第二章 水和空气处理

1、第二章 水和空气处理第一节第一节 发酵用水的来源及改良发酵用水的来源及改良第二节第二节 空气中微生物的分布及发酵用空气要求空气中微生物的分布及发酵用空气要求第三节第三节 空气除菌的原理及工艺空气除菌的原理及工艺第一节 发酵用水的来源及改良一、发酵用水的来源自来水自来水 地表水地表水 地下水地下水自来水l 自来水：是将地表水或地下水经过人工沉淀、过滤、消毒等工艺处理后,达到GB5749 - 85 国家标准的水。l 特点：自来水含有有机物少，但有些地区自来水硬度高，另外,在人工沉淀后残留相当量的余氯,甚至会有较浓的漂白粉味道。 地表水l 地表水：由大气降水到地面而汇集而成的水，包括河流水、湖泊水、

2、池塘水(除海水)。l 特点：由于受工业废水、生活污水、农药残留物及自身对地表盐层的溶解的影响，这类水中含有大量的泥砂、胶体、有机物、盐类及微生物，甚至含有大量有毒、有害物质。 地下水l 地下水：是由地表水渗透的地下汇集而成的水，是许多酒厂工艺用水的主要来源。l 特点：这类水的悬浮物和胶体含量较少，但是含盐量普遍较高，溶解性总固体较多。由于地下水对地下矿藏的冲刷、溶解，因此地下水含有铁、锰及其它重金属离子的现象较为普遍 。 二、水质对发酵工艺的影响l 水作为培养基中最大的组成成分，它的含量不仅会对微生物生长造成影响， 而且，其中含有的多种金属离子、硬度以及微生物等都会对发酵产生明显的作用。l 1

3、、发酵用水硬度的影响水的硬度：水中所含钙离子、镁离子和水中存在的碳酸根离子、硫酸根离子、氯离子、硝酸根离子所形成盐类的质量浓度称为水的硬度。分类：暂时硬度：碳酸盐硬度，加热可除。永久硬度：硫酸盐硬度，不易去除。2、发酵用水离子浓度的影响l适量的无机离子保证了有益微生物的繁殖促进了发酵。如：1.曲霉孢子没有Mg2+就不能生长，曲料中缺少Mg2+时酶含量则显著降低 。2.Ca2+能使淀粉酶不易被破坏。3.酿酒生化反应中脂肪酸(乙酸、己酸等) 的形成需要HCO3-、Mn2+来催化 。4.曲霉孢子的形成和菌体的生长都需要磷酸盐的存在。 l 选择水源或对水的处理不当,也能对发酵产物（白酒）起反面作用。如

4、：(1)水中含钙、镁盐过多,会引起酒沉淀并产生苦味；(2)水中含铁过多使酒带铁腥味；(3)铜离子过高时酒会显蓝色；(4)氯离子浓度过高呈咸味；(5)铜离子、锌离子过量时,具有收敛性苦味；(6)水中Na+ 、K+ 含量过高,使酒变得粗糙； (7)Fe2+ 含量过高,使酒带黄色,酒呈铁腥味； 选择水源或对水的处理不当,也能对发酵产物（白酒）起反面作用。如：(8)Mn2+ 是许多酶的辅基,能促进蛋白质的活性,过多能搅乱酒的正常发酵(9)Pb4+ 、Cr3+ 、Zn2+ 都是金属离子,是酵母的毒素。过量使酶失活,酵母不能正常的生长、繁殖、发酵；(9)Cl-具有强烈的咸味,适量能使酒丰满、爽口、柔和,过

5、量能引起酵母早衰,使发酵不完全,酒味粗糙；(10)NO2- 、NO3- 是致癌物质,也是酵母的强烈毒素,使酵母改变遗传,发酵性能降低,影响正常发酵；(11)F- 过高,抑制酵母生长,对发酵不利。3、发酵用水卫生指标的影响l 发酵用水的主要卫生指标有：1. 亚硝酸盐、氰化物、重金属、硫化物、砷化物等。2. 微生物三、发酵用水的改良与处理l 一般而言天然的地下水或城市自来水很多情况下都不能直接作为发酵用水，均需要通过物理或化学的方法进行改良处理，以控制水的硬度和离子浓度等影响发酵的重要指标。l 发酵用水的处理通常有以下几种方法：l 酸法、石膏或氯化钙法、电渗析法、反渗透法、石灰水法、离子交换法。3

6、.1 离子交换法l 是白酒厂普遍采用的水处理方法。l 使用离子交换树脂与水中的阴、阳离子进行交换即可反应吸附水中的各种离子。再以酸、碱溶液冲洗等再生法将离子交换树脂上的钙镁等离子洗脱后，可继续使用。l 特点：此种方法的优点是生产费用低，膜使用寿命长，除盐效果好，缺点是耗电量大，设备投资费用高，不能除去非离子态杂质。3.1 离子交换法离子交换系统离子交换系统3.1 离子交换法固定床离子交换器固定床离子交换器3.1 离子交换法移动床离子交换器移动床离子交换器3.1 离子交换法流动床离子交换器流动床离子交换器3.2 反渗透法l 反渗透膜是由适当亲水基团的多孔材料组成。在盐溶液中, 膜表面有选择性吸附

7、能力, 即吸附水分子而排斥盐分子, 这样就在膜和溶液界面上形成了一个纯水层, 在反渗透压力推动作用下, 此水层的纯水通过膜的毛细作用而连续不断地流出 。l 特点：反渗透膜的分离属纯物理过程, 无相的变化, 对水中微粒、悬浮物、小分子有机物和微生物能完全去除, 对无机盐类杂质的去除率一般在96% 以上。l 用反渗透膜脱盐比一般离子交换和蒸馏法具有更高的效率和经济性。3.2 反渗透法反渗透膜反渗透膜3.2 反渗透法反渗透水处理设备反渗透水处理设备3.2 反渗透法反渗透水处理设备反渗透水处理设备3.3 电渗析法l 电渗析法是膜分离技术中的一种,在直流电场的作用下,使水中的阴、阳离子定向移动,并利用电

8、渗析阴阳膜对阴、阳离子的选择透过性,达到水中阴、阳离子分离,使水软化的目的。l 特点：设备成本适中,耗电量较少,适用于含盐量不高的水。l 对于含盐量过高的水,处理较为困难;无法处理水中不带电的颗粒杂质；脱盐不完全,处理后水中还含有较多的盐分。 3.3 电渗析法电渗析水处理设备电渗析水处理设备3.3 电渗析法电渗析海水淡化器电渗析海水淡化器3.4 沙滤l 沙滤设备是一陶瓷缸或水泥池，两面分别铺上多层卵石、棕垫、木炭、粗沙和细沙等而成（沙子要用稀盐酸处理并洗净后才用）。浑浊水通过滤层后，沙子滤去悬浮物，木炭可吸附一些不良气味和浮游生物等。 l 特点：价低，滤速快，适于粗滤。此法只能除去水中微生物及

9、部分有机杂质，对于水中溶解盐类、分子态杂质不起过滤作用。易脱沙，不易清洁。3.4 沙滤沙滤棒沙滤棒3.5 煮沸l 含有碳酸钙或碳酸镁的硬水，经煮沸后，可分别转化为难溶于水的碳酸钙或碳酸镁，使水的硬度降低，同时也达到杀菌的目的。 l 特点：简单易行，无需复杂工序，l 耗热量大，且煮沸过的水要经沉 淀、过滤才能使用。3.6 活性炭吸附处理l 活性炭表面及内部布满平均孔径为2-5nm的微孔，能将水中的细微粒子等杂质吸附，再采用过滤的方法将活性炭与水分离。l 特点：水中的各种有机物、细菌、颜色、微生物、余氯 、臭味及部分重金属离子都能被吸附。 广泛应用在除去水中有机杂质和水中分子态胶体微细颗粒杂质，多

10、用于电渗析法和离子交换法的预处理。3.6 活性炭吸附处理活性炭吸附过滤设备活性炭吸附过滤设备3.7 微孔膜过滤l 微孔膜是一种固定型的深层过滤装置，滤膜精度可达0.1-0.45nm，能适用于各种微粒过滤要求。l 特点：滤材薄，孔径小、均匀面积大，阻力小，速度快截留能力强，不易脱落，适于精滤，除菌，应用广。而对水中的可溶性离子不能起到过滤作用 ，孔径小，容易堵塞，膜稳定性不佳。微孔滤膜微孔滤膜3.7 微孔膜过滤内装微孔滤膜内装微孔滤膜 进液口进液口 出液口出液口3.7 微孔膜过滤3.8 超滤l 超滤是利用膜表面的微孔结构对物质进行选择性的分离过程。当液体混合物在一定的压力下流经膜表面时，溶剂及小

11、分子透过膜大分子被截留实现分离、浓缩或净化。l 特点：能有效地截留水中大部分胶体、大分子化合物、热源和细菌类杂质，但不能去除低分子量的盐分。超滤一般设置在除盐设备后面，但为提高电渗析、反渗透的除盐效果，也可以在除盐处理前加一级超滤。3.8 超滤第二节第二节 空气中微生物的分布及发酵空气中微生物的分布及发酵用空气要求用空气要求一、空气中微生物的分布一、空气中微生物的分布二、发酵用空气的要求二、发酵用空气的要求三、空气中微生物采样与测定方法三、空气中微生物采样与测定方法 好气性微生物的培养占微生物产品的生产的绝大部分，好气性微生物的培养占微生物产品的生产的绝大部分，所需氧气均来源于空气。所需氧气均

12、来源于空气。 除菌与除油和除水等处理过程，构成了一个空气处理系统。除菌与除油和除水等处理过程，构成了一个空气处理系统。它是发酵工程中的一个重要环节。它是发酵工程中的一个重要环节。 空气中不仅有各种各样的微生物，还含有大量的水份，空气中不仅有各种各样的微生物，还含有大量的水份，油份以及灰尘颗粒等，这些物质如果进入到培养基中，势必油份以及灰尘颗粒等，这些物质如果进入到培养基中，势必对微生物发酵造成不利的影响对微生物发酵造成不利的影响 过滤除菌是发酵工业中经济而实用的空气除菌方法，该方过滤除菌是发酵工业中经济而实用的空气除菌方法，该方法采用定期灭菌的介质来阻截空气中的微生物获得无菌空气，法采用定期灭

13、菌的介质来阻截空气中的微生物获得无菌空气，常用介质有棉花、活性炭、玻璃纤维、有机或无机烧结材料等。常用介质有棉花、活性炭、玻璃纤维、有机或无机烧结材料等。一一.空气中的微空气中的微生物生物 空气中微生物的含量和种类，随地区、海拔、季节、空气空气中微生物的含量和种类，随地区、海拔、季节、空气中尘埃多少以及人类活动情况而异。中尘埃多少以及人类活动情况而异。 一般寒冷的北方比暖和、潮湿的南方含菌量少；雨后的空气比一般寒冷的北方比暖和、潮湿的南方含菌量少；雨后的空气比雨前的空气含菌量少；海拔愈高含菌量愈少；农村比工业城市空气雨前的空气含菌量少；海拔愈高含菌量愈少；农村比工业城市空气含菌量少；地面又比高

14、空含菌量多含菌量少；地面又比高空含菌量多. 空气中的微生物以细菌、芽孢和真菌的孢子较多，也有酵母、空气中的微生物以细菌、芽孢和真菌的孢子较多，也有酵母、霉菌、放线菌和噬菌体。霉菌、放线菌和噬菌体。二、发酵用空气无菌程度的要求二、发酵用空气无菌程度的要求 各种不同的发酵过程，对空气无菌程度的要求也不同。影响因素是比较复杂的，需要根据具体情况而订出具体的工艺要求。 一般按染菌机率为10-3来计算，即1000次发酵周期所用的无菌空气只允许12次染菌。空气中常见微生物种类及大小微生物宽/m长/m产气杆菌1.01.51.02.5蜡状芽孢杆菌1.32.08.125.8普通变形杆菌0.51.01.03.0地

15、衣芽孢杆菌0.50.71.83.3巨大芽孢杆菌0.92.12.010.0蕈状芽孢杆菌0.61.61.613.6枯草芽孢杆菌0.51.11.64.8金黄色小球菌0.51.00.51.0酵母菌3.05.05.019.0病毒0.00150.2250.00150.28霉状分枝杆菌0.61.61.613.6空气除菌的必要性空气除菌的必要性 以一个以一个50m3的发酵罐为的发酵罐为例，若装料系数为例，若装料系数为0.7，要，要求每立方米发酵液每分钟通求每立方米发酵液每分钟通气气0.8m3，培养周期，培养周期170h，那么每个周期需通气量那么每个周期需通气量2.86105 m3(500.7 0.8 170

16、60)，而每立，而每立方米大气中约有方米大气中约有103-104个微个微生物。生物。第三节第三节 空气除菌的原理及工空气除菌的原理及工艺技术艺技术 空气的灭菌和除菌方法主要有以下几种：空气的灭菌和除菌方法主要有以下几种：加热灭菌加热灭菌静电除尘静电除尘介质过滤除菌介质过滤除菌辐射灭菌辐射灭菌1、原理、原理 射线、射线、X射线、射线、射线、射线、射线、紫外射线、紫外线、超声波等从理论上讲都能破坏蛋白线、超声波等从理论上讲都能破坏蛋白质，破坏生物活性物质，从而起到杀菌质，破坏生物活性物质，从而起到杀菌作用。作用。（一）、辐射灭菌（一）、辐射灭菌2、应用范围、应用范围 通常用于无菌室和医院手术室。通

17、常用于无菌室和医院手术室。3、缺点、缺点 杀菌效率较低，杀菌时间较长。一般要杀菌效率较低，杀菌时间较长。一般要结合甲醛蒸汽等来保证无菌室的无菌程结合甲醛蒸汽等来保证无菌室的无菌程度。度。（二）、（二）、加热灭菌加热灭菌 将空气加热至一定温度，并维持一定时间，杀灭空气中的微生将空气加热至一定温度，并维持一定时间，杀灭空气中的微生物。空气中的细菌芽孢在物。空气中的细菌芽孢在218维持维持24S，就被杀死。就被杀死。方法：蒸汽、电和空气压缩机产生的热量，后一种方法比较经济。方法：蒸汽、电和空气压缩机产生的热量，后一种方法比较经济。空气进口温度为空气进口温度为21C，出口温度为，出口温度为187198

18、C，压力为，压力为07MPa。（三）（静）（三）（静）电除尘电除尘1 1、原理、原理 利用静电引力来吸附带电粒子而利用静电引力来吸附带电粒子而达到除尘、除菌的目的。达到除尘、除菌的目的。2 2、优点、优点 阻力小，约阻力小，约1.013251.01325104Pa104Pa 染菌率低，平均低于染菌率低，平均低于10-1510-15 除水、除油的效果好除水、除油的效果好 耗电少耗电少3 3、缺点、缺点 设备庞大、一次性投资较大、设备庞大、一次性投资较大、捕集率尚嫌不够，需要采取其它捕集率尚嫌不够，需要采取其它措施。措施。 原理：原理：当正极（钢管）附近的电场强度大于当正极（钢管）附近的电场强度大

19、于1kVcm时，时，负极（导线）附近的电场强度更大，这时在负极周围可出现放负极（导线）附近的电场强度更大，这时在负极周围可出现放电现象，称为电晕现象。结果使附近中性的空气分子电离为带电现象，称为电晕现象。结果使附近中性的空气分子电离为带正电荷和负电荷的空气离子，并分别向两极运动。正电荷和负电荷的空气离子，并分别向两极运动。 当带有一定动能的空气离子在向正负极运动过程中，遇到当带有一定动能的空气离子在向正负极运动过程中，遇到空气中的固体微粒（尘埃、微生物）及液体微粒（水雾、油空气中的固体微粒（尘埃、微生物）及液体微粒（水雾、油雾），就会使它们也带上电荷而分别向两极移动。由于电离主雾），就会使它们

20、也带上电荷而分别向两极移动。由于电离主要是在负极周围产生的，因此，负离子的移动距离比正离子长，要是在负极周围产生的，因此，负离子的移动距离比正离子长，且因负离子的运动速度要比正离子大且因负离子的运动速度要比正离子大1.37倍左右，使大多数微倍左右，使大多数微粒带有负电荷而向正极沉降，因此粒带有负电荷而向正极沉降，因此正极称为沉淀电极，负极称正极称为沉淀电极，负极称为电晕电极。沉降至正极上的微粒要定期清除，以防降低绝缘为电晕电极。沉降至正极上的微粒要定期清除，以防降低绝缘性能和除雾效果。性能和除雾效果。（四）、（四）、介质过滤除菌介质过滤除菌 高温灭菌的介质过滤层，空气中的微生物等颗粒被阻截高温

21、灭菌的介质过滤层，空气中的微生物等颗粒被阻截在介质层。在介质层。 加热灭菌可以杀灭难以滤除的噬菌体。但蒸汽或电加热加热灭菌可以杀灭难以滤除的噬菌体。但蒸汽或电加热的费用昂贵，无法处理大量空气。的费用昂贵，无法处理大量空气。目前，发酵工业上的空气除菌几乎都是采用介质过滤除菌。目前，发酵工业上的空气除菌几乎都是采用介质过滤除菌。 利用空气压缩热灭菌，由于是干热灭菌，必须维持一定利用空气压缩热灭菌，由于是干热灭菌，必须维持一定时间的高温，使空气温度达到时间的高温，使空气温度达到220左右，保温左右，保温15s。但该方但该方法需要消耗大量的能源。法需要消耗大量的能源。电除尘的除菌效率较低，一般只能作为

22、初步除菌。电除尘的除菌效率较低，一般只能作为初步除菌。二、二、 介质过滤除菌介质过滤除菌按过滤除菌机制不同而分为绝对过滤和深层介质过滤。按过滤除菌机制不同而分为绝对过滤和深层介质过滤。孔隙小于孔隙小于 0.5um的微孔滤膜，滤除细的微孔滤膜，滤除细菌。菌。过滤除菌过滤除菌绝对过滤绝对过滤深层（介深层（介质）过滤质）过滤纤维状（玻璃纤维等）或颗粒状纤维状（玻璃纤维等）或颗粒状（活性炭）介质（活性炭）介质为过滤层，依靠静为过滤层，依靠静电、扩散、惯性和阻截等作用将细电、扩散、惯性和阻截等作用将细菌截留在滤层中。菌截留在滤层中。利用利用超细玻璃纤维、石棉板、烧结超细玻璃纤维、石棉板、烧结金属板、聚四

23、氟乙烯金属板、聚四氟乙烯等为介质。等为介质。空气过滤器的功能空气过滤器的功能 一个空气过滤器的功能是从气体中去除污染物一个空气过滤器的功能是从气体中去除污染物（微生物）以使达到所需的气体的无菌程度（微生物）以使达到所需的气体的无菌程度一一.绝对过滤绝对过滤 绝对过滤是利用介质孔隙小于被滤除的微生物，当空气流绝对过滤是利用介质孔隙小于被滤除的微生物，当空气流过介质层后，空气中的微生物被滤除。（也叫表面过滤）过介质层后，空气中的微生物被滤除。（也叫表面过滤） 它是采用很细小的纤维介质制成，介质它是采用很细小的纤维介质制成，介质空隙小于空隙小于0.5um，如如纤维素微孔滤膜纤维素微孔滤膜(孔径与孔径

24、与0.5um、厚度厚度 0.15mm)，硅酸硼纤维硅酸硼纤维微孔滤膜微孔滤膜(孔径孔径0.1um)，聚四氟乙烯微孔滤膜聚四氟乙烯微孔滤膜(孔径孔径0.2或或0.5um、孔率孔率80). 绝对过滤易于控制过滤后空气质量，节约能量和时间，绝对过滤易于控制过滤后空气质量，节约能量和时间，操作简便。操作简便。我国研制成功的微孔滤膜，有混合纤维素脂微孔滤膜和醋酸纤我国研制成功的微孔滤膜，有混合纤维素脂微孔滤膜和醋酸纤维素微孔滤膜。维素微孔滤膜。 醋酸纤维素膜热稳定性和化学稳定性比混合纤维素膜好。醋酸纤维素膜热稳定性和化学稳定性比混合纤维素膜好。经过经过 0.1MPa蒸汽灭菌蒸汽灭菌30min处理孔径不变

25、形。孔径为处理孔径不变形。孔径为0.45um的的微孔滤膜，对细菌的过滤效率达微孔滤膜，对细菌的过滤效率达100。 在空气过滤之前应将空气中的油、水除去，以提高微孔滤在空气过滤之前应将空气中的油、水除去，以提高微孔滤膜的过滤效率和使用寿命。膜的过滤效率和使用寿命。 1976年，年，Hecker介绍了一种孔径为介绍了一种孔径为0.2um的的Fluoropore（TPFE）微孔滤膜，阻力小，疏水性好，不受水的影响而堵微孔滤膜，阻力小，疏水性好，不受水的影响而堵塞滤孔，耐塞滤孔，耐 125 蒸汽灭菌。有蝶式、单管式和折叠式等多种，蒸汽灭菌。有蝶式、单管式和折叠式等多种，壳体为不锈钢，有四种不同规格，流

26、量最小为壳体为不锈钢，有四种不同规格，流量最小为3m3min，最大最大为为3,000m3min，使用寿命使用寿命 8个月。个月。二二.介质过滤介质过滤（深层介质过滤、深度介质过滤）（深层介质过滤、深度介质过滤） 以棉花、玻璃纤维等以棉花、玻璃纤维等纤维材料纤维材料或或活性炭活性炭作为介质填充成作为介质填充成一定厚度的过滤层，或将玻璃纤维、聚四氟乙烯、金属烧结一定厚度的过滤层，或将玻璃纤维、聚四氟乙烯、金属烧结材料制成过滤层，其介质间的空隙大于被滤除的尘埃或微生材料制成过滤层，其介质间的空隙大于被滤除的尘埃或微生物。当空气流过介质滤层时，借助物。当空气流过介质滤层时，借助惯性碰撞、阻截、静电吸惯

27、性碰撞、阻截、静电吸附、扩散等作用附、扩散等作用，将尘埃和微生物截留在介质层内，达到除，将尘埃和微生物截留在介质层内，达到除菌的目的。菌的目的。 介质过滤的设备及操作费用低廉，适用于大量空气的净介质过滤的设备及操作费用低廉，适用于大量空气的净化处理。化处理。1.1.介质过滤机理介质过滤机理惯性碰撞作用惯性碰撞作用阻截作用阻截作用布朗扩散作用布朗扩散作用重力沉降作用重力沉降作用静电吸附作用静电吸附作用 是以大孔隙的介质过滤层除去较小颗粒，这是一种滞留现是以大孔隙的介质过滤层除去较小颗粒，这是一种滞留现象。这种滞留现象是由多种作用机制构成的，主要有：象。这种滞留现象是由多种作用机制构成的，主要有：

28、（1 1）惯性碰撞作用）惯性碰撞作用 当微生物等颗粒物随空气以一定速度接近纤维时，气当微生物等颗粒物随空气以一定速度接近纤维时，气流遇到纤维阻碍，会改变运动方向绕过纤维继续前进，而流遇到纤维阻碍，会改变运动方向绕过纤维继续前进，而颗粒物由于具有一定的质量，借惯性作用而碰在纤维表面，颗粒物由于具有一定的质量，借惯性作用而碰在纤维表面，并由于摩擦、粘附作用，被滞留在纤维表面上，这叫做并由于摩擦、粘附作用，被滞留在纤维表面上，这叫做惯惯性碰撞作用性碰撞作用。当气流达到一定速度时，它是介质过滤除尘当气流达到一定速度时，它是介质过滤除尘的主要作用。的主要作用。当流体改变运动方向时，当流体改变运动方向时，

29、惯性使颗粒惯性使颗粒 撞击到滤材表撞击到滤材表面并由于吸附力而停留面并由于吸附力而停留 当流经过滤介质时流体必须沿当流经过滤介质时流体必须沿弯曲通道行进。弯曲通道行进。 这将增加过这将增加过滤机制的有效性。滤机制的有效性。 （2 2）拦截捕集作用）拦截捕集作用 当当气流速度低于临界速度时气流速度低于临界速度时，在纤维周边形成一层边界，在纤维周边形成一层边界滞滞留区留区，滞留区内的气流速度更慢，滞留区内的气流速度更慢，颗粒不是因惯性碰撞而被滞颗粒不是因惯性碰撞而被滞留，而是由于摩擦、粘附作用而被滞留留，而是由于摩擦、粘附作用而被滞留，这种作用称为拦截捕，这种作用称为拦截捕集作用。集作用。在介质过

30、滤除菌中，拦截捕集作用不是主要的。在介质过滤除菌中，拦截捕集作用不是主要的。（3 3）布朗扩散作用）布朗扩散作用 小颗粒在流速很慢的气流中产生的一种小颗粒在流速很慢的气流中产生的一种不规则直线运动不规则直线运动，称为，称为布朗扩散运动。布朗扩散运动。这种运动使较小微粒凝聚为较大微粒，随即可能产这种运动使较小微粒凝聚为较大微粒，随即可能产生重力沉降或被介质截留。微粒愈小，生重力沉降或被介质截留。微粒愈小，分子运动分子运动的速度愈大。空气的速度愈大。空气流速低时，分子运动比较显著，微小粒子被除去的机会增加；空气流速低时，分子运动比较显著，微小粒子被除去的机会增加；空气流速大时，凝聚现象为惯性碰撞所

31、取代。流速大时，凝聚现象为惯性碰撞所取代。被随机运动的气体分子碰撞的颗粒被随机运动的气体分子碰撞的颗粒撞击到过滤介质上并被吸附截留撞击到过滤介质上并被吸附截留（4 4）重力沉降作用）重力沉降作用 当微粒所受的重力大于气流对它的拖带力时，微粒当微粒所受的重力大于气流对它的拖带力时，微粒即沉降，称为重力沉降作用。即沉降，称为重力沉降作用。对于小颗粒，只有当流速对于小颗粒，只有当流速很低时才起作用。这一作用对过滤除菌的影响很小。很低时才起作用。这一作用对过滤除菌的影响很小。（5 5）静电吸附作用）静电吸附作用 许多微生物和孢子都带有电荷。许多微生物和孢子都带有电荷。有人测定，枯草杆菌芽孢有人测定，枯

32、草杆菌芽孢有有70带带160负电单位，负电单位，15带带514正电单位，其余为中性。正电单位，其余为中性。 在介质过滤系统中，哪一种过滤机制起主导作用，由颗粒性质、在介质过滤系统中，哪一种过滤机制起主导作用，由颗粒性质、介质性质和气流速度所决定，只有静电吸引受尘埃或微生物和介质介质性质和气流速度所决定，只有静电吸引受尘埃或微生物和介质所带电荷作用，不受其他外界因素影响。所带电荷作用，不受其他外界因素影响。当气流速度小时，惯性碰当气流速度小时，惯性碰撞作用不明显，以沉降和布朗运动现象为主，此时，除菌效率随气撞作用不明显，以沉降和布朗运动现象为主，此时，除菌效率随气流速度增大而降低，当气流速度增大

33、到某值时，除菌效率最小，此流速度增大而降低，当气流速度增大到某值时，除菌效率最小，此速度称为临界速度。速度称为临界速度。当气流速度继续增加，惯性碰撞代替沉降和布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。朗运动，除菌效率随着气流速度增加而提高。 当具有一定速度的气流通过介质时，由于摩擦作用而产生诱导当具有一定速度的气流通过介质时，由于摩擦作用而产生诱导电荷，特别是纤维表面和用树脂处理的纤维表面产生电荷电荷，特别是纤维表面和用树脂处理的纤维表面产生电荷更显著。更显著。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。当菌体所带的电荷与介质的电荷相反时，就

34、发生静电吸引作用。2.2.介质过滤效率介质过滤效率 介质过滤效率是指被介质层捕集的尘埃颗粒数与空气中原介质过滤效率是指被介质层捕集的尘埃颗粒数与空气中原有颗粒数之比，即：有颗粒数之比，即：N N1 1、N N2 2为过滤前、后空气中的尘埃颗粒数为过滤前、后空气中的尘埃颗粒数 为为过滤效率，过滤效率，( () )P P为穿透率，即过滤后空气中残留颗粒数与原有颗粒数之比为穿透率，即过滤后空气中残留颗粒数与原有颗粒数之比当进口空气颗粒数不同，而过滤后空气中残留颗粒数相同时，当进口空气颗粒数不同，而过滤后空气中残留颗粒数相同时，这一公式就不适用。这一公式就不适用。六六.空气预处理流程空气预处理流程P5

35、3 过滤介质必须在干燥条件下工作，才能保证除菌效率，因此空过滤介质必须在干燥条件下工作，才能保证除菌效率，因此空气需要预处理以除去油、水和较大的颗粒。空气预处理流程的选择气需要预处理以除去油、水和较大的颗粒。空气预处理流程的选择应围绕着提高除菌效率。提高除菌效率的主要措施有以下几方面：应围绕着提高除菌效率。提高除菌效率的主要措施有以下几方面：（1 1）减少进口空气的含菌数）减少进口空气的含菌数 其方法是：其方法是：加强生产场地的卫生管理，减少生产环境空气的含菌数；加强生产场地的卫生管理，减少生产环境空气的含菌数；正确选择进风口，压缩空气站应在生产车间的上风向；正确选择进风口，压缩空气站应在生产

36、车间的上风向；提高进口空气位置；提高进口空气位置；加强空气压缩前预处理。加强空气压缩前预处理。（2 2）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。（3 3）设计合理的空气预处理设备，以达到除油、水和杂质的目的。）设计合理的空气预处理设备，以达到除油、水和杂质的目的。（4 4）降低进入空气过滤器的空气的相对湿度，保证过滤介质在干）降低进入空气过滤器的空气的相对湿度，保证过滤介质在干燥状态下工作。燥状态下工作。 其方法是：其方法是：使用无油润滑的空压机；使用无油润滑的空压机；加强空气冷却和去油、水；加强空气冷却和去油、水；提高进入

37、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。 空气预处理流程主要有以下几种，应根据具体情况进行选用。空气预处理流程主要有以下几种，应根据具体情况进行选用。（1 1）将压缩空气冷却至）将压缩空气冷却至露点露点以上，使进入过滤器的空气相对湿度以上，使进入过滤器的空气相对湿度为为60607070以下，如下图。这种流程适用于北方和内陆气候干燥以下，如下图。这种流程适用于北方和内陆气候干燥地区。地区。“露点露点” 未饱和空气在保持水蒸气分压不变（即保持绝未饱和空气在保持水蒸气分压不变（即保持绝对含水量不变）情况下降低温度，使之达到饱对含水量不变）情况下降低温度，使之达到饱和状态时的温度叫和状态时的温度叫“露点露点”。 温度降至露点时，湿空气中便有凝结水滴析出。温度降至露点时，湿空气中便有凝结水滴析出。 实际上就是气体冷凝形成露或冷凝物时的温度。实际上就是气体冷凝形成露或冷凝物时的温度。 湿空气的露点