无菌空气的制备技术-基本原理（微生物发酵技术课件）

微生物发酵技术-无菌空气制备目录Content过滤除菌机理01总结02

过滤除菌机理4介质过滤是以大空隙的介质过滤层除去较小颗粒，这显然不是面积过滤（即不是绝对过滤），而是一种滞留现象。这种滞留现象是由多种作用机制构成的，主要有惯性碰撞、阻截、布朗运动、重力沉降和静电吸引等。过滤除菌机理51、惯性冲击滞留作用

当微生物等颗粒随空气以一定速度流动，在接近纤维时，气流碰到纤维而受阻，空气就改变运动方向绕过纤维继续前进。但微生物等颗粒由于具有一定质量，在以一定速度运动时具有一定惯性，碰到纤维时，由于惯性作用而离开气流碰到纤维表面上，由于摩擦、粘附作用，被滞留在纤维表面上。6纤维能滞留微粒的宽度区域b与纤维直径df之比，称为单纤维的惯性冲击捕获效率，可用

1表示：纤维滞留微粒的宽度b的大小由微粒的运动惯性所决定；微粒的运动惯性越大，它受气流换向干扰越小，b值就越大。

1=

bdf7

气流速度下降到微粒的惯性力不足以使微粒脱离主导气流对纤维产生碰撞，即在气流的任一处，微粒也随气流改变方向而绕过纤维前进，即b=0，纤维的碰撞滞留效率等于0，这时的气流速度称为惯性碰撞的临界速度vc。vc=Vs1－

Vs

—

容器截面的空气速度；

—

介质填充密度惯性碰撞的临界速度受填充密度的影响82、拦截滞留作用

当气流速度在临界速度以下，颗粒不再由于惯性碰撞而滞留。但是，颗粒质量很小，在气流绕过纤维时，颗粒仍然随气流运动，在气流速度低时，在纤维周边形成一层边界滞留区，在滞流区内气流速度更慢，进入滞留区的颗粒缓慢接近纤维，并与之接触，由于摩擦、粘附作用而被滞留。这就是阻截（拦截）滞留作用93、布朗运动

直径小于1m的微粒在很慢的气流中能产生一种不规则的直线运动，即布朗运动。

使较小的颗粒凝聚为较大颗粒，随即可能产生重力沉降或被过滤介质截留；

气流速度大时，凝聚现象为惯性碰撞所取代104、重力沉降作用

再小的微粒也有重力；

当微粒所受的重力大于气流对它的拖带力时，微粒就会沉降。

对于小颗粒而言，只有在气流速度很慢时才起作用。

一般它是与拦截作用相配合的，即在纤维的边界滞留区内，微粒的沉降作用提高了拦截滞留的捕获效率。115、静电吸引作用

许多微生物和孢子都带有电荷

具有一定速度的气流通过介质滤层时，由于摩擦作用而产生诱导电荷

当菌体所带电荷与介质电荷相反时，即发生静电吸附作用12

总结14过滤制备“无菌空气”原理示意图。

1516

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。当气流速度较大时，除菌效率随气流流度的增加而增加，此时惯性冲击起主要作用；当气流速度较小时，除菌效率随气流流度的增加而降低，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。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。思考题

无菌空气制备的主要机理是什么？1微生物发酵技术-无菌空气制备目录Content无菌空气概念01制备方式021.无菌空气概念无菌空气：发酵工业应用的“无菌空气”是指通过除菌处理使空气中含菌量降低在一个极低的百分数，从而能控制发酵污染至极小机会。此种空气称为“无菌空气”。“无菌空气”不是绝对“无菌”，而是符合生产要求。

空气中的含菌量随环境不同而有很大差异：一般干燥寒冷的北方空气中的含菌量较少，而潮湿温暖的南方则含菌量较多；人口稠密的城市比人口少的农村含菌量多；地面又比高空的空气含菌量多。各地空气中所悬浮的微生物种类及比例各不相同，数量也随条件的变化而异，一般设计时以含量为103~104个／m3进行计算。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1次染菌。2.无菌空气制备方式无菌空气辐射灭菌化学药物灭菌静电除菌其他介质过滤加热灭菌1.原理α射线、X射线、β射线、γ射线、紫外线、超声波等从理论上讲都能破坏蛋白质，破坏生物活性物质，从而起到杀菌作用。一）辐射灭菌2.应用范围通常用于无菌室和医院手术室。3.缺点杀菌效率较低，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度。原理:利用空气压缩时产生的热进行灭菌。空气进口温度为21°C，出口温度为187~198°C，压力为0.7MPa。二)加热灭菌利用压缩热进行空气灭菌的流程图原理利用静电引力来吸附带电粒子而达到除尘、除菌的目的。三)静电除菌2.优点阻力小，约1.01325×104Pa染菌率低，平均低于10-15％除水、除油的效果好耗电少3.缺点设备庞大、一次性投资较大、捕集率尚嫌不够，需要采取其它措施。

32滤材孔过滤除菌利用有孔介质从气体中除去微生物洁净气体含微生物的气体四)介