无菌空气技术培训课件

无菌空气技术第一节第一节 空气中的微生物和除菌方空气中的微生物和除菌方法法1空气中的微生物种类及分布空气中的微生物种类及分布2空气除菌的方法和要求空气除菌的方法和要求2无菌空气技术一、空气中的微生物种类及分布一、空气中的微生物种类及分布空气中常见的微生物种类有多种芽孢杆菌、变形空气中常见的微生物种类有多种芽孢杆菌、变形杆菌、产气杆菌、酵母菌和病毒等。杆菌、产气杆菌、酵母菌和病毒等。空气中微生物数量与环境有关，地区、季节、气空气中微生物数量与环境有关，地区、季节、气候等都会影响。候等都会影响。一般设计时以含量为一般设计时以含量为103104个个m3进行计算。进行计算。3无菌空气技术空气中常见微生物种类及大小空气中常见微生物种类及大小微生物微生物宽宽/m长长/m产气杆菌产气杆菌1.0-1.51.0-2.5蜡状芽孢杆菌蜡状芽孢杆菌1.3-2.08.1-25.8普通变形杆菌普通变形杆菌0.5-1.01.0-3.0地衣芽孢杆菌地衣芽孢杆菌0.5-0.71.8-3.3巨大芽孢杆菌巨大芽孢杆菌0.9-2.12.0-10.0蕈状芽孢杆菌蕈状芽孢杆菌0.6-1.61.6-13.6枯草芽孢杆菌枯草芽孢杆菌0.5-1.11.6-4.8金黄色小球菌金黄色小球菌0.5-1.00.5-1.0酵母菌酵母菌3.0-5.05.0-19.0病毒病毒0.0015-0.2250.0015-0.28霉状分枝杆菌霉状分枝杆菌0.6-1.61.6-13.64无菌空气技术二、空气除菌的方法和要求二、空气除菌的方法和要求发酵工业应用的发酵工业应用的“无菌空气无菌空气”是指通过除菌处理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。此种空气称为能控制发酵污染至极小机会。此种空气称为“无无菌空气菌空气”。标准一般是。标准一般是99.99%，空气灭菌的方法空气灭菌的方法5无菌空气技术空气灭菌的方法空气灭菌的方法1.热灭菌法热灭菌法2.辐射灭菌法辐射灭菌法3.静电除菌法静电除菌法4.介质过滤除菌法介质过滤除菌法6无菌空气技术1、热灭菌法、热灭菌法空气热灭菌不需要通过蒸汽或者加热载体加热，空气热灭菌不需要通过蒸汽或者加热载体加热，直接通过空气压缩之后的温度提升即可完成灭菌直接通过空气压缩之后的温度提升即可完成灭菌过程。过程。小型空气压缩机小型空气压缩机7无菌空气技术2、辐射灭菌法、辐射灭菌法各种射线级超声波等理论上都能破坏微生物细胞各种射线级超声波等理论上都能破坏微生物细胞结构，从而起到杀菌作用。结构，从而起到杀菌作用。辐射灭菌仅用于表面灭菌和有限空间灭菌。辐射灭菌仅用于表面灭菌和有限空间灭菌。应用最广泛的是紫外线灭菌，常与甲醛蒸汽一起应用最广泛的是紫外线灭菌，常与甲醛蒸汽一起结合进行灭菌。结合进行灭菌。8无菌空气技术3、静电除菌法、静电除菌法近年来一些工厂已使近年来一些工厂已使用静电除尘器除去空用静电除尘器除去空气中的水雾、油雾和气中的水雾、油雾和尘埃，同时也除去了尘埃，同时也除去了空气中的微生物。空气中的微生物。利用静电引力来吸附利用静电引力来吸附带电的粒子达到除尘带电的粒子达到除尘灭菌的效果。灭菌的效果。1-1-钢丝（电晕电极）；钢丝（电晕电极）；2-2-钢管（沉淀电极）；钢管（沉淀电极）；3-3-高压绝缘瓷瓶；高压绝缘瓷瓶；4-4-钢板；钢板；5-5-空气入口；空气入口；6-6-封头；封头；7-7-钢板；钢板；8-8-法兰；法兰；9-9-空气出口。空气出口。9无菌空气技术4、介质过滤除菌法、介质过滤除菌法让含菌空气通过过滤介质，以阻截空气中含有的让含菌空气通过过滤介质，以阻截空气中含有的微生物，从而获得无菌空气。微生物，从而获得无菌空气。原理：将介质填充到过滤器中，空气流过借助于原理：将介质填充到过滤器中，空气流过借助于惯性碰撞、阻截、扩散、静电等作用将尘埃微生惯性碰撞、阻截、扩散、静电等作用将尘埃微生物留在介质中，达到除菌效果。物留在介质中，达到除菌效果。过滤器有很多种，根据过滤方式和过滤介质的不过滤器有很多种，根据过滤方式和过滤介质的不同可以进行区分。同可以进行区分。10无菌空气技术无菌空气质量要求无菌空气质量要求发酵用无菌空气的质量标准发酵用无菌空气的质量标准 连续提供一定流量的压缩空气；连续提供一定流量的压缩空气；空气的压强（表压）空气的压强（表压）0.2-0.35MPa；进入过滤器之前，空气的相对湿度小于进入过滤器之前，空气的相对湿度小于70；进入发酵罐的空气温度可比培养温度稍高进入发酵罐的空气温度可比培养温度稍高压缩空气的洁净度，取失败率为压缩空气的洁净度，取失败率为103。11无菌空气技术第二节第二节 空气的过滤除菌原理和空气的过滤除菌原理和过滤介质过滤介质1空气过滤除菌的原理空气过滤除菌的原理2空气过滤除菌的介质空气过滤除菌的介质3介质过滤的效率介质过滤的效率4影响过滤除菌效果的因素影响过滤除菌效果的因素5提高过滤除菌效率的措施提高过滤除菌效率的措施12无菌空气技术一、空气过滤除菌的原理一、空气过滤除菌的原理介质过滤是以大空隙的介质过滤层除去较小颗粒，介质过滤是以大空隙的介质过滤层除去较小颗粒，这显然不是面积过滤（即不是绝对过滤），而是这显然不是面积过滤（即不是绝对过滤），而是一种滞留现象。这种滞留现象是由多种作用机制一种滞留现象。这种滞留现象是由多种作用机制构成的，主要有构成的，主要有惯性碰撞、阻截、布朗运动、重惯性碰撞、阻截、布朗运动、重力沉降和静电吸引力沉降和静电吸引等。等。13无菌空气技术1 1、惯性冲击滞留作用、惯性冲击滞留作用 当微生物等颗粒随空气以一定速度流动，在接近纤维时，当微生物等颗粒随空气以一定速度流动，在接近纤维时，气流碰到纤维而受阻，空气就改变运动方向绕过纤维继续前气流碰到纤维而受阻，空气就改变运动方向绕过纤维继续前进。但微生物等颗粒由于具有一定质量，在以一定速度运动进。但微生物等颗粒由于具有一定质量，在以一定速度运动时具有一定惯性，碰到纤维时，由于惯性作用而离开气流碰时具有一定惯性，碰到纤维时，由于惯性作用而离开气流碰到纤维表面上，由于摩擦、粘附作用，被滞留在纤维表面上。到纤维表面上，由于摩擦、粘附作用，被滞留在纤维表面上。这种现象称作这种现象称作 惯性冲击滞留作用惯性冲击滞留作用14无菌空气技术惯性冲击滞留作用惯性冲击滞留作用纤维能滞留微粒的宽度区域纤维能滞留微粒的宽度区域b b与纤与纤维直径维直径d df f之比，称为单纤维的之比，称为单纤维的惯性冲击捕获效率，可用，可用 1 1表示：表示：纤维滞留微粒的宽度纤维滞留微粒的宽度b b的大小由微的大小由微粒的运动惯性所决定；微粒的运动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，惯性越大，它受气流换向干扰越小，b b值就越大。值就越大。1 1=b bd df f15无菌空气技术惯性冲击滞留作用惯性冲击滞留作用 气流速度下降到微粒的惯性力不足以使微粒脱离主导气气流速度下降到微粒的惯性力不足以使微粒脱离主导气流对纤维产生碰撞，即在气流的任一处，微粒也随气流改变流对纤维产生碰撞，即在气流的任一处，微粒也随气流改变方向而绕过纤维前进，即方向而绕过纤维前进，即b=0b=0，纤维的碰撞滞留效率等于，纤维的碰撞滞留效率等于0 0，这时的气流速度称为，这时的气流速度称为惯性碰撞的临界速度惯性碰撞的临界速度v vc c。v vc c=V Vs s1 1 V Vs s 容器截面的空气速度；容器截面的空气速度；介质填充密度介质填充密度惯性碰撞的临界速度受填充密度的影响惯性碰撞的临界速度受填充密度的影响16无菌空气技术2 2、拦截滞留作用、拦截滞留作用 当气流速度在临界速度以下，颗粒不再由于惯性碰撞当气流速度在临界速度以下，颗粒不再由于惯性碰撞而滞留。但是，颗粒质量很小，在气流绕过纤维时，颗粒而滞留。但是，颗粒质量很小，在气流绕过纤维时，颗粒仍然随气流运动，在气流速度低时，在纤维周边形成一层仍然随气流运动，在气流速度低时，在纤维周边形成一层边界滞留区，在滞流区内气流速度更慢，进入滞留区的颗边界滞留区，在滞流区内气流速度更慢，进入滞留区的颗粒缓慢接近纤维，并与之接触，由于摩擦、粘附作用而被粒缓慢接近纤维，并与之接触，由于摩擦、粘附作用而被滞留。这就是滞留。这就是阻截（拦截）滞留作用阻截（拦截）滞留作用17无菌空气技术 在介质过滤除菌中并非主要作用在介质过滤除菌中并非主要作用 拦截滞留作用对微粒的捕获效率拦截滞留作用对微粒的捕获效率 2 2与气流的与气流的雷雷诺准数诺准数和微粒与纤维的直径比相关和微粒与纤维的直径比相关拦截滞留作用拦截滞留作用 雷诺准数雷诺准数是一个无因次数群，是流体流动状是一个无因次数群，是流体流动状态各方面因素的综合体现，是许多化工过程计算态各方面因素的综合体现，是许多化工过程计算的必需参数。的必需参数。18无菌空气技术3 3、布朗运动、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产生一种不规则的微粒在很慢的气流中能产生一种不规则的直线运动，即的直线运动，即布朗运动布朗运动。使较小的颗粒凝聚为较大颗粒，随即可能产生重力沉使较小的颗粒凝聚为较大颗粒，随即可能产生重力沉降或被过滤介质截留；降或被过滤介质截留；气流速度大时，凝聚现象为惯性碰撞所取代气流速度大时，凝聚现象为惯性碰撞所取代19无菌空气技术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对它的拖带力时，微粒就会当微粒所受的重力大于气流对它的拖带力时，微粒就会沉降。沉降。对于小颗粒而言，只有在气流速度很慢时才起作用。对于小颗粒而言，只有在气流速度很慢时才起作用。一般它是与拦截作用相配合的，即在纤维的边界滞留区一般它是与拦截作用相配合的，即在纤维的边界滞留区内，微粒的沉降作用提高了拦截滞留的捕获效率。内，微粒的沉降作用提高了拦截滞留的捕获效率。20无菌空气技术5 5、静电吸引作用、静电吸引作用 许多微生物和孢子都带有电荷许多微生物和孢子都带有电荷 具有一定速度的气流通过介质滤层时，由于摩擦作用而具有一定速度的气流通过介质滤层时，由于摩擦作用而产生诱导电荷产生诱导电荷 当菌体所带电荷与介质电荷相反时，即发生静电吸附作当菌体所带电荷与介质电荷相反时，即发生静电吸附作用用21无菌空气技术二、空气过滤除菌的介质二、空气过滤除菌的介质常用的过滤介质：常用的过滤介质：4 4）超细玻璃纤维丝）超细玻璃纤维丝 利用高质量的无碱玻璃采用喷制法利用高质量的无碱玻璃采用喷制法 制成的制成的 1 1 1.5 1.5 m m的细丝；的细丝；1 1）棉花）棉花 宜选用纤维细长、疏松的新棉花；宜选用纤维细长、疏松的新棉花；2)2)活性炭活性炭 3mm,3mm,长长5 5 10 mm,10 mm,圆柱状，有较大的圆柱状，有较大的表面积，通过物理吸附作用而吸附微生物。；表面积，通过物理吸附作用而吸附微生物。；3 3）玻璃纤维）玻璃纤维 8 819 19 m m；活性炭活性炭玻璃纤维玻璃纤维22无菌空气技术二、空气过滤除菌的介质二、空气过滤除菌的介质5）纸类过滤介质）纸类过滤介质 指玻璃纤维纸，属于深层过滤指玻璃纤维纸，属于深层过滤技术；技术；6）微孔滤膜类过滤介质）微孔滤膜类过滤介质 小于小于0.5 m，甚至小，甚至小于于0.1 m，能将空气中的细菌真正滤去，也是绝，能将空气中的细菌真正滤去，也是绝对过滤。对过滤。23无菌空气技术三、介质过滤效率三、介质过滤效率 滤层所滤去的微粒数与原有微粒数之比称为滤层所滤去的微粒数与原有微粒数之比称为过滤效率过滤效率，用用 表示表示 ，是衡量过滤设备过滤能力的指标。，是衡量过滤设备过滤能力的指标。=N N1 1 N N2 2N N1 1=1=1N N2 2N N1 1=1=1P P N N1 1 过滤前空气中的微粒含量过滤前空气中的微粒含量 （个）；（个）；N N2 2 过滤后空气中微粒含量过滤后空气中微粒含量 （个）；（个）；N N2 2/N N1 1 过滤后过滤前空气中微粒数的比值，过滤后过滤前空气中微粒数的比值，称为称为穿透率穿透率 P P 24无菌空气技术 空气过滤器的过滤效率主要与空气过滤器的过滤效率主要与微粒的大小、过滤介质的微粒的大小、过滤介质的种类和规格（纤维直径）、介质的填充密度、过滤介质层厚种类和规格（纤维直径）、介质的填充密度、过滤介质层厚度以及所通过的空气气流速度度以及所通过的空气气流速度等因素有关。等因素有关。在一定条件下（包括气流速度、温度、介质种类、填充密在一定条件下（包括气流速度、温度、介质种类、填充密度、杂菌种类等），通过单位高度介质层后，杂菌浓度的下降度、杂菌种类等），通过单位高度介质层后，杂菌浓度的下降量与进入此介质层的杂菌量成正比。即：量与进入此介质层的杂菌量成正比。即：d dN N/d/dL L=KNKN0 0d dN N/d/dL L 单位滤层所除去的微粒数（个单位滤层所除去的微粒数（个/cm/cm）；）；L L 滤床厚度滤床厚度 （cmcm）；）；K K 过滤常数或除菌常数过滤常数或除菌常数 （cmcm1 1）25无菌空气技术上式整理并积分，可得：上式整理并积分，可得：lnNsN0=KL对数穿透定律对数穿透定律表示进入滤层的微粒数与穿透滤层微表示进入滤层的微粒数与穿透滤层微粒数之比的对数是滤层厚度的函数。粒数之比的对数是滤层厚度的函数。L=1KlnN0NsN N0 0 过滤前空气中的微粒含量过滤前空气中的微粒含量 （个）；（个）；N Ns s 过滤后空气中微粒含量过滤后空气中微粒含量 （个）；（个）；K K 过滤常数或除菌常数过滤常数或除菌常数 （cmcm1 1）26无菌空气技术 常数常数K K值与气流速度、纤维直径、介质填充密度以及空值与气流速度、纤维直径、介质填充密度以及空气中颗粒大小等有关。气中颗粒大小等有关。K K值可通过实验测得，也可通过计算值可通过实验测得，也可通过计算求得。求得。若令若令NsNs=0=0，则，则 L L=，事实上也不可能；一般取，事实上也不可能；一般取NsNs=0.0010.001 对数穿透定律表达式说明介质过滤不能长期获得对数穿透定律表达式说明介质过滤不能长期获得100%100%的的过滤效率，即经过滤的空气不是长期无菌，只是延长空气中过滤效率，即经过滤的空气不是长期无菌，只是延长空气中带菌微粒在过滤器中滞留的时间。过滤介质使用时间长，滞带菌微粒在过滤器中滞留的时间。过滤介质使用时间长，滞留的带菌微粒就有可能穿过。所以过滤器必须定期灭菌。留的带菌微粒就有可能穿过。所以过滤器必须定期灭菌。27无菌空气技术四、影响过滤除菌效果的因素四、影响过滤除菌效果的因素1 1）纤维直径）纤维直径介质过滤效率与介质纤维直径关系很大，在其他条介质过滤效率与介质纤维直径关系很大，在其他条件相同时，介质纤维直径越小，过滤效率越高。件相同时，介质纤维直径越小，过滤效率越高。2 2）介质填充厚度）介质填充厚度3 3）介质填充密度）介质填充密度增加填充密度，可提高过滤效率增加填充密度，可提高过滤效率4 4）空气流速）空气流速在空气流速很低时，过滤效率随气流速度增加而降低；在空气流速很低时，过滤效率随气流速度增加而降低；当气流速度增加到临界值后，过滤效率随气流速度增当气流速度增加到临界值后，过滤效率随气流速度增加而提高。加而提高。28无菌空气技术五、提高过滤除菌效率的措施五、提高过滤除菌效率的措施1.减少进口空气的含菌量；减少进口空气的含菌量；2.设计和安装合理的空气过滤器，选用除菌效率高设计和安装合理的空气过滤器，选用除菌效率高的过滤介质；的过滤介质；3.设计合理的空气预处理设备，以达到除油、水和设计合理的空气预处理设备，以达到除油、水和杂质的效果；杂质的效果；4.降低进入空气过滤器的空气的相对湿度，保证过降低进入空气过滤器的空气的相对湿度，保证过滤介质在干燥状态下工作。滤介质在干燥状态下工作。29无菌空气技术第三节第三节 空气过滤除菌的工艺技空气过滤除菌的工艺技术术1对空气过滤除菌工艺流程的要求对空气过滤除菌工艺流程的要求2空气的预处理空气的预处理3空气过滤除菌工艺流程空气过滤除菌工艺流程30无菌空气技术一、对空气过滤除菌工艺流程的要求一、对空气过滤除菌工艺流程的要求需要空气压缩机提供具有足够能量的空气；需要空气压缩机提供具有足够能量的空气；需要具有高效的过滤除菌能力的设备；需要具有高效的过滤除菌能力的设备；需要精简工艺流程，降低设备投资等；需要精简工艺流程，降低设备投资等；工艺设计要选择好吸风条件、加强除水设备、降工艺设计要选择好吸风条件、加强除水设备、降低负荷、提高空气无菌程度。低负荷、提高空气无菌程度。31无菌空气技术空气压缩机空气压缩机小型空压机小型空压机大型空压机大型空压机32无菌空气技术排出压力：排出压力：一般一般 2 24 kg/cm4 kg/cm2 2工作的基本原理：工作的基本原理：空压机的压缩过程是依靠汽缸内的活塞作往复运动而空压机的压缩过程是依靠汽缸内的活塞作往复运动而进行的（故称往复式）进行的（故称往复式）其工作过程分其工作过程分3 3步：吸气步：吸气压缩压缩排气排气33无菌空气技术空压机工作原理示意图空压机工作原理示意图吸气阀吸气阀排气阀排气阀活塞活塞汽缸汽缸排气阀排气阀吸气阀吸气阀单吸式单吸式双吸式双吸式34无菌空气技术空压机工作原理空压机工作原理 活塞来回一次，完成一次工作循环活塞来回一次，完成一次工作循环 （吸气（吸气 压缩压缩 排气）排气）冲程：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：余隙：在实际压缩过程中，活塞并不压到汽缸的最底部；在实际压缩过程中，活塞并不压到汽缸的最底部；一般占汽缸总体积的一般占汽缸总体积的3 38%8%。气缸冷却：气缸冷却：水冷和风冷；水冷更常用水冷和风冷；水冷更常用35无菌空气技术曲轴带动活塞工作曲轴带动活塞工作36无菌空气技术多级压缩多级压缩要得到压力较高的压缩空气，单靠一级压缩是不能完成的；要得到压力较高的压缩空气，单靠一级压缩是不能完成的；因气体被压缩会产生大量的热，气体温度上升，气体的压缩因气体被压缩会产生大量的热，气体温度上升，气体的压缩比（气体压缩后与压缩前的压力比）愈大，则气体的温度上比（气体压缩后与压缩前的压力比）愈大，则气体的温度上升越高，当压力比达到一定数值时，气体的温度达到压缩机升越高，当压力比达到一定数值时，气体的温度达到压缩机润滑油的闪点（润滑油的闪点（200240），润滑油被烧成炭渣。），润滑油被烧成炭渣。同时，气体温度越高，所消耗的动能也越大。同时，气体温度越高，所消耗的动能也越大。在多级压缩中，每级的压力比都较低，逐级提高压力比，而在多级压缩中，每级的压力比都较低，逐级提高压力比，而且在每级压缩后，有级间冷却器把前一级压缩的气体冷却到且在每级压缩后，有级间冷却器把前一级压缩的气体冷却到第一级吸入时的温度，故消耗功率低。第一级吸入时的温度，故消耗功率低。37无菌空气技术二、空气的预处理二、空气的预处理空空气气预预处处理理的的目目的的：提提高高压压缩缩前前空空气气的的洁洁净净度度和和去去除除压压缩缩后后空空气气中中所所带带的的油油和和水水。1.提提高高压压缩缩前前空空气气的的洁洁净净度度（1）提提高高空空气气吸吸气气口口的的位位置置（2）在在空空气气入入口口处处设设置置粗粗过过滤滤器器 捕捕集集较较大大的的灰灰尘尘颗颗粒粒，并并保保护护空空压压机机。38无菌空气技术高空取气管高空取气管为远离地面几十米的管子。为远离地面几十米的管子。每升高每升高10米，空气中杂菌降低一个数量级。因此米，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。从高空取气要比从低空取气有利得多。39无菌空气技术粗过滤器粗过滤器n作用：作用：主要是捕集较大的灰尘主要是捕集较大的灰尘颗粒颗粒n 要求：要求：过滤效率高，阻力小过滤效率高，阻力小 （阻力大则增加空压机的吸入负（阻力大则增加空压机的吸入负荷，降低压缩空气的排出量）荷，降低压缩空气的排出量）n 型式：型式：布袋式过滤器布袋式过滤器 、油浴洗涤过滤器、油浴洗涤过滤器水雾除尘过滤器、填料式过滤器水雾除尘过滤器、填料式过滤器旋风分离式过滤器旋风分离式过滤器40无菌空气技术压缩空气的冷却压缩空气的冷却空气在压缩后湿含量不变，在其未经冷却时，由空气在压缩后湿含量不变，在其未经冷却时，由于温度很高，所以相对湿度很小，但当其冷却时，于温度很高，所以相对湿度很小，但当其冷却时，相对湿度急剧增大。相对湿度急剧增大。这一点对空气除菌是不利的，因为压缩后的空气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，从而打湿空气过有可能达到饱和而有水滴析出，从而打湿空气过滤介质。滤介质。41无菌空气技术空气露点空气露点空气露点空气露点：使水蒸气达到饱和时的温度。：使水蒸气达到饱和时的温度。测得露点温度，就可以从水蒸气的饱和含量表中测得露点温度，就可以从水蒸气的饱和含量表中查得其水蒸气含量。由于温度降低过程中水蒸气查得其水蒸气含量。由于温度降低过程中水蒸气含量并没有改变，因此，测定露点实际上就是测含量并没有改变，因此，测定露点实际上就是测定了空气中的绝对湿度。如果露点越低，表示空定了空气中的绝对湿度。如果露点越低，表示空气中的水分含量越少。气中的水分含量越少。42无菌空气技术夜间空气温度降低时，空气中的水分会有一部分夜间空气温度降低时，空气中的水分会有一部分析出，形成露水或霜。这说明在水蒸气含量不变析出，形成露水或霜。这说明在水蒸气含量不变的情况下，由于温度的降低，能够使空气中原来的情况下，由于温度的降低，能够使空气中原来未达饱和的水蒸气可变成饱和蒸气，多余的水分未达饱和的水蒸气可变成饱和蒸气，多余的水分就会析出。就会析出。测得露点温度，就可以从水蒸气的饱和含量表测得露点温度，就可以从水蒸气的饱和含量表中查得其水蒸气含量。由于温度降低过程中水蒸中查得其水蒸气含量。由于温度降低过程中水蒸气含量并没有改变，因此，测定露点实际上就是气含量并没有改变，因此，测定露点实际上就是测定了空气中的绝对湿度。如果露点越低，表示测定了空气中的绝对湿度。如果露点越低，表示空气中的水分含量越少。空气中的水分含量越少。43无菌空气技术压缩空气的冷却压缩空气的冷却l过高温度的压缩空气如果直接进入空气过滤器，过高温度的压缩空气如果直接进入空气过滤器，有可能引起过滤介质的炭化或燃烧；且增大了发有可能引起过滤介质的炭化或燃烧；且增大了发酵罐的降温负荷；高温空气还会增加发酵液水分酵罐的降温负荷；高温空气还会增加发酵液水分的蒸发，影响微生物的生长。的蒸发，影响微生物的生长。l冷却器类型：立式列管式热交换器、沉浸式热交冷却器类型：立式列管式热交换器、沉浸式热交换器、喷淋式热交换器换器、喷淋式热交换器44无菌空气技术压缩空气除水和除油压缩空气除水和除油使用气液分离器除去压缩后的湿空气。使用气液分离器除去压缩后的湿空气。气液分离器型式：气液分离器型式：旋风分离器和丝网分离器旋风分离器和丝网分离器45无菌空气技术丝网分离器丝网分离器利用填料的惯性拦截利用填料的惯性拦截47无菌空气技术三、空气过滤除菌工艺流程三、空气过滤除菌工艺流程1.两级冷却、加热除菌流程两级冷却、加热除菌流程2.冷热空气直接混合式空气除菌流程冷热空气直接混合式空气除菌流程3.高效前置过滤空气除菌流程高效前置过滤空气除菌流程4.利用热空气加热冷空气的流程利用热空气加热冷空气的流程5.一次冷却和析水的空气过滤流程一次冷却和析水的空气过滤流程48无菌空气技术两级冷却、加热除菌流程两级冷却、加热除菌流程1-1-粗过滤器粗过滤器 2-2-压缩机压缩机 3-3-贮罐贮罐 4 4，6-6-冷却器冷却器 5-5-旋风分离器旋风分离器 7-7-丝网分离器丝网分离器 8-8-加热器加热器 9-9-总过滤器总过滤器 空气从采气口进入过滤系统前，先经过粗过滤空气从采气口进入过滤系统前，先经过粗过滤器过滤，再进入空气压缩机，经压缩升温后的空气器过滤，再进入空气压缩机，经压缩升温后的空气经过两次冷却后，再被加热和过滤。经过两次冷却后，再被加热和过滤。49无菌空气技术冷热空气直接混合式空气除菌流程冷热空气直接混合式空气除菌流程经粗过滤和压缩后的空气，从储罐出来后分两部分，一部经粗过滤和压缩后的空气，从储罐出来后分两部分，一部分进入冷却器，冷却到低温，经分离器分离油水之后与另分进入冷却器，冷却到低温，经分离器分离油水之后与另一部分未处理的高压空气混合，再进入过滤器。一部分未处理的高压空气混合，再进入过滤器。1-1-粗过虑器粗过虑器 2-2-压缩机压缩机 3-3-贮罐贮罐 4-4-冷却器冷却器 5-5-丝网分离器丝网分离器 6-6-总过滤器总过滤器50无菌空气技术高效前置过滤空气除菌流程高效前置过滤空气除菌流程采用高效率的前置过滤设备，利用压缩机的抽吸作用，使采用高效率的前置过滤设备，利用压缩机的抽吸作用，使空气先经过中、高温过滤器后，再进入空压机，降低主过空气先经过中、高温过滤器后，再进入空压机，降低主过滤器的负荷。滤器的负荷。1-1-高效前置过滤器高效前置过滤器 2-2-压缩机压缩机 3-3-贮罐贮罐 4-4-冷却器冷却器 5-5-丝网丝网分离器分离器 6-6-加热器加热器 7-7-总过滤器总过滤器51无菌空气技术注意事项注意事项空气取气口伸向高空，背风取气。空气取气口伸向高空，背风取气。空空气气进进入入空空压压机机前前，要要先先经经过过粗粗过过滤滤器器。否否则则空空气气中中的的尘尘埃埃颗颗粒粒就就会会直直接接进进入入到到空空压压机机的的汽汽缸缸内内，与与汽汽缸缸发发生生摩摩擦擦造造成成汽汽缸缸磨磨损损。汽汽缸缸就就会会产产生生缝缝隙隙而漏气，从而影响空压机的工作效率。而漏气，从而影响空压机的工作效率。空空压压机机出出来来的的压压缩缩空空气气需需要要布布置置贮贮气气罐罐。空空压压机机出出来来的的压压缩缩空空气气是是一一个个脉脉冲冲状状态态的的气气流流，但但是是在在介介质质过过滤滤器器的的过过滤滤要要求求是是一一个个稳稳态态流流体体。空空气气贮贮罐罐，可以把压缩机出来的脉冲压缩空气流态转为稳态。可以把压缩机出来的脉冲压缩空气流态转为稳态。52无菌空气技术压压缩缩空空气气进进入入介介质质过过滤滤器器前前要要适适当当加加热热至至空空气气露露点点温温度度以以上上。结结露露析析出出水水分分、油油渍渍时时压压缩缩空空气气处处于于饱饱和和状状态态，相相对对湿湿度度100%100%，果果直直接接进进入入过过滤滤器器，就就会会很很容容易易湿湿润润过过滤滤介介质质，引引起起空空气气除除菌菌不不彻彻底底。加加热热，使使压压缩缩空空气气的的相相对对湿湿度度下下降降到到60%60%左左右右，才才能能进进入过滤器。入过滤器。介质过滤器要定期拆洗、杀菌。介质过滤不能长介质过滤器要定期拆洗、杀菌。介质过滤不能长期获得期获得100100的过滤效率。灭菌后的过滤介质一定要的过滤效率。灭菌后的过滤介质一定要用空气吹干后再投入使用。用空气吹干后再投入使用。无菌空气在进入发酵罐前要经过分过滤器。无无菌空气在进入发酵罐前要经过分过滤器。无菌空气制备流程线路较长，比较容易在管路中出现菌空气制备流程线路较长，比较容易在管路中出现二次污染，为了避免二次污染带到发酵罐，在发酵二次污染，为了避免二次污染带到发酵罐，在发酵罐前设置分过滤装置。罐前设置分过滤装置。53无菌空气技术过过滤滤器器壁壁不不要要形形成成氧氧化化层层，氧氧化化铁铁是是多多孔孔物物质质，带带菌菌空空气气可可从从中中穿穿过过。过过滤滤器器壁壁外外要要有有保保温温层层，否否则则壁壁内内易易形形成成冷冷凝凝水水，使使介介质质受受潮潮而而失失效效，加加剧器壁的氧化生锈。剧器壁的氧化生锈。注注意意气气流流速速度度和和压压力力的的变变化化，防防止止突突然然开开大大流流量量或或降降低低压压力力，介介质质上上边边和和下下边边的的空空气气压压差差过过大大或或气流冲力过大造成介质层的翻动移位或破坏。气流冲力过大造成介质层的翻动移位或破坏。控控制制好好油油水水分分离离器器液液位位，及及时时排排放放分分离离掉掉的的油油水水，避避免免器器内内液液位位过过高高而而引引起起气气体体带带液液，降降低低分分离离器器的分离效率。的分离效率。防防止止空空气气冷冷却却器器漏漏水水，操操作作中中控控制制冷冷却却水水压压力力不不超过空气压力。超过空气压力。54无菌空气技术第四节第四节 常用空气过滤器介绍常用空气过滤器介绍及检测及检测过滤器介质过滤器介质 目前我国的制药厂发酵装置使用的空气过滤器目前我国的制药厂发酵装置使用的空气过滤器的过滤介质以玻璃纤维滤纸、金属烧结膜、聚偏二的过滤介质以玻璃纤维滤纸、金属烧结膜、聚偏二氟乙烯等过滤器。大部分是国内制造氟乙烯等过滤器。大部分是国内制造,也有小部分也有小部分为进口。为进口。过滤器分类过滤器分类 疏水型的呼吸过滤器（呼吸器）和亲水型的产疏水型的呼吸过滤器（呼吸器）和亲水型的产品过滤器（微孔膜过滤器）。疏水型的适合于气体品过滤器（微孔膜过滤器）。疏水型的适合于气体的过滤，而亲水型的则更适宜液体的过滤。的过滤，而亲水型的则更适宜液体的过滤。55无菌空气技术完整性检测完整性检测完整性测试主要是测试滤膜的完整性，过滤的主要完整性测试主要是测试滤膜的完整性，过滤的主要原理是通过滤膜来拦截比膜孔大的污染物，虽然过原理是通过滤膜来拦截比膜孔大的污染物，虽然过滤效果与滤膜的材质、类型以及所拦截污染物的性滤效果与滤膜的材质、类型以及所拦截污染物的性质等多因素有关，但滤膜的有效性是先保证其完整质等多因素有关，但滤膜的有效性是先保证其完整性。完整性测试可以分为两类：性。完整性测试可以分为两类：（1）破坏性试验，主要是微生物挑战测试；）破坏性试验，主要是微生物挑战测试；（2）非破坏性试验，主要是起泡点试验和扩散流测）非破坏性试验，主要是起泡点试验和扩散流测试。试。56无菌空气技术 破坏性和非破坏性测试两者的数据必须有关联，破坏性和非破坏性测试两者的数据必须有关联，进而得到用户的完整性测试的数据，这是法规的要进而得到用户的完整性测试的数据，这是法规的要求，也是测试应用的验证理由。求，也是测试应用的验证理由。完整性和漏点检测的区别完整性和漏点检测的区别完整性测试一般针对除菌级滤器所做的回顾性检测完整性测试一般针对除菌级滤器所做的回顾性检测（起泡点、扩散流等），检漏一般针对起隔离防护（起泡点、扩散流等），检漏一般针对起隔离防护作用的非无菌要求的过滤器，是否有检测液体瞬间作用的非无菌要求的过滤器，是否有检测液体瞬间加压透过现象，比较简单，结论为漏没漏加压透过现象，比较简单，结论为漏没漏。57无菌空气技术非破坏性完整性测非破坏性完整性测 非破坏性完整性测试可以根据物理性质不同分为两非破坏性完整性测试可以根据物理性质不同分为两类，基于毛细管原理的起泡点测试方法，类，基于毛细管原理的起泡点测试方法，Corrtest测试（水压法）以及测试（水压法）以及Hydrocorr测试（挤水法）为测试（挤水法）为一类；扩散流测试和压力保持测试属于基于一类；扩散流测试和压力保持测试属于基于Fick定定律定义的气体通过液体扩散的原理测试。律定义的气体通过液体扩散的原理测试。完整性测试失败处理措施完整性测试失败处理措施 企业在进行完整性测试时，一种是在过滤器使用前企业在进行完整性测试时，一种是在过滤器使用前的完整性测试，一种是在使用后的完整性测试。在的完整性测试，一种是在使用后的完整性测试。在做使用前的完整性测试时，如果测试失败，但测试做使用前的完整性测试时，如果测试失败，但测试值与标准值只有较小差距，这时可以再次湿润过滤值与标准值只有较小差距，这时可以再次湿润过滤器，使用两倍于初次湿润压（或者冲洗量，浸泡时器，使用两倍于初次湿润压（或者冲洗量，浸泡时间）或者在过滤器两边使用高压差的方法重新测试，间）或者在过滤器两边使用高压差的方法重新测试，58无菌空气技术看过滤器是否通过测试，如果可以通过，则记录数看过滤器是否通过测试，如果可以通过，则记录数值和程序；若不通过，则需要对过滤器的完整性进值和程序；若不通过，则需要对过滤器的完整性进行重新评估。如果测试结果与标准值差距较大，在行重新评估。如果测试结果与标准值差距较大，在能够更换滤芯的情况下，可以更换新的滤芯重新测能够更换滤芯的情况下，可以更换新的滤芯重新测试；若不能更换，则提高测试条件重新测试评估。试；若不能更换，则提高测试条件重新测试评估。如果是在使用后进行完整性测试，这时测试结果与如果是在使用后进行完整性测试，这时测试结果与冲洗量和浸泡时间有很大关系，在失败后，可以用冲洗量和浸泡时间有很大关系，在失败后，可以用两倍的冲洗量或者浸泡时间进行再次测试，对测试两倍的冲洗量或者浸泡时间进行再次测试，对测试结果进行评估，若与标准值有很大差距，可以用结果进行评估，若与标准值有很大差距，可以用70/30异乙醇润湿，再次检测。异乙醇润湿，再次检测。浸润与测试结果关系密切，因此，再次浸润时浸润与测试结果关系密切，因此，再次浸润时注意运用不同的操作条件来达到相关要求，例如，注意运用不同的操作条件来达到相关要求，例如，使用更长时间润湿，使用更高的压力润湿，更高的使用更长时间润湿，使用更高的压力润湿，更高的温度润湿或者用动态冲洗取代静态浸透的方法都是温度润湿或者用动态冲洗取代静态浸透的方法都是可取的。可取的。59无菌空气技术完整性测试结果与环境、温度、操作条件有很大关完整性测试结果与环境、温度、操作条件有很大关系，在测试失败后需要依据相应的系，在测试失败后需要依据相应的SOP做出合适的做出合适的处理措施，以最高的效率保证过滤效果。处理措施，以最高的效率保证过滤效果。60无菌空气技术