無菌性發(fā)酵空氣過濾器原理介紹(缺點(diǎn)，特性，工藝)

一、空氣消毒方法。

1.加熱消毒方法。

加溫消毒效果好.可靠，芽孢菌體雖具有耐熱性，但可在218℃時(shí)24秒內(nèi)破壞，并將其殺死。但是，使用蒸氣或電力來加熱大量的空氣，以達(dá)到殺菌的目的，就需要消耗大量的能量，并增加大量的換熱器，這樣就不經(jīng)濟(jì)了。

2.放射消毒方法。

理論性聲波.高能陰極射線.X射線.γ射線.β射線和紫外光均可用于空氣滅菌，其殺菌機(jī)制考慮到破壞微生物菌體內(nèi)蛋白質(zhì)的活性而發(fā)揮作用，但設(shè)備投資較高，在發(fā)酵工業(yè)中應(yīng)用較少。

目前無菌室主要是用紫外線消毒.醫(yī)院手術(shù)室等空氣對流較小的環(huán)境，但是殺菌效果差，殺菌時(shí)間長，通常要結(jié)合甲醛蒸汽消毒或苯酚噴霧等，以確保無菌室有很高的無菌度。

3.化學(xué)殺菌法。

在水中溶解少量殺菌劑(例如苯酚.環(huán)氧乙烷.重金屬鹽.新潔而滅等)，使空氣通過殺菌液或噴入空氣中，消除空氣中的微生物。而滅菌后空氣引入的殺菌劑對發(fā)酵罐中的微生物同樣具有殺滅或抑制作用，從而影響發(fā)酵效果。所以，采用化學(xué)滅菌法生產(chǎn)無菌空氣后，要將殺菌劑中的水汽、霧氣清除掉，在發(fā)酵工業(yè)中應(yīng)用較少。

4.靜電殺菌。

其特點(diǎn)是能耗低，處理1000m3空氣僅需0.4-0.8kW的電力，而空氣壓頭損失約400-2000Pa;1微米粉塵捕集率可達(dá)99%以上。

不利之處在于：器件規(guī)模大，對小于1微米粒子的效率并不明顯。但是，由于其設(shè)備投資較高，故在發(fā)酵工業(yè)中應(yīng)用較少。

5.過濾除菌。

發(fā)酵法制備無菌室廣泛應(yīng)用于介質(zhì)過濾除菌。它是用過濾介質(zhì)定期消毒以阻隔流過空氣中的微生物，從而獲得無菌空氣。

目前無菌室主要是用紫外線消毒.醫(yī)院手術(shù)室等空氣對流較小的環(huán)境，但是殺菌效果差，殺菌時(shí)間長，通常要結(jié)合甲醛蒸汽消毒或苯酚噴霧等，以確保無菌室有很高的無菌度。

普通濾料：棉布.活性炭.玻纖.有機(jī)合成纖維.石棉濾板及其它燒結(jié)材料(燒結(jié)金屬.燒結(jié)陶瓷.燒結(jié)塑料等)。最初以棉紗為濾料，后來逐步取代玻璃纖維。目前PVA(PVA)過濾器正在逐步取代常規(guī)過濾器。

二、過濾除菌機(jī)制。

1.慣性碰撞保留效應(yīng)。

濾網(wǎng)內(nèi)的濾層是由數(shù)不清的纖維交織而成的網(wǎng)格層交錯(cuò)排列。當(dāng)纖維直徑減小，填充密度增加，形成的網(wǎng)格緊密、層數(shù)較多，纖維與纖維間隙越小。含有微生物等微粒的空氣通過過濾層時(shí)，只能從纖維和纖維間的間隙穿過。在過濾層中，由于纖維交錯(cuò)排列，迫使空氣不斷改變流動(dòng)方向和速度，從而通過濾層。顆粒隨氣流以一定速度垂直于纖維方向移動(dòng)時(shí)，空氣阻力即改變方向，繞過纖維前進(jìn)，因顆粒運(yùn)動(dòng)慣性而不能及時(shí)改變運(yùn)動(dòng)方向，隨主導(dǎo)氣流前進(jìn)，微粒便直接沖到纖維表面，因摩擦而粘附于纖維表面。

2.截獲保留作用。

在流速下，在一定的流速下，顆粒不會因慣性碰撞而滯留在纖維表面，從而降低了除菌效率，但是隨著氣流流速的持續(xù)降低，纖維對微粒的去除效率又有所提高。

當(dāng)微顆粒在低速氣流中緩慢接近纖維時(shí)，微顆粒所在的主要?dú)饬鞅焕w維阻擋，而流動(dòng)方向發(fā)生變化，繞過纖維前進(jìn)，在纖維周圍形成邊界滯流區(qū)域。滯后區(qū)域的氣流速度較慢，進(jìn)入這一滯留區(qū)域的顆粒慢慢接近并與纖維接觸，從而被粘附留住。

3.布朗擴(kuò)散效應(yīng)。

在氣流速度非常小的情況下，直徑很小的顆粒會產(chǎn)生不規(guī)則的直線運(yùn)動(dòng)，叫做布朗擴(kuò)散。在布朗氣速較大時(shí)，纖維間距較大時(shí)，纖維間距較大，但在極小的氣流速度和較小的纖維間隙中，布朗擴(kuò)散作用使微粒與纖維的接觸滯留器大大提高其吸附效率。

4.重力沉降效應(yīng)。

引力沉降是一種穩(wěn)定的分選過程，當(dāng)微粒受到的重力大于氣流對其的牽引力時(shí)，顆粒容易沉降。在單重沉降情況下，大顆粒比小顆粒有明顯的作用，而小顆粒只在氣流速度很慢時(shí)才起作用。通常情況下，它與截留作用相配合，即在纖維的邊界滯留區(qū)域內(nèi)，顆粒的沉降可以提高截留截留效果。

5.靜電吸附作用。

干氣與非導(dǎo)體材料之間的相對運(yùn)動(dòng)摩擦，會產(chǎn)生誘導(dǎo)電荷，對過纖維和樹脂進(jìn)行處理，特別是某些合成纖維。大多數(shù)微生物粒子都具有不同的電荷，并且這些帶電粒子會被異性電荷的物體吸引而下沉。另外，表面吸附屬于這一范疇，例如，活性炭的過濾效能大多為表面吸附。

三.空氣過濾除菌工藝。

1.兩級冷卻.加熱除菌過程。

這是一種較為完善的空氣除菌流程，適用于多種氣候條件，可以充分分離油水，使空氣達(dá)到較低的相對濕度，從而提高過濾效率。

特性：二次冷卻，二次分離，適當(dāng)加熱。特別是在潮濕的地區(qū)，其它地區(qū)可以根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r，適當(dāng)增加設(shè)備在加工過程中的增減。

2.冷熱空氣直接混合空氣除菌工藝。

壓氣機(jī)從儲罐出來后分為兩部分，一部分進(jìn)入冷卻器，冷卻到低溫，再通過分離器分離水，然后再和另一部分未經(jīng)處理的高溫壓縮空氣混合。

特性：可以省去二冷分離設(shè)備及空氣加熱裝置，流程比較簡單，利用壓縮空氣對析水后的空氣進(jìn)行加熱，冷卻水用量少等。它可以應(yīng)用在中濕地區(qū)，但是在空氣濕度高的地方則不適用。

3.高效率的濾網(wǎng)過濾空氣除菌工藝。

通過壓縮機(jī)的抽吸作用，將空氣先經(jīng)過中效過濾器.高效過濾器過濾后，再進(jìn)入空氣壓縮機(jī)，從而減少了主濾器的負(fù)荷及空氣壓縮機(jī)的磨損。

特性：采用高效前置過濾設(shè)備，可多次過濾空氣，從而獲得較高的無菌度，達(dá)到99.99%。

高效率的前置過濾器是用泡沫(靜電除菌)和超細(xì)纖維紙串聯(lián)用作過濾介質(zhì)。

4.利用熱氣來加熱冷氣的過程。

通過壓縮熱氣與冷氣交換，使冷氣溫度上升，相對濕度下降。采用渦流空氣壓縮機(jī)或無油潤滑空氣壓縮機(jī)效果較好，而普通空氣壓縮機(jī)使用時(shí)，會產(chǎn)生油霧污染過濾器，此時(shí)要安裝絲網(wǎng)分離器，清除油霧，再進(jìn)入過濾器。

四.空氣凈化處理裝置。

1.吸風(fēng)塔。

高空作業(yè)，粉塵含量低于1mg/m3，因此：高度≥10，吸風(fēng)室中設(shè)置有泡沫介質(zhì)的粗效濾器。

2.前置過濾器。

一次過濾裝置在空氣壓縮機(jī)前面，它的作用是：吸附較大的塵粒，防止壓縮機(jī)損壞，同時(shí)還能降低濾網(wǎng)的總負(fù)荷。濾清器一般要求過濾效率高，阻力小，否則會增加空氣壓縮機(jī)吸力，減少空氣壓縮機(jī)的排放。

外型似集裝箱，內(nèi)部有兩個(gè)過濾介質(zhì)層，前道是粗濾層，后道是亞高效過濾器層。常見的有：布袋過濾、填料過濾、水霧除塵、油浴清洗等。油浴清洗除塵因夾帶過多的油沫而影響空氣品質(zhì)，現(xiàn)已不再采用。

3.空壓機(jī)。

往復(fù)運(yùn)動(dòng)空氣壓氣機(jī)：抽吸和壓縮空氣，使氣缸內(nèi)靠活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)。缺陷，有波動(dòng)壓強(qiáng)，有油污。

透平型空氣壓縮機(jī)：采用電動(dòng)或蒸汽渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)，渦輪轉(zhuǎn)速產(chǎn)生空穴吸入。出氣均勻，不含油污。不需要安裝空氣儲罐。但是技術(shù)上對安裝與維護(hù)要求很高。

螺旋空氣壓縮機(jī)：利用高速旋轉(zhuǎn)的螺桿，在氣缸中瞬間形成氣腔，通過螺旋運(yùn)動(dòng)將氣腔內(nèi)空氣壓縮而輸出。裝設(shè)占用空間小，壓縮氣無油霧，氣流平穩(wěn)。但是維護(hù)技術(shù)要求比較高。

4.儲氣罐。

儲氣罐的功能：

(1)消除脈動(dòng)以保持罐內(nèi)壓力穩(wěn)定；

(2)使罐中的一些顆粒沉淀；

3)保溫消毒。

5.空冷器。

垂直排管式換熱器：冷卻水可以在管道內(nèi)或在管道外運(yùn)行，可以采用2-4程熱交換器。冷卻水流速度0.5-3m/s，空氣流量2-15m/s。

噴淋式換熱器：氣流速度5-