发酵工程第九章空气除菌课件

1、空气除菌第1页，共42页。 空气的灭菌是好氧培养过程中的一个重要环节。 第一节 空气中的微生物与除菌方法一、空气中微生物的分布空气中微生物的含量和种类，随地区，季节和空气中灰尘粒子多少，以及人们的活动情况而异。.北方气候干燥，寒冷，空气中的含菌量较多，离地面越高，含菌量越少；一般每升高10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，农村的空气中含菌量较少，一般城市空气中杂菌数为30008000个米3 。第2页，共42页。空气中的微生物种类以细菌和细菌芽胞较多，也有酵母，霉菌和病毒。这些微生物大小不一，一般附着在空气中的灰尘上或雾滴上，空气中微生物的含量一般为103104个米3。

2、灰尘粒子的平均大小约0.6m左右，所以空气除菌主要是去除空气中的微粒(0.6-1m ）第3页，共42页。（一）、空气除菌 工业发酵对空气处理的要求随发酵产品和菌种不同而异。半固体制曲和酵母生产中无菌要求不十分严格，一般无需复杂的空所净化处理；密闭的深层通气发酵需严格的纯净培养，进入发酵罐前空气必须进行冷却、脱水、脱油和过滤除菌等处理。第4页，共42页。（二）发酵对空气无菌程度的要求 好气性发酵过程中需要大量的无菌空气，空气要作到 绝对无菌在目前是不可能的，也是不经济的。发酵对无菌空气的要求是 ：无菌，无灰尘，无杂质，无水，无油，正压等几项指标；发酵对无菌空气的无菌程度要求是：只要在发酵过程中不

3、因无菌空气染菌，而造成损失即可。在工程设计中一般要求1000次使用周期中只允许有一个菌通过，即经过滤后空气的无菌程度为N=10-3 第5页，共42页。二、空气除菌的方法 （一）热杀菌（二）静电除菌（三）过滤除菌（四）辐射杀菌第6页，共42页。热灭菌原理：基于加热后微生物体内的蛋白（酶）热变性而得以实现。热空气进入培养系统之前，一般均需用压缩机压缩，提高压力。空气压缩后温度能达到200度以上，保持一定时间后（一般218维持24s），便可实行干热杀菌。第7页，共42页。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有特别意义。实际应用中需考虑培养装置与空气压缩机的相对位置，连接压缩机与

4、培养装置的管道的灭菌以及管道长度等。灭菌后空气储气罐粗过滤器空压机第8页，共42页。静电除菌 静电除尘器可除去空气中的水雾、油雾、尘埃，同时也除去微生物。原理：利用静电引力来吸附带电粒子而达到除尘灭菌目的。对于一些直径小的微粒，所带电荷小，不能被吸附而沉降。第9页，共42页。电源升压变压器整流器空气无菌空气沉淀电极电晕电极第10页，共42页。介质过滤除菌 介质过滤除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截在介质层中，而达到除菌的目的。从可靠性，经济适用与便于控制等方面考虑，目前仍以介质过滤法较好，也是大多数发酵厂广泛采用的方法。第11页，共42页。辐射灭菌法 最常用的是

5、用紫外光线进行无菌室灭菌。2537波长的紫外线具有极强烈的杀菌效力，它的主要作用是使微生物的DNA分子产生的胸腺嘧啶的二聚体，导致细胞死亡。无菌室常用的紫外灯功率为30W，安装在操作台上方一米左右高处，每次照射15-30min既可。紫外线有很强的杀菌力，但穿透力很弱，一张薄纸即可完全挡住紫外线，因此待灭菌物品必须置于紫外光直接照射下，而且在一定范围内作用强度与距离平方成反比。第12页，共42页。此外，紫外线对人体组织有一定刺激作用，眼睛、皮肤受照射后会产生某些症状，所以工作人员在无菌室操作时应关闭紫外灯第13页，共42页。第二节 过滤介质除菌第14页，共42页。第15页，共42页。常用过滤介质

6、（1）棉花 直径1621um左右，填充密度150 200kg/m3；填充要均匀（2）玻璃纤维 直径819um，填充系数610（3）活性炭 过滤效率较低（4）超细玻璃纤维纸 直径12um，网格孔隙0.55um（5）烧结材料过滤介质（6）新型过滤介质 超滤膜：孔径0.1.045um第16页，共42页。第17页，共42页。第18页，共42页。第19页，共42页。1.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，于是微粒直冲到纤维的表面，由于磨擦粘附，微粒就滞留在纤维表面上。 动

7、画演示动画演示第20页，共42页。、拦截滞留作用机理 当气流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，滞留区的气流流速更 慢，当与纤维表面接触时就被捕集。 动画演示动画演示第21页，共42页。第22页，共42页。、重力沉降作用机理 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力时，微粒就容易沉降。第23页，共42页。、静电吸附作用机理 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的物体所吸引而沉降。 第24页，共42页。除菌效率第25页，共42页。影响深层过滤效率的因素 微粒

8、大小、过滤介质的种类、规格、介质的填充密度、过滤介质层厚度以及所通过的空气气流速度等。第26页，共42页。 1.减少进口空气的含菌数。加强生产环境的卫生管理，减少环境空气中的含菌量； 提高空气进口位置，减少空气进口含量； 加强压缩前的空气预过滤。 2.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。采用无油润滑空压机； 加强空气的冷却，去油水； 提高进入总过滤器的空气温度，降低其相对湿度。 提高过滤效率的措施第27页，共42页。空气除菌流程分析第28页，共42页。高空取气管 高空取气管是远离地面几十米的管子。一般而言，地面附近空气中所含的 微生物和灰尘等均比高空空气中含的多，据资料介绍，每升高10米，空气中杂菌可降低一个数量级，因此从高空取气要比从低空取气有利得多。 第29页，共42页。油水分离器其内部同时采用直接拦截，惯性碰撞，布朗扩散及凝聚等机理，能有效地去除空气中的水、油雾、尘埃，内部不锈钢丝网可清洗，使用寿命长。第30页，共42页。第31页，共42页。第32页，共42页。第33页，共42页。第34页，共42页。第35页，共42页。3.两级分离、冷却、加热的空气除菌流程 第36页，共42页。动画演示第37页，共42页。4、冷却空气直接混合式空气除菌流程 第38页，共42页。第39页，共42页。5、高效前置过滤除菌流程