第七章空氣除菌設(shè)備第七章空氣除菌設(shè)備1簡介空氣除菌的原理和方法介質(zhì)過濾除菌機理空氣介質(zhì)過濾除菌設(shè)備除菌過濾介質(zhì)空氣調(diào)節(jié)設(shè)備簡介空氣除菌的原理和方法2一.空氣除菌的原理和方法1.生物工業(yè)生產(chǎn)對空氣質(zhì)量的要求生物工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的“無菌空氣”的定義：指通過除菌處理使空氣中含菌量降低到零或極低，從而使污染的可能性降至極小。按照染菌概率為10-3來計算，即1000次發(fā)酵周期所用的無菌空氣只允許1次染菌。一.空氣除菌的原理和方法1.生物工業(yè)生產(chǎn)對空氣質(zhì)量的要求3一.空氣除菌的原理和方法2.空氣含菌量的測定培養(yǎng)法：采用培養(yǎng)基計數(shù)光學(xué)法：采用粒子計數(shù)器，可測量空氣中含有直徑為0.3~5um微粒的各種濃度，測量較準(zhǔn)確，但不能測量空氣的活菌數(shù)。一.空氣除菌的原理和方法2.空氣含菌量的測定4一.空氣除菌的原理和方法3.空氣除菌方法（1）空氣除菌的定義：除去或殺滅空氣中的微生物。（2）常用方法：介質(zhì)過濾，輻射，化學(xué)藥品，加熱，靜電吸附等。一.空氣除菌的原理和方法3.空氣除菌方法5一.空氣除菌的原理和方法a.熱殺菌

特點：有效、可靠。懸浮在空氣中的細菌孢子在218℃保溫24秒就可以被殺死。利用空氣被壓縮時所產(chǎn)生的熱量進行加熱保溫殺菌在生產(chǎn)上有重要意義。一.空氣除菌的原理和方法a.熱殺菌6一.空氣除菌的原理和方法空氣加熱殺菌流程圖一.空氣除菌的原理和方法空氣加熱殺菌流程圖7一.空氣除菌的原理和方法b.輻射殺菌射線種類：x射線、β射線、紫外線、超聲波、γ射線等。殺菌機理：上述射線在理論上能夠破壞蛋白質(zhì)活性而起到殺菌作用。應(yīng)用較為廣泛的為紫外線，波長在253.7-265nm殺菌能力最強，殺菌力與紫外線的強度成正比，與距離的平方成反比。紫外線殺菌一般用于無菌室和醫(yī)院手術(shù)室。一.空氣除菌的原理和方法b.輻射殺菌8一.空氣除菌的原理和方法c.靜電除菌作用：可除去空氣中的水霧、油霧、塵埃和微生物等。特點：在最佳條件下對1um的微粒去除率高達99%，消耗能量小，每處理1000m3空氣每小時只耗電0.2-0.8kw，空氣壓力損失小，一般僅為30-150Pa，設(shè)備也不大。對設(shè)備維護和安全技術(shù)措施要求較高。一次性投資費用大。適用范圍：潔凈工作臺，潔凈工作室所需無菌空氣的預(yù)處理，再配合高效過濾器使用。一.空氣除菌的原理和方法c.靜電除菌9一.空氣除菌的原理和方法c.靜電除菌靜電除菌裝置：按照菌體的作用方式可以分為電離區(qū)和捕集區(qū)。電離區(qū)：空氣所帶的細菌微粒通過電離區(qū)后被電離而帶正電荷。捕集區(qū)：當(dāng)電離后的氣流通過時，帶正電荷的微粒受靜電場庫侖力的作用，產(chǎn)生一個向負極板移動的速度，這個速度與氣流的拖帶速度合成一個傾向負極板的合速度向負極板移動，最后吸附在極板上。一.空氣除菌的原理和方法c.靜電除菌10c.靜電除菌一.空氣除菌的原理和方法c.靜電除菌一.空氣除菌的原理和方法11一.空氣除菌的原理和方法d.過濾除菌法目前是生物技術(shù)工業(yè)生產(chǎn)中最常用的空氣除菌法。原理：采用定期滅菌的干燥介質(zhì)來阻截流過的空氣所含的微生物，從而獲得無菌空氣。常用的介質(zhì)有兩類：介質(zhì)間孔隙大于微生物：必須有一定的厚度才能達到除菌的目的；例如棉花、活性炭、玻璃纖維、有機合成纖維、燒結(jié)材料、微孔超濾膜等。介質(zhì)的孔隙小于細菌：稱為絕對過濾。一.空氣除菌的原理和方法d.過濾除菌法12二.介質(zhì)過濾除菌機理慣性沖擊滯留作用機理攔截滯留作用機理布朗擴散作用機理重力沉降作用機理靜電吸附作用機理二.介質(zhì)過濾除菌機理慣性沖擊滯留作用機理13二.介質(zhì)過濾除菌機理1.慣性沖擊滯留作用機理（1）原理：是空氣過濾器除菌的重要作用。在單纖維空氣流線圖上是直徑為df的纖維的斷面，當(dāng)微粒隨氣流以一定的速度垂直向纖維方向運動時，空氣受阻即改變運動方向，繞過纖維前進。而微粒由于運動慣性較大，未能及時改變運動方向，直沖到纖維的表面，由于摩擦黏附，微粒滯留在纖維表面。二.介質(zhì)過濾除菌機理1.慣性沖擊滯留作用機理14二.介質(zhì)過濾除菌機理單纖維空氣流線圖二.介質(zhì)過濾除菌機理單纖維空氣流線圖15二.介質(zhì)過濾除菌機理（2）慣性沖擊捕集效率二.介質(zhì)過濾除菌機理（2）慣性沖擊捕集效率16二.介質(zhì)過濾除菌機理（3）適用范圍

氣流速度大于慣性碰撞的臨界速度時是慣性沖擊滯留作用控制過程。二.介質(zhì)過濾除菌機理（3）適用范圍17二.介質(zhì)過濾除菌機理2.攔截滯留作用機理（截留作用）（1）適用范圍：氣流速度<慣性碰撞的臨界速度（2）攔截滯留作用：當(dāng)微生物等微粒隨低速氣流慢慢靠近纖維時，微粒所在的主導(dǎo)氣流流線受纖維所阻而改變流動方向，繞過纖維前進，并在纖維的周邊形成一層邊界滯留區(qū)。滯留區(qū)的氣流速度更慢，進到滯留區(qū)的微粒慢慢靠近和接觸纖維而被黏附滯留，稱為攔截滯留作用。二.介質(zhì)過濾除菌機理2.攔截滯留作用機理（截留作用）18二.介質(zhì)過濾除菌機理（3）攔截滯留作用對微粒的捕集效率二.介質(zhì)過濾除菌機理（3）攔截滯留作用對微粒的捕集效率19二.介質(zhì)過濾除菌機理3.布朗擴散作用機理（1）定義：直徑很小的微粒在流速很小的氣流中能產(chǎn)生一種不規(guī)則的直線運動稱為布朗擴散。二.介質(zhì)過濾除菌機理3.布朗擴散作用機理20二.介質(zhì)過濾除菌機理3.布朗擴散作用機理（2）布朗擴散的特點布朗擴散的運動距離很短。布朗擴散除菌作用在較大的氣速或較大的纖維間隙中不起作用。在很小的氣流速度和較小的纖維間隙中，布朗擴散作用大大增加了微粒和纖維的接觸滯留機會。布朗擴散作用與微粒和纖維直徑有關(guān)，并與流速成反比，在氣流速度小時，它是介質(zhì)過濾除菌的重要作用之一。二.介質(zhì)過濾除菌機理3.布朗擴散作用機理21二.介質(zhì)過濾除菌機理4.重力沉降作用機理當(dāng)微粒所受的重力大于氣流對它的拖帶力時，微粒就會沉降。對于重力沉降作用而言，大顆粒比小顆粒作用顯著。在纖維的邊界滯留區(qū)內(nèi)，重力沉降作用可提高攔截的捕集效率。二.介質(zhì)過濾除菌機理4.重力沉降作用機理22二.介質(zhì)過濾除菌機理5.靜電吸附作用機理產(chǎn)生靜電吸附的原因：微生物微粒帶有與介質(zhì)表面相反的電荷，或是由于感應(yīng)而得到相反的電荷而被吸附?？諝饬鬟^介質(zhì)時，介質(zhì)表面就感應(yīng)出很強的靜電荷而使微生物微粒被吸附。二.介質(zhì)過濾除菌機理5.靜電吸附作用機理23二.介質(zhì)過濾除菌機理6.總結(jié)：當(dāng)空氣流過過濾介質(zhì)時，慣性沖擊、截留、布朗擴散、重力沉降、靜電吸附同時起作用，不同氣流速度，起主要作用的機理不同。當(dāng)氣流速度較大時，除菌效率隨空氣流速的增加而增加——慣性沖擊起主要作用；當(dāng)氣流速度中等時——截流起主要作用；當(dāng)氣流速度較小時，除菌效率隨氣流速度的增加而降低——擴散起主要作用；空氣流速過大，除菌效率下降，是由于已被捕集的微粒又被湍動的氣流夾帶返回到空氣中。二.介質(zhì)過濾除菌機理6.總結(jié)：24三.空氣介質(zhì)過濾除菌設(shè)備（一）介質(zhì)過濾除菌流程1.空氣除菌流程的制定要考慮的因素空氣除菌流程的制定要根據(jù)以下因素而進行：發(fā)酵生產(chǎn)對無菌空氣的要求（如無菌程度、空氣壓力、溫度和濕度等等）采氣環(huán)境的空氣條件所用除菌設(shè)備的特性空氣性質(zhì)等三.空氣介質(zhì)過濾除菌設(shè)備（一）介質(zhì)過濾除菌流程25三.空氣介質(zhì)過濾除菌設(shè)備2.空氣除菌流程示例（1）空氣壓縮冷卻過濾流程設(shè)備構(gòu)成：壓縮機、貯罐、空氣冷卻器、過濾器。適應(yīng)地區(qū)：氣候寒冷、相對濕度很低的地區(qū)。三.空氣介質(zhì)過濾除菌設(shè)備2.空氣除菌流程示例26空氣壓縮冷卻過濾流程空氣壓縮冷卻過濾流程272.空氣除菌流程示例（2）兩級冷卻、分離、加熱的空氣除菌流程2.空氣除菌流程示例28三.空氣介質(zhì)過濾除菌設(shè)備2.空氣除菌流程示例（2）兩級冷卻、分離、加熱的空氣除菌流程流程特點：2次冷卻、2次分離、適當(dāng)加熱。2次分離油水的主要優(yōu)點：可以節(jié)約冷卻用水，油和水霧分離除去比較完全，保證干過濾。第一級冷卻：大部分的水、油結(jié)成較大的霧粒，且霧粒濃度比較大，適合用旋風(fēng)分離器分離。第二級冷卻：使空氣進一步冷卻后析出較小的霧粒。兩級冷卻的優(yōu)點：可以減少油膜污染對傳熱的影響。三.空氣介質(zhì)過濾除菌設(shè)備2.空氣除菌流程示例29三.空氣介質(zhì)過濾除菌設(shè)備2.空氣除菌流程示例（2）兩級冷卻、分離、加熱的空氣除菌流程

適應(yīng)地區(qū)：適應(yīng)各種氣候條件三.空氣介質(zhì)過濾除菌設(shè)備2.空氣除菌流程示例303.前置高效過濾除菌流程

使空氣先經(jīng)中效、高效過濾后，進入空氣壓縮機。經(jīng)過前置高效過濾器后，空氣的無菌程度已經(jīng)達到99.99%，再經(jīng)過冷卻、分離和主過濾器過濾后，空氣的無菌程度更高，以保證安全。3.前置高效過濾除菌流程313.前置高效過濾除菌流程3.前置高效過濾除菌流程324.冷熱空氣直接混合式空氣除菌流程省去一級冷卻和分離設(shè)備及空氣再加熱設(shè)備，簡化了流程，使冷卻水用量也降低了。壓縮空氣從貯罐出來分兩路，一部分進冷卻器，經(jīng)分離器分離水、油霧后與另一部分未處理過的高溫壓縮空氣混合，使混合后的空氣溫度為30～35℃，相對濕度為50～60%。4.冷熱空氣直接混合式空氣除菌流程省去一級冷卻和分離設(shè)備334.冷熱空氣直接混合式空氣除菌流程4.冷熱空氣直接混合式空氣除菌流程34三.除菌過濾介質(zhì)1.常用的過濾介質(zhì)棉花（未脫脂）活性炭玻璃纖維超細玻璃纖維紙化學(xué)纖維三.除菌過濾介質(zhì)1.常用的過濾介質(zhì)35四.除菌過濾介質(zhì)2.過濾效率K:過濾常數(shù)L:濾層厚度K值越大，濾層厚L可以越小阻力降越小越好四.除菌過濾介質(zhì)2.過濾效率K:過濾常數(shù)L:濾層厚度K值越36四.除菌過濾介質(zhì)棉花：是一種傳統(tǒng)的過濾介質(zhì)。主要適用于工業(yè)規(guī)模和實驗室環(huán)境。棉花纖維直徑一般為16-21um，裝填時要分層均勻鋪砌，最后要壓緊，裝填密度達到150-200kg/m3為好。四.除菌過濾介質(zhì)棉花：是一種傳統(tǒng)的過濾介質(zhì)。主要適用于工業(yè)37四.除菌過濾介質(zhì)玻璃纖維：

一般直徑為8-19um不等，而纖維直徑越小越好，填充系數(shù)一般為6-10%。四.除菌過濾介質(zhì)玻璃纖維：38四.除菌過濾介質(zhì)活性炭：通過表面吸附作用而吸附截留微生物。一般采用直徑3mm，長5-10mm的圓柱狀活性炭。四.除菌過濾介質(zhì)活性炭：通過表面吸附作用而吸附截留微生物。39四.除菌過濾介質(zhì)超細玻璃纖維紙：直徑為1-1.5um，屬于高速過濾介質(zhì)。四.除菌過濾介質(zhì)超細玻璃纖維紙：40四.除菌過濾介質(zhì)石棉濾板：采用20%纖維小而直的藍石棉和8%紙漿纖維混合打漿而成。過濾效率比較低，只適用于分過濾器。濕強度較大，受潮時也不易穿孔或折斷，能耐受蒸汽反復(fù)殺菌，使用時間較長。四.除菌過濾介質(zhì)石棉濾板：采用20%纖維小而直的藍石棉和841四.除菌過濾介質(zhì)燒結(jié)材料過濾介質(zhì)：種類很多，主要有燒結(jié)金屬、燒結(jié)陶瓷、燒結(jié)塑料。四.除菌過濾介質(zhì)燒結(jié)材料過濾介質(zhì)：種類很多，主要有燒結(jié)金屬42四.除菌過濾介質(zhì)絕對過濾：過濾介質(zhì)微孔直徑只有0.1-0.22um，小于細菌直徑，固菌體粒子不能通過，該過程稱為絕對過濾。絕對過濾分為兩類：一類：能除去全部微生物，但不能除去噬菌體。如，Milipore公司的0.22um的膜式過濾器。另一類：可以除去小至0.01um的微粒，故可以濾除全部噬菌體。如，英國的DH公司研制的絕對空氣過濾器，被公認為最保險、安全的空氣除菌過濾器。四.除菌過濾介質(zhì)絕對過濾：過濾介質(zhì)微孔直徑只有0.1-0.43五.空氣調(diào)節(jié)設(shè)備1.生物工業(yè)生產(chǎn)對空氣調(diào)節(jié)的要求（1）生物工業(yè)生產(chǎn)過程中需要不斷調(diào)節(jié)空氣潔凈度。發(fā)酵車間對空氣的潔凈程度有一定的要求，所以需要強化通風(fēng)，包裝車間需要更潔凈的空氣（100級）五.空氣調(diào)節(jié)設(shè)備1.生物工業(yè)生產(chǎn)對空氣調(diào)節(jié)的要求44五.空氣調(diào)節(jié)設(shè)備1.生物工業(yè)生產(chǎn)對空氣調(diào)節(jié)的要求（2）美國國立衛(wèi)生研究所建議，有關(guān)室內(nèi)潔凈度及其換氣次數(shù)、通氣流速等的參考值如下表所示。五.空氣調(diào)節(jié)設(shè)備1.生物工業(yè)生產(chǎn)對空氣調(diào)節(jié)的要求45五.空氣調(diào)節(jié)設(shè)備1.生物工業(yè)生產(chǎn)對空氣調(diào)節(jié)的要求典型的空氣調(diào)節(jié)流程圖五.空氣調(diào)節(jié)設(shè)備1.生物工業(yè)生產(chǎn)對空氣調(diào)節(jié)的要求46六.空氣的增濕和減濕的方法及原理（一）濕空氣的性質(zhì)1.濕度x（1）濕度的定義：又稱濕含量，表示了濕空氣中所含的水蒸汽質(zhì)量與所含的絕干空氣質(zhì)量之比。六.空氣的增濕和減濕的方法及原理（一）濕空氣的性質(zhì)47（一）濕空氣的性質(zhì)（一）濕空氣的性質(zhì)1.濕度x（2）濕度表達式：（一）濕空氣的性質(zhì)（一）濕空氣的性質(zhì)48（一）濕空氣的性質(zhì)（一）濕空氣的性質(zhì)1.濕度x（3）空氣的飽和濕度Xs：若濕空氣中水蒸汽的分壓強Pw等于該空氣濕度下水的飽和蒸汽壓Ps，這時空氣的濕度稱為飽和濕度。（一）濕空氣的性質(zhì)（一）濕空氣的性質(zhì)49（一）濕空氣的性質(zhì)（一）濕空氣的性質(zhì)1.濕度x（4）飽和濕度Xs表達式：當(dāng)濕空氣中水蒸汽的分壓強Pw等于該空氣濕度下水的飽和蒸汽壓Ps，空氣就稱為被水蒸汽所飽和，此時的濕度為飽和濕度。（一）濕空氣的性質(zhì)（一）濕空氣的性質(zhì)當(dāng)濕空氣中水蒸汽的分壓強50（一）濕空氣的性質(zhì)（一）濕空氣的性質(zhì)2.相對濕度Φ（1）定義：表示濕空氣飽和程度的量，它是濕空氣里水蒸汽分壓與同溫下水的飽和蒸汽壓之比（以百分?jǐn)?shù)表示）（一）濕空氣的性質(zhì)（一）濕空氣的性質(zhì)51（二）空氣的增濕和減濕原理1.空氣的增濕和減濕過程是空氣與水兩相間傳熱與傳質(zhì)同時進行的過程。2.增濕：增加空氣的濕含量。3.減濕：減少空氣的濕含量。（二）空氣的增濕和減濕原理1.空氣的增濕和減濕過程524.增濕機理MN：表示水與空氣的兩相界面；Xi：在界面上空氣的濕含量；X：空氣主體濕含量；ti：濕球溫度；（二）空氣的增濕和減濕原理4.增濕機理（二）空氣的增濕和減濕原理534.增濕機理傳質(zhì)的過程：界面上空氣的濕含量（Xi）大于空氣主體濕含量（X），故在濕含量差Xi-X的作用下，水分不斷從兩相界面?zhèn)鬟f到空氣中去（增濕）。傳熱過程：空氣的溫度高于水的溫度，借助對流給熱，熱量從空氣傳遞到水，放出顯熱而空氣自身的溫度降低，水吸收了顯熱而升溫。同時，水分汽化后把潛熱帶到空氣中，這部分熱量的傳遞方向剛好與上述顯熱的傳遞方向相反?？諝庠谶@類增濕過程中可近似看作等焓過程。（二）空氣的增濕和減濕原理4.增濕機理（二）空氣的增濕和減濕原理545.減濕的機理示意圖：（二）空氣的增濕和減濕原理5.減濕的機理（二）空氣的增濕和減濕原理555.減濕的機理傳質(zhì)過程：空氣濕含量（X）大于界面空氣濕含量（Xi），所以水分由空氣向水相主體擴散。傳熱過程：空氣中的水分冷凝放出的潛熱和空氣降溫的顯熱，通過對流給熱傳給水，變?yōu)樗娘@熱，使水的溫度升高。（二）空氣的增濕和減濕原理5.減濕的機理（二）空氣的增濕和減濕原理56（三）空氣的增濕和減濕方法1.空氣的增濕方法（1）往空氣中直接通入蒸汽：空氣的濕含量x提高了，但溫度也隨之升高。該方法難于使空氣達到飽和，也不能使空氣降溫。（三）空氣的增濕和減濕方法1.空氣的增濕方法571.空氣的增濕方法（2）噴水：使水以霧狀噴入不飽和的空氣中，使空氣增濕。這是普遍采用的增濕方法。（三）空氣的增濕和減濕方法1.空氣的增濕方法（三）空氣的增濕和減濕方法581.空氣的增濕方法（3）空氣混合增濕使待增濕的空氣和高濕含量的空氣混合而增濕。（三）空氣的增濕和減濕方法1.空氣的增濕方法（三）空氣的增濕和減濕方法592.空氣的減濕方法（1）噴淋低于該空氣露點溫度的冷水。（2）使用熱交換器以把空氣冷卻至其露點以下。（3）空氣經(jīng)壓縮后冷卻至初溫，使其中水分部分凝集析出，使空氣減濕。（4）用吸收或吸附方法除掉水氣，使空氣減濕。（5）通入干燥空氣，所得的混合空氣的濕含量比原空氣的低。（三）空氣的增濕和減濕方法2.空氣的減濕方法（三）空氣的增濕和減濕方法6039、把生活中的每一天，都當(dāng)作生命中的最后一天。

40、機不可失，時不再來。

41、就算全世界都否定我，還有我自己相信我。

42、不為模糊不清的未來擔(dān)憂，只為清清楚楚的現(xiàn)在努力。

43、付出才會杰出。

44、成功不是憑夢想和希望，而是憑努力和實踐。

45、成功這件事，自己才是老板！

46、暗自傷心，不如立即行動。

47、勤奮是你生命的密碼，能譯出你一部壯麗的史詩。

48、隨隨便便浪費的時間，再也不能贏回來。

49、不要輕易用過去來衡量生活的幸與不幸！每個人的生命都是可以綻放美麗的，只要你珍惜。

50、給自己定目標(biāo)，一年，兩年，五年，也許你出生不如別人好，通過努力，往往可以改變%的命運。破罐子破摔只能和懦弱做朋友。

51、當(dāng)眼淚流盡的時候，留下的應(yīng)該是堅強。

52、上天完全是為了堅強你的意志，才在道路上設(shè)下重重的障礙。

53、沒有播種，何來收獲；沒有辛苦，何來成功；沒有磨難，何來榮耀；沒有挫折，何來輝煌。

54、只要路是對的，就不怕路遠。

55、生命對某些人來說是美麗的，這些人的一生都為某個目標(biāo)而奮斗。

56、浪花總是著揚帆者的路開放的。

74、失敗是什么？沒有什么，只是更走近成功一步；成功是什么？就是走過了所有通向失敗的路，只剩下一條路，那就是成功的路。

75、要改變命運，首先改變自己。

76、我們?nèi)粢呀邮茏顗牡?，就再沒有什么損失。

77、在生活中，我跌倒過。我在嘲笑聲中站起來，雖然衣服臟了，但那是暫時的，它可以洗凈。

78、沒有壓力的生活就會空虛；沒有壓力的青春就會枯萎；沒有壓力的生命就會黯淡。

79、人生就像一杯沒有加糖的咖啡，喝起來是苦澀的，回味起來卻有久久不會退去的余香。

80、最困難的時候，就是距離成功不遠了。

81、知道自己要干什么，夜深人靜，問問自己，將來的打算，并朝著那個方向去實現(xiàn)。而不是無所事事和做一些無謂的事。

82、出路出路，走出去了，總是會有路的。困難苦難，困在家里就是難。

83、人生最大的喜悅是每個人都說你做不到，你卻完成它了！

84、勇士搏出驚濤駭流而不沉淪，懦夫在風(fēng)平浪靜也會溺水。

85、生活不是林黛玉，不會因為憂傷而風(fēng)情萬種。

86、唯有行動才能改造命運。

87、即使行動導(dǎo)致錯誤，卻也帶來了學(xué)習(xí)與成長；不行動則是停滯與萎縮。

88、光說不干，事事落空；又說又干，馬到成功。

89、對于每一個不利條件，都會存在與之相對應(yīng)的有利條件。

90、人的潛能是一座無法估量的豐富的礦藏，只等著我們?nèi)ネ诰颉?/p>

91、要成功，不要與馬賽跑，要騎在馬上，馬上成功。

2、虛心使人進步，驕傲使人落后。

3、謙虛是學(xué)習(xí)的朋友，自滿是學(xué)習(xí)的敵人。

4、若要精，人前聽。

5、喜歡吹噓的人猶如一面大鼓，響聲大腹中空。

6、強中更有強中手，莫向人前自夸口。

7、請教別人不折本，舌頭打個滾。

8、人唯虛，始能知人。滿招損，謙受益。滿必溢，驕必敗。39、把生活中的每一天，都當(dāng)作生命中的最后一天。61第七章空氣除菌設(shè)備第七章空氣除菌設(shè)備62簡介空氣除菌的原理和方法介質(zhì)過濾除菌機理空氣介質(zhì)過濾除菌設(shè)備除菌過濾介質(zhì)空氣調(diào)節(jié)設(shè)備簡介空氣除菌的原理和方法63一.空氣除菌的原理和方法1.生物工業(yè)生產(chǎn)對空氣質(zhì)量的要求生物工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的“無菌空氣”的定義：指通過除菌處理使空氣中含菌量降低到零或極低，從而使污染的可能性降至極小。按照染菌概率為10-3來計算，即1000次發(fā)酵周期所用的無菌空氣只允許1次染菌。一.空氣除菌的原理和方法1.生物工業(yè)生產(chǎn)對空氣質(zhì)量的要求64一.空氣除菌的原理和方法2.空氣含菌量的測定培養(yǎng)法：采用培養(yǎng)基計數(shù)光學(xué)法：采用粒子計數(shù)器，可測量空氣中含有直徑為0.3~5um微粒的各種濃度，測量較準(zhǔn)確，但不能測量空氣的活菌數(shù)。一.空氣除菌的原理和方法2.空氣含菌量的測定65一.空氣除菌的原理和方法3.空氣除菌方法（1）空氣除菌的定義：除去或殺滅空氣中的微生物。（2）常用方法：介質(zhì)過濾，輻射，化學(xué)藥品，加熱，靜電吸附等。一.空氣除菌的原理和方法3.空氣除菌方法66一.空氣除菌的原理和方法a.熱殺菌

特點：有效、可靠。懸浮在空氣中的細菌孢子在218℃保溫24秒就可以被殺死。利用空氣被壓縮時所產(chǎn)生的熱量進行加熱保溫殺菌在生產(chǎn)上有重要意義。一.空氣除菌的原理和方法a.熱殺菌67一.空氣除菌的原理和方法空氣加熱殺菌流程圖一.空氣除菌的原理和方法空氣加熱殺菌流程圖68一.空氣除菌的原理和方法b.輻射殺菌射線種類：x射線、β射線、紫外線、超聲波、γ射線等。殺菌機理：上述射線在理論上能夠破壞蛋白質(zhì)活性而起到殺菌作用。應(yīng)用較為廣泛的為紫外線，波長在253.7-265nm殺菌能力最強，殺菌力與紫外線的強度成正比，與距離的平方成反比。紫外線殺菌一般用于無菌室和醫(yī)院手術(shù)室。一.空氣除菌的原理和方法b.輻射殺菌69一.空氣除菌的原理和方法c.靜電除菌作用：可除去空氣中的水霧、油霧、塵埃和微生物等。特點：在最佳條件下對1um的微粒去除率高達99%，消耗能量小，每處理1000m3空氣每小時只耗電0.2-0.8kw，空氣壓力損失小，一般僅為30-150Pa，設(shè)備也不大。對設(shè)備維護和安全技術(shù)措施要求較高。一次性投資費用大。適用范圍：潔凈工作臺，潔凈工作室所需無菌空氣的預(yù)處理，再配合高效過濾器使用。一.空氣除菌的原理和方法c.靜電除菌70一.空氣除菌的原理和方法c.靜電除菌靜電除菌裝置：按照菌體的作用方式可以分為電離區(qū)和捕集區(qū)。電離區(qū)：空氣所帶的細菌微粒通過電離區(qū)后被電離而帶正電荷。捕集區(qū)：當(dāng)電離后的氣流通過時，帶正電荷的微粒受靜電場庫侖力的作用，產(chǎn)生一個向負極板移動的速度，這個速度與氣流的拖帶速度合成一個傾向負極板的合速度向負極板移動，最后吸附在極板上。一.空氣除菌的原理和方法c.靜電除菌71c.靜電除菌一.空氣除菌的原理和方法c.靜電除菌一.空氣除菌的原理和方法72一.空氣除菌的原理和方法d.過濾除菌法目前是生物技術(shù)工業(yè)生產(chǎn)中最常用的空氣除菌法。原理：采用定期滅菌的干燥介質(zhì)來阻截流過的空氣所含的微生物，從而獲得無菌空氣。常用的介質(zhì)有兩類：介質(zhì)間孔隙大于微生物：必須有一定的厚度才能達到除菌的目的；例如棉花、活性炭、玻璃纖維、有機合成纖維、燒結(jié)材料、微孔超濾膜等。介質(zhì)的孔隙小于細菌：稱為絕對過濾。一.空氣除菌的原理和方法d.過濾除菌法73二.介質(zhì)過濾除菌機理慣性沖擊滯留作用機理攔截滯留作用機理布朗擴散作用機理重力沉降作用機理靜電吸附作用機理二.介質(zhì)過濾除菌機理慣性沖擊滯留作用機理74二.介質(zhì)過濾除菌機理1.慣性沖擊滯留作用機理（1）原理：是空氣過濾器除菌的重要作用。在單纖維空氣流線圖上是直徑為df的纖維的斷面，當(dāng)微粒隨氣流以一定的速度垂直向纖維方向運動時，空氣受阻即改變運動方向，繞過纖維前進。而微粒由于運動慣性較大，未能及時改變運動方向，直沖到纖維的表面，由于摩擦黏附，微粒滯留在纖維表面。二.介質(zhì)過濾除菌機理1.慣性沖擊滯留作用機理75二.介質(zhì)過濾除菌機理單纖維空氣流線圖二.介質(zhì)過濾除菌機理單纖維空氣流線圖76二.介質(zhì)過濾除菌機理（2）慣性沖擊捕集效率二.介質(zhì)過濾除菌機理（2）慣性沖擊捕集效率77二.介質(zhì)過濾除菌機理（3）適用范圍

氣流速度大于慣性碰撞的臨界速度時是慣性沖擊滯留作用控制過程。二.介質(zhì)過濾除菌機理（3）適用范圍78二.介質(zhì)過濾除菌機理2.攔截滯留作用機理（截留作用）（1）適用范圍：氣流速度<慣性碰撞的臨界速度（2）攔截滯留作用：當(dāng)微生物等微粒隨低速氣流慢慢靠近纖維時，微粒所在的主導(dǎo)氣流流線受纖維所阻而改變流動方向，繞過纖維前進，并在纖維的周邊形成一層邊界滯留區(qū)。滯留區(qū)的氣流速度更慢，進到滯留區(qū)的微粒慢慢靠近和接觸纖維而被黏附滯留，稱為攔截滯留作用。二.介質(zhì)過濾除菌機理2.攔截滯留作用機理（截留作用）79二.介質(zhì)過濾除菌機理（3）攔截滯留作用對微粒的捕集效率二.介質(zhì)過濾除菌機理（3）攔截滯留作用對微粒的捕集效率80二.介質(zhì)過濾除菌機理3.布朗擴散作用機理（1）定義：直徑很小的微粒在流速很小的氣流中能產(chǎn)生一種不規(guī)則的直線運動稱為布朗擴散。二.介質(zhì)過濾除菌機理3.布朗擴散作用機理81二.介質(zhì)過濾除菌機理3.布朗擴散作用機理（2）布朗擴散的特點布朗擴散的運動距離很短。布朗擴散除菌作用在較大的氣速或較大的纖維間隙中不起作用。在很小的氣流速度和較小的纖維間隙中，布朗擴散作用大大增加了微粒和纖維的接觸滯留機會。布朗擴散作用與微粒和纖維直徑有關(guān)，并與流速成反比，在氣流速度小時，它是介質(zhì)過濾除菌的重要作用之一。二.介質(zhì)過濾除菌機理3.布朗擴散作用機理82二.介質(zhì)過濾除菌機理4.重力沉降作用機理當(dāng)微粒所受的重力大于氣流對它的拖帶力時，微粒就會沉降。對于重力沉降作用而言，大顆粒比小顆粒作用顯著。在纖維的邊界滯留區(qū)內(nèi)，重力沉降作用可提高攔截的捕集效率。二.介質(zhì)過濾除菌機理4.重力沉降作用機理83二.介質(zhì)過濾除菌機理5.靜電吸附作用機理產(chǎn)生靜電吸附的原因：微生物微粒帶有與介質(zhì)表面相反的電荷，或是由于感應(yīng)而得到相反的電荷而被吸附。空氣流過介質(zhì)時，介質(zhì)表面就感應(yīng)出很強的靜電荷而使微生物微粒被吸附。二.介質(zhì)過濾除菌機理5.靜電吸附作用機理84二.介質(zhì)過濾除菌機理6.總結(jié)：當(dāng)空氣流過過濾介質(zhì)時，慣性沖擊、截留、布朗擴散、重力沉降、靜電吸附同時起作用，不同氣流速度，起主要作用的機理不同。當(dāng)氣流速度較大時，除菌效率隨空氣流速的增加而增加——慣性沖擊起主要作用；當(dāng)氣流速度中等時——截流起主要作用；當(dāng)氣流速度較小時，除菌效率隨氣流速度的增加而降低——擴散起主要作用；空氣流速過大，除菌效率下降，是由于已被捕集的微粒又被湍動的氣流夾帶返回到空氣中。二.介質(zhì)過濾除菌機理6.總結(jié)：85三.空氣介質(zhì)過濾除菌設(shè)備（一）介質(zhì)過濾除菌流程1.空氣除菌流程的制定要考慮的因素空氣除菌流程的制定要根據(jù)以下因素而進行：發(fā)酵生產(chǎn)對無菌空氣的要求（如無菌程度、空氣壓力、溫度和濕度等等）采氣環(huán)境的空氣條件所用除菌設(shè)備的特性空氣性質(zhì)等三.空氣介質(zhì)過濾除菌設(shè)備（一）介質(zhì)過濾除菌流程86三.空氣介質(zhì)過濾除菌設(shè)備2.空氣除菌流程示例（1）空氣壓縮冷卻過濾流程設(shè)備構(gòu)成：壓縮機、貯罐、空氣冷卻器、過濾器。適應(yīng)地區(qū)：氣候寒冷、相對濕度很低的地區(qū)。三.空氣介質(zhì)過濾除菌設(shè)備2.空氣除菌流程示例87空氣壓縮冷卻過濾流程空氣壓縮冷卻過濾流程882.空氣除菌流程示例（2）兩級冷卻、分離、加熱的空氣除菌流程2.空氣除菌流程示例89三.空氣介質(zhì)過濾除菌設(shè)備2.空氣除菌流程示例（2）兩級冷卻、分離、加熱的空氣除菌流程流程特點：2次冷卻、2次分離、適當(dāng)加熱。2次分離油水的主要優(yōu)點：可以節(jié)約冷卻用水，油和水霧分離除去比較完全，保證干過濾。第一級冷卻：大部分的水、油結(jié)成較大的霧粒，且霧粒濃度比較大，適合用旋風(fēng)分離器分離。第二級冷卻：使空氣進一步冷卻后析出較小的霧粒。兩級冷卻的優(yōu)點：可以減少油膜污染對傳熱的影響。三.空氣介質(zhì)過濾除菌設(shè)備2.空氣除菌流程示例90三.空氣介質(zhì)過濾除菌設(shè)備2.空氣除菌流程示例（2）兩級冷卻、分離、加熱的空氣除菌流程

適應(yīng)地區(qū)：適應(yīng)各種氣候條件三.空氣介質(zhì)過濾除菌設(shè)備2.空氣除菌流程示例913.前置高效過濾除菌流程

使空氣先經(jīng)中效、高效過濾后，進入空氣壓縮機。經(jīng)過前置高效過濾器后，空氣的無菌程度已經(jīng)達到99.99%，再經(jīng)過冷卻、分離和主過濾器過濾后，空氣的無菌程度更高，以保證安全。3.前置高效過濾除菌流程923.前置高效過濾除菌流程3.前置高效過濾除菌流程934.冷熱空氣直接混合式空氣除菌流程省去一級冷卻和分離設(shè)備及空氣再加熱設(shè)備，簡化了流程，使冷卻水用量也降低了。壓縮空氣從貯罐出來分兩路，一部分進冷卻器，經(jīng)分離器分離水、油霧后與另一部分未處理過的高溫壓縮空氣混合，使混合后的空氣溫度為30～35℃，相對濕度為50～60%。4.冷熱空氣直接混合式空氣除菌流程省去一級冷卻和分離設(shè)備944.冷熱空氣直接混合式空氣除菌流程4.冷熱空氣直接混合式空氣除菌流程95三.除菌過濾介質(zhì)1.常用的過濾介質(zhì)棉花（未脫脂）活性炭玻璃纖維超細玻璃纖維紙化學(xué)纖維三.除菌過濾介質(zhì)1.常用的過濾介質(zhì)96四.除菌過濾介質(zhì)2.過濾效率K:過濾常數(shù)L:濾層厚度K值越大，濾層厚L可以越小阻力降越小越好四.除菌過濾介質(zhì)2.過濾效率K:過濾常數(shù)L:濾層厚度K值越97四.除菌過濾介質(zhì)棉花：是一種傳統(tǒng)的過濾介質(zhì)。主要適用于工業(yè)規(guī)模和實驗室環(huán)境。棉花纖維直徑一般為16-21um，裝填時要分層均勻鋪砌，最后要壓緊，裝填密度達到150-200kg/m3為好。四.除菌過濾介質(zhì)棉花：是一種傳統(tǒng)的過濾介質(zhì)。主要適用于工業(yè)98四.除菌過濾介質(zhì)玻璃纖維：

一般直徑為8-19um不等，而纖維直徑越小越好，填充系數(shù)一般為6-10%。四.除菌過濾介質(zhì)玻璃纖維：99四.除菌過濾介質(zhì)活性炭：通過表面吸附作用而吸附截留微生物。一般采用直徑3mm，長5-10mm的圓柱狀活性炭。四.除菌過濾介質(zhì)活性炭：通過表面吸附作用而吸附截留微生物。100四.除菌過濾介質(zhì)超細玻璃纖維紙：直徑為1-1.5um，屬于高速過濾介質(zhì)。四.除菌過濾介質(zhì)超細玻璃纖維紙：101四.除菌過濾介質(zhì)石棉濾板：采用20%纖維小而直的藍石棉和8%紙漿纖維混合打漿而成。過濾效率比較低，只適用于分過濾器。濕強度較大，受潮時也不易穿孔或折斷，能耐受蒸汽反復(fù)殺菌，使用時間較長。四.除菌過濾介質(zhì)石棉濾板：采用20%纖維小而直的藍石棉和8102四.除菌過濾介質(zhì)燒結(jié)材料過濾介質(zhì)：種類很多，主要有燒結(jié)金屬、燒結(jié)陶瓷、燒結(jié)塑料。四.除菌過濾介質(zhì)燒結(jié)材料過濾介質(zhì)：種類很多，主要有燒結(jié)金屬103四.除菌過濾介質(zhì)絕對過濾：過濾介質(zhì)微孔直徑只有0.1-0.22um，小于細菌直徑，固菌體粒子不能通過，該過程稱為絕對過濾。絕對過濾分為兩類：一類：能除去全部微生物，但不能除去噬菌體。如，Milipore公司的0.22um的膜式過濾器。另一類：可以除去小至0.01um的微粒，故可以濾除全部噬菌體。如，英國的DH公司研制的絕對空氣過濾器，被公認為最保險、安全的空氣除菌過濾器。四.除菌過濾介質(zhì)絕對過濾：過濾介質(zhì)微孔直徑只有0.1-0.104五.空氣調(diào)節(jié)設(shè)備1.生物工業(yè)生產(chǎn)對空氣調(diào)節(jié)的要求（1）生物工業(yè)生產(chǎn)過程中需要不斷調(diào)節(jié)空氣潔凈度。發(fā)酵車間對空氣的潔凈程度有一定的要求，所以需要強化通風(fēng)，包裝車間需要更潔凈的空氣（100級）五.空氣調(diào)節(jié)設(shè)備1.生物工業(yè)生產(chǎn)對空氣調(diào)節(jié)的要求105五.空氣調(diào)節(jié)設(shè)備1.生物工業(yè)生產(chǎn)對空氣調(diào)節(jié)的要求（2）美國國立衛(wèi)生研究所建議，有關(guān)室內(nèi)潔凈度及其換氣次數(shù)、通氣流速等的參考值如下表所示。五.空氣調(diào)節(jié)設(shè)備1.生物工業(yè)生產(chǎn)對空氣調(diào)節(jié)的要求106五.空氣調(diào)節(jié)設(shè)備1.生物工業(yè)生產(chǎn)對空氣調(diào)節(jié)的要求典型的空氣調(diào)節(jié)流程圖五.空氣調(diào)節(jié)設(shè)備1.生物工業(yè)生產(chǎn)對空氣調(diào)節(jié)的要求107六.空氣的增濕和減濕的方法及原理（一）濕空氣的性質(zhì)1.濕度x（1）濕度的定義：又稱濕含量，表示了濕空氣中所含的水蒸汽質(zhì)量與所含的絕干空氣質(zhì)量之比。六.空氣的增濕和減濕的方法及原理（一）濕空氣的性質(zhì)108（一）濕空氣的性質(zhì)（一）濕空氣的性質(zhì)1.濕度x（2）濕度表達式：（一）濕空氣的性質(zhì)（一）濕空氣的性質(zhì)109（一）濕空氣的性質(zhì)（一）濕空氣的性質(zhì)1.濕度x（3）空氣的飽和濕度Xs：若濕空氣中水蒸汽的分壓強Pw等于該空氣濕度下水的飽和蒸汽壓Ps，這時空氣的濕度稱為飽和濕度。（一）濕空氣的性質(zhì)（一）濕空氣的性質(zhì)110（一）濕空氣的性質(zhì)（一）濕空氣的性質(zhì)1.濕度x（4）飽和濕度Xs表達式：當(dāng)濕空氣中水蒸汽的分壓強Pw等于該空氣濕度下水的飽和蒸汽壓Ps，空氣就稱為被水蒸汽所飽和，此時的濕度為飽和濕度。（一）濕空氣的性質(zhì)（一）濕空氣的性質(zhì)當(dāng)濕空氣中水蒸汽的分壓強111（一）濕空氣的性質(zhì)（一）濕空氣的性質(zhì)2.相對濕度Φ（1）定義：表示濕空氣飽和程度的量，它是濕空氣里水蒸汽分壓與同溫下水的飽和蒸汽壓之比（以百分?jǐn)?shù)表示）（一）濕空氣的性質(zhì)（一）濕空氣的性質(zhì)112（二）空氣的增濕和減濕原理1.空氣的增濕和減濕過程是空氣與水兩相間傳熱與傳質(zhì)同時進行的過程。2.增濕：增加空氣的濕含量。3.減濕：減少空氣的濕含量。（二）空氣的增濕和減濕原理1.空氣的增濕和減濕過程1134.增濕機理MN：表示水與空氣的兩相界面；Xi：在界面上空氣的濕含量；X：空氣主體濕含量；ti：濕球溫度；（二）空氣的增濕和減濕原理4.增濕機理（二）空氣的增濕和減濕原理1144.增濕機理傳質(zhì)的過程：界面上空氣的濕含量（Xi）大于空氣主體濕含量（X），故在濕含量差Xi-X的作用下，水分不斷從兩相界面?zhèn)鬟f到空氣中去（增濕）。傳熱過程：空氣的溫度高于水的溫度，借助對流給熱，熱量從空氣傳遞到水，放出顯熱而空氣自身的溫度降低，水吸收了顯熱而升溫。同時，水分汽化后把潛熱帶到空氣中，這部分熱量的傳遞方向剛好與上述顯熱的傳遞方向相反。空氣在這類增濕過程中可近似看作等焓過程。（二）空氣的增濕和減濕原理4.增濕機理（二）空氣的增濕和減濕原理1155.減濕的機理示意圖：（二）空氣的增濕和減濕原理5.減濕的機理（二）空氣的增濕和減濕原理1165.減濕的機理傳質(zhì)過程：空氣濕含量（X）大于界面空氣濕含量（Xi），所以水分由空氣向水相主體擴散。傳熱過程：空氣中的水分冷凝放出的潛熱和空氣降溫的顯熱，通過對流給熱傳給水，變?yōu)樗娘@熱，使水的溫度升高。（二）空氣的增濕和減濕原理5.減濕的機理（二）空氣的增濕和減濕原理117（三）空氣的增濕和減濕方法1.空氣的增濕方法（1）往空氣中直接通入蒸汽：空氣的濕含量x提高了，但溫度也隨之升高。該方法難于使空氣達到飽和，也不能使空氣降溫。（三）空氣的增濕和減濕方法1.空氣的增濕方法1181.空氣的增濕方法（2）噴水：使水以霧狀噴入不飽和的空氣中，使空氣增濕。這是普遍采用的增濕方法。（三）空氣的增濕和減濕方法1.