1、第二章空气净化除菌与调节设备优选第二章空气净化除菌与调节设备除菌意义除菌意义 好气性微生物的生长和合成代谢产物都需好气性微生物的生长和合成代谢产物都需要氧，工业生产上均采用空气作为氧的来要氧，工业生产上均采用空气作为氧的来源源空气中有各种各样的微生物，它们消耗营空气中有各种各样的微生物，它们消耗营养物质，干扰甚至破坏预定发酵的正常进养物质，干扰甚至破坏预定发酵的正常进行行为了保证纯种培养，必须将空气中的微生为了保证纯种培养，必须将空气中的微生物除去或灭活物除去或灭活第一节第一节 空气净化除菌的方法空气净化除菌的方法与原理与原理一、生物工业生产对空气质量的要求一、生物工业生产对空气质量的要求1空
2、气中微生物的分布空气中微生物的分布 空气中微生物的含量和种类，随地区，季节和空空气中微生物的含量和种类，随地区，季节和空气中灰尘粒子多少，以及人们的活动情况而异。气中灰尘粒子多少，以及人们的活动情况而异。一般每升高一般每升高10米，空气中的含菌量就降低一个米，空气中的含菌量就降低一个数量级；城市的空气中含菌量较多，农村的空气数量级；城市的空气中含菌量较多，农村的空气中含菌量较少，一般城市空气中杂菌数为中含菌量较少，一般城市空气中杂菌数为30008000个米个米。生物工业生产中对空气质量的要求是生物工业生产中对空气质量的要求是：无菌，无灰尘，无杂质，无水，无油，无菌，无灰尘，无杂质，无水，无油，
3、温度，湿度，正压等要求；温度，湿度，正压等要求；生物工业生产中对无菌空气的无菌程生物工业生产中对无菌空气的无菌程度要求是：一般要求度要求是：一般要求1000次使用周期次使用周期中只允许有一个菌通过，即经过滤后中只允许有一个菌通过，即经过滤后空气的无菌程度为空气的无菌程度为N=10-3。（3 3）空气含菌量测定）空气含菌量测定 难以准确测定，一般采用培养法和光学法。难以准确测定，一般采用培养法和光学法。目前我国采用目前我国采用Y-09Y-091 1型粒子计数器，是型粒子计数器，是利用微粒对光线散射作用来测量粒子大小和利用微粒对光线散射作用来测量粒子大小和数量的。总菌数的测定；重叠细菌则难以测数量
4、的。总菌数的测定；重叠细菌则难以测准。准。二、二、热杀菌热杀菌辐射杀菌辐射杀菌静电除菌静电除菌过滤除菌法过滤除菌法热杀菌热杀菌 空气热灭菌流程示意图空气热灭菌流程示意图1-空气压缩机空气压缩机 2-粗过滤器粗过滤器 3-保温管保温管 4-贮气罐贮气罐 5-保温罐保温罐 6-列管列管式冷却器式冷却器 7-涡轮压缩机涡轮压缩机 8-预热器预热器 9-粗过滤器粗过滤器 10-空气吸入塔空气吸入塔（1）消除脉动维持罐压的稳定。相对湿度：湿空气中水蒸气分压与同温下水的饱和蒸气压之比。（1）两级冷却、分离、加热的空气除菌流程洁净度级数(国际制)：每1m3空气中，粒径大于等于0.介质过滤除菌是使空气通过经高
5、温灭菌的介质过滤层，将空气中的微生物等颗粒阻截在介质层中，而达到除菌的目的。生物工业生产需要洁净的环境、适宜的空气温度和空气压强。1、流程：压缩后的热空气和冷却后的冷空气进行热交换要经常根据气候条件调节冷热空气的比例(4)空气中微粒在滤层中的递减均匀，即每一纤维薄层除去同样百分率的菌体。应选用无油润滑空气压缩机。由罐体、顶盖、滤层、夹层和缓冲层构成。粗过滤器一般要求过滤效率高，阻力小，否则会增加空气压缩机的吸入负荷和降低空气压缩机的排气量。应选用无油润滑空气压缩机。1-高效过滤器 2-空压机 3-贮罐 4-冷却器空气压缩冷却过滤除菌流程第一节 空气净化除菌的方法与原理生物工业生产中对空气质量的
6、要求是：无菌，无灰尘，无杂质，无水，无油，温度，湿度，正压等要求；2、生物工业生产对空气质量的要求空气温度与微生物热死灭的时间空气温度与微生物热死灭的时间 温度200250300350时间15.1 s5.1 s2.1 s1.05 s辐射杀菌种类：超声波、种类：超声波、X射线、射线、射线、射线、射线、射线、紫外线等。紫外线等。原理：破坏蛋白质活性而起杀菌作用。原理：破坏蛋白质活性而起杀菌作用。目前应用较广泛的还是紫外线，它的波长目前应用较广泛的还是紫外线，它的波长在在253.7265nm时杀菌效力最强，它的时杀菌效力最强，它的杀菌能力与紫外线的强度成正比，与距离杀菌能力与紫外线的强度成正比，与距
7、离的平方成反比。的平方成反比。应用：通常用于无菌室等空气对流不大的应用：通常用于无菌室等空气对流不大的环境下消毒杀菌。环境下消毒杀菌。缺点：效率低，需要套时间长，一般要结缺点：效率低，需要套时间长，一般要结合其他方法（甲醛熏蒸等）合其他方法（甲醛熏蒸等）电极钢丝电极钢丝钢管钢管绝缘瓶绝缘瓶钢板钢板空气出口空气出口封头封头管板管板法兰法兰空气进口空气进口静电除尘器装置图静电除尘器装置图管式静电除菌器管式静电除菌器原理：利用静电引力吸附带电粒子而原理：利用静电引力吸附带电粒子而达到除菌除尘目的。悬浮于空气中的达到除菌除尘目的。悬浮于空气中的微生物，其孢子大多带有不同的电荷，微生物，其孢子大多带有不
8、同的电荷，没有带电荷的微粒在进入高压静电场没有带电荷的微粒在进入高压静电场时都会被电离变成带电微粒，但对很时都会被电离变成带电微粒，但对很小的微粒效率较低。小的微粒效率较低。优点：除尘效果好，耗能小（没处理优点：除尘效果好，耗能小（没处理1000m3空气每小时耗电空气每小时耗电0.20.8kw），），设备较小。设备较小。缺点：对设备维护和安全技术措施要求较缺点：对设备维护和安全技术措施要求较高高应用：常用于洁净工作台、洁净工作室所应用：常用于洁净工作台、洁净工作室所需无菌空气的预处理，再配合高效过滤器需无菌空气的预处理，再配合高效过滤器使用。使用。介质过滤除菌是使空气通过经高温灭菌的介质过滤除
9、菌是使空气通过经高温灭菌的介质过滤层，将空气中的微生物等颗粒阻介质过滤层，将空气中的微生物等颗粒阻截在介质层中，而达到除菌的目的。截在介质层中，而达到除菌的目的。目前生物工业生产中最常用、适用的空目前生物工业生产中最常用、适用的空气除菌方法。气除菌方法。常用的过滤介质有棉花、活性炭、超细常用的过滤介质有棉花、活性炭、超细玻璃纤维、石棉滤纸、玻璃纤维、石棉滤纸、PVA烧结材料过滤烧结材料过滤介质、烧结金属过滤介质等。介质、烧结金属过滤介质等。常用的过滤介质按孔隙的大小可分成常用的过滤介质按孔隙的大小可分成两大类：两大类：介质间孔隙大于微生物，故必须有一定的厚介质间孔隙大于微生物，故必须有一定的厚
10、度才能达到过滤除菌目的；如棉花、活性炭、度才能达到过滤除菌目的；如棉花、活性炭、玻璃纤维、有机合成纤维、烧结材料（烧结玻璃纤维、有机合成纤维、烧结材料（烧结金属、烧结陶瓷、烧结塑料）等。金属、烧结陶瓷、烧结塑料）等。介质的孔隙小于微生物，空气通过介质，微介质的孔隙小于微生物，空气通过介质，微生物就被截留于介质上，这称之为绝对过滤。生物就被截留于介质上，这称之为绝对过滤。如微孔超滤膜等。如微孔超滤膜等。（1）消除脉动维持罐压的稳定。相对湿度：湿空气中水蒸气分压与同温下水的饱和蒸气压之比。如果空气流速过大，除菌效率又下降，则是由于已被捕集的微粒又被湍动的气流夹带返回到空气中。（四）冷热空气间接换热
11、的空气除菌流程冷热空气直接混合的空气除菌流程由罐体、顶盖、滤层、夹层和缓冲层构成。纤维介质主要有棉花、玻璃纤维、超细玻璃纤维。低压涡轮空气压缩机冷热空气间接换热的空气除菌流程洁净度级数(国际制)：每1m3空气中，粒径大于等于0.（1）喷淋低于该空气露点温度的冷水。冷热空气间接换热的空气除菌流程生物工业生产中对空气质量的要求是：无菌，无灰尘，无杂质，无水，无油，温度，湿度，正压等要求；尘粒越小，布朗运动越显著。介质间孔隙大于微生物，故必须有一定的厚度才能达到过滤除菌目的；洁净度级数(国际制)：每1m3空气中，粒径大于等于0.介质区圆筒外装有夹套，其作用是消毒时对过滤介质间接加热。结构简单、阻力小
12、、分离效率高。5m的最大微粒数（个/m3）第一节 空气净化除菌的方法与原理 空气中常见杂菌的大小菌种细胞孢子宽，m长，m宽，m长，m金黄色小球菌0.51.0产气杆菌1.01.51.02.5蜡样芽孢杆菌1.32.08.125.8普通变形杆菌0.51.01.03.0地衣芽孢杆菌0.50.71.83.3枯草芽孢杆菌0.51.11.64.80.51.00.91.8巨大芽孢杆菌0.92.12.010.00.61.20.91.7霉状分枝杆菌0.61.61.613.60.81.20.81.8三、惯性冲击滞留作用机理惯性冲击滞留作用机理 拦截滞留作用机理拦截滞留作用机理 布朗扩散作用机理布朗扩散作用机理重力沉
13、降作用机理重力沉降作用机理静电吸附作用机理静电吸附作用机理1.惯性冲击滞留作用机理惯性冲击滞留作用机理当微粒随气流以一定的速度垂直向纤当微粒随气流以一定的速度垂直向纤维方向运动时，空气受阻即改变运动维方向运动时，空气受阻即改变运动方向，绕过纤维前进，而微粒由于它方向，绕过纤维前进，而微粒由于它的运动惯性较大，未能及时改变运动的运动惯性较大，未能及时改变运动方向随主导气流前进，于是微粒直冲方向随主导气流前进，于是微粒直冲到纤维的表面，由于磨擦粘附，微粒到纤维的表面，由于磨擦粘附，微粒就滞留在纤维表面上。就滞留在纤维表面上。、拦截滞留作用机理、拦截滞留作用机理当气流速度下降到一定值时，若微粒当气流
14、速度下降到一定值时，若微粒随气流慢慢靠近纤维时，受纤维所阻随气流慢慢靠近纤维时，受纤维所阻改变方向，绕过纤维前进，并在纤维改变方向，绕过纤维前进，并在纤维的周边形成一层边界滞留区，滞留区的周边形成一层边界滞留区，滞留区的气流流速更慢，当与纤维表面接触的气流流速更慢，当与纤维表面接触时就被捕集。时就被捕集。、布朗扩散作用机理、布朗扩散作用机理直径很小的微粒在很慢的气流中能产生一种直径很小的微粒在很慢的气流中能产生一种不规则的直线运动，称为布朗扩散。气体分不规则的直线运动，称为布朗扩散。气体分子的热运动对空气中细微尘粒的碰撞，使尘子的热运动对空气中细微尘粒的碰撞，使尘粒也随之做布朗运动。尘粒越小，
15、布朗运动粒也随之做布朗运动。尘粒越小，布朗运动越显著。越显著。注意：布朗扩散的运动距离很短，在较大的注意：布朗扩散的运动距离很短，在较大的气速或较大的纤维间隙中是不起作用的。气速或较大的纤维间隙中是不起作用的。、重力沉降作用机理、重力沉降作用机理重力沉降是一个稳定的分离作用，当重力沉降是一个稳定的分离作用，当微粒所受的重力大于气流对它的拖带微粒所受的重力大于气流对它的拖带力时，微粒就容易沉降。力时，微粒就容易沉降。、静电吸附作用机理、静电吸附作用机理悬浮在空气中的微粒大多带有不同电悬浮在空气中的微粒大多带有不同电荷，这些带电的微粒会受带异性电荷荷，这些带电的微粒会受带异性电荷的物体所吸引而沉降
16、。的物体所吸引而沉降。(c)扩散扩散(b)拦截拦截(a)惯性惯性(d)重力重力(e)静电静电 利用惯性、拦截和扩散作用除去颗粒利用惯性、拦截和扩散作用除去颗粒或液滴的纤维工作原理。或液滴的纤维工作原理。空气空气过滤空气过滤空气 当空气流过介质时，上述五种除菌机理同时起作用，当空气流过介质时，上述五种除菌机理同时起作用，不过气流速度不同，起主要作用的机理也就不同。不过气流速度不同，起主要作用的机理也就不同。当气流速度较大时，除菌效率随空气流速的增加而增加，当气流速度较大时，除菌效率随空气流速的增加而增加，此时惯性冲击起主要作用；此时惯性冲击起主要作用；当气流速度较小时，除菌效率随气流速度的增加而
17、降低，当气流速度较小时，除菌效率随气流速度的增加而降低，此时扩散起主要作用；此时扩散起主要作用；当气流速度中等时，可能是截留起主要作用。当气流速度中等时，可能是截留起主要作用。如果空气流速过大，除菌效率又下降，则是由于已被捕如果空气流速过大，除菌效率又下降，则是由于已被捕集的微粒又被湍动的气流夹带返回到空气中。集的微粒又被湍动的气流夹带返回到空气中。过滤除菌效率过滤除菌效率()与气速与气速(vs)的关系的关系第二节第二节 空气介质过滤除菌设备空气介质过滤除菌设备 一、空气介质过滤除菌流程一、空气介质过滤除菌流程1对空气过滤除菌流程的要求对空气过滤除菌流程的要求设备要求尽量采用新技术，提高效率，
18、减设备要求尽量采用新技术，提高效率，减少设备，精简设备投资、运转费用和动力少设备，精简设备投资、运转费用和动力消耗，简便操作。流程的制订就根据所在消耗，简便操作。流程的制订就根据所在的地理、气候环境和设备条件而考虑。的地理、气候环境和设备条件而考虑。2空气过滤除菌流程空气过滤除菌流程（1）两级冷却、分离、加热的空气除菌流程）两级冷却、分离、加热的空气除菌流程介质区圆筒外装有夹套，其作用是消毒时对过滤介质间接加热。洁净度级数(英制)：每1ft3空气中，粒径大于等于0.（1）喷淋低于该空气露点温度的冷水。气体分子的热运动对空气中细微尘粒的碰撞，使尘粒也随之做布朗运动。要经常根据气候条件调节冷热空气
19、的比例2、生物工业生产对空气质量的要求将长长的过滤纸折成瓦楞状，安装在楞条制成的滤框内，滤纸周边用环氧树脂于滤框黏结密封。减少进口空气的含菌数。（1）消除脉动维持罐压的稳定。（四）冷热空气间接换热的空气除菌流程(4)空气中微粒在滤层中的递减均匀，即每一纤维薄层除去同样百分率的菌体。分过滤器每批发酵前均进行灭菌。将长长的过滤纸折成瓦楞状，安装在楞条制成的滤框内，滤纸周边用环氧树脂于滤框黏结密封。第二章空气净化除菌与调节设备种类：超声波、X射线、射线、射线、紫外线等。1空气中微生物的分布要经常根据气候条件调节冷热空气的比例目前生物工业生产中最常用、适用的空气除菌方法。2、生物工业生产对空气质量的要
20、求（2）如果油雾的冷却分离不干净，带入过滤器会堵塞过滤 介质的纤维空隙，增大空气压力损失。利用惯性、拦截和扩散作用除去颗粒或液滴的纤维工作原理。2 2、特点、特点两次冷却、分离、加热的空气除菌流程两次冷却、分离、加热的空气除菌流程比较完善、典型的空气过滤除菌流程，可适应各种气候比较完善、典型的空气过滤除菌流程，可适应各种气候条件条件所需设备最多，投资较大，占地面积大，阻力大所需设备最多，投资较大，占地面积大，阻力大两次冷却后又加热，冷却和加热介质消耗较多两次冷却后又加热，冷却和加热介质消耗较多1 1、比较完善的空气除菌流程，可适应各种气候、比较完善的空气除菌流程，可适应各种气候条件，能充分地分
21、离油水，使空气达到低的条件，能充分地分离油水，使空气达到低的相对湿度下进入过滤器，以提高过滤效率。相对湿度下进入过滤器，以提高过滤效率。2 2、特点：两次冷却、两次分离、适当加热。、特点：两次冷却、两次分离、适当加热。3 3、尤其适用潮湿的地区，其他地区可根据当地、尤其适用潮湿的地区，其他地区可根据当地的情况，对流程中的设备作适当的增减。的情况，对流程中的设备作适当的增减。一次冷却、分离、加热的空气除菌流程一次冷却、分离、加热的空气除菌流程（二）一次冷却、分离、加热的空气除菌流程（二）一次冷却、分离、加热的空气除菌流程 1 1、流程：、流程：将压缩空气冷却至将压缩空气冷却至202025 25，
22、分离析，分离析出水分后升温使相对温度降为出水分后升温使相对温度降为60%60%左右，进入过滤器左右，进入过滤器2 2、特点、特点省去第二次冷却、分离设备省去第二次冷却、分离设备使用无油润滑压缩机或离心式压缩机使用无油润滑压缩机或离心式压缩机（三）空气压缩冷却过滤除菌流程（三）空气压缩冷却过滤除菌流程1 1、流程：、流程：将压缩空气冷却到将压缩空气冷却到30303535、相对湿、相对湿度为度为60%60%70%70%以下以下1-1-粗过滤器粗过滤器 2-2-空气压缩机空气压缩机 3-3-贮罐贮罐 4-4-冷却器冷却器 5-5-过滤器过滤器 2 2、特点、特点 空气压缩冷却过滤除菌流程空气压缩冷却
23、过滤除菌流程流程最简单，所用设备最少流程最简单，所用设备最少适用于北方和内陆气候干燥地区适用于北方和内陆气候干燥地区（四）冷热空气间接换热的空气除菌流程（四）冷热空气间接换热的空气除菌流程1 1、流程：、流程：压缩后的热空气和冷却后的冷空气进压缩后的热空气和冷却后的冷空气进行热交换行热交换1-1-高空采风高空采风 2-2-粗过滤器粗过滤器 3-3-空压机空压机 4-4-热交换器热交换器 5-5-冷却器冷却器 6 6、7-7-旋风分离器旋风分离器 8-8-空气总过滤器空气总过滤器 9-9-空气分过滤器空气分过滤器2 2、特点、特点冷热空气间接换热的空气除菌流程冷热空气间接换热的空气除菌流程省去加
24、热介质，热交换器还兼作缓冲罐省去加热介质，热交换器还兼作缓冲罐气气-气换热的传热系数很小，需要较大换热面积气换热的传热系数很小，需要较大换热面积（五）冷热空气直接混合的空气除菌流程（五）冷热空气直接混合的空气除菌流程 1 1、流程：、流程：压缩空气从缓冲罐出来后分成两部分，压缩空气从缓冲罐出来后分成两部分，一部分进入冷却器，冷却到较低温度，经分离一部分进入冷却器，冷却到较低温度，经分离器分离水雾后与另一部分高温气体混合器分离水雾后与另一部分高温气体混合2 2、特点、特点 冷热空气直接混合的空气除菌流程冷热空气直接混合的空气除菌流程省去加热介质和加热设备省去加热介质和加热设备适用于空气的湿含量为
25、中等的地区适用于空气的湿含量为中等的地区要经常根据气候条件调节冷热空气的比例要经常根据气候条件调节冷热空气的比例（六）前置高效过滤器的空气除菌流程（六）前置高效过滤器的空气除菌流程 1 1、流程：、流程：在压缩机前设置一台高效过滤器在压缩机前设置一台高效过滤器1-1-高效过滤器高效过滤器 2-2-空压机空压机 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-加热器加热器 7-7-过滤器过滤器1-1-高效过滤器高效过滤器 2-2-空压机空压机 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-加热器加热器 7-7-过滤器过滤器2 2、特点
26、、特点前面高效过滤，减轻后面过滤负荷前面高效过滤，减轻后面过滤负荷多次高效过滤，空气无菌程度比较高多次高效过滤，空气无菌程度比较高 吸气阻力大，影响压缩机的吸气量吸气阻力大，影响压缩机的吸气量种类：超声波、X射线、射线、射线、紫外线等。生物工业生产对空气调节的要求 纤维介质深层过滤器1-高效过滤器 2-空压机 3-贮罐 4-冷却器洁净空间：指空气中微粒受控制的空间。5-丝网分离器 6-加热器 7-过滤器式中 qv空气流过滤器时的（3）将空气压缩后，再冷却到初温，使空气中的水分部分凝集析出，使空气减湿。悬浮于空气中的微生物，其孢子大多带有不同的电荷，没有带电荷的微粒在进入高压静电场时都会被电离变
27、成带电微粒，但对很小的微粒效率较低。平板式纤维纸过滤器5m的最大允许粒子数。1、流程：压缩后的热空气和冷却后的冷空气进行热交换（2）如果油雾的冷却分离不干净，带入过滤器会堵塞过滤 介质的纤维空隙，增大空气压力损失。缺点：效率低，需要套时间长，一般要结合其他方法（甲醛熏蒸等）平板式纤维纸过滤器第二章空气净化除菌与调节设备（1）导致传热系数降低，给空气冷却带来困难。5m的最大微粒数（个/m3）二、空气介质过滤除菌设备空气介质过滤除菌设备1 1粗过滤器粗过滤器 v安装在空气压缩机前的粗过滤器，其主要作用：安装在空气压缩机前的粗过滤器，其主要作用：捕集较大的灰尘颗粒，防止压缩机受损，同时捕集较大的灰尘
28、颗粒，防止压缩机受损，同时也可减轻总过滤器负荷。也可减轻总过滤器负荷。v粗过滤器一般要求过滤效率高，阻力小，否则粗过滤器一般要求过滤效率高，阻力小，否则会增加空气压缩机的吸入负荷和降低空气压缩会增加空气压缩机的吸入负荷和降低空气压缩机的排气量。机的排气量。v常用的粗过滤器有：布袋过滤、填料式过滤、常用的粗过滤器有：布袋过滤、填料式过滤、油浴洗涤和水雾除尘等。油浴洗涤和水雾除尘等。振动机构含尘气流图4-7 机械振动袋式除尘器滤袋净气121-滤网 2-加油斗 3-油镜 4-油层图4-8 油浴洗涤装置空气出口空气出口空气出口图4-9 水雾除尘装置空气入口过滤网高压水入口2空气压缩机空气压缩机作用：增
29、加空气能量，克服阻力，完成输送。作用：增加空气能量，克服阻力，完成输送。常用设备：常用设备：离心式空气压缩机离心式空气压缩机 体积重量都小而流量很大、供气均匀、运转平稳、体积重量都小而流量很大、供气均匀、运转平稳、易损部件少、维护方便、获得的空气不带油雾。易损部件少、维护方便、获得的空气不带油雾。低压涡轮空气压缩机低压涡轮空气压缩机 出口压力：出口压力：0.250.5MPa0.250.5MPa，输气量，输气量100m100m3 3/min/min以上。以上。往复式空气压缩机往复式空气压缩机 出口压力不稳定，易使空气中带入油雾。出口压力不稳定，易使空气中带入油雾。应选用无油润滑空气压缩机。应选用
30、无油润滑空气压缩机。作用：作用：（1 1）消除脉动维持罐）消除脉动维持罐压的稳定。压的稳定。（2 2）使部分液滴在罐）使部分液滴在罐内沉降。内沉降。（3 3）保温灭菌）保温灭菌安全阀安全阀压力表压力表排气管排气管人孔人孔进气管进气管4、作用：将空气中被冷凝成雾状的水雾和作用：将空气中被冷凝成雾状的水雾和油雾粒子除去的设备。油雾粒子除去的设备。一般常用的有旋风式和填料式。一般常用的有旋风式和填料式。旋风分离器旋风分离器v结构简单、阻力小、结构简单、阻力小、分离效率高。分离效率高。v 气体通过进气口气体通过进气口的速度为的速度为1025 m/s，一般采用一般采用1520m/s；可分离小到可分离小到
31、5um的的颗粒及雾沫。颗粒及雾沫。出灰口排气进气图4-11 旋风分离器 填料式分离器是利填料式分离器是利用各种填料如焦炭、用各种填料如焦炭、活性炭、磁环、金活性炭、磁环、金属丝网、塑料丝网属丝网、塑料丝网等的惯性拦截作用等的惯性拦截作用分离空气中水雾或分离空气中水雾或油雾。油雾。丝网分离器丝网分离器5、立式列管式热交换器立式列管式热交换器沉浸式热交换器沉浸式热交换器喷淋式热交换器等。喷淋式热交换器等。6、（1）空气过滤除菌的对数穿透定律）空气过滤除菌的对数穿透定律过滤除菌效率就是滤层所滤去的微粒数与过滤除菌效率就是滤层所滤去的微粒数与原空气所含微粒数的比值，它是衡量过滤原空气所含微粒数的比值，
32、它是衡量过滤设备过滤效能的指标。设备过滤效能的指标。121211NNNNN式中式中 N N2 2/N/N1 1 过滤前后空气中微粒浓度的比值，过滤前后空气中微粒浓度的比值，即穿透滤层的微粒浓度与原微粒浓度的比值（穿透即穿透滤层的微粒浓度与原微粒浓度的比值（穿透率）。率）。影响过滤效率的因素：影响过滤效率的因素：微粒大小、过滤介质的种类、规格、微粒大小、过滤介质的种类、规格、介质的填充密度、过滤介质层厚度以介质的填充密度、过滤介质层厚度以及所通过的空气气流速度等。及所通过的空气气流速度等。四点假定：四点假定：(1)(1)过滤器中过滤介质每一纤维的空气流态并不因其他过滤器中过滤介质每一纤维的空气流
33、态并不因其他邻近纤维的存在而受影响；邻近纤维的存在而受影响；(2)(2)空气中的微粒与纤维表面接触后即被吸附，不再被空气中的微粒与纤维表面接触后即被吸附，不再被气流卷起带走；气流卷起带走；(3)(3)过滤器的过滤效率与空气中微粒的浓度无关；过滤器的过滤效率与空气中微粒的浓度无关；(4)(4)空气中微粒在滤层中的递减均匀，即每一纤维薄层空气中微粒在滤层中的递减均匀，即每一纤维薄层除去同样百分率的菌体。除去同样百分率的菌体。对数穿透定律对数穿透定律根据四点假定有：根据四点假定有：此式称为对数穿透定律，它表示进入滤层的此式称为对数穿透定律，它表示进入滤层的微粒数与穿透滤层的微粒数之比的对数是滤层微粒
34、数与穿透滤层的微粒数之比的对数是滤层厚度的函数。厚度的函数。2121N I n()(1 2-2)NN NK LK Le式中式中 L L过滤介质层厚度，过滤介质层厚度，m m；KK过滤常数，过滤常数，1 1m m。提高过滤效率的措施提高过滤效率的措施1.减少进口空气的含菌数。减少进口空气的含菌数。2.设计和安装合理的空气过滤器。设计和安装合理的空气过滤器。3.降低进入总过滤器空气的相对湿度。降低进入总过滤器空气的相对湿度。（2）过滤介质）过滤介质棉花棉花玻璃纤维玻璃纤维活性碳活性碳超细玻璃纤维纸超细玻璃纤维纸石棉滤板石棉滤板烧结材料过滤介质：如烧结材料过滤介质：如PVA新型过滤介质：如新型过滤介
35、质：如PVDF、PTFE（3）过滤器的结构）过滤器的结构 纤维介质深层过滤器纤维介质深层过滤器v结构：结构：立式圆筒形，内部填充过立式圆筒形，内部填充过滤介质（棉花、玻璃纤维、滤介质（棉花、玻璃纤维、超细玻璃纤维等）；超细玻璃纤维等）；介质区圆筒外装有夹套，介质区圆筒外装有夹套，其作用是消毒时对过滤介其作用是消毒时对过滤介质间接加热。质间接加热。空气进出口管的安装；空气进出口管的安装；安全阀、压力表、排污孔安全阀、压力表、排污孔深层纤维介质空气过滤器深层纤维介质空气过滤器进气口进气口压紧架压紧架出气口出气口纤维介质纤维介质换热夹套换热夹套活性炭活性炭纤维介质深层纤维介质深层过滤器过滤器深层纤维
36、介质空气过滤器深层纤维介质空气过滤器进气口进气口压紧架压紧架出气口出气口纤维介质纤维介质换热夹套换热夹套活性炭活性炭 纤维介质主要有棉花、纤维介质主要有棉花、玻璃纤维、超细玻璃纤维。玻璃纤维、超细玻璃纤维。空气过滤器的尺寸：空气过滤器的尺寸：svvqD 4 式中式中 qv空气流过滤器时的空气流过滤器时的 体积流量，体积流量，m3/s;vs 空截面空气流速，空截面空气流速，m/s。填充物安装顺序：填充物安装顺序：孔板铁丝网麻布棉花麻布活性炭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麻布棉花麻布铁丝网孔板过滤器的灭菌过滤器的灭菌自下而上通入自下而上通入0.20.4MPa（表压）的（表压）的
37、干燥蒸汽，维持干燥蒸汽，维持45min，然后用压缩空，然后用压缩空气吹干备用。气吹干备用。总过滤器每月灭菌一次；总过滤器每月灭菌一次；分过滤器每批发酵前均进行灭菌。分过滤器每批发酵前均进行灭菌。平板式纤维纸过滤器平板式纤维纸过滤器由罐体、顶盖、滤层、由罐体、顶盖、滤层、夹层和缓冲层构成。夹层和缓冲层构成。纤维纸平板过滤器纤维纸平板过滤器 滤层滤层过滤器过滤器滤层滤层DDvqDsv3.11.1)m(4 管式过滤器管式过滤器当过滤面积要求很大的当过滤面积要求很大的时候，可将过滤介质卷时候，可将过滤介质卷装在孔管上。装在孔管上。注意：要防止空气从纸注意：要防止空气从纸缝走短路。缝走短路。接迭式低速过
38、滤器接迭式低速过滤器v将长长的过滤纸折成将长长的过滤纸折成瓦楞状，安装在楞条瓦楞状，安装在楞条制成的滤框内，滤纸制成的滤框内，滤纸周边用环氧树脂于滤周边用环氧树脂于滤框黏结密封。滤框用框黏结密封。滤框用垫片密封。垫片密封。v应用：过滤阻力很小而过滤效率要求应用：过滤阻力很小而过滤效率要求很高的场合。很高的场合。v使用时加设预过滤设备，或用静电除使用时加设预过滤设备，或用静电除尘配合，或用玻璃纤维或泡沫塑料的尘配合，或用玻璃纤维或泡沫塑料的中效过滤器配合，可延长寿命。中效过滤器配合，可延长寿命。v烟雾法检查密封性能。烟雾法检查密封性能。第三节第三节 空气调节设备空气调节设备 生物工业生产对空气调
39、节的要求生物工业生产对空气调节的要求 生物工业生产需要洁净的环境、适宜的空气温度生物工业生产需要洁净的环境、适宜的空气温度和空气压强。和空气压强。洁净空间：指空气中微粒受控制的空间。洁净空间：指空气中微粒受控制的空间。洁净度级数洁净度级数(英制英制)：每：每1ft1ft3 3空气中，粒径大于空气中，粒径大于等于等于0.5m0.5m的最大允许粒子数。的最大允许粒子数。洁净度级数洁净度级数(国际制国际制)：每：每1m1m3 3空气中，粒径大于空气中，粒径大于等于等于0.5m0.5m的最大允许粒子数的常数对数值。的最大允许粒子数的常数对数值。空气洁净级数空气洁净级数空气洁净级空气洁净级数数(英制英制
40、)粒径粒径0.5m的最大微的最大微粒数（个粒数（个/ft3）粒径粒径0.5m的最大的最大微粒数（个微粒数（个/m3）空气洁净级空气洁净级数数(国际国际)1001003500M3.51000100035000M4.51000010000350000M5.51000001000003500000M6.5一、空气增减湿的原理一、空气增减湿的原理1湿空气的性质湿空气的性质（1）湿度）湿度空气湿度x(湿含量)：湿空气中所含的水蒸气质量与所含的干空气质量之比。wtwwtwgwgwppppppMMmmx622.0相对湿度：湿空气中水蒸气分压与同相对湿度：湿空气中水蒸气分压与同温下水的饱和蒸气压之比。温下水的
41、饱和蒸气压之比。%100swpp（3）热含量）热含量I湿空气的热含量（或简秒焓）就是其中绝湿空气的热含量（或简秒焓）就是其中绝干空气的热含量与水蒸气热含量之和。干空气的热含量与水蒸气热含量之和。为了便于计算，以为了便于计算，以1Kg绝干空气为基准，绝干空气为基准，以以0为基温（起点），取为基温（起点），取0时空气的热时空气的热含量和液体水的热含量都为零，所以空气含量和液体水的热含量都为零，所以空气的热含量只计算其显热部分，而水蒸气的的热含量只计算其显热部分，而水蒸气的热含量则包括水在热含量则包括水在0时的汽化潜热和水时的汽化潜热和水蒸气在蒸气在0以上的显热。以上的显热。2空气增减湿的原理空气增
42、减湿的原理二、空气增减湿的方法二、空气增减湿的方法1空气的增湿方法空气的增湿方法（1）往空气中通往直接蒸汽）往空气中通往直接蒸汽（2）喷水）喷水（3）空气混合增湿）空气混合增湿2空气的减湿方法空气的减湿方法（1）喷淋低于该空气露点温度的冷水。）喷淋低于该空气露点温度的冷水。（2）使用热交换器把空气冷却至其露点温）使用热交换器把空气冷却至其露点温度以下。度以下。（3）将空气压缩后，再冷却到初温，使空）将空气压缩后，再冷却到初温，使空气中的水分部分凝集析出，使空气减湿。气中的水分部分凝集析出，使空气减湿。（4）用吸收或吸附的方法除掉空气中的水）用吸收或吸附的方法除掉空气中的水气，使空气减湿。气，使空气减湿。（5）通入干燥空气。）通入干燥空气。三、空气调节设备三、空气调节设备卧式空调室卧式空调室立式空调室立式空调室
