生化工程第三章 空气除菌课件.ppt

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1、第三章空气除菌一空气除菌的意义：发酵要求纯种培养空气中大量杂菌：103-104个/m3空气微生物的分布：干燥寒冷北方<温暖湿润南方，高空<低空，农村<工业城市微生物种类：以细菌和细菌芽孢较多,也有酵母、霉菌和病毒等二好气性发酵对空气无菌度的要求工业设计要求:10-3概率意义:经过1000次使用周期中有允许一个杂菌通过三空气除菌的方法:除去或杀灭加热灭菌静电吸附:能耗小；捕获率低，空气需干燥介质过滤除菌：过滤介质:棉花：阻力大，易受潮活性炭：阻力小，但效率为棉花1/3,与棉花混合使用玻璃纤维：石棉滤板：烧结材料

2、：相对过滤（深层过滤）：0.5-2.0μm颗粒物除去绝对过滤：d<0.45μm空气压缩机保温维持管空气储罐空气冷却器四空气除菌设备1.空气加热杀菌设备组成(热杀菌)作用：可除去水分、油雾、尘埃、微生物超净工作台及工作室的预除菌，配合高效过滤器(highefficiencyfilter)使用2. 静电除菌除尘设备：静电除尘器（staticdustcatcher）1）深层纤维介质（棉花、活性炭、玻璃纤维）过滤器：填充物顺序：孔板－铁丝网－麻布－棉花－麻布－活性炭－麻布－棉花－麻布－铁丝网－孔板3. 过滤除菌设备（

3、过滤除菌）2)平板式纤维纸过滤器（flatfiberpaperfilter）：结构：筒身、顶盖、滤层、夹板、缓冲层重要：空气过滤器的尺寸a.过滤器的直径D（决定了过滤面积）过滤器的直径D＝(4V/πvs)1/2V－空气经过滤器时的体积流量（m3/s）vs－空容器截面的空气流速（m/s）（一般取0.1－0.3m/s）b.有效过滤厚度(高度)经验：上下棉花的厚度为总滤层厚度的1/4－1/3,活性炭层占1/3－1/2五典型的过滤除菌空气净化流程空气除菌的要求：无菌、无尘、无油、无水、有压力1.两级冷却、两级分离、加

4、热、除菌流程2.高效前置过滤除菌流程3.热空气加热冷空气的流程设备组成：粗过滤器、空气压缩机、贮罐、冷却器、分离器、加热器、过滤器特点：两次冷却：使水、油形成雾粒两级分离：除去水、油雾粒加热：降低空气湿度，原100％－降至50－60％过滤除菌：1.两级冷却、两级分离、加热、除菌流程（较完善流程）空气过滤器大型空气压缩机除油、除水过滤器2.高效前置过滤除菌流程设备组成：高效过滤器、空气压缩机、贮罐、冷却器、分离器、加热器、过滤器等高效过滤器介质为：泡沫塑料（静电除菌）、超细纤维特点：高效过滤器后，空气无菌度达9

5、9.99%，使经过主过滤器的空气更洁净，无菌度更高3.热空气加热冷空气的流程设备组成：粗过滤器、空气压缩机、热交换器（贮气罐）、冷却器、析水器、过滤器等特点：有效利用热能，使冷空气温度升高，湿度降低第二节过滤除菌机制重要概念：绝对过滤：过滤介质孔隙小于微生物而进行的过滤方式。微孔滤膜：0.1～0.5μm（细菌1μm左右）深层过滤：一定厚度的过滤介质，孔径一般大于细菌，却能达到过滤细菌的效果。（4）重力沉降作用小颗粒，只有当气流速度很低时当微粒所受的重力大于气流对它的拖带力时，微粒就沉降。空气的介质过滤除菌方面

6、，这一作用小。（5）静电吸附作用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当菌体所带的电荷与介质的电荷相反时，就发生静电吸引作用。介质过滤除菌方面，这一作用小。不同条件下的过滤作用机理不同（1）气流速度当气流速度小，惯性碰撞作用不明显，以沉降和布朗运动现象为主，除菌效率随气流速度增大而降低；当气流速度增大到某值时，除菌效率最小，此速度除为临界速度。当气流速度继续增加，惯性碰撞代替沉降和布朗运动，除菌效率随着气流速度增加而提高。（2）颗粒大小微粒在0.5μm以下时几乎无惯性碰撞现象。第三节空气过滤

7、器的计算一.介质穿透率和过滤效率穿透率：空气残留的颗粒数与空气中原有颗粒数之比P=Ns/N0N0－空气中原有颗粒数Ns－空气中残留的颗粒数过滤效率：介质捕获的颗粒数与空气中原有颗粒数之比η＝(N0-Ns)/N0＝1-P二.对数穿透定律1)空气过滤时，颗粒数N随滤床厚度L的增加而递减。也符合一级反应动力学规律，即：－dN/dL=KN(1)积分后得：ln（Ns/N0）＝－KL也可为：lnP＝－KLK－过滤常数(cm-1)，与气流速度V,纤维直径df，颗粒直径dp和纤维填充密度有关L－滤层厚度（cm）2)过滤层厚度

8、：L＝－ln（Ns/N0）/K空气过滤器的尺寸计算：1.过滤层厚度的计算：L＝－ln（Ns/N0）/K2.过滤器的直径的计算：D滤层＝V－空气经过滤器时的体积流量（m3/s）vs－空容器截面的空气流速（m/s）k值的获得K（过滤常数）与空气流速v，介质种类、填充系数、介质直径、颗粒直径等有关。1.实验测定直径为16μm的棉花纤维，当填充系数α＝8％时，空气流速v取以下值时的K值：空气流速V(m/s)