都需要氧气，通程中都需要氧气，通常以常以空气作空气作为为氧源氧源。但空气中含各种各。但空气中含各种各样样的微生的微生物，会随着空气物，会随着空气进进入入车间中，在适宜的条件下，中，在适宜的条件下，大量繁殖，消耗大量繁殖，消耗营营养物养物质质，产产生代生代谢产谢产物，干物，干扰扰甚至破坏甚至破坏车间的正常的正常运行运行，使，使工作工作效效率率降低，降低，产产量下降，甚至造成量下降，甚至造成车间生生产失失败败等。等。因此空气的除菌成因此空气的除菌成为为车间工作工作的一个重要的一个重要环节环节。-精品文档-医医药工工业应业应用的用的“无菌空气无菌空气”是指通是指通过过除除菌菌处处理使空气中含菌量降低在一个极低的理使空气中含菌量降低在一个极低的百分数，从而能控制百分数，从而能控制发发酵酵污污染至极小机会，染至极小机会，此种空气称此种空气称为为“无菌空气无菌空气”。-精品文档-第一第一节节空气中的微生物和除菌方法空气中的微生物和除菌方法一一空气中的微生物种空气中的微生物种类类及分布及分布 空气中微生物的含量和种空气中微生物的含量和种类类，随地区、季，随地区、季节节和空和空气中灰气中灰尘尘粒子多少，以及人粒子多少，以及人们们的活的活动动情况而异情况而异:含量：含量：1)北方气候干燥，寒冷，空气中的含菌量北方气候干燥，寒冷，空气中的含菌量较较少；少；南方温暖、湿南方温暖、湿润润，空气中的含菌量，空气中的含菌量较较多；多；2)离地面越高，含菌量越少；离地面越高，含菌量越少；3)一般每升高一般每升高10米，空气中的含菌量就降低一个数量米，空气中的含菌量就降低一个数量级级；-精品文档-4)城市的空气中含菌量城市的空气中含菌量较较多，多，农农村的空气中含菌量村的空气中含菌量较较少。少。l就种就种类类而言，而言，空气中的微生物种空气中的微生物种类类以以细细菌菌、细细菌菌芽胞芽胞和和霉菌霉菌孢孢子子较较多，也有酵母、霉菌和病毒。多，也有酵母、霉菌和病毒。微生物大小不一，一般附着在空气中的灰微生物大小不一，一般附着在空气中的灰尘尘上或上或雾雾滴上。滴上。l各地空气中所各地空气中所悬悬浮的微生物种浮的微生物种类类及比例各不相同，及比例各不相同，数量也随条件的数量也随条件的变变化而异，一般化而异，一般设计时设计时以含量以含量为为10-310-4个个/m3进进行行计计算。算。-精品文档-1、好气性、好气性发发酵酵过过程中需要大量的无菌空气，空气程中需要大量的无菌空气，空气要作到要作到绝对绝对无菌在目前是无菌在目前是不可能不可能的，也是的，也是不不经济经济的。的。2、不同的、不同的发发酵，由于所采用菌种的生酵，由于所采用菌种的生长长能力能力强强弱、弱、生生长长速度的快慢、分泌物的性速度的快慢、分泌物的性质质、发发酵周期的酵周期的长长短、短、培养物的培养物的营营养成分和养成分和PH值值的差异，的差异，对对所用的无菌所用的无菌空气的无菌程度有不同的要求。空气的无菌程度有不同的要求。二、二、发发酵酵对对空气无菌程度的要求空气无菌程度的要求-精品文档-i 如如酵母酵母，培养基是以糖源，培养基是以糖源为为主，有机氮比主，有机氮比较较少，少，它能利用无机氮源、要求的它能利用无机氮源、要求的pH值较值较低，在低低，在低pH值值下，一般下，一般细细菌菌较难较难繁殖，而酵母的繁殖速度又繁殖，而酵母的繁殖速度又较较快，快，在繁殖在繁殖过过程中能抵抗少量的程中能抵抗少量的杂杂菌影响，因而菌影响，因而对对无菌无菌空气的要求不如氨基酸、液体曲、抗生素空气的要求不如氨基酸、液体曲、抗生素发发酵那么酵那么严严格。格。ii 氨基酸氨基酸与与抗生素抗生素发发酵因周期酵因周期长长短的不同，短的不同，对对无菌无菌空气的要求也不同。空气的要求也不同。-精品文档-通常通常细细菌繁殖一代只需菌繁殖一代只需20-30min，如果，如果发发酵酵过过程中程中进进入一个入一个细细菌，菌，则则繁殖繁殖15h后，可达到后，可达到109（10亿亿)个。个。则则大量的大量的杂杂菌就使菌就使发发酵受到酵受到严严重干重干扰扰或失或失败败，故是以，故是以进进入入1-2个个杂杂菌即失菌即失败败作作为为依据的。依据的。-精品文档-3）无菌要求：在）无菌要求：在发发酵酵过过程中不因空气染菌而造成程中不因空气染菌而造成损损失。失。一般要求一般要求1000次使用周期中只允次使用周期中只允许许有一个菌通有一个菌通过过，即，即经经除菌后空气的除菌后空气的无菌程度无菌程度为为N=10-3。-精品文档-4）空气含菌量）空气含菌量测测定定难难以准确以准确测测定，一般采用培养法和光学法。定，一般采用培养法和光学法。目前我国采用目前我国采用Y-091型粒子型粒子计计数器，是利用微数器，是利用微粒粒对对光光线线散射作用来散射作用来测测量粒子大小和数量的。量粒子大小和数量的。总总菌数的菌数的测测定；重叠定；重叠细细菌菌则难则难以以测测准。准。-精品文档-空气除菌就是除去或空气除菌就是除去或杀灭杀灭空气中的微生物。空气中的微生物。破破环环生物体活性的方法生物体活性的方法较较多，如多，如辐辐射射杀杀菌菌、加加热杀热杀菌菌、化学化学药药物物杀杀菌，都是将菌，都是将有机体蛋白有机体蛋白质变质变性性而破坏其活力。而而破坏其活力。而静静电电吸附吸附和和介介质过滤质过滤的方法是把的方法是把微生物的粒子用微生物的粒子用分离方法分离方法除去。除去。三、空气的除菌方法三、空气的除菌方法工工业发业发酵所需的无菌空气要求高，用量大，故酵所需的无菌空气要求高，用量大，故选选择择运行可靠、操作方便、运行可靠、操作方便、设备简单设备简单、节节省材料和减省材料和减少少动动力消耗的有效除菌方法。力消耗的有效除菌方法。-精品文档-理理论论上，上，声能声能、高能阴极射高能阴极射线线、X射射线线、射射线线、射射线线、紫外紫外线线等都能破坏蛋白等都能破坏蛋白质质活性而起活性而起杀杀菌作用。菌作用。但具体的但具体的杀杀菌机理研究比菌机理研究比较较少，了解得少，了解得较较多的是紫外多的是紫外线杀线杀菌，紫外菌，紫外线线波波长为长为2537-2650 时杀时杀菌效力最菌效力最强强，它的它的杀杀菌力与紫外菌力与紫外线线的的强强度成正比，与距离的平方成度成正比，与距离的平方成反比反比。紫外紫外线线通常用于通常用于无菌室无菌室、医院手医院手术术室室等空气等空气对对流不流不大的大的环环境下境下杀杀菌。但菌。但杀杀菌效率菌效率较较低，低，杀杀菌菌时间较长时间较长，一般要一般要结结合合甲甲醛醛蒸汽蒸汽消毒或消毒或苯酚苯酚喷雾喷雾等来保等来保证证无菌室无菌室较较高的无菌程度。高的无菌程度。1.辐辐射射杀杀菌菌-精品文档-射射线线源源-精品文档-热杀热杀菌是有效的、可靠的菌是有效的、可靠的杀杀菌方法，但是如果采用菌方法，但是如果采用蒸汽或蒸汽或电热电热来加来加热热大量的空气，以达到大量的空气，以达到杀杀菌目的，菌目的，则则需要消耗大量的能源和增需要消耗大量的能源和增设设大量的大量的换热设备换热设备，这这是不是不经济经济的。的。2热杀热杀菌菌-精品文档-精品文档-空气空气进进口温度口温度为为21，空，空气的出口温度气的出口温度为为187-198，压压力力为为0.7MPa。从。从压缩压缩机出口到空气机出口到空气贮贮罐段管道罐段管道加保温加保温层进层进行保温，使空行保温，使空气达到高温后保持一段气达到高温后保持一段时时间间，保，保证证微生物死亡。微生物死亡。图图4-1为为利用空气利用空气压缩时压缩时放出的放出的热热量量进进行保温行保温杀杀菌菌-精品文档-1)为为了延了延长长空气的高温空气的高温时间时间，防止空气在，防止空气在贮贮罐中罐中走短路，最好在走短路，最好在贮贮罐内加装罐内加装导简导简。采用。采用热杀热杀菌菌装置装置时时，还应还应装有空气冷却器，并排除冷凝水，装有空气冷却器，并排除冷凝水，以防止在管道以防止在管道设备设备死角死角积积聚而造成聚而造成杂杂菌繁殖的菌繁殖的场场所。所。2)在在进进入入发发酵罐前酵罐前应应加装加装分分过滤过滤器器以保以保证证安全安全;采采用用该该系系统压缩统压缩机能量消耗会相机能量消耗会相应应增大，增大，压缩压缩机机耐耐热热性能要增加，其零部件也要性能要增加，其零部件也要选选用耐用耐热热材料。材料。-精品文档-精品文档-常用于常用于洁净洁净工作台、工作台、洁净洁净工作室工作室所需无菌无所需无菌无尘尘空气的空气的第一次除第一次除尘尘，配合高效，配合高效过滤过滤器使用。器使用。3静静电电除菌除菌原理原理:利用静利用静电电引力吸附引力吸附带电带电粒子而达到除菌除粒子而达到除菌除尘尘的目的。的目的。悬悬浮于空气中的微生物、微生物浮于空气中的微生物、微生物孢孢子大子大多多带带有不同的有不同的电电荷荷,没有没有带电带电荷的微粒在荷的微粒在进进入高入高压压静静电场时电场时都会被都会被电电离离变变成成带电带电微粒。微粒。但但对对于一些直径很小的微粒，它所于一些直径很小的微粒，它所带带的的电电荷很小，荷很小，当当产产生的引力等于或小于气流生的引力等于或小于气流对对微粒的拖微粒的拖带带力或微力或微粒布朗粒布朗扩扩散运散运动动的的动动量量时时，则则微粒就不能被吸附而微粒就不能被吸附而沉降，所以静沉降，所以静电电除除尘对尘对很小的微粒效率很小的微粒效率较较低。低。-精品文档-是目前是目前发发酵工酵工业业中中经济实经济实用的空气除菌方法，用的空气除菌方法，是是采用定期采用定期灭灭菌的介菌的介质质来阻截流来阻截流过过空气所含的微生物，空气所含的微生物，而取得无菌空气的而取得无菌空气的。常用的常用的过滤过滤介介质质有棉花、活性炭或玻璃有棉花、活性炭或玻璃纤维纤维、有机合成有机合成纤维纤维、有机、无机和金属、有机、无机和金属烧结烧结材料等。材料等。4过滤过滤除菌法除菌法当当过滤过滤介介质质孔隙小于或大大小于被孔隙小于或大大小于被过滤过滤的微粒直的微粒直径径时时，通常称，通常称为为绝对过滤绝对过滤（膜（膜过滤过滤）。膜膜过滤过滤：是利用微孔是利用微孔滤滤膜，其空隙小于膜，其空隙小于0.5m，甚至小于，甚至小于0.1m。-精品文档-第二第二节节空气的空气的过滤过滤除菌原理和除菌原理和过滤过滤介介质质一、空气一、空气过滤过滤除菌的原理除菌的原理l深层过滤：以棉花棉花、玻璃纤维、活性炭活性炭为过滤介介质质。介介质间质间空隙大于微生物，如棉花空隙大于微生物，如棉花纤维纤维直径直径16-2016-20 m m，充填系数充填系数为为8%8%时时，所形成的网格空隙，所形成的网格空隙为为20-50 20-50 m m。介介质过滤质过滤是以大空隙的介是以大空隙的介质过滤层质过滤层除去除去较较小小颗颗粒，粒，这显这显然不是面然不是面积过滤积过滤（即不是（即不是绝对过滤绝对过滤），而是一），而是一种滞留种滞留现现象。象。这这种滞留种滞留现现象是由多种作用机制构成象是由多种作用机制构成的，主要有的，主要有惯性碰撞、阻截、布朗运动、重力沉降和静电吸引等。等。-精品文档-1）惯性冲击滞留作用 当微生物等当微生物等颗颗粒随空气以一定速度流粒随空气以一定速度流动动，在接近，在接近纤纤维时维时，气流碰到，气流碰到纤维纤维而受阻，空气就而受阻，空气就 改改变变运运动动方向方向绕绕过纤维继续过纤维继续前前进进。但微生物等。但微生物等颗颗粒由于具有一定粒由于具有一定质质量，量，在以一定速度运在以一定速度运动时动时具有一定具有一定惯惯性，碰到性，碰到纤维时纤维时，由于，由于惯惯性作用而离开气流碰到性作用而离开气流碰到纤维纤维表面上，由于摩擦、粘附表面上，由于摩擦、粘附作用，被滞留在作用，被滞留在纤维纤维表面上。表面上。这这种种现现象称作象称作 惯性冲击滞留作用介介质质除菌原理除菌原理-精品文档-精品文档-精品文档-精品文档-精品文档-精品文档-精品文档-精品文档-精品文档-精品文档-当气流速度达到一定当气流速度达到一定时时，惯惯性冲性冲击击滞留作用是介滞留作用是介质过滤质过滤的主要作用的主要作用 在一定条件下（微生物微粒直径、在一定条件下（微生物微粒直径、纤维纤维直径、空直径、空气温度），改气温度），改变变气流的速度就是改气流的速度就是改变变微粒的运微粒的运动惯动惯性性力。当气流速度下降力。当气流速度下降时时，微粒的运，微粒的运动动速度也下降，速度也下降，动动量减小，量减小，惯惯性力下降，微粒脱离主性力下降，微粒脱离主导导气流的可能性也气流的可能性也减小，相减小，相应纤维应纤维滞留微粒的滞留微粒的宽宽度度较较小，即捕小，即捕获获效率下效率下降。降。介介质质除菌原理除菌原理-精品文档-2）拦截滞留作用 当气流速度在当气流速度在临临界速度以下，界速度以下，颗颗粒不再由于粒不再由于惯惯性碰撞性碰撞而滞留。但是，而滞留。但是，颗颗粒粒质质量很小量很小，在气流，在气流绕过纤维时绕过纤维时，颗颗粒仍然随气流运粒仍然随气流运动动，在，在气流速度低气流速度低时时，在，在纤维纤维周周边边形成形成一一层边层边界滞留区，在滞流区内气流速度更慢，界滞留区，在滞流区内气流速度更慢，进进入滞留入滞留区的区的颗颗粒粒缓缓慢接近慢接近纤维纤维，并与之接触，由于摩擦、粘附，并与之接触，由于摩擦、粘附作用而被滞留。作用而被滞留。这这就是就是阻截（拦截）滞留作用介介质质除菌原理除菌原理-精品文档-在介在介质过滤质过滤除菌中并非主要作用除菌中并非主要作用 （因在（因在实实际过滤际过滤中气流速度不可能很慢）中气流速度不可能很慢）拦拦截滞留作用截滞留作用对对微粒的捕微粒的捕获获效率效率 2 2与气与气流的流的雷诺准数和微粒与和微粒与纤维纤维的直径比相关的直径比相关介介质质除菌原理除菌原理-精品文档-精品文档-精品文档-精品文档-精品文档-精品文档-精品文档-精品文档-精品文档-3）布朗运动 直径小于直径小于1 1 m m的微粒在很慢的气流中能的微粒在很慢的气流中能产产生一种不生一种不规则规则的直的直线线运运动动，即，即布朗运动。使使较较小的小的颗颗粒凝聚粒凝聚为较为较大大颗颗粒，随即可能粒，随即可能产产生重力沉降或被生重力沉降或被过滤过滤介介质质截留；截留；气流速度大气流速度大时时，凝聚，凝聚现现象象为惯为惯性碰撞性碰撞所取代所取代介介质质除菌原理除菌原理-精品文档-精品文档-精品文档-精品文档-精品文档-精品文档-4）重力沉降作用 再小的微粒也有重力；再小的微粒也有重力；当微粒所受的重力大于气流当微粒所受的重力大于气流对对它的拖它的拖带带力力时时，微粒就会沉降。微粒就会沉降。对对于小于小颗颗粒而言，只有在气流速度很慢粒而言，只有在气流速度很慢时时才起才起作用。作用。一般它是与一般它是与拦拦截作用相配合的，即在截作用相配合的，即在纤维纤维的的边边界滞留区内，微粒的沉降作用提高了界滞留区内，微粒的沉降作用提高了拦拦截滞留的捕截滞留的捕获获效率。效率。介介质质除菌原理除菌原理-精品文档-5）静电吸引作用 许许多微生物和多微生物和孢孢子都子都带带有有电电荷荷 具有一定速度的气流通具有一定速度的气流通过过介介质滤层时质滤层时，由于摩擦作用而由于摩擦作用而产产生生诱导电诱导电荷荷 当菌体所当菌体所带电带电荷与介荷与介质电质电荷相反荷相反时时，即，即发发生静生静电电吸附作用吸附作用介介质质除菌原理除菌原理-精品文档-精品文档-二、介质过滤效率 滤层滤层所所滤滤去的微粒数与原有微粒数之比称去的微粒数与原有微粒数之比称为为过滤效率，用表示 ，是，是衡量过滤设备过滤能力的指标。=N0 NN0=1NN0=1PN N0 0 过滤过滤前空气中的微粒含量前空气中的微粒含量 （个）；（个）；N N 过滤过滤后空气中微粒含量后空气中微粒含量 （个）；（个）；N N/N N0 0 过滤过滤后后过滤过滤前空气中微粒数的比前空气中微粒数的比值值，称，称为为穿透率 P-精品文档-空气空气过滤过滤器的器的过滤过滤效率主要与微粒的大小、效率主要与微粒的大小、过滤过滤介介质质的种的种类类和和规规格（格（纤维纤维直径）、介直径）、介质质的填充密度、的填充密度、过滤过滤介介质层质层厚度以及所通厚度以及所通过过的空气气流速度等因素有的空气气流速度等因素有关。关。在一定条件下（包括气流速度、温度、介在一定条件下（包括气流速度、温度、介质质种种类类、填充密度、填充密度、杂杂菌种菌种类类等），通等），通过单过单位高度介位高度介质层质层后，后，杂杂菌菌浓浓度的下降量与度的下降量与进进入此介入此介质层质层的的杂杂菌量成正比。菌量成正比。即：即：dN/dL=KN0dN/dL 单位滤层所除去的微粒数（个/cm）；L 滤床厚度（cm）；K 过滤常数或除菌常数（cm1）-精品文档-上式整理并上式整理并积积分，可得：分，可得：lnNN0=KL对数穿透定律表示表示进进入入滤层滤层的微粒数与穿透的微粒数与穿透滤滤层层微粒数之比的微粒数之比的对对数是数是滤层滤层厚度的函数。厚度的函数。L=1KlnN0NN N0 0 过滤过滤前空气中的微粒含量前空气中的微粒含量 （个）；（个）；N N 过滤过滤后空气中微粒含量后空气中微粒含量 （个）；（个）；K K 过滤过滤常数或除菌常数常数或除菌常数 （cmcm1 1）-精品文档-常数常数K K值值与气流速度、与气流速度、纤维纤维直径、介直径、介质质填充密度填充密度以及空气中以及空气中颗颗粒大小等有关。粒大小等有关。K K值值可通可通过实验测过实验测得，得，也可通也可通过计过计算求得。算求得。若令若令N N=0=0，则则 L L=，事，事实实上也不可能；上也不可能；一般取一般取N N=0.001=0.001 对对数穿透定律表达式数穿透定律表达式说说明介明介质过滤质过滤不能不能长长期期获获得得100%100%的的过滤过滤效率，即效率，即经过滤经过滤的空气不是的空气不是长长期无菌，只期无菌，只是延是延长长空气中空气中带带菌微粒在菌微粒在过滤过滤器中滞留的器中滞留的时间时间。过滤过滤介介质质使用使用时间长时间长，滞留的，滞留的带带菌微粒就有可能穿菌微粒就有可能穿过过。所。所以以过滤过滤器必器必须须定期定期灭灭菌菌。-精品文档-三、影响介三、影响介质过滤质过滤效率的因素效率的因素1）纤维直径介介质过滤质过滤效率与介效率与介质纤维质纤维直径关系很大，在直径关系很大，在其他条件相同其他条件相同时时，介，介质纤维质纤维直径越小，直径越小，过滤过滤效率越高。效率越高。2）介质填充厚度3）介质填充密度增加填充密度，可提高增加填充密度，可提高过滤过滤效率效率4）空气流速在空气流速很低在空气流速很低时时，过滤过滤效率随气流速度增加效率随气流速度增加而降低；当气流速度增加到而降低；当气流速度增加到临临界界值值后，后，过滤过滤效效率随气流速度增加而提高。率随气流速度增加而提高。-精品文档-精品文档-精品文档-l四、提高四、提高过滤过滤除菌效率的措施除菌效率的措施l1、减少、减少进进口空气的含菌量口空气的含菌量l2、设计设计和安装合理的空气和安装合理的空气过滤过滤器，器，选选用除用除菌效率高的菌效率高的过滤过滤介介质质l3、设计设计合理的空气合理的空气预处预处理理设备设备，以除去油、，以除去油、水水杂质杂质l4、降低空气的相、降低空气的相对对湿度，避免湿度，避免过滤过滤介介质质潮潮湿湿-精品文档-第三第三节节空气空气过滤过滤除菌的工除菌的工艺艺技技术术一、一、对对空气的要求空气的要求无菌、干燥、有一定的温度，一定的无菌、干燥、有一定的温度，一定的压压力力二、空气的二、空气的预处预处理理1 1、提高、提高压缩压缩前空气的前空气的洁净洁净度：高空取气、空度：高空取气、空气吸口气吸口设设置置过滤过滤器器2 2、去除、去除压缩压缩后空气中所后空气中所带带的油和水的油和水-精品文档-空气空气高空取气管高空取气管前前过滤过滤空气空气压缩压缩机机冷却器冷却器贮贮气罐气罐油水分离器油水分离器加加热热器器空气空气过滤过滤器器无菌空气无菌空气空气空气过滤过滤除菌的工除菌的工艺过艺过程程-精品文档-汽车空调空气过滤器空调过滤网1、粗过滤器-精品文档-粗粗过滤过滤器器作用：主要是捕集主要是捕集较较大的灰大的灰尘颗尘颗粒粒型式：布袋式布袋式过滤过滤器器 、油浴洗、油浴洗涤过滤涤过滤器器 水水雾雾除除尘过滤尘过滤器、填料式器、填料式过滤过滤器器 旋旋风风分离式分离式过滤过滤器等器等要求：过滤过滤效率高，阻力小效率高，阻力小 （阻力大（阻力大则则增增加空加空压压机的吸入机的吸入负负荷，降低荷，降低压缩压缩空气的排空气的排出量）出量）大气中的微生物多依附于大气中的微生物多依附于尘尘埃埃颗颗粒上；粒上；高度每上升高度每上升1010米，微生物量通常下降米，微生物量通常下降一个数量一个数量级级，因此，有条件的尽可能，因此，有条件的尽可能高空取气。高空取气。-精品文档-将将滤滤布布缝缝制成与骨架相同制成与骨架相同形状的布袋，形状的布袋，绷紧缝绷紧缝于于焊焊接在接在进风进风口的骨架上。口的骨架上。多用毛多用毛质绒质绒布或合成布或合成纤维纤维滤滤布；布；滤滤布布应应定期更定期更换换。结结构构简单简单，过滤过滤效率高；效率高；但但过滤过滤阻力大阻力大布袋式布袋式过滤过滤器器-精品文档-油浴洗油浴洗涤过滤涤过滤器器空气通空气通过过油箱中的油油箱中的油层层洗洗涤涤，空气中的微粒被油黏，空气中的微粒被油黏附而逐附而逐渐渐沉降于油箱底部沉降于油箱底部而被除去。而被除去。百叶窗式的百叶窗式的圆盘圆盘可分离大可分离大滴油滴油雾雾，过滤过滤网分离小网分离小颗颗粒油粒油雾雾。效果好；但耗油多效果好；但耗油多-精品文档-水水雾雾除除尘过滤尘过滤器器空气从空气从设备设备底部底部进进口管吸入，口管吸入，经经装置上部装置上部喷喷下的水下的水雾雾洗洗涤涤，空气中的灰空气中的灰尘尘、微生物微粒被、微生物微粒被黏附沉降，从器底排出。黏附沉降，从器底排出。空气流速空气流速1-3m/s，太高，太高则带则带入入水水雾雾太多，降低空太多，降低空压压机的排气机的排气量。量。-精品文档-2 2、空气、空气贮贮罐罐大小：应应和空和空压压机的排气量相配套机的排气量相配套 V=0.10.2 W V-贮贮罐容罐容积积,m3 W-排气量排气量,m3/min 作用：消除空消除空压压机排出空气量的脉机排出空气量的脉动动 维维持持稳稳定的定的压压力力 分离部分油水分离部分油水-精品文档-空气贮罐-精品文档-3、空气、空气压缩压缩l空气空气压缩压缩机机l离心式通离心式通风风机机l罗罗茨鼓茨鼓风风机机-精品文档-离心式通风机-精品文档-通风制曲流程图通风机-精品文档-罗茨鼓风机-精品文档-空气空气压缩压缩机机 (air compressor)(air compressor)简简介介型式:有多种，有多种，发发酵工酵工业业通常用的多通常用的多为为往复式往复式压缩压缩;分立式和卧式分立式和卧式风量：10m10m3 3/min /min 为为小型 10 1040m40m3 3/min/min 为为中型 40m 40m3 3/min /min 属属大型-精品文档-小型空压机-精品文档-精品文档-精品文档-大型空压机-精品文档-精品文档-精品文档-排出压力：一般一般 2 24 kg/cm4 kg/cm2 2工作的基本原理：空空压压机的机的压缩过压缩过程是依靠汽缸内的活塞作往程是依靠汽缸内的活塞作往复运复运动动而而进进行的（故称往复式）行的（故称往复式）其工作其工作过过程分程分3 3步：步：吸气吸气压缩压缩排气排气-精品文档-活塞来回一次，完成一次工作循活塞来回一次，完成一次工作循环环 （吸气 压缩 排气）冲程：活塞每来或回一次的距离活塞每来或回一次的距离 余隙：在在实际压缩过实际压缩过程中，活塞并不程中，活塞并不压压到汽到汽缸的最底部；一般占汽缸缸的最底部；一般占汽缸总总体体积积的的3 38%8%。气缸冷却：水冷和水冷和风风冷；水冷更常用冷；水冷更常用-精品文档-多级压缩：要得到要得到压压力力较较高的高的压缩压缩空气，空气，单单靠一靠一级压缩级压缩是不能完成的；是不能完成的；因气体被因气体被压缩压缩会会产产生大量的生大量的热热，气体温度上，气体温度上升；升；气体的气体的压缩压缩比（气体比（气体压缩压缩后与后与压缩压缩前的前的压压力力比）愈大，比）愈大，则则气体的温度上升越高；气体的温度上升越高；-精品文档-当当压压力比达到一定数力比达到一定数值时值时，气体的温度达到，气体的温度达到压缩压缩机机润润滑油的滑油的闪闪点（点（200200240240），），润润滑油被滑油被烧烧成炭渣。成炭渣。同同时时，气体温度越高，所消耗的，气体温度越高，所消耗的动动能也越大。能也越大。在多在多级压缩级压缩中，每中，每级级的的压压力比都力比都较较低，逐低，逐级级 提高提高压压力比；力比；而且在每而且在每级压缩级压缩后，有后，有级间级间冷却器把前一冷却器把前一级压缩级压缩的的气体冷却到第一气体冷却到第一级级吸入吸入时时的温度，故消耗功率低。的温度，故消耗功率低。-精品文档-摩托单缸-精品文档-汽车四缸-精品文档-汽车六缸-精品文档-曲轴(crankshaft)-精品文档-曲轴带动活塞工作-精品文档-4 4、空气冷却器、空气冷却器-精品文档-空气的空气的压缩过压缩过程可近似地看作程可近似地看作绝热压缩过绝热压缩过程，程，压缩压缩后的空气温度与被后的空气温度与被压缩压缩的程度有关的程度有关T2=P2P1T1k1kT T1 1,T,T2 2 压缩压缩前、后空气的前、后空气的热热力学温度（力学温度（K K）;P P1 1,P P2 2 压缩压缩前、后空气的前、后空气的绝对压绝对压强强 （PaPa）;k k 绝热绝热指数，空气指数，空气为为1.41.4若若压缩为压缩为多多变过变过程，程，则则可用多可用多变变指数指数m m(空气可取空气可取1.2-1.3)1.2-1.3)代替式中的代替式中的绝热绝热指数指数k k。-精品文档-例如：2020的空气由的空气由1101105 5 Pa Pa 被被压缩压缩到到4104105 5 Pa Pa，且，且m m=1.3=1.3，求，求压缩压缩空气的温度。空气的温度。解：T=(273+20)410511051.3 11.3=403 Kt=403 273=130如果压缩比更大，则压缩空气的温度更高。-精品文档-过过高温度的高温度的压缩压缩空气如果直接空气如果直接进进入空气入空气过滤过滤器，有可能引起器，有可能引起过滤过滤介介质质的炭化或燃的炭化或燃烧烧；且增；且增大了大了发发酵罐的降温酵罐的降温负负荷；高温空气荷；高温空气还还会增加会增加发发酵液水分的蒸酵液水分的蒸发发，影响微生物的生，影响微生物的生长长。冷却器类型：立式列管式立式列管式热热交交换换器器 沉浸式沉浸式热热交交换换器器 喷喷淋式淋式热热交交换换器器-精品文档-列列 管管 式式 空空 气气 冷冷 却却 器器-精品文档-5 5、气液分离器、气液分离器作用：作用：分离空气中被冷凝成分离空气中被冷凝成雾雾状的水状的水雾雾和油和油雾雾-精品文档-大气中大气中总总含有一定量的水分，并以气含有一定量的水分，并以气态态存在。存在。=PWPS空气中的水蒸气分空气中的水蒸气分压压与同温度下的与同温度下的饱饱和蒸汽和蒸汽压压之比，之比，称称为为相对湿度或或相对湿含量。j 相相对对湿度湿度;P PW W 空气中水蒸气分空气中水蒸气分压压(Pa);(Pa);P PS S 相同温度下水的相同温度下水的饱饱和蒸汽和蒸汽压压(Pa)(Pa)-精品文档-1 1）当空气中的水蒸气）当空气中的水蒸气过过多，超多，超过饱过饱和度（相和度（相对对湿度湿度100%100%）时时；2 2）或在空气冷却至）或在空气冷却至露点以下以下时时 空气中的水蒸气才会形成水滴析出 夜夜间间空气温度降低空气温度降低时时，空气中的水分会有一部分，空气中的水分会有一部分析出，形成露水或霜。析出，形成露水或霜。这说这说明在水蒸气含量不明在水蒸气含量不变变的情况的情况下，由于温度的降低，能下，由于温度的降低，能够够使空气中原来未达使空气中原来未达饱饱和的水和的水蒸气可蒸气可变变成成饱饱和蒸气，多余的水分就会析出。和蒸气，多余的水分就会析出。测测得露点温度，就可以从水蒸气的得露点温度，就可以从水蒸气的饱饱和含量表中和含量表中查查得其水蒸气含量。由于温度降低得其水蒸气含量。由于温度降低过过程中水蒸气含量并程中水蒸气含量并没有改没有改变变，因此，因此，测测定露点定露点实际实际上就是上就是测测定了空气中的定了空气中的绝对绝对湿度。如果露点越低，表示空气中的水分含量越少。湿度。如果露点越低，表示空气中的水分含量越少。使水蒸气达到饱和时的温度就叫作露点露点。-精品文档-露点仪-精品文档-单单位位质质量干空气中所含有水蒸气的量干空气中所含有水蒸气的质质量称作量称作空气的空气的湿含量或或绝对湿含量。在空气湿含量不在空气湿含量不变变的条件下，可的条件下，可导导出：出：2=1Ps1 P2Ps2 P1 1 1、2 2 原空气、原空气、压缩压缩空气的相空气的相对对湿度；湿度；P Ps1s1、P Ps2s2 原空气、原空气、压缩压缩空气温度下的空气温度下的饱饱和蒸汽和蒸汽压压；P P1 1、P P2 2 原空气、原空气、压缩压缩空气的空气的压压力力-精品文档-压缩压缩后空气的相后空气的相对对湿度湿度 2 2除了与原始空气的相除了与原始空气的相对对湿度湿度 1 1、温度、温度T T1 1（决定（决定P Ps1s1值值）及）及压压力力P P2 2有关外，也有关外，也和和压缩压缩后的温度后的温度T T2 2（决定（决定P Ps2s2值值）有关。）有关。这一点对空气除菌是不利的，因为压缩后的空气必须冷却，而冷却后的空气相对湿度将增加，很有可能达到饱和而有水滴析出，从而打湿空气过滤介质。空气在空气在压缩压缩后湿含量不后湿含量不变变，在其未，在其未经经冷却冷却时时，由于温度很高，所以相由于温度很高，所以相对对湿度很小，但当其冷却湿度很小，但当其冷却时时，相相对对湿度急湿度急剧剧增大。增大。若将若将压缩压缩后的空气冷却到原始气温，即后的空气冷却到原始气温，即T2=T1,T2=T1,Ps2=Ps1Ps2=Ps1时时，压缩压缩空气的相空气的相对对湿度湿度 2 2仅仅与与压缩压缩后的后的压压力力P2P2有关，如有关，如压缩压缩比比(P2/P1)(P2/P1)增大多少倍，相增大多少倍，相对对湿度湿度(2/2/1)1)也增大多少倍。也增大多少倍。-精品文档-气液分离器型式：旋旋风风分离器分离器 丝丝网分离器网分离器-精品文档-旋旋风风分离器分离器-精品文档-总的要求：1）旋风分离器的直径不可过大 因气流旋因气流旋转转所所产产生的离心力与分离器的直径成生的离心力与分离器的直径成反比反比；若空气流量很大，可采用并若空气流量很大，可采用并联联方式方式2）进口的气流速度要适当 离心力与气流速度的平方成正比；速小，分离效果离心力与气流速度的平方成正比；速小，分离效果 差；速差；速过过大，大，则则能量能量损损失多失多 一般采用气流速度一般采用气流速度151525m/s25m/s；排气出口；排气出口4 48m/s8m/s原理：利用气流从切利用气流从切线线方向方向进进入容器，在容器内形入容器，在容器内形成旋成旋转转运运动时产动时产生的离心力生的离心力场场来分离重度来分离重度较较大的微粒。大的微粒。-精品文档-优缺点：旋旋风风分离器分离器结结构构简单简单，制造方便；，制造方便；对对分离分离10 10 m m 以上的微粒效率以上的微粒效率较较高，但高，但对对10 10 m m 以下的以下的微粒比微粒比较较困困难难。-精品文档-丝 网 分 离 器-精品文档-丝网分离器原理：利用填料的利用填料的惯惯性性拦拦截截优点：由于由于丝丝网的表面网的表面间间隙小，可除去隙小，可除去较细较细小的小的雾雾状微粒，分离效率可达状微粒，分离效率可达98-99%98-99%填料：不不锈钢丝锈钢丝，塑料，塑料丝丝 0.1-0.1-0.4mm 0.4mm-精品文档-6、空气总过滤器（介质层过滤器）-精品文档-结 构-精品文档-常用的过滤介质：4）玻璃纤维纸：利用高利用高质质量的无碱玻璃采用量的无碱玻璃采用喷喷制法制法制成的孔隙率制成的孔隙率1 1.5 1 1.5 m m的的滤纸滤纸1）棉花 宜宜选选用用纤维细长纤维细长、疏松的新棉花、疏松的新棉花2)活性炭 3mm,3mm,长长5 10 mm,5 10 mm,圆圆柱状，有柱状，有较较大的表面大的表面积积，通，通过过物理吸附作用而吸附微生物。物理吸附作用而吸附微生物。3）玻璃纤维 8 19 8 19 m m活性炭玻璃纤维-精品文档-介质充填流程：孔板孔板铁丝铁丝网网 （30 4030 40目）目）麻布麻布 棉花棉花 活性炭活性炭 麻布麻布 棉花棉花 麻布麻布 铁丝铁丝网网 孔孔板板充填要求：棉花密度棉花密度 150 200 kg/m 150 200 kg/m3 3 活性炭活性炭层层占占 1/2 1/21/31/3 疏密均匀疏密均匀-精品文档-夹套的作用是消毒时对过滤器介质加热。但要小心控制，若温度但要小心控制，若温度过过高，易使棉花焦化，局高，易使棉花焦化，局部部丧丧失失过滤过滤效能。效能。空气从切线方向进入，从上部排出 过滤器上方装有安全阀；底部有排污口-精品文档-6 6、分、分过滤过滤器器 一般每个一般每个发发酵罐和种子罐都各配有一个分空酵罐和种子罐都各配有一个分空气气过滤过滤器器 通常用平板式通常用平板式纤维纸过滤纤维纸过滤器器-精品文档-超 细 纤 维 纸 分 过 滤 器-精品文档-精品文档-精品文档-精品文档-三、典型的空气除菌流程三、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：气候干燥地区气候干燥地区-精品文档-（2）一次冷却一次析水的空气预处理流程 适用范围：空气湿含量空气湿含量较较大地区大地区-精品文档-（3 3）高空采）高空采风风、两次冷却、两次分油水、适当、两次冷却、两次分油水、适当加加热热流程流程 特点特点 ：两次冷却、两次分油水、适当加：两次冷却、两次分油水、适当加热热。空气第一次冷却到空气第一次冷却到30303535，第二，第二级级冷却至冷却至20202525，经经分水后加分水后加热热到到30303535，因，因为为温温度升高，相度升高，相对对湿度下降。湿度下降。-精品文档-精品文档-精品文档-是一个比是一个比较较完善的空气除菌流程，它可适完善的空气除菌流程，它可适应应各种的气各种的气候条件，能充分的分离空气中含有的水分，使空气在候条件，能充分的分离空气中含有的水分，使空气在低的相低的相对对湿度下湿度下进进入入过滤过滤器，提高器，提高过滤过滤效率。效率。该该流程的特点是：流程的特点是：两次冷却、两次分离、适当加两次冷却、两次分离、适当加热热。两次冷却、两次分离油水的好两次冷却、两次分离油水的好处处是：能提高是：能提高传热传热系数，系数，节约节约冷却用水；油水冷却用水；油水雾雾分离得比分离得比较较完全。完全。-精品文档-1.经经第一次冷却后，大部分的水、油都已第一次冷却后，大部分的水、油都已结结成成较较大的大的雾雾粒，且粒，且雾雾粒粒浓浓度比度比较较大，故适宜用大，故适宜用旋旋风风分离器分离器分离。分离。2.第二冷却器使空气第二冷却器使空气进进一步冷却后析出一部分一步冷却后析出一部分较较小的小的雾雾粒，宜采用粒，宜采用丝丝网分离器网分离器分离，分离，发挥丝发挥丝网能网能够够分离分离较较小直径的小直径的雾雾粒和分离效果高的作用。粒和分离效果高的作用。-精品文档-l3.经经二次分离的空气二次分离的空气带带的的雾雾沫就沫就较较少，两少，两级级冷却可以减少油膜冷却可以减少油膜污污染染对传热对传热的影响。的影响。l4.若采用低温的地下水，可采用串若采用低温的地下水，可采用串联联来减来减少冷却水用量。在没有低温地下水少冷却水用量。在没有低温地下水时时，第，第二二级级可采用冰水冷却，通常第一可采用冰水冷却，通常第一级级冷却到冷却到30一一35，第二，第二级级冷都到冷都到20-25。除水后，。除水后，空气的相空气的相对对湿度湿度还还是是l00，可用加，可用加热热的的办办法把空气的相法把空气的相对对湿度降到湿度降到50一一60。-精品文档-（4）利用热空气加热冷空气的流程 适用范围：空气湿含量中等地区空气湿含量中等地区-精品文档-（5 5）冷）冷热热空气直接混合式空气除菌流程空气直接混合式空气除菌流程-精品文档-(6)(6)高效前置高效前置过滤过滤除菌流程除菌流程(无菌程度高无菌程度高)高效前置高效前置过滤过滤器，器，压缩压缩机，机，贮贮罐，罐，冷却器，冷却器，丝丝网分离网分离器，器，加加热热器，器，总过滤总过滤器器-精品文档-.它是利用它是利用压缩压缩机的抽吸作用，使空气先机的抽吸作用，使空气先经经中效、中效、高效高效过滤过滤后，后，进进入空气入空气压缩压缩机。机。经经高效前置高效前置过滤过滤器器后，空气的无菌程度已达后，空气的无菌程度已达99.99，再，再经经冷却、分离，冷却、分离，经经主主过滤过滤器器过滤过滤后，空气的无菌程度就更高，以保后，空气的无菌程度就更高，以保证发证发酵的安全。酵的安全。.高效前置高效前置过滤过滤器采用器采用泡沫塑料泡沫塑料(静静电电除菌除菌)、超超细细纤维纸纤维纸为过滤为过滤介介质质，串串联联使用。使用。-精品文档-如如图图所示是由所示是由压缩压缩机机、贮贮罐罐、空气冷却器空气冷却器和和过滤过滤器器组组成的空气除菌流程。但它成的空气除菌流程。但它只能适用只能适用于那些气候于那些气候寒冷，相寒冷，相对对湿度很低的地方，或相湿度很低的地方，或相应应的季的季节节。-精品文档-由于空气的温度低，由于空气的温度低，经压缩经压缩后它的温度也不会后它的温度也不会升高很多，特升高很多，特别别是空气的相是空气的相对对湿度低，空气中湿度低，空气中绝对绝对湿含量很小。湿含量很小。-精品文档-对对空气除菌流程的要求空气除菌流程的要求1.流程的制流程的制订订就根据所在的就根据所在的地理、气候地理、气候环环境和境和设备设备条件条件而考而考虑虑。如在。如在环环境境污污染比染比较严较严重的地方，要重的地方，要考考虑虑改改变变吸吸风风的条件，以降低的条件，以降低过滤过滤器的器的负负荷；在荷；在温暖潮湿的南方，要加温暖潮湿的南方，要加强强除水除水设设施，以施，以发挥过滤发挥过滤器的最大除菌效率；在器的最大除菌效率；在压缩压缩机耗油机耗油严严重的重的设备设备流流程中程中则则要加要加强强消除油消除油雾雾的的污污染等。染等。-精品文档-2.空气被空气被压缩压缩即放出内能而使温度升高，必需将其即放出内能而使温度升高，必需将其迅速冷却，以减少迅速冷却，以减少压缩压缩机的机的负负荷，保荷，保证证机器正常机器正常运行。空气冷却将析出大量的冷凝水形成水运行。空气冷却将析出大量的冷凝水形成水雾雾，必，必须须将其除去，否将其除去，否则带则带入入过滤过滤器将会器将会严严重影响重影响过滤过滤效效果。果。3.冷却与除水除油的措施，可根据各地冷却与除水除油的措施，可根据各地环环境气候境气候条件而改条件而改变变，通常要求，通常要求压缩压缩空气的相空气的相对对湿度湿度为为50-60时时通通过过滤过过滤器器为为好。好。-精品文档-