第四章2空气除菌ppt课件

1、第二节 空气净化氧气氧气氮气氮气惰性气体惰性气体二氧化碳二氧化碳水蒸气水蒸气气态物质的混合物气态物质的混合物悬浮在空气中的灰尘悬浮在空气中的灰尘构成地壳的无机物质颗粒构成地壳的无机物质颗粒烟灰烟灰植物花粉植物花粉种类繁多的细菌和其他微生物种类繁多的细菌和其他微生物空气即大气）空气即大气）空气中常见微生物种类及大小空气中常见微生物种类及大小微生物微生物宽宽/m长长/m产气杆菌产气杆菌1.01.51.02.5蜡状芽孢杆菌蜡状芽孢杆菌1.32.08.125.8普通变形杆菌普通变形杆菌0.51.01.03.0地衣芽孢杆菌地衣芽孢杆菌0.50.71.83.3巨大芽孢杆菌巨大芽孢杆菌0.92.12.010

2、.0蕈状芽孢杆菌蕈状芽孢杆菌0.61.61.613.6枯草芽孢杆菌枯草芽孢杆菌0.51.11.64.8金黄色小球菌金黄色小球菌0.51.00.51.0酵母菌酵母菌3.05.05.019.0病毒病毒0.00150.2250.00150.28霉状分枝杆菌霉状分枝杆菌0.61.61.613.6空气中微生物的数量空气中微生物的数量与环境有密切关系。与环境有密切关系。 一般干燥寒冷的一般干燥寒冷的北方，空气中含微生北方，空气中含微生物量较少，而湿润温物量较少，而湿润温暖的南方空气中含微暖的南方空气中含微生物较多；生物较多； 城市空气中的微城市空气中的微生物含量生物含量103-104个个/m3比人口稀少比

3、人口稀少的农村多；的农村多； 地平面空气中微地平面空气中微生物含量比高空多。生物含量比高空多。空气灭菌的必要性空气灭菌的必要性好氧微生物需要大量氧气的参与；好氧微生物需要大量氧气的参与；氧气通常是以空气的形式提供的；氧气通常是以空气的形式提供的；空气中含大量的各类微生物，如果随空气中含大量的各类微生物，如果随空气一同进入培养系统，便会在合适空气一同进入培养系统，便会在合适的条件下大量繁殖，与目的菌株竞争的条件下大量繁殖，与目的菌株竞争性消耗营养物质，并产生各种副产物，性消耗营养物质，并产生各种副产物，从而干扰或破坏纯种培养过程的正常从而干扰或破坏纯种培养过程的正常进行，甚至使培养过程彻底失败导

4、致进行，甚至使培养过程彻底失败导致倒罐；倒罐；因此空气的灭菌是好氧培养过程中的因此空气的灭菌是好氧培养过程中的一个重要环节。一个重要环节。n热灭菌法热灭菌法n静电除菌静电除菌n介质过滤除菌法介质过滤除菌法一一 空气净化的方法空气净化的方法l各种不同的培养过程，鉴于其所用菌种的生长能力强弱、各种不同的培养过程，鉴于其所用菌种的生长能力强弱、生长速率的快慢、培养周期的长短以及培养基中生长速率的快慢、培养周期的长短以及培养基中pH值差异，值差异，对空气灭菌的要求也不相同。所以，对空气灭菌的要求应对空气灭菌的要求也不相同。所以，对空气灭菌的要求应根据具体情况而定。根据具体情况而定。l一般可按一般可按1

5、03的染菌概率，即在的染菌概率，即在1000次培养过程中，只次培养过程中，只允许一次是由于空气灭菌不彻底而造成染菌，致使培养过允许一次是由于空气灭菌不彻底而造成染菌，致使培养过程失败。程失败。l空气净化的方法大致有以下几种：空气净化的方法大致有以下几种：1. 热灭菌法热灭菌法基于加热后微生物体内的蛋白质酶热变性而得以实现。基于加热后微生物体内的蛋白质酶热变性而得以实现。它与培养基的加热灭菌相比，虽都是加热法把微生物杀死，它与培养基的加热灭菌相比，虽都是加热法把微生物杀死，但两者的本质是有区别的。但两者的本质是有区别的。u鉴于空气在进入培养系统之前，一般均需用压缩机压缩，提高压力，所鉴于空气在进

6、入培养系统之前，一般均需用压缩机压缩，提高压力，所以，空气热灭菌时所需的温度，就不必用蒸汽或其他载热体加热，而可直以，空气热灭菌时所需的温度，就不必用蒸汽或其他载热体加热，而可直接利用空气压缩时的温度升高来实现。接利用空气压缩时的温度升高来实现。u空气经压缩后温度可升到空气经压缩后温度可升到200以上，保持一定时间后，便可实现干热以上，保持一定时间后，便可实现干热杀菌。杀菌。u利用空气压缩时所产生的热量进行灭菌的原理对制备大量无菌空气具有利用空气压缩时所产生的热量进行灭菌的原理对制备大量无菌空气具有特别重要的意义。特别重要的意义。u在实际应用时，对培养装置与空气压缩机的相对位置，连接压缩机与培

7、在实际应用时，对培养装置与空气压缩机的相对位置，连接压缩机与培养装置的管道灭菌以及管道长度等问题都必须加以仔细考虑。养装置的管道灭菌以及管道长度等问题都必须加以仔细考虑。n近年来一些工厂已使用静电除尘除去空气中的水雾、油雾、近年来一些工厂已使用静电除尘除去空气中的水雾、油雾、尘埃，同时也除去了空气中的微生物。尘埃，同时也除去了空气中的微生物。n静电除菌时是利用静电引力来吸附带电粒子而达到除尘灭菌静电除菌时是利用静电引力来吸附带电粒子而达到除尘灭菌的目的。的目的。n悬浮于空气中的微生物，其孢子大多数带有不同的电荷，没悬浮于空气中的微生物，其孢子大多数带有不同的电荷，没有带电荷的微粒进入高压静电场

8、时都会被电离成带电颗粒。有带电荷的微粒进入高压静电场时都会被电离成带电颗粒。n对于一些直径很小的微粒，它所带的电荷很小，当产生的引对于一些直径很小的微粒，它所带的电荷很小，当产生的引力等于或小于微粒布朗扩散运动的动量时，则微粒就不能被力等于或小于微粒布朗扩散运动的动量时，则微粒就不能被吸附而沉降，所以静电除尘灭菌对很小的微粒效率较低。吸附而沉降，所以静电除尘灭菌对很小的微粒效率较低。2. 静电除菌静电除菌n过滤除菌法是让含菌空气通过过滤介质，以阻截过滤除菌法是让含菌空气通过过滤介质，以阻截空气中所含微生物，而取得无菌空气的方法。空气中所含微生物，而取得无菌空气的方法。n通过过滤除菌处理的空气可

9、达到无菌，并有足够通过过滤除菌处理的空气可达到无菌，并有足够的压力和适宜的温度以供好氧培养过程之用。的压力和适宜的温度以供好氧培养过程之用。n该法广泛应用，是获得大量无菌空气的常规方法，该法广泛应用，是获得大量无菌空气的常规方法，在生产中使用最多。在生产中使用最多。3. 介质过滤除菌法介质过滤除菌法按过滤机按过滤机制的不同制的不同绝对过滤绝对过滤 利用微孔滤膜，其孔隙利用微孔滤膜，其孔隙小于小于0.5甚至甚至0.1m，将空气中的细菌滤除，将空气中的细菌滤除，从而获得无菌空气。从而获得无菌空气。 深层介质过滤深层介质过滤 由多种介质组成过滤由多种介质组成过滤层，滤层较深，空隙较大，靠静电、分散、

10、层，滤层较深，空隙较大，靠静电、分散、惯性和阻截作用等将细菌截留在滤层中，从惯性和阻截作用等将细菌截留在滤层中，从而获得无菌空气。而获得无菌空气。二二 空气的深层过滤除菌原理和介质空气的深层过滤除菌原理和介质 空气的过滤除菌原理空气的过滤除菌原理 布朗扩散截留作用布朗扩散截留作用 拦截截留作用拦截截留作用 惯性撞击截留作用惯性撞击截留作用 重力沉降作用重力沉降作用 静电吸引作用静电吸引作用 空气的过滤除菌原理空气的过滤除菌原理l在过滤除菌中，有时很难分辨上述各种机理各自所作贡献的大小。在过滤除菌中，有时很难分辨上述各种机理各自所作贡献的大小。l随着参数的变化，各种作用之间有着复杂的关系，目前还

11、未能作准随着参数的变化，各种作用之间有着复杂的关系，目前还未能作准确的理论计算。确的理论计算。l一般认为惯性撞击截留、拦截截留和布朗运动截留的作用较大，而一般认为惯性撞击截留、拦截截留和布朗运动截留的作用较大，而重力和静电引力的作用则很小。重力和静电引力的作用则很小。气流速度小：布朗扩气流速度小：布朗扩散截留和拦截截留显散截留和拦截截留显著著气流速度大：惯性撞气流速度大：惯性撞击截留作用显著击截留作用显著 2.空气过滤除菌的介质空气过滤除菌的介质用于空气过滤的过滤介质有纤维状物或颗粒状物、过滤纸、微用于空气过滤的过滤介质有纤维状物或颗粒状物、过滤纸、微孔滤膜等各种类型。孔滤膜等各种类型。（1纸

12、类过滤介质纸类过滤介质l玻璃纤维纸属于深层过滤技术。以质量较好的无碱玻璃采用喷吹法玻璃纤维纸属于深层过滤技术。以质量较好的无碱玻璃采用喷吹法制成直径很小的纤维（制成直径很小的纤维（ 1-1.5 m ），由于纤维特别细小，故不宜散），由于纤维特别细小，故不宜散装填充，而采用造纸的方法作成装填充，而采用造纸的方法作成0.25-1mm厚的纤维纸。一般应用时需厚的纤维纸。一般应用时需将将36张滤纸叠在一起使用。张滤纸叠在一起使用。l玻璃纤维纸很薄，纤维间的孔隙为玻璃纤维纸很薄，纤维间的孔隙为11.5 m，厚度约为，厚度约为0.25-0.4mm，密度为密度为2600 kg/m3，堆积密度为，堆积密度为3

13、84 kg/m3，填充率为，填充率为14.8。l优点：过滤效率高，对于优点：过滤效率高，对于0.3m的颗粒的去除率为的颗粒的去除率为99.99以上，同以上，同时阻力比较小，压降较小。时阻力比较小，压降较小。l缺陷：强度不大，特别时受潮后强度更差。为了增加强度，在纸浆缺陷：强度不大，特别时受潮后强度更差。为了增加强度，在纸浆中加入中加入7-50的木浆。的木浆。 2.空气过滤除菌的介质空气过滤除菌的介质（2纤维状或颗粒状过滤介质纤维状或颗粒状过滤介质l棉花。常用的过滤介质，通常使用脱脂棉，有弹性，纤维长度适中。棉花。常用的过滤介质，通常使用脱脂棉，有弹性，纤维长度适中。一般填充密度为一般填充密度为

14、130150 kg/m3，填充率为，填充率为8.510。l玻璃纤维。纤维直径小，不易折断，过滤效果好。纤维直径约为玻璃纤维。纤维直径小，不易折断，过滤效果好。纤维直径约为519 m ，填充密度为，填充密度为130280 kg/m3，填充率为，填充率为511。l活性炭。要求活性炭质地坚硬，不易压碎，颗粒均匀，装填前应将活性炭。要求活性炭质地坚硬，不易压碎，颗粒均匀，装填前应将粉末和细粒筛去。常用小圆柱体的颗粒活性炭，大小为粉末和细粒筛去。常用小圆柱体的颗粒活性炭，大小为310）（315mm，密度，密度1140 kg/m3，填充密度为，填充密度为470530 kg/m3，填充，填充率率44。纤维状

15、或颗粒状过滤介质过滤除菌靠惯性、拦截、布朗运动、静电引力等作用。纤维状或颗粒状过滤介质过滤除菌靠惯性、拦截、布朗运动、静电引力等作用。对对0.3m以下的颗粒的过滤效率为以下的颗粒的过滤效率为99，需要多次过滤。，需要多次过滤。缺陷：体积大，占有空间大，操作困难，装填介质时费时费力，介质装填的松紧缺陷：体积大，占有空间大，操作困难，装填介质时费时费力，介质装填的松紧程度不易掌握，空气压降大，介质灭菌和吹干耗用大量蒸汽和空气，另外更换玻程度不易掌握，空气压降大，介质灭菌和吹干耗用大量蒸汽和空气，另外更换玻璃纤维类介质时碎沫飞扬，影响操作人员身体健康。璃纤维类介质时碎沫飞扬，影响操作人员身体健康。

16、2.空气过滤除菌的介质空气过滤除菌的介质（3微孔滤膜类过滤介质微孔滤膜类过滤介质n微孔滤膜类过滤介质的空隙小于微孔滤膜类过滤介质的空隙小于0.5m，甚至小于，甚至小于0.1m，能将空气，能将空气中细菌真正滤去，即绝对过滤。中细菌真正滤去，即绝对过滤。n特点：易于控制过滤后的空气质量，节约能量和时间，操作简便。特点：易于控制过滤后的空气质量，节约能量和时间，操作简便。n对空气中的细菌和尘埃有滤除作用外，还有静电作用。对空气中的细菌和尘埃有滤除作用外，还有静电作用。n通常在空气过滤前应将空气中的油、水除去，以提高此类过滤介质通常在空气过滤前应将空气中的油、水除去，以提高此类过滤介质的过滤效力和使用

17、寿命。的过滤效力和使用寿命。n这一类介质包括纤维素脂微孔滤膜、聚四氟乙烯微孔滤膜等。这一类介质包括纤维素脂微孔滤膜、聚四氟乙烯微孔滤膜等。l介质过滤效率与介质纤维直径关系很大，在其他条件相同时，介质纤介质过滤效率与介质纤维直径关系很大，在其他条件相同时，介质纤维直径越小，过滤效率越高。维直径越小，过滤效率越高。l对于相同的介质，过滤效率与介质滤层厚度、介质填充密度和空气流对于相同的介质，过滤效率与介质滤层厚度、介质填充密度和空气流速有关。介质填充厚度越高，过滤效率越高；介质填充密度越大，过速有关。介质填充厚度越高，过滤效率越高；介质填充密度越大，过滤效率越高。滤效率越高。 3.影响介质过滤效率

18、的因素影响介质过滤效率的因素l设计合理的空气预处理设备，选择合适的空气净化流程，以达到除油、设计合理的空气预处理设备，选择合适的空气净化流程，以达到除油、水和杂质的目的。水和杂质的目的。l设计和安装合理的空气过滤器，选用除菌效率高的过滤介质。设计和安装合理的空气过滤器，选用除菌效率高的过滤介质。l保证进口空气清洁度，减少进口空气的含菌数。方法：保证进口空气清洁度，减少进口空气的含菌数。方法： 加强生产场加强生产场地的卫生管理，减少生产环境空气中的含菌数；地的卫生管理，减少生产环境空气中的含菌数； 正确选择进风口，正确选择进风口，压缩空气站应设上风口；压缩空气站应设上风口； 提高进口空气的采气位

19、置，减少菌数和尘提高进口空气的采气位置，减少菌数和尘埃数；埃数； 加强空气压缩前的预处理。加强空气压缩前的预处理。l降低进入空气过滤器的空气相对湿度，保证过滤介质能在干燥状态下降低进入空气过滤器的空气相对湿度，保证过滤介质能在干燥状态下工作。方法：工作。方法： 使用无润滑油的空气压缩机；使用无润滑油的空气压缩机； 加强空气冷却和去加强空气冷却和去油去水；油去水； 提高进入过滤器的空气温度，降低其相对湿度。提高进入过滤器的空气温度，降低其相对湿度。 4.提高过滤除菌效率的措施提高过滤除菌效率的措施第三节第三节 空气净化的流程空气净化的流程 空气净化一般是吸气口吸入的空气先经过压缩前的过滤，然后进

20、入空气压缩空气净化一般是吸气口吸入的空气先经过压缩前的过滤，然后进入空气压缩机。从空压机出来的空气一般压力在机。从空压机出来的空气一般压力在1.96105Pa以上，温度以上，温度120150），先），先冷却到适当的温度冷却到适当的温度2025）除去油和水，再加热到）除去油和水，再加热到3035 ，最后通过总过，最后通过总过滤器和分过滤器除菌，从而获得洁净度、压力、温度和流量都符合要求的无菌空滤器和分过滤器除菌，从而获得洁净度、压力、温度和流量都符合要求的无菌空气。气。一、空气净化的一般流程一、空气净化的一般流程n具有一定压力的空气可以克服空气在预处理、过滤除菌具有一定压力的空气可以克服空气在预

21、处理、过滤除菌及有关设备、管道、阀门、过滤介质等的压力损失，并在及有关设备、管道、阀门、过滤介质等的压力损失，并在培养过程中能够维持一定的罐压。培养过程中能够维持一定的罐压。n因此，过滤除菌的流程必须有供气设备因此，过滤除菌的流程必须有供气设备空气压缩机，空气压缩机，对空气提供足够的能量，同时还要具有高效的过滤除菌设对空气提供足够的能量，同时还要具有高效的过滤除菌设备以除去空气中的微生物颗粒。备以除去空气中的微生物颗粒。n对于其他附属设备则要求尽量采用新技术以提高效率，对于其他附属设备则要求尽量采用新技术以提高效率，精简设备流程，降低设备投资、运转费用和动力消耗，并精简设备流程，降低设备投资、

22、运转费用和动力消耗，并简化操作。简化操作。n流程的制定要根据具体所在地的地理、气候环境和设流程的制定要根据具体所在地的地理、气候环境和设备条件来考虑。如在环境污染比较严重的地方要改变备条件来考虑。如在环境污染比较严重的地方要改变吸风的条件如采用高空吸风），以降低过滤器的负吸风的条件如采用高空吸风），以降低过滤器的负荷，提高空气的无菌程度；在温暖潮湿的地方要加强荷，提高空气的无菌程度；在温暖潮湿的地方要加强除水设施以确保和发挥过滤器的最大除菌效率。除水设施以确保和发挥过滤器的最大除菌效率。n要保持过滤器在比较高的效率下进行过滤，并维持一要保持过滤器在比较高的效率下进行过滤，并维持一定的气流速度和

23、不受油、水的干扰，则要有一系列的定的气流速度和不受油、水的干扰，则要有一系列的加热、冷却及分离和除杂设备来保证。加热、冷却及分离和除杂设备来保证。n空气经空压机压缩后压力会升高，同时温度也会升高，空气经空压机压缩后压力会升高，同时温度也会升高，再后续的过程中会产生冷凝水，水分一旦进入过滤器再后续的过程中会产生冷凝水，水分一旦进入过滤器会堵塞过滤介质，增大空气的压力损失，严重的话还会堵塞过滤介质，增大空气的压力损失，严重的话还会浸润介质而破坏过滤效果；空气在压缩过程中可能会浸润介质而破坏过滤效果；空气在压缩过程中可能夹带空压机的润滑油烟雾，油雾会降低空气的给热系夹带空压机的润滑油烟雾，油雾会降低

24、空气的给热系数，给空气的冷却造成困难，另外也会和冷凝水一样数，给空气的冷却造成困难，另外也会和冷凝水一样浸润介质破坏过滤效果浸润介质破坏过滤效果这是一个比较完善的空气除菌流程，可适应各种气候条件，能充分分离这是一个比较完善的空气除菌流程，可适应各种气候条件，能充分分离油水，使空气达到较低的相对适度下进入过滤器，以提高过滤效率。油水，使空气达到较低的相对适度下进入过滤器，以提高过滤效率。1. 两级冷却、加热除菌流程两级冷却、加热除菌流程二、几种典型的空气净化流程二、几种典型的空气净化流程1. 两级冷却、加热除菌流程两级冷却、加热除菌流程二、几种典型的空气净化流程二、几种典型的空气净化流程特点：两

25、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。优点：能提高传热系数，节约冷却用水，油水分离得比较完全。优点：能提高传热系数，节约冷却用水，油水分离得比较完全。l经第一冷却器冷却后，大部分的水、油都已结成较大的雾粒经第一冷却器冷却后，大部分的水、油都已结成较大的雾粒(20 m)，且雾粒浓度，且雾粒浓度较大，故适宜用旋风分离器分离。较大，故适宜用旋风分离器分离。l第二冷却器使空气进一步冷却后析出较小雾粒第二冷却器使空气进一步冷却后析出较小雾粒(1 m)，宜采用丝网分离器分离，这，宜采用丝网分离器分离，这样发挥丝网能够分离较小直径的雾粒和分离效率高的作用。样发挥丝网能够分离较小直径

26、的雾粒和分离效率高的作用。l通常，第一级冷却到通常，第一级冷却到3035，第二级冷却到，第二级冷却到2025。l除水后，空气的相对湿度仍是除水后，空气的相对湿度仍是100，须用丝网分离器后的加热器将空气中的相对，须用丝网分离器后的加热器将空气中的相对湿度降低至湿度降低至5060，以保证过滤器的正常运行。，以保证过滤器的正常运行。l尤其适用于潮湿地区，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。尤其适用于潮湿地区，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。2. 冷热空气直接混合式空气除菌流程冷热空气直接混合式空气除菌流程 压缩空气从储罐出来后分成两部分，一部分进入冷却器，冷

27、却到较低温度，压缩空气从储罐出来后分成两部分，一部分进入冷却器，冷却到较低温度，经分离器分离水、油雾后与另一部分未处理的高温压缩空气混合，此时混合空气经分离器分离水、油雾后与另一部分未处理的高温压缩空气混合，此时混合空气已达到温度为已达到温度为3035，相对湿度为，相对湿度为5060的要求，在进入过滤器过滤。的要求，在进入过滤器过滤。二、几种典型的空气净化流程二、几种典型的空气净化流程2. 冷热空气直接混合式空气除菌流程冷热空气直接混合式空气除菌流程特点：省去第二冷却后的分离设备和空气再加热设备，流程简单；特点：省去第二冷却后的分离设备和空气再加热设备，流程简单；利用压缩空气来加热析水后的空气，冷却水用量少。利用压缩空气来加热析水后的空气，冷却水用量少。适用于中等湿含量地区，但不适合空气湿含量高的地区。适用于中等湿含量地区，但不适合空气湿含量高的地区。二、几种典型的空气净化流程二、几种典型的空气净化流程 采用高效率的前置过滤设备，利用压缩机的抽吸作用，使采用高效