空氣凈化除菌概述了解空氣處理的流程以及要求，掌握相應(yīng)設(shè)備的類型，設(shè)計(jì)計(jì)算方法。3空氣預(yù)處理部分空氣過濾部分4發(fā)酵工業(yè)對(duì)空氣的要求：無菌程度溫度濕度壓力藥品灌裝車間：低壓無菌空氣空氣經(jīng)鼓風(fēng)機(jī)增壓后，經(jīng)一、二次過濾除菌制得發(fā)酵車間：要求進(jìn)罐空氣有一定的壓力、溫度需要較復(fù)雜的空氣除菌流程5發(fā)酵工廠使用的無菌空氣的質(zhì)量指標(biāo)壓強(qiáng)空壓機(jī)出口壓強(qiáng)：在~0.35MPa相對(duì)濕度進(jìn)入總過濾器的空氣相對(duì)濕度應(yīng)在50%-60%，以防過濾介質(zhì)受潮溫度進(jìn)罐空氣溫度比發(fā)酵溫度高10℃潔凈度發(fā)酵工業(yè)中的無菌空氣，是達(dá)到潔凈度100級(jí)的潔凈空氣壓縮空氣預(yù)處理過濾除菌6達(dá)到一定的空氣流量、壓力 空壓機(jī)、貯氣罐副作用1：壓縮后空氣溫度升高，不利于過濾設(shè)備副作用2：某些類型的空壓機(jī)使空氣中混入油滴7降低空壓機(jī)出口空氣的溫度 冷卻器

為防無菌過濾介質(zhì)受潮，要除濕、除油副作用：空氣溫度降低，其相對(duì)濕度就上升?？諝鉁囟纫话銜?huì)降為其露點(diǎn)之下，相對(duì)濕度可達(dá)100%，并析出小水滴。8除水滴旋風(fēng)分離器除水霧、油霧絲網(wǎng)除沫器注意：此時(shí)，空氣相對(duì)濕度還是100%，只是不帶有水、油滴降低空氣相對(duì)濕度加熱器溫度升高，相對(duì)濕度就會(huì)降低空氣凈化除菌好氣性微生物發(fā)酵通常以空氣作為氧源通風(fēng)發(fā)酵需要的空氣必須是潔凈無菌的空氣，并有一定的溫度和壓力，這就要求對(duì)空氣進(jìn)行凈化除菌和調(diào)節(jié)的處理?？諝獬姆椒ê芏啵巛椛錅缇?、加熱滅菌、化學(xué)藥物滅菌、靜電吸附除菌和介質(zhì)過濾除菌等。

第一節(jié)

空氣凈化除菌的方法和原理一、生物工業(yè)生產(chǎn)對(duì)空氣質(zhì)量的要求

1．空氣中微生物的分布空氣中經(jīng)?？蓹z查到一些細(xì)菌及其芽孢、酵母、真菌和病毒。北方干燥寒冷的空氣含菌量較少，而南方潮濕溫暖的空氣含菌量較多；人口稠密的城市比人口少的農(nóng)村含菌量多；地平面又比高空的空氣含菌量多。2．生物工業(yè)生產(chǎn)對(duì)空氣質(zhì)量的要求（1）壓縮空氣的壓強(qiáng)空氣壓縮機(jī)出口的空氣壓強(qiáng)0.2～0.35MPa（2）空氣流量（3）空氣的溫度進(jìn)發(fā)酵罐壓縮空氣的溫度比發(fā)酵溫度高出10℃（4）相對(duì)濕度進(jìn)入總過濾器的壓縮空氣的相對(duì)濕度控制在60％～70％。（5）潔凈度二、空氣凈化除菌方法及原理

（一）空氣除菌方法常用的除菌方法有介質(zhì)過濾、輻射、化學(xué)藥品、加熱、靜電吸附等。輻射殺菌、化學(xué)藥品殺菌、干熱殺菌等都是將有機(jī)體蛋白質(zhì)變性而破壞其活力，從而殺滅空氣中的微生物。介質(zhì)過濾和靜電吸附方法則是利用分離方法將微生物粒子除去。1．熱殺菌

熱殺菌是一種有效的、可靠的殺菌辦法。如果采用加熱空氣，以達(dá)到殺菌目的，需要消耗大量的能源和增設(shè)許多換熱設(shè)備。

利用空氣被壓縮時(shí)所產(chǎn)生的熱量進(jìn)行加熱保溫殺菌在生產(chǎn)上有重要的意義?？諝饧訜釟⒕鞒?/p>

1.空壓機(jī)2.保溫維持管3.貯罐

熱殺菌

采用熱殺菌裝置時(shí)，應(yīng)裝有空氣冷卻器，并排出冷凝水。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，對(duì)空氣壓縮機(jī)與發(fā)酵罐的相對(duì)位置，聯(lián)結(jié)壓縮機(jī)與發(fā)酵罐的管道的滅菌及管道長度等問題都必須精心考慮。為確保安全，應(yīng)安裝分過濾器將空氣進(jìn)一步過濾，然后再進(jìn)入發(fā)酵罐。2．輻射殺菌

X射線、β射線、紫外線、超聲波、γ射線等從理論上都能破壞蛋白質(zhì)活性而起殺菌作用。應(yīng)用較廣泛的是紫外線，它的波長在253.7～265μm時(shí)殺菌效力最強(qiáng)，它的殺菌力與紫外線的強(qiáng)度成正比，與距離的平方成反比。紫外線通常于無菌室和醫(yī)院手術(shù)室等空氣對(duì)流不大的環(huán)境下消毒殺菌。殺菌效率低，殺菌時(shí)間長，一般要結(jié)合甲醛蒸氣或苯酚噴霧等來保證無菌室的高度無菌。3.靜電除菌

采用靜電除塵法除去空氣中的水霧、油霧、塵埃和微生物等，去除率高，消耗能量小，空氣壓力損失小，設(shè)備也不大，但對(duì)設(shè)備維護(hù)和安全技術(shù)措施要求較高。常用于潔凈工作臺(tái)、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。靜電除塵

靜電除塵是利用靜電引力吸附帶電粒子而達(dá)到除菌除塵目的。懸浮于空氣中的微生物，其孢子大多帶有不同的電荷，沒有帶電荷的微粒在進(jìn)入高壓靜電場(chǎng)時(shí)都會(huì)被電離變成帶電微粒。靜電除菌裝置按其對(duì)菌體微粒的作用可分成電離區(qū)和捕集區(qū)。靜電除菌除塵裝置示意圖

4.過濾除菌法

過濾除菌是目前生物技術(shù)工業(yè)生產(chǎn)中使用的最常用的空氣除菌方法，它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過濾介質(zhì)按孔隙大小可分成兩大類一類是介質(zhì)間孔隙大于微生物；另一類介質(zhì)的孔隙小于細(xì)菌，稱之為絕對(duì)過濾。（二）介質(zhì)過濾除菌機(jī)理

空氣的過濾除菌原理與通常的過濾原理不一樣?？諝庵袣怏w引力較少，且微粒很小，按面積過濾這樣小的微粒不會(huì)因互相架橋堵塞而被阻攔的。這不是真正的面積過濾，而是一種滯留現(xiàn)象。

微粒隨空氣流通過過濾層時(shí)，濾層纖維所形成的網(wǎng)格阻礙氣流前進(jìn)，使氣流無數(shù)次改變運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)方向而繞過纖維前進(jìn)。這些改變引起微粒對(duì)濾層纖維產(chǎn)生慣性沖擊、重力沉降、攔截、布朗擴(kuò)散、靜電吸引等作用而把微粒滯留在纖維表面。介質(zhì)過濾除菌機(jī)理1.慣性沖擊滯留作用機(jī)理慣性沖擊滯留作用是空氣過濾器除菌的重要作用在過濾器的濾層交錯(cuò)著無數(shù)的纖維，隨著纖維直徑減小，充填密度的增大，所形成的網(wǎng)格就越緊密，網(wǎng)格的層數(shù)也就越多，纖維間的間隙就越小當(dāng)帶有微生物的空氣通過濾層時(shí)，僅能從纖維的間隙通過。由于纖維交錯(cuò)所阻迫，使空氣要不斷改變運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)速度才能通過濾層。

2．?dāng)r截滯留作用機(jī)理

實(shí)踐證明，隨著氣流速度的繼續(xù)下降，纖維對(duì)微粒的捕集效率不再下降，反而有所回升，這就是攔截滯留作用機(jī)理在起作用。

當(dāng)微生物等微粒隨低速氣流慢慢靠近纖維時(shí)，微粒所在的主導(dǎo)氣流流線受纖維所阻而改變流動(dòng)方向，繞過纖維前進(jìn)，并在纖維的周邊形成一層邊界滯流區(qū)。滯留區(qū)的氣流速度更慢，進(jìn)到滯留區(qū)的微粒慢慢靠近和接觸纖維而被粘附滯留，稱為攔截滯留作用。攔截滯留作用機(jī)理3．布朗擴(kuò)散作用機(jī)理

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(yùn)動(dòng)，稱為布朗擴(kuò)散。布朗擴(kuò)散的運(yùn)動(dòng)距離很短。布朗擴(kuò)散除菌作用在較大的氣速或較大的纖維間隙中是不起作用的；在很小的氣流速度和較小的纖維間隙中，布朗擴(kuò)散作用大大增加了微粒與纖維的接觸滯留機(jī)會(huì)。4．重力沉降作用機(jī)理

重力沉降是一個(gè)穩(wěn)定的分離作用，當(dāng)微粒所受的重力大于氣流對(duì)它的拖帶力時(shí)，微粒就沉降。就單一的重力沉降作用而言，大顆粒比小顆粒作用顯著，對(duì)于小顆粒只有在氣流速度很低時(shí)才起作用。重力沉降作用一般與攔截作用配合，在纖維的邊界滯留區(qū)內(nèi)，微粒的沉降作用可提高攔截的捕集效率。5．靜電吸附作用機(jī)理

靜電吸附的原因之一是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；另一原因是于空氣流過介質(zhì)時(shí)，介質(zhì)表面就感應(yīng)出很強(qiáng)的靜電荷而使微生物微粒被吸附，特別是用樹脂處理過的纖維表面，這種作用特別明顯。懸浮在空氣中的微生物微粒大多帶有不同的電荷表面吸附也歸屬這個(gè)范疇。過濾除菌效率（η）與氣速（vs）的關(guān)系

虛線段表示空氣流速高時(shí)會(huì)引起除菌效率急速下降

第二節(jié)空氣介質(zhì)過濾除菌設(shè)備及計(jì)算

經(jīng)空氣除菌流程處理后的空氣要求達(dá)到無菌（每立方米空氣中含菌數(shù)不得高于10-6個(gè)）、無灰塵、無雜質(zhì)、無水、無油、具有足夠的壓力，適宜的溫度和流量。生物工業(yè)生產(chǎn)中所使用的空氣除菌流程要根據(jù)生產(chǎn)的具體要求和各地的氣候條件而制訂，要保持過濾器有比較高的過濾效率，應(yīng)維持一定的氣流速度和不受油、水的干擾，滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要?？諝獬鞒痰囊罂諝鈨艋鞒虉D1.一級(jí)冷卻器2.油水分離器3.貯罐4.二級(jí)冷卻器5.去污器6.總過濾器空氣壓縮冷卻過濾流程1.粗過濾器2.壓縮機(jī)3.貯罐4.冷卻器5.總過濾器空氣壓縮冷卻過濾流程特點(diǎn)：適用于氣候寒冷（空氣溫度低），相對(duì)濕度很低的地方，或相應(yīng)的季節(jié)。由于空氣的溫度低，經(jīng)壓縮后它的溫度也不會(huì)升高很多，特別是空氣的相對(duì)濕度低，空氣中絕對(duì)濕含量很小，雖然空氣經(jīng)壓縮到工藝要求的壓力，并冷卻到進(jìn)入培養(yǎng)、發(fā)酵設(shè)備所要求的溫度(一般為35℃，過濾器要求的溫度)，空氣的相對(duì)濕度可以保持在60％以下。使用渦輪式空氣壓縮機(jī)或無油潤滑的情況下效果是好的；但采用普通往復(fù)式空氣壓縮機(jī)（帶潤滑油）時(shí)，可能會(huì)產(chǎn)生油霧而污染過濾器，這時(shí)就須加絲網(wǎng)分離器將油霧分離。

一級(jí)冷卻、分離、加熱的空氣流程1.高效過濾器2.空壓機(jī)3.貯罐4.冷卻器5.絲網(wǎng)分離器6.加熱器7.過濾器對(duì)于氣候很干燥的地方，或寒冷的冬天，可將流程簡(jiǎn)化，只用第一冷卻器，將空氣冷卻到35?C，即可滿足相對(duì)濕度φ＝60％而進(jìn)過濾器。特點(diǎn)是無菌程度高。利用壓縮機(jī)的抽吸作用，使空氣先經(jīng)中效、高效過濾后，再進(jìn)入空氣壓縮機(jī)。經(jīng)高效前置過濾器后，空氣的無菌程度已達(dá)99.99％，再經(jīng)冷卻、分離，進(jìn)入過濾器過濾后，空氣的無菌程度就更高，以保證發(fā)酵的安全。高效前置過濾器采用泡沫塑料(靜電除菌)、超細(xì)纖維紙為過濾介質(zhì)，串聯(lián)使用。兩級(jí)冷卻、分離、加熱除菌流程

1.粗過濾器2.空壓機(jī)3.貯罐4、6.冷卻器5.旋風(fēng)分離器7.絲網(wǎng)分離器8.加熱器9.過濾器

兩級(jí)冷卻、分離、加熱空氣除菌流程比較完善的空氣除菌流程，可以適應(yīng)各種的氣候條件(特別是空氣濕含量大的地區(qū))，能充分分離空氣中含有的水分，使空氣在低的相對(duì)濕度下進(jìn)入過濾器，提高過濾效率。特點(diǎn)是：經(jīng)第一級(jí)冷卻(30-35℃)后，大部分的水、油都已結(jié)成較大的霧粒，且霧粒濃度比較大，適宜用旋風(fēng)分離器分離。第二級(jí)冷卻使空氣進(jìn)一步冷卻(20-25℃)后，析出的一部分較小的霧粒，宜采用絲網(wǎng)分離器分離，這樣可發(fā)揮絲網(wǎng)能夠分離較小直徑的霧粒和分離效率高的特點(diǎn)；除水后，空氣的相對(duì)濕度還是100％，可用加熱的方法調(diào)整空氣的相對(duì)濕度為50-60％，一般是加熱到30-35℃，具體可經(jīng)過計(jì)算確定(見例題)。空氣過濾除菌實(shí)用化流程

1.粗濾器2.空壓機(jī)3.空氣貯罐4.沉浸式空氣冷卻器

5.油水分離器6.二級(jí)空氣冷卻管7.除霧器8.空氣加熱器

9.空氣過濾器10.金屬微孔管過濾器（或上接纖維紙過濾器）二、空氣介質(zhì)過濾除菌設(shè)備及設(shè)計(jì)計(jì)算

（一）粗過濾器作用：粗過濾器安裝在空氣壓縮機(jī)前，主要起捕集較大的灰塵顆粒，防止其進(jìn)入壓縮機(jī)而造成壓縮機(jī)磨損，同時(shí)也減輕總過濾器的負(fù)荷。要求：粗過濾器的過濾效率要高，阻力要小。常用的粗過濾器有：布袋過濾、填料式過濾、油浴洗滌和水霧除塵等。布袋過濾

布袋過濾結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，只要將濾布縫制成與骨架相同形狀的布袋，緊套于焊在進(jìn)氣管的骨架上，并縫緊所有會(huì)造成短路的空隙。它的過濾效率和阻力損失要視所選用的濾布特性和過濾面積而定。布質(zhì)結(jié)實(shí)細(xì)致，則過濾效率高，但阻力大。最好采用毛質(zhì)絨布效果較好，現(xiàn)多采用合成纖維濾布。填料式粗過濾器

填料式粗過濾器，過濾效果稍比布袋過濾好，阻力損失也較小。但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，占地面積也較大，內(nèi)部填料經(jīng)常洗換才能保持一定的過濾作用，操作比較麻煩。填料過濾器有定型產(chǎn)品，如箱式填料除塵器等，可按需要選購。內(nèi)有兩道過濾介質(zhì)層：粗過濾層—絨布或聚氨酯泡沫塑料亞高效過濾器---無紡布油浴洗滌空氣裝置

這種洗滌器效果比較好，對(duì)有分離不凈的油霧帶入壓縮機(jī)時(shí)也無影響，阻力也不大，但耗油量大。1.濾網(wǎng)2.加油斗3.油鏡4.油層

水霧除塵裝置

一般對(duì)0.5μm粒子的過濾效率為50%～70％，對(duì)1.0μm粒子的除去效率為55％～88％，對(duì)5μm以上粒子的除去效率為90％～99％。洗滌室內(nèi)空氣流速不能太大，一般在1~2m／S的范圍。1.濾網(wǎng)2.噴霧器

46水霧除塵式油浴式除塵器1-濾網(wǎng)2-加油斗3-油鏡4-油層（二）空氣壓縮機(jī)

根據(jù)全廠發(fā)酵工藝所需的空氣流量、克服壓縮空氣輸送過程的阻力和克服發(fā)酵罐的液柱高度所需的壓強(qiáng)來選用空氣壓縮機(jī)型號(hào)。提供生產(chǎn)用的空氣有0.2～0.3Mpa壓力（低壓壓縮空氣）?？諝庑枰朔^濾介質(zhì)、管道、彎頭的阻力，發(fā)酵液的壓力，同時(shí)，還要維持發(fā)酵罐正壓，因此通過壓縮機(jī)將其壓力提高到~3.5公斤（1）渦輪式空氣壓縮機(jī)

提供大量低壓空氣的最理想設(shè)備是渦輪式空氣壓縮機(jī)。

渦輪式空氣壓縮機(jī)一般由電機(jī)直接帶動(dòng)渦輪，靠渦輪高速旋轉(zhuǎn)時(shí)所產(chǎn)生的“空穴”現(xiàn)象，吸入空氣并使其獲得較高的離心力，再通過固定的導(dǎo)輪和渦輪形機(jī)殼，使部分動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓后輸出。維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用高

渦輪式空氣壓縮機(jī)輸氣量大，輸出空氣壓力穩(wěn)定，效率高，設(shè)備緊湊，占地面積小，無易損部件，獲得的空氣不帶油霧。適用于生物工業(yè)的渦輪式壓縮機(jī)是低壓渦輪空氣壓縮機(jī)，出口壓力一般為0.25～0.5MPa。低壓渦輪空氣壓縮機(jī)有單級(jí)的和多級(jí)的，后者還可分段。

輸氣量一般在100m3/min以上，最大的可達(dá)12000m3/min。渦輪式空氣壓縮機(jī)

往復(fù)式空氣壓縮機(jī)是靠活塞在汽缸內(nèi)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)而將空氣抽吸和壓出的，因此出口壓力不夠穩(wěn)定。因氣缸內(nèi)要加入潤滑活塞用的潤滑油，使空氣中帶進(jìn)油霧。（2）往復(fù)式空氣壓縮機(jī)大型空氣壓縮機(jī)（三）空氣貯罐作用：1.消除壓縮機(jī)排出空氣量的脈沖，維持穩(wěn)定的空氣壓力；保證供氣連續(xù)性，防止壓力波動(dòng)。2.讓高溫的空氣在貯罐里停留一定的時(shí)間，起到空氣的部分殺菌作用3.利用重力沉降作用分離部分油霧。大多數(shù)是將貯罐緊接著壓縮機(jī)安裝?？諝赓A罐

壓縮空氣要切向進(jìn)入空氣貯罐

有的在罐內(nèi)裝冷卻蛇管。也有的在貯罐內(nèi)加裝導(dǎo)筒。鋼制圓柱容器，H/D=2.2-2.5容量：按經(jīng)驗(yàn)取空壓機(jī)每分鐘吸氣量的10-15%（四）氣液分離器

氣液分離器是將空氣中被冷凝成霧狀的水霧和油霧粒子除去的設(shè)備。常用的有旋風(fēng)式和填料式。

旋風(fēng)式稱做旋風(fēng)分離器，是利用氣流從切線方向進(jìn)入容器時(shí)在容器內(nèi)形成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的離心力場(chǎng)來分離重度較大的微粒。

填料式分離器又稱除霧器，是利用填料的慣性攔截作用，將空氣中的水霧和油霧分離出來。55旋風(fēng)分離器氣體的停留時(shí)間>水或油滴沿切線方向運(yùn)動(dòng)到器壁的時(shí)間分離效率：約60%，用以分離10um以上的液滴及部分較小的液滴。進(jìn)口氣速：15-25m/s旋風(fēng)分離器旋風(fēng)分離器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便總的要求是：

①旋風(fēng)分離器的直徑不要太大。②進(jìn)口的氣流速度要適當(dāng)。

設(shè)計(jì)要點(diǎn)(P25)進(jìn)口氣速和設(shè)備的結(jié)構(gòu)比例尺寸。進(jìn)口氣速一般取Wg=15-25m/s經(jīng)驗(yàn)公式：a=0.2D,b=0.5D,L0=0.5D,d1=0.5D,L1=1.5D,L2=2-2.5D,d2=0.25D旋風(fēng)分離器直徑填料分離器

填料分離器是利用各種填料如焦炭、活性炭、瓷環(huán)、金屬絲網(wǎng)、塑料絲網(wǎng)等的慣性攔截作用分離空氣中水霧或油霧，起著進(jìn)一步凈化氣體的作用。它們的分離效率隨它們的表面積增大而增大。絲網(wǎng)分離器體積較小，絲網(wǎng)表面間隙小，可除去小至5μm的霧狀微粒，分離效率可達(dá)98％～99％，且阻力損失不大。但對(duì)于霧沫濃度很大的場(chǎng)合，會(huì)因霧沫堵塞孔隙而增大阻力損失。59絲網(wǎng)除沫器分離5um以下的液滴及部分較小的液滴。對(duì)粒徑≥3~5um的霧沫，捕集效率達(dá)98%-99.8%氣體通過除沫器的壓力降很小，250-500Pa結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單體積小，阻力小，重量輕，安裝維修方便絲網(wǎng)分離器金屬絲網(wǎng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)是空塔氣速的確定、金屬絲網(wǎng)填充密度和設(shè)備的結(jié)構(gòu)比例尺寸。（p1=latm=0.1013MPa,t1=0℃）（五）空氣冷卻器空氣冷卻器的作用是使壓縮空氣除水減濕。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)空氣冷卻過程的特點(diǎn)進(jìn)行考慮常用的類型有：立式列管式熱交換器、沉浸式熱交換器、噴淋式熱交換器等。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采用恰當(dāng)?shù)拇胧﹣硖岣咚慕o熱系數(shù)。最好辦法是增加空氣的流速。在計(jì)算冷卻器的熱交換量時(shí)應(yīng)注意，除了使壓縮空氣冷卻外，在析出水分的情況下還應(yīng)加入水分冷凝時(shí)所釋出的汽化潛熱。62冷卻器列管式換熱器，空氣走殼程，介質(zhì)走管程空氣中夾帶的油、水汽經(jīng)冷凝，由器底的油水排出閥排出?？諝膺M(jìn)口空氣出口冷水進(jìn)口冷水出口63一般用二級(jí)冷卻：一級(jí)：用35℃左右的循環(huán)水，把從壓縮機(jī)來的120～150℃的空氣冷卻到40～50℃。二級(jí)：用9℃冷凍水或15～18℃地下水，把40～50℃的空氣冷卻到20～25℃64空氣進(jìn)口空氣出口蒸汽進(jìn)口蒸汽出口加熱器：也使用列管換熱器，加熱至50度左右六、空氣除菌設(shè)備

（空氣過濾器）

1．空氣過濾除菌的對(duì)數(shù)穿透定律

過濾除菌效率就是濾層所濾去的微粒數(shù)與原空氣所含微粒數(shù)的比值，它是衡量過濾設(shè)備的過濾效能的指標(biāo)，即：

N2／N1——過濾前后空氣中微粒濃度的比值，即穿透濾層的微粒濃度與原微粒濃度的比值，稱為穿透率。4個(gè)假定

①流經(jīng)過濾介質(zhì)的每一纖維的空氣流態(tài)并不因其他鄰近纖維的存在而受影響。②空氣中的微粒與纖維表面接觸后即被吸附，不再被氣流卷起帶走。③過濾器的過濾效率與空氣中微粒的濃度無關(guān)。④空氣中微粒在濾層中的遞減均勻，即每一纖維薄層除去同樣百分率的微粒數(shù)。

在上述假定條件下，空氣通過單位濾層后，微粒濃度下降與進(jìn)入空氣微粒濃度成正比，即：－dN/dL=KN式中N——濾層中空氣的微粒濃度，個(gè)／m3L——過濾介質(zhì)層厚度，m；

dN/dL——單位濾層除去的微粒數(shù)，個(gè)/mK——過濾常數(shù)，1／m。2.過濾介質(zhì)

過濾介質(zhì)是過濾除菌的關(guān)鍵，它的好壞不但影響到介質(zhì)的消耗量，過濾過程動(dòng)力消耗、操作勞動(dòng)強(qiáng)度、維護(hù)管理等，而且決定設(shè)備的結(jié)構(gòu)、尺寸，還關(guān)系到運(yùn)轉(zhuǎn)過程的可靠性。過濾對(duì)介質(zhì)的要求是吸附性強(qiáng)，阻力小、空氣流量大、能耐干熱。常用的過濾介質(zhì)有棉花（未脫脂）、活性炭、玻璃纖維、超細(xì)玻璃纖維紙、化學(xué)纖維等。過濾介質(zhì)是關(guān)鍵，不但影響介質(zhì)的消耗量，動(dòng)力消耗(壓力降)、操作的勞動(dòng)強(qiáng)度、維護(hù)管理等，而且決定設(shè)備的結(jié)構(gòu)、尺寸，還關(guān)系到運(yùn)轉(zhuǎn)過程的可靠性。過去一直采用棉花纖維或玻璃纖維結(jié)合活性炭使用，由于缺點(diǎn)不少，近年來，逐步采用新的過濾介質(zhì)，如超細(xì)玻璃纖維，其它合成纖維，微孔燒結(jié)材料和超濾微孔薄膜幾種常用的過濾介質(zhì)

（1）棉花棉花是傳統(tǒng)的過濾介質(zhì)。其質(zhì)量隨品種和種植條件不同有較大差別，最好選用纖維細(xì)長疏松的新鮮產(chǎn)品。貯藏過久，纖維會(huì)發(fā)脆甚至斷裂，增大了壓強(qiáng)降；脫脂纖維會(huì)因易吸濕而降低過濾效果。棉花纖維直徑一般為16～21μm，裝填時(shí)要分層均勻鋪砌，最后要壓緊，裝填密度達(dá)到150～200kg／m3為好。（2）玻璃纖維

作為散裝充填過濾器的普通玻璃纖維，一般直徑為8～19μm不等，而纖維直徑越小越好充填系數(shù)不宜太大，一般采用6％～10％。它的阻力損失一般比棉花小。玻璃纖維的強(qiáng)度未解決，更換過濾介質(zhì)時(shí)會(huì)造成碎末飛揚(yáng)，使皮膚發(fā)癢甚至出現(xiàn)過敏現(xiàn)象如果采用硅硼玻璃纖維，則可得較細(xì)直徑（0.3～0.5μm）的高強(qiáng)度纖維。（3）活性炭

活性炭有非常大的比表面積，主要通過表面物理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。其粒子間隙大，故對(duì)空氣的阻力較小，僅為棉花的1/12，但它的過濾效率比棉花要低得多目前，工廠都是夾裝在二層棉花中使用，以降低濾層阻力。（4）超細(xì)玻璃纖維紙

超細(xì)玻璃纖維是利用質(zhì)量較好的無堿玻璃，采用噴吹法制成的直徑很小的纖維。由于纖維特別細(xì)小，故不宜散裝充填，而采用造紙的方法做成0.25～lmm厚的纖維紙，它所形成的網(wǎng)格的孔隙約為0.5～5μm，有較高的過濾效率。超細(xì)玻璃纖維濾紙屬于高速過濾介質(zhì)。在低速過濾時(shí)，它的過濾機(jī)理以攔截?cái)U(kuò)散作用機(jī)理為主。當(dāng)氣流速度超過臨界速度時(shí)，屬于慣性沖擊，氣流速度越高，效率越高。生產(chǎn)上操作的氣流速度應(yīng)避開效率最低的臨界氣速；強(qiáng)度很差，容易受空氣沖擊而破壞，特別是受濕以后。為增加強(qiáng)度可采用2-5％的2l24酚醛樹脂的95％酒精溶液進(jìn)行浸漬、搽抹或噴灑處理，可提高機(jī)械強(qiáng)度，防止沖擊穿孔。如果同時(shí)采用硅酮等疏水劑處理可防濕潤，強(qiáng)度更大；采用加厚濾紙可提高強(qiáng)度，同時(shí)也可提高過濾效率，但增大了過濾阻力；國內(nèi)多數(shù)都是多層復(fù)合使用超細(xì)纖維濾紙，目的是增加強(qiáng)度和進(jìn)一步提高過濾效果。但實(shí)際上過濾效果并無顯著提高，反而增加壓力損失；最近研制出JU型除菌濾紙，它在抄紙過程中加入適量的疏水劑處理，可以耐油．水、蒸汽的反復(fù)殺菌，具有堅(jiān)韌，不怕折迭，濕強(qiáng)度高等特點(diǎn)。同時(shí)具有更高的過濾效(0.3μm油霧測(cè)定達(dá)99.999％)和較低的過濾阻力(不大于450Pa)。（5）石棉濾板

石棉濾板是采用20％纖維小而直的藍(lán)石棉和80％紙漿纖維混合打漿抄制而成。纖維間隙比較大，過濾效率比較低，只適宜用于分過濾器。其特點(diǎn)是濕強(qiáng)度較大，受潮時(shí)也不易穿孔或折斷，能耐受蒸汽反復(fù)殺菌，使用時(shí)間較長。通過石棉濾板的氣流速度一般取0.01～0.04m/s

對(duì)于過濾0.5μm以上的顆粒，它的過濾效率可達(dá)99.6％以上。（6）燒結(jié)材料過濾介質(zhì)

燒結(jié)材料過濾介質(zhì)種類很多，有燒結(jié)金屬（蒙乃爾合金、青銅等）、燒結(jié)陶瓷、燒結(jié)塑料等。用這些材料微粒粉末加壓成型后，處于熔點(diǎn)溫度下粘結(jié)固定，但只是粉末表面熔融融結(jié)而保持粒子的空間和間隙，形成了微孔通道，具有微孔過濾的作用。某些可溶于有機(jī)溶劑的塑料，也可采用溶劑粘結(jié)法。我國生產(chǎn)的蒙乃爾合金粉末燒結(jié)板(或管狀)是由鈦錳等合金金屬粉末燒結(jié)而成，孔隙10-30μm，板厚4mm左右。特點(diǎn)是強(qiáng)度高，不須經(jīng)常更換，使用壽命長，能耐受高溫反復(fù)殺菌，且受潮后影響不大，不易損壞，使用方便，故對(duì)空氣前處理(除水除油)要求不很嚴(yán)格。宜作為二級(jí)分過濾器使用；過濾設(shè)備比較簡(jiǎn)單，安裝后只要用蒸汽定期反沖殺菌即可使用較長時(shí)間。若壓力損失增大后即需更換，作為分過濾器大概一年換一次。應(yīng)用較廣泛。燒結(jié)聚合物，如國外使用的聚乙烯醇過濾板P.V.A.是以聚乙烯醇燒結(jié)基板，外加耐熱樹脂處理；濾板能經(jīng)受高溫殺菌，120℃30分鐘殺菌不變形，每周殺菌一次可使用一年；特點(diǎn)是加工方便，微孔多，間隙中等，但過濾效率較高，屬于高氣流速度類型，對(duì)流速十分敏感；國外常用的F.V.A.聚乙烯醇濾板，其濾板厚度0.5cm，孔徑范圍60-80μm，最高效率氣0.8m/s，過濾效率99.999％，壓力損失140-150MPa。（7）新型過濾介質(zhì)

絕對(duì)過濾：微孔直徑只有0.1～0.22μm，小于細(xì)菌直徑，故菌體粒子不能通過。所謂絕對(duì)過濾器也有兩大類，一類是能除去全部微生物，另一類可除去小至0.01μm的微粒，故可濾除全部噬菌體。

使用空氣絕對(duì)過濾器必須安裝空氣預(yù)過濾器。

JLS型空氣過濾器

3．過濾器的結(jié)構(gòu)及計(jì)算（l）纖維介質(zhì)深層過濾器纖維介質(zhì)深層過濾器通常是立式圓筒形，內(nèi)部充填過濾介質(zhì)，空氣由下向上通過過濾介質(zhì)，以達(dá)到除菌目的。纖維介質(zhì)主要有棉花、玻璃纖維、超細(xì)玻璃纖維等。

深層纖維介質(zhì)空氣過濾器

l.進(jìn)氣口2.壓緊架3.出氣口4.纖維介質(zhì)5.換熱夾套6.活性炭

過濾介質(zhì)的彈簧壓緊裝置

1.殼體2.過濾介質(zhì)3.壓緊孔板4.壓緊螺桿5.壓緊支座6.彈簧套7.彈簧

在充填介質(zhì)區(qū)間的過濾器圓筒外部通常裝設(shè)夾套。其作用是在消毒時(shí)對(duì)過濾介質(zhì)間接加熱。通?？諝鈴膱A筒下部切線方向通入，從上部排出。要經(jīng)常檢查空氣冷卻是否安全，過濾介質(zhì)是否潮濕等情況。纖維介質(zhì)深層過濾器

對(duì)過濾器進(jìn)行加熱滅菌時(shí)，一般是自上而下通入0.2～0.4MPa（表壓）的干燥蒸汽，維持45min，然后用壓縮空氣吹干備用?？傔^濾器約每月滅菌一次，而分過濾器則每批發(fā)酵前均進(jìn)行滅菌。為了使總過濾器不間斷地工作，對(duì)大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)設(shè)一個(gè)備用以交替滅菌使用。纖維介質(zhì)深層過濾器（2）平板式纖維紙過濾器

這種過濾器是適應(yīng)充填薄層的過濾板或過濾紙。它由罐體、頂蓋、濾層、夾板和緩沖層構(gòu)成。纖維紙平板過濾器

過濾器的直徑可由過濾面積決定。過濾面積按通過過濾器時(shí)的空氣體積流量V（m3／s）和空氣流過該介質(zhì)時(shí)的視過濾速度vs（m／s）計(jì)算：

（m）

D過濾器=1.1～1.3D濾層

vs為通過過濾介質(zhì)截面時(shí)的空氣流速，對(duì)于高速超細(xì)纖維紙可取1.0～1.5m／s，對(duì)石棉過濾板取0.8～1.0m／s。（3）管式過濾器

將過濾介質(zhì)卷裝在孔管上，單位體積的過濾面積比平板式大得多。卷裝濾紙時(shí)要防止空氣從紙縫走短路。管式過濾器

l.銅絲網(wǎng)2.麻布3.濾紙4.扎緊帶5.濾筒（4）接疊式低速過濾器

在一些要求過濾阻力很小而過濾效率比較高的場(chǎng)合，都需要低速過濾器以滿足其低阻力損失的要求。超細(xì)玻璃纖維紙的過濾特性是氣流速度越低、過濾效率越高，可構(gòu)造成過濾面積很大的過濾器。

接疊式低速過濾器

1.框2.濾紙3.支撐骨架發(fā)酵車間的空氣過濾器

提高過濾效率的措施1、減少進(jìn)口空氣的含菌數(shù)。（1）加強(qiáng)生產(chǎn)環(huán)境的衛(wèi)生管理，減少環(huán)境空氣中的含菌量；（2）提高空氣進(jìn)口位置（高空采風(fēng)），減少空氣進(jìn)口含量；（3）加強(qiáng)壓縮前的空氣預(yù)過濾。2、設(shè)計(jì)和安裝合理的空氣過濾器。3、降低進(jìn)入總過濾器空氣的相對(duì)濕度。（1）采用無油潤滑空壓機(jī)；（2）加強(qiáng)空氣的冷卻，去油水（3）提高進(jìn)入總過濾器的空氣溫度，降低其相對(duì)濕度。提高過濾效率的措施974空氣過濾除菌設(shè)備通常：總空氣過濾器和分過濾器兩級(jí)過濾二臺(tái)總過濾器(交叉使用)每個(gè)發(fā)酵罐單獨(dú)配備分過濾器近年來，高效折疊式膜過濾器已在發(fā)酵工業(yè)上廣泛應(yīng)用棉花活性炭過濾器的弊端(1)體積龐大，更換介質(zhì)時(shí)勞動(dòng)強(qiáng)度大，粉塵飛揚(yáng)；裝填不勻，容易造成空氣走短路，甚至“翻身”，使過濾介質(zhì)失效；(2)棉花纖維直徑8-20μm，填充后孔隙達(dá)50μm，細(xì)菌直徑1μm，這實(shí)際上不是過濾，當(dāng)空氣流速低時(shí)，主要是沉降及靜電作用，流速高時(shí)，是以阻截附著及慣性沉降為主。所以滅菌一次使用期不長，要經(jīng)常消毒滅菌，在消毒后烤干的過程中還常常會(huì)使棉花層周邊烤焦烤糊，甚至焚燒，而使過濾層失效；(3)易吸潮結(jié)餅，降低過濾效果；(4)過濾效果差，對(duì)大于0.3μm的塵埃粒子，過濾效率只能達(dá)到95％左右；(5)要經(jīng)常消毒滅菌和烤干，蒸汽耗用量大；此外，過濾系統(tǒng)壓降大，阻力大，使壓縮空氣電耗增大。99（1）.空氣總過濾器第一類：有機(jī)微濾膜耐高溫微孔膜絕對(duì)過濾器；內(nèi)裝濾芯大小、數(shù)量及直徑根據(jù)用戶空氣量大小而定。過濾效率穩(wěn)定、壓降低空氣從濾芯下端進(jìn)入筒體，經(jīng)管外壁進(jìn)氣過濾后，由其上端逸出100對(duì)膜的要求可靠的過濾精度；足夠的機(jī)械強(qiáng)度；大通量；必須能耐反復(fù)蒸汽滅菌和具有強(qiáng)疏水性能101第二類金屬微濾膜過濾器：是經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)的金屬粉末微孔無縫管由單支或多支管組裝而成外殼示意圖

102優(yōu)點(diǎn)：耐腐蝕性能好；耐受高達(dá)179℃高溫；消毒間隙時(shí)間1～3個(gè)月；使用壽命長達(dá)1～2年。在我國該過濾器已廣泛用于谷氨酸發(fā)酵中制備無菌空氣。

103（2）.分空氣過濾系統(tǒng)總過濾器(粗過濾)出口空氣，進(jìn)入分空氣過濾系統(tǒng)由預(yù)過濾器、蒸汽過濾器、精過濾器組成。精過濾器只承擔(dān)空氣除菌作用，極大地延長了使用壽命104105應(yīng)用膜過濾器的空氣過濾除菌流程分過濾器及其附屬過濾器總過濾器106分空氣過濾系統(tǒng)實(shí)物圖適應(yīng)充填薄層的過濾板或過濾紙。緩沖濾層可裝填棉花、玻璃纖維或金屬絲網(wǎng)等。頂蓋法蘭壓緊過濾孔板并用墊片密封，上下孔板用螺栓連接，以夾緊濾紙和密封周邊。分過濾器A.超細(xì)纖維紙過濾器

大約在20世紀(jì)70年代，國內(nèi)就已開始在生物發(fā)酵工業(yè)生產(chǎn)上推廣應(yīng)用超細(xì)纖維紙過濾器。纖維直徑小于1-1.5μm(棉花纖維為16μm)，紙張薄，厚度約1mm，一般疊放4-6層安裝。因纖維直徑小，壓力降小于0.01MPa，除菌效率較高。通過超細(xì)纖維紙的氣流速度可以提高到1.5-2.5m/s，因而該種過濾器的直徑可以相應(yīng)縮小。在通過過濾器流量相同的條件下，由于其阻力小，通過的空氣流速快，超細(xì)纖維紙過濾器的直徑比棉花活性炭過濾器的直徑可減小4.5倍左右，過濾介質(zhì)用量亦可大大降低。超細(xì)纖維紙過濾介質(zhì)，是安裝在二塊相疊的多孔篩板之間，濾紙直接緊貼在多孔板上，且數(shù)張緊壓在一起，其真實(shí)的有效過濾面積是多孔板上小孔面積之總和，大約等于多孔板面積(也即濾紙的總面積)的0.65倍超細(xì)纖維紙過濾器的優(yōu)缺點(diǎn)：a.容易拆裝和更換，更換介質(zhì)時(shí)勞動(dòng)強(qiáng)度較??；b除菌效率較高，在干燥狀態(tài)下，對(duì)0.5μm以上粒子，過濾效率在99％以上；1981年由華東化工學(xué)院介紹到味精行業(yè)，曾普及了一段時(shí)間。過濾層介質(zhì)是維尼龍纖維，由上下或左右兩片多孔板夾緊?？諝庥上虏窟M(jìn)入，經(jīng)過濾層過濾后，由上部引出通入罐體，或由左右兩面進(jìn)氣，經(jīng)左右濾層過濾后，匯集于中部后引出，通入發(fā)酵罐。維尼龍纖維不耐高溫，無法用蒸汽消毒滅菌，而必須用熱空氣連續(xù)吹脫24h之后才可用于過濾除菌，制備無菌空氣，這種除菌方法在生產(chǎn)上有很大的局限性，如果在生產(chǎn)中途突發(fā)停電造成空氣系統(tǒng)失壓帶菌，無法等待連續(xù)吹氣24h后再恢復(fù)供氣生產(chǎn)。國內(nèi)有一些工廠過去曾使用過維尼龍過濾器，因蒸氣閥滲漏漏人蒸汽，致使維尼龍纖維變形收縮，造成空氣走“短路”引起大面積染菌。所以在1988年以后，使用這種過濾器的廠家愈來愈少。但是，四川萬縣市味精廠自1983年8月引進(jìn)維尼龍過濾器后，由于過濾器消毒滅菌不用熱空氣吹脫處理，改用藥物處理，取得比較滿意的結(jié)果。具體操作方法介紹如下：a.藥物選用：經(jīng)比較，甲醛對(duì)空氣滅菌效果較好，處理30-40min，可達(dá)到蒸汽滅菌后的棉花活性炭同等可靠的無菌度。甲醛不與維尼龍纖維發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，不會(huì)破壞其過濾性能。處理方法簡(jiǎn)單，易掌握；b.用量：資料介紹，殺滅1m3空間中的雜菌，要用甲醛10m1。經(jīng)試驗(yàn)確定，處理維尼龍過濾器最佳用量為30ml/m3(過濾介質(zhì)的容積)。按此用量處理，四年內(nèi)從未發(fā)生任何處理不徹底的事故。c.效果：維尼龍過濾器使用數(shù)月后，會(huì)逐步污染失效，經(jīng)用甲醛處理，不換介質(zhì)可重新使用數(shù)個(gè)月不會(huì)出現(xiàn)問題。B.維尼龍過濾器

日本大和理研工業(yè)株式會(huì)社研制生產(chǎn)的一種玻璃纖維過濾片，又稱ND過濾片，于上世紀(jì)末開始引進(jìn)國內(nèi)，在生物發(fā)酵工業(yè)系統(tǒng)中的大中型企業(yè)使用。ND過濾片是日本在20世紀(jì)90年代發(fā)酵行業(yè)使用的空氣過濾介質(zhì)。稍后，國內(nèi)某些廠家仿制了類似于ND的過濾片，稱之為LB玻璃纖維過濾片。只要將原有的棉花活性炭過濾器的筒體，稍作改動(dòng)，裝填上ND或LB過濾片，即可改裝成ND濾片過濾器或LB濾片過濾器。玻璃纖維濾片過濾器

空氣除菌設(shè)備ND過濾片的性能及ND濾片過濾器ND過濾片是由無堿超細(xì)玻璃纖維制成的填片狀定形產(chǎn)品，無色或灰白色，纖維直徑約7-9μm，手感柔軟。廠家可按工廠預(yù)訂的過濾器形狀和尺寸生產(chǎn)，也可用剪刀裁剪，接觸手感似棉花，對(duì)皮膚無刺癢感，有利于裝填和更換。據(jù)上海工業(yè)微生物研究所等測(cè)試，其結(jié)果如下：a.濾片是疏水性濾材，經(jīng)蒸汽處理后不吸水，消毒滅菌后，易吹干，不像棉花那樣需長時(shí)間烤干。高溫高壓不會(huì)使ND片發(fā)生任何變化，無膨脹和收縮狀況。因此，新裝并消毒后的ND片過濾器，不必重新打開補(bǔ)填填料，另外，也不會(huì)產(chǎn)生變形、傾斜等造成的空氣短路機(jī)會(huì)。b.當(dāng)用一張ND濾片(約5張濾紙厚度)，重15g，滅菌處理后，用于過濾300ml自來水(等于濾片的20倍量)，測(cè)定其除菌率達(dá)99.45％，說明略帶潮濕的ND濾片，也有良好的除菌性能?？諝獬O(shè)備當(dāng)然，這種濾片消毒后很容易吹干，這樣除菌效果更保險(xiǎn)。c.ND片對(duì)空氣的過濾除菌效果，經(jīng)試驗(yàn)測(cè)試，用厚0.5cm的ND片，重15g，滅菌后抽氣過濾，結(jié)果顯示ND過濾片最小的有效除菌率為：g(ND濾片)：ml(空氣)=1：2200。(2).ND過濾片在發(fā)酵生產(chǎn)上的應(yīng)用效果：經(jīng)檸檬酸發(fā)酵試驗(yàn)，連續(xù)9批使用ND濾片過濾器過濾空氣，共計(jì)發(fā)酵時(shí)間1009h，使用空氣體積為ND片體積的611996倍。9批發(fā)酵間隔8次，總計(jì)間隔時(shí)間475h，也沒有保壓，試驗(yàn)期中均末發(fā)現(xiàn)雜菌污染。究其原因是，ND片乃疏水性濾材，無菌體生長的營養(yǎng)。說明ND過濾片對(duì)空氣除菌效能相當(dāng)好。而棉花活性炭過濾器在每批發(fā)酵間隔期一定要保壓，否則很容易染菌?？諝獬O(shè)備杭州豐匯發(fā)酵有限公司。首先將ND過濾片用于谷氨酸發(fā)酵種子罐過濾器，Ⅰ級(jí)過濾器Ф600mm，60片裝，Ⅱ級(jí)過濾器Ф309mm，90片裝。經(jīng)18小時(shí)長時(shí)間通氣和搖瓶富集培養(yǎng)，未發(fā)現(xiàn)雜菌和噬菌斑，移接發(fā)酵罐連續(xù)生產(chǎn)5罐批，平均產(chǎn)酸8.73％，轉(zhuǎn)化率54.5％，大罐樣品檢查無雜菌，無溶態(tài)菌，證明ND片種子過濾器的濾菌效果是好的、可靠的。100m3罐的ND片過濾器與棉花過濾器的谷氨酸發(fā)酵的比較試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果列于下表?？諝獬O(shè)備ND片過濾器與棉花過濾器空氣除菌設(shè)備(3).LB濾片過濾器

LB過濾片是杭州味精廠與嘉興濾霸過濾設(shè)備有限公司聯(lián)合開發(fā)的，用于空氣凈化系統(tǒng)代替棉花活性炭過濾器。是一種新型纖維材料制成的片狀濾片，纖維直徑9μm，濾片厚10mm左右。與日本ND片對(duì)比，掛瓶試驗(yàn)結(jié)果表明，Ⅰ級(jí)總過濾器Ф900mm，60片裝，Ⅱ級(jí)分過濾器Ф400mm，60片裝，經(jīng)長達(dá)18小時(shí)掛瓶通氣、富集培養(yǎng)，前后兩次測(cè)試，LB濾片過濾器均未發(fā)現(xiàn)雜菌和噬菌斑。說明采用LB濾片填裝的空氣過濾器也可以達(dá)到過濾除菌的要求，也是安全可靠的?？諝獬O(shè)備a.發(fā)酵生產(chǎn)試驗(yàn)結(jié)果：(a)可行性試驗(yàn)：用LB濾片作過濾介質(zhì)，應(yīng)用于谷氨酸發(fā)酵試驗(yàn)，發(fā)酵16h取樣鏡檢并劃平板培養(yǎng)觀察，未發(fā)現(xiàn)雜菌和雜菌生長。發(fā)酵周期和最終產(chǎn)酸正常。通過可行性驗(yàn)證。(b)穩(wěn)定性試驗(yàn)：為了進(jìn)一步證實(shí)LB濾片的可靠性，進(jìn)行了連續(xù)6個(gè)月穩(wěn)定性試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果與上一年同期對(duì)比，證明使用LB濾片過濾器的發(fā)酵罐，返消率只有0.05％(安全率萬分之五)，大大低于使用棉花活性炭過濾器的2.8％返消率，產(chǎn)酸率和轉(zhuǎn)化率也有不同程度的提高?？諝獬O(shè)備對(duì)比試驗(yàn)表明，在谷氨酸發(fā)酵試驗(yàn)中，LB過濾片與日本進(jìn)口的ND過濾片，其質(zhì)量與使用效果基本相同。但國產(chǎn)的LB濾片比較便宜。LB濾片的應(yīng)用成功，可以取代棉花、無紡布、超細(xì)纖維紙及金屬過濾管等過濾介質(zhì)。金屬過濾器由核工業(yè)部第八研究所(上海)首先研究并開發(fā)。自1982年在味精工業(yè)第二協(xié)作區(qū)第四次經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)上介紹后，受到不少工廠和有關(guān)專家的關(guān)注。上海天廚味精廠首先試用了他們研制的TLS-W型金屬過濾器，先在種子罐上應(yīng)用，與其它過濾器介質(zhì)相比有明顯的效益，之后又?jǐn)U大到發(fā)酵罐上試用，直至全部使用。江蘇省如東生化廠將TLS—W型金屬過濾器在30m3發(fā)酵罐上試用于一級(jí)無菌空氣過濾，即取消總過濾器，只用一臺(tái)TLS—W型過濾器，進(jìn)行一級(jí)過濾除茵。經(jīng)較長時(shí)間測(cè)試，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)基本上達(dá)到了原設(shè)計(jì)要求，既穩(wěn)定了生產(chǎn)又節(jié)省了能源，有一定的經(jīng)濟(jì)效益。昆山味精廠將這種過濾器全部用于一級(jí)過濾，也取得滿意的效果。性能:

(1)過濾介質(zhì)是經(jīng)過高溫金屬粉末燒結(jié)的微孔無縫鎳管，根據(jù)流量要求可安裝單支管或多支管，工作溫度不大于180℃。過濾精度高，可濾除0.3μm以上粒子，效率達(dá)99.999％。同時(shí)，過濾精度不因空氣質(zhì)量突變(如溫度、塵埃量、流速等)及使用時(shí)間的增長而受到破壞，有效地保證了發(fā)酵生產(chǎn)的連續(xù)性與穩(wěn)定性。(2)壓力損失小，初始?jí)航翟陬~定空氣流量下為0.01-0.02MPa，比較節(jié)約能源。(3)消毒間隙時(shí)間長，據(jù)上海天廚味精廠的經(jīng)驗(yàn)，1-3個(gè)月消毒1次為好。(4)能再生，壽命長。TLS-W型過濾器介質(zhì)有較好的再生性能，可多次再生，使用壽命可達(dá)1-2年。

空氣除菌設(shè)備(5)受壓強(qiáng)度大，可承受正向壓力差為0.08MPa，反吹壓力大于0.5MPa。是一種高精密度的過濾設(shè)備，要求有較完善的空氣前處理系統(tǒng)(比如，要有完善的空氣油水分離和升溫裝置，并增設(shè)蒸汽預(yù)過濾器和空氣預(yù)過濾器等)。特別是采用一級(jí)過濾工藝的，更應(yīng)如此。五.新型絕對(duì)過濾器1.高流過濾器(DH膜過濾器)上世紀(jì)90年代初由英國DomnickHunter公司(簡(jiǎn)稱DH公司)開發(fā)生產(chǎn)。DH公司早先用0.5μm的玻璃纖維生產(chǎn)了Bix-x空氣過濾器，過濾效率為6個(gè)9(即99.9999%)。DH公司近年又開發(fā)了用超細(xì)硼硅纖維和聚四氟乙烯(涂層)制備的高流過濾材料，可以做成折疊濾芯，增加了過濾面積，從而使空氣流量大大提高。1).濾芯性能：精濾芯濾膜為聚偏二氟乙烯(PVDF)或聚四氟乙烯(PTEE)，在特殊工藝條件下拉伸而成，薄而均勻，孔徑小于0.01μm(微生物粒子的大小一般為0.5-2.0μm，細(xì)菌最小直徑0.3μm，噬菌體直徑約0.02μm)，所有雜菌及噬菌體都能被攔截(絕對(duì)過濾器)。濾膜的制作采用雙層膜結(jié)構(gòu)，可確保萬無一失，濾膜通過折疊，一支20英寸的濾芯，其過濾面積達(dá)1.3m2。使用狀態(tài)空氣流量可達(dá)8m3/min。初始?jí)毫祹缀鯖]有。濾膜具有良好耐溫性，最高耐溫達(dá)140℃，蒸汽滅菌時(shí)，實(shí)際控制120-125℃，濾芯能承受蒸汽的反復(fù)滅菌。同時(shí)有很強(qiáng)的疏水性，對(duì)南方的潮濕空氣很有利。濾芯結(jié)構(gòu)圖空氣除菌設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)濾膜材質(zhì)：聚偏二氟乙烯(PVDF)或聚四氟乙烯(PTEE)；濾芯規(guī)格：10英寸、20英寸(內(nèi)徑均為32mm)；過濾面積：0.65m3/10英寸；過濾精度：0.01μm；工作溫度：≤80℃；過濾效率：99.9999％；滅菌溫度：121±2℃30min/次，160次。2).過濾器結(jié)構(gòu)過濾器的結(jié)構(gòu)如圖，由不銹鋼外殼和若干支濾芯組成。安裝時(shí)，先將外殼與管道連接好，然后打開外殼，用自來水將過濾器及管道內(nèi)雜物沖洗干凈后再安裝濾芯，最好用潤滑劑(甘油)濕潤一下空氣除菌設(shè)備O形密封圈，慢慢裝入插座中，防止密封圖破損造成空氣短路，所有濾芯裝入插座后扣上壓板固定，最后裝上外殼。預(yù)過濾器與精過濾器的安裝基本一樣。國內(nèi)多家味精廠(如斗門，桂林，石河子等)相繼引進(jìn)了英國DH公司空氣過濾系統(tǒng)，用于二級(jí)種子罐和200m3發(fā)酵罐。武漢味全食品有限公司在谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)中，開始引進(jìn)使用國產(chǎn)的高流過濾器(膜過濾器)。DH過濾器↓↓3).DH空氣過濾系統(tǒng)a.設(shè)備工藝流程：1-OIL-x-A0(除水預(yù)過濾器)和OIL-x-AA(除油預(yù)過濾器)：OIL-x預(yù)過濾器分G型鎖牙式和F型法蘭式。其濾材是特殊配方的超細(xì)硼硅酸纖維，平均只有0.5μm，在自動(dòng)排污過程中不會(huì)引起壓力降的持續(xù)升高，其特制的濾材擁有超大容量容塵空間(高達(dá)95％)，壓降最低，可有效收集并濾除細(xì)達(dá)0.01μm的油霧。2-H-F-BIO-X(高流空氣過濾器)濾芯采用超細(xì)硼硅纖維材料，經(jīng)特殊聚四氟乙烯涂層，同時(shí)具備了超細(xì)硼硅酸纖維95％容塵空間以及聚四氟乙烯的疏水性和堅(jiān)韌性。0.01μm絕對(duì)過濾精度，100％濾除細(xì)菌和噬菌體。3-H-F-SF(高流蒸汽過濾器)用以過濾滅菌用的蒸汽，防止蒸汽中的雜質(zhì)阻塞濾芯，排除其中尖銳的鐵屑刺破濾膜。濾芯材料為折疊式316不銹鋼編織網(wǎng)。b.DH空氣過濾系統(tǒng)的使用和維護(hù)(a).整個(gè)空氣系統(tǒng)的核心是精濾芯。總空氣過濾器濾去大于5μm的粒子，預(yù)過濾器濾去大于0.5μm的粒子，對(duì)壓縮空氣進(jìn)行的這些預(yù)過濾，以及對(duì)蒸汽的嚴(yán)格滅菌操作，對(duì)安裝管材的選擇等等，均是為了保護(hù)精濾芯。在系統(tǒng)安裝時(shí)也應(yīng)注意法蘭、管道焊接后，應(yīng)對(duì)管道及過濾器內(nèi)的焊渣進(jìn)行敲打清除，防止焊渣隨空氣高速空氣除菌設(shè)備沖擊濾芯造成破損；(b)總空氣過濾器和預(yù)過濾器不用滅菌，精過濾器6個(gè)月左右滅菌一次，滅菌時(shí)應(yīng)嚴(yán)格操作。滅菌前放盡蒸汽中的冷凝水，滅菌溫度不超過125℃，保溫時(shí)間不超過30分鐘為宜，同時(shí)壓力控制在0.1MPa左右。嚴(yán)禁隨意升高溫度、延長時(shí)間，避免損壞高精度的濾芯。滅菌前特別要注意檢查壓力表和溫度汁的精度和是否失靈；

(c).濾芯更換。過濾器兩端的壓差達(dá)0.05MPa時(shí)，說明濾芯已堵塞，考慮更換整臺(tái)過濾器的濾芯。根據(jù)多年經(jīng)驗(yàn)，預(yù)濾芯使用1年至1年半更換，精濾芯使用5年左右可考慮更換，而精濾芯上的0形密封圈因老化，2年左右應(yīng)更換一次；(d).對(duì)精過濾器出口空氣應(yīng)定期進(jìn)行塵埃粒子數(shù)檢測(cè)，超標(biāo)時(shí)應(yīng)馬上滅菌。檢測(cè)單根膜濾芯，可用DOP測(cè)試儀，通過油霧法測(cè)試；無菌空氣檢測(cè)儀器DOP測(cè)試儀(英國DominickHunter公司)，Y09—9型激光塵埃粒子計(jì)數(shù)器(蘇州蘇凈集團(tuán)公司)。c.DH空氣過濾系統(tǒng)特點(diǎn)(a).極高的過濾精度，良好的過濾效率，使發(fā)酵生產(chǎn)不再因空氣系統(tǒng)而染菌，大大減少了經(jīng)濟(jì)損失；(b).較強(qiáng)的疏水性。不論是在南方、北方，還是季節(jié)的變化，過濾介質(zhì)不會(huì)因空氣的潮濕而失效；(c).較小的壓力降。減輕了空壓機(jī)的負(fù)荷，可節(jié)省用電，同時(shí)，提高了入罐空氣壓力，有利于發(fā)酵工藝；(d).體積小，裝置簡(jiǎn)單集中，占地面積小，操作方便。所有設(shè)備在維護(hù)拆裝過程中，幾乎不需專用工具，一人即可操作，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工效近20倍；(e).蒸汽滅菌次數(shù)減少（因介質(zhì)使用壽命長），滅菌時(shí)蒸汽耗量小，僅為棉花過濾器用汽量的5％，節(jié)汽95％。一人即可完成滅菌消毒操作，且操作環(huán)境得到改善。華藥青霉素、鏈霉素、林可霉素等發(fā)酵車間使用膜過濾器數(shù)年，取得了十分滿意的效果。是空氣無菌過濾的理想系統(tǒng)。2).TPF-B型膜過濾裝置

由上海核工業(yè)第八研究所(現(xiàn)改制更名為上海一鳴過濾技術(shù)有限公司)研制開發(fā)的。其售價(jià)僅為國外同型產(chǎn)品的三分之一。武漢味全食品有限公司曾在原有的空氣凈化基礎(chǔ)上，引進(jìn)國產(chǎn)的TPF-B型膜過濾裝置，進(jìn)行改造，具體改造方案如下：空氣系統(tǒng)前處理工藝不變(除水和除油等)；在原有的棉花總過濾器殼體內(nèi)部，改裝花板后，安裝一定數(shù)量的、以超細(xì)玻璃纖維為過濾介質(zhì)的濾芯，作總過濾器；拆除原有的紙板預(yù)過濾器，代之以原有的金屬過濾器(過濾精度0.02μm)，作空氣預(yù)過濾器；精過濾器由原來的金屬過濾器，改為用TPF-