3空氣除菌及設(shè)備(已修改)
2025-02-02 13:45 本頁面
【正文】 第三章 空氣凈化及除菌設(shè)備 現(xiàn)代工業(yè)發(fā)酵絕大多數(shù)是利用 好氣性微生物 進(jìn)行純種培養(yǎng) ,從而獲得目的產(chǎn)物。溶解氧是這些微生物生長(zhǎng)和代謝必不可少的條件。工業(yè)上通常以 空氣作為氧源 。但空氣中含有各種各樣的微生物，它們一旦隨空氣進(jìn)入培養(yǎng)液，在適宜的條件下，就會(huì)迅速大量繁殖，干擾甚至破壞預(yù)定發(fā)酵的正常進(jìn)行，甚至造成發(fā)酵徹底失敗等嚴(yán)重事故。因此， 通風(fēng)發(fā)酵需要的空氣必須是潔凈無菌 ，并有一定的溫度和壓力的空氣，這就要求對(duì)空氣進(jìn)行 凈化除菌和調(diào)節(jié)處理 。 第一節(jié) 空氣凈化除菌的方法與原理 一 生物工業(yè)生產(chǎn)對(duì)空氣質(zhì)量的要求 空氣中經(jīng)?？蓹z查到一些細(xì)菌及其芽孢、酵母、霉菌和病毒。它們?cè)诳諝庵械暮侩S環(huán)境的不同而有很大的差異。一般干燥寒冷的北方空氣含菌量較少。而潮濕溫暖的南方空氣含菌量較多。人口稠密的城市比人口稀少的農(nóng)村空氣含菌量多。地平面比高空的空氣含菌量多。雖然各地空氣中微生物的分布是隨機(jī)的，但它們的數(shù)量級(jí)可以認(rèn)為是 103104個(gè) /m3 生物工業(yè)生產(chǎn)中，由于所用菌種的生產(chǎn)能力強(qiáng)弱、生長(zhǎng)速度的快慢、發(fā)酵周期的長(zhǎng)短、分泌物的性質(zhì)、培養(yǎng)基的營(yíng)養(yǎng)成分和 pH 的差異等 ,對(duì)所用空氣的質(zhì)量有不同的要求。如酵母培養(yǎng)過程，對(duì)空氣無菌程度的要求就不如氨基酸、抗生素發(fā)酵那么嚴(yán)格。生物工業(yè)生產(chǎn)所用的“無菌空氣”是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。 一般按染菌概率為 103來計(jì)算。即1000次發(fā)酵周期所用的無菌空氣只允許 1次染菌 。 二 空氣凈化除菌方法 空氣除菌就是殺滅或除去空氣中的微生物?？諝獬姆椒ê芏?， 如輻射、化學(xué)藥品和加熱 殺菌都是將 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。而 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。 熱殺菌是一種有效的、可靠的殺菌方法。工業(yè)生產(chǎn)上常利用空氣壓縮時(shí)放出的熱量進(jìn)行加熱保溫殺菌。 從理論上說，超聲波、 γ 射線、 X射線、 β 射線、紫外線等都能破壞蛋白質(zhì)活性而起殺菌作用。但應(yīng)用較廣泛的還是 紫外線，波長(zhǎng)在 。它的殺菌能力與紫外線的強(qiáng)度成正比，與距離的平方成反比。紫外線通常用于無菌室等空氣對(duì)流不大的環(huán)境下消毒殺菌，但殺菌效率低，殺菌時(shí)間長(zhǎng)，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。 靜電除塵法能除去空氣中的水霧、油霧、塵埃和微生物等，且消耗能量小，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，但對(duì)很小的微粒效率較低 。 過濾除菌 是目前生物工業(yè)生產(chǎn)中 最常用、最經(jīng)濟(jì)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。 常用的過濾介質(zhì)按孔隙的大小可分成兩大類： 一類是介質(zhì)間孔隙大于微生物 ，故必須有一定的厚度才能達(dá)到過濾除菌目的。而 另一類是介質(zhì)的孔隙小于微生物 ，空氣通過介質(zhì)，微生物就被截留于介質(zhì)上，這稱之為 絕對(duì)過濾 。 前者 有棉花、活性炭、玻璃纖維、有機(jī)合成纖維、燒結(jié)材料、燒結(jié)金屬、燒結(jié)陶瓷、燒結(jié)塑料等。 后者 有微孔超濾膜等。絕對(duì)過濾在生物工業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用逐漸增多，它可以除去 右的粒子，故可把細(xì)菌等微生物全部過濾除去。目前，已開發(fā)成功可除去 微粒的高效絕對(duì)過濾器。 三、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，由于空氣中氣體引力較小，且微粒很小，常見懸浮于空氣中的微生物粒子大小在 ，而空氣過濾常用的過濾介質(zhì)如棉花，它的纖維直徑一般為 1620微米，當(dāng)充填系數(shù)為 8%時(shí)，棉花纖維所形成網(wǎng)格的孔隙為 2050微米。微粒隨空氣流通過濾層時(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、攔截、重力沉降、布朗擴(kuò)散、靜電吸引 等作用，從而把微粒滯留在纖維表面。 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除菌的重要作用。當(dāng)微粒隨氣流以一定的速度垂直向纖維方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，空氣受阻即改變運(yùn)動(dòng)方向，繞過纖維前進(jìn)，而微粒由于它的運(yùn)動(dòng)慣性較大，未能及時(shí)改變運(yùn)動(dòng)方向，直沖到纖維表面，由于 摩擦黏附 ，微粒就滯留在纖維表面，這稱為 慣性沖擊滯留作用 。 空氣流速 是影響慣性沖擊滯留效率的重要因素，空氣流速下降，慣性沖擊滯留效率也下降。滯留效率為零時(shí)的氣流速度稱為慣性沖擊的 臨界速度 ，臨界速度隨 纖維直徑和微粒直徑而變化 。 2. 攔截滯留作用機(jī)理 氣流速度下降到臨界速度以下時(shí)，微粒就不能因慣性沖擊而滯留在纖維上，捕集效率顯著下降。但實(shí)踐證明， 隨著氣流速度的繼續(xù)下降，纖維對(duì)微粒的捕集效率又有回升 ，說明有另一種機(jī)理在起作用，這就是 攔截滯留作用機(jī)理 。 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 黏附滯留，稱為攔截滯留作用 。 攔截滯留作用在氣流速度低時(shí)才起作用。 3. 布朗擴(kuò)散作用機(jī)理 直徑很小的微粒在很慢的氣流中能產(chǎn)生一種不規(guī)則的直線熱運(yùn)動(dòng)，稱為布朗擴(kuò)散。 布朗擴(kuò)散的運(yùn)動(dòng)距離很短，在較大的氣速或較大的纖維間隙中是不起作用的。 但在很小的氣流速度和較小的纖維間隙中卻能使微?？拷w維而被黏附，稱為布朗擴(kuò)散作用機(jī)理。 布朗擴(kuò)散作用與微粒和纖維直徑有關(guān)，并與氣流速度成反比。在氣流速度很小時(shí)，它是介質(zhì)過濾除菌的重要作用之一。 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
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