发酵工程ppt韦革宏杨祥第5章3节

1、第五章发酵工序灭菌和空气除菌、设备、基质和空气净化、第三节空气除菌、空气净化的方法和原理及流程，发酵过程空气除菌的必要性，大部分工业发酵利用需氧微生物进行纯培养，氧供应量大。 空气中微生物很多，如果不设法除去，一定会引起发酵过程的染菌。 例如，在通气量为40m3/min的发酵罐中，一天所需的空气量高达5.76104m3，如果使用的空气中菌量为104/m3，则一天可收集5.75108个微生物细胞球。 一、发酵所用净化空气的标准、空气中微生物状况主要微生物：细菌及其芽胞浓度的影响因素：地区、高度、季节等发酵工业对空气无菌度要求因工业而异： 10-3发酵厂的空气净化度等级、二、空气预处理、空气预处理

2、的目的是对进入空气过滤烟嘴的空气进行预处理二空气净化系统的流程如图5-11所示。图5-11空气除菌设备流程图1粗过滤烟嘴2压缩机3罐4、6冷却器5旋风分离器7丝网除泡器8加热器9空气过滤网、空气预处理过程、采风塔、二、空气预处理、设置采风塔的采风塔的原理每上升10m，空气中微生物量就会下降一位数，因此空气吸入口一般为一般的位置采风塔一般选择当地的上风口的场所，远离尘埃的集中处，高度一般为10m左右。 可以建在空压机房的屋顶上。 二、空气预处理、粗过滤器是指空气进入空气压缩机之前的氟里昂过滤器。 作用：过滤空气中颗粒较大的尘埃，减少进入空气压缩机的尘埃和微生物的含量。 减少空压机的磨损，延长寿命

3、，减轻主过滤器的负荷。 特点：过滤效率高，阻力小，接灰量大。 主要设备：过滤袋、填料、油浴、水雾。 二、空气预处理、布袋过滤器、滤布缝制成与骨架形状相同的布袋，与进气管骨架紧密接触，缝制成为短路原因的所有空隙。 气流产水量一般为22.5m3/(m2min )，空气阻力约为6001200pa。 滤布现在合成纤维制的很多，必须定期更换。图5-12机械振动袋式除尘器、二、空气预处理、填充式粗过滤烟嘴、一般使用油浸金属网、纤维玻璃或其他合成纤维等作为填充剂，其过滤效果比布袋过滤稍好，电阻损失也小，但结构复杂，占地面积大，内部填充剂经常更换，并保持一定的过滤作用， 操作麻烦，图5-13细孔陶瓷管式粗过滤

4、器，二，空气前处理，油浴清洗装置，空气进入装置后，用油层清洗，空气中的微粒附着在油上，并逐渐沉降至罐底部而除去。 该装置洗涤除菌效果较好，抵抗也不大，但燃油消耗率较多。图5-14油浴清洗装置、1-过滤烟嘴2-供油桶、空气入口、二、空气预处理、水雾除尘装置、空气从设备底部进入，经过从上部喷雾的水雾清洗，使空气中的灰尘、微生物微粒附着、沉降，从器底排出，带微细的小水雾的直径5m 图5-15雾除尘装置、二、空气预处理、空气压缩机空气压缩机(air compressor，ac )是将原动机(通常为电滚子)的机械能量转换为气体压强力能量的装置。 目前常用的空压机分为往复式(活塞式)和透平机式两种。 空气

5、被压缩时，温度上升，压缩比越高温度也越高。 空压机是整个发酵生产线的空气管线压力源，对云同步有一定的空气消毒作用。当活塞式压缩机的曲轴旋转时，通过连杆的传动，活塞往复运动，由气缸内壁、气缸盖和活塞顶面构成的工作容积周期性变化。 当活塞式压缩机的活塞开始从气缸盖移动时，气缸内的工作容积逐渐增大，此时，瓦斯气体沿着吸气管推开吸气阀进入气缸，关闭吸气阀直至工作容积达到最大，当活塞式压缩机的活塞进行反转运动时，气缸内的工作容积缩小，气体压强上升当活塞式压缩机活塞再次反向运动时，上述过程反复出现。 总之，活塞式压缩机的曲轴旋转一周，活塞往复一次，在汽缸内相继实现吸气、压缩、排气的过程，完成一个循环。 图

6、5-16往复式(活塞式)空气压缩机的工作原理是，随着机轴传递到翼上的动能，气体被翼驱动而高速旋转，产生离心力，机内气体在离心力的作用下沿翼流路向翼出口喷出。 从叶片出口流出的高速瓦斯气体在涡轮壳流路内速度逐渐变慢，压力逐渐上升，图5-17涡轮式空气压缩机动作，沿排出口排出。 与此同时，叶片入口的瓦斯气体减少，压力降低，形成出入口差压，新的瓦斯气体被连续吸入。 二、空气预处理、空气储存罐空气储存罐是装有安全阀、压力修正的空罐盒。 空气储藏罐的作用有：通过消除压缩机的排出空气量的脉动的重力沉降作用来分离油雾的一部分；空气预处理、空气冷却器压缩空气降温的必要性过滤介质碳化降低培养装置降温负荷蒸发制冷

7、减湿避免过滤器湿气冷却器的种类列管式空气冷却器板式空气冷却器的工作流程一般为两级串联、二， 空气预处理气液分离器的气液分离器的作用油分除去水气液分离器的种类利用离心力使沉降旋风分离器惯性隔断的介质过滤烟嘴网除泡器是油水(小油滴、雾)，二是空气预处理空气的加热的必要性主过滤烟嘴的湿气加热要求温度差为1015左右的加热设备的各种热交换设备(主要是列管式热交换设备) 三、空气净化方法，(一)热杀菌电热和蒸汽热杀菌能源消费可以利用空气压缩机对云同步进行热杀菌，空气压缩机出口温度达到187198，压力维持在0.7mpa一定的时间，就要求设备具有耐热性，要求提高能源消费，固定投资也一定增大(二)放射杀菌大

8、规模空气的杀菌仍可采用该方法三、空气净化方法，(三)静电除菌利用静电引力吸附粒子电荷，达到除尘灭菌的目的。 原理：特点：能源节约、处理量大、固定投资少的缺点是小颗粒去除率低的应用：辅助、配合高效过滤烟嘴使用；三、空气净化方法；(四)除菌过滤除菌法是将含菌空气通过过滤介质隔绝空气中的微生物，从而获取无菌空气的方法。 现在也是将来发酵工业空气除菌的主流方法。 除菌后的滤材棉、活性炭或纤维玻璃过滤，有机合成纤维、有机、无机和金属烧结材料等除菌原理的绝对过滤：细孔过滤膜、细孔径小于细菌直径。 例如，冰乙酸电池里肌肉微孔过滤烟嘴、聚四拉夫领氟乙烯微孔过滤烟嘴等。 三、空气净化方法、深层过滤：以纤维(棉、

9、纤维玻璃、尼龙等)或颗粒状(活性炭)介质为过滤层，空隙一般较大，在静电、扩散、惯性和阻断等作用下将细菌封闭在过滤层中。 深层过滤：以超细纤维玻璃(纸)、棉布、烧结金属板、聚乙烯醇粉末、聚四拉夫领氟乙烯等为介质，过滤层薄，但孔径一般大于细菌直径。四、介质过滤除菌的材料和原理；(一)介质过滤除菌的材料棉花是最常用的过滤介质，纤维直径约20m以纤维长、新、未脱脂棉花为好填充密度约150200kg/m3设备：深层过滤烟嘴，四、介质过滤除菌的材料和原理纤维玻璃概念纤维玻璃(glass fiber ) 是一种性能优良的无机非金属材料，成分为二氧化硅、氧化铝、氧化钙元素、氧化硼、过氧化镁、氧化纳金属钍的混合

10、物，以废玻璃为原料，采用高温熔融制、拉丝、络丝、织布等工艺制成。 纤维的直径从数到数十m各种各样。 填充密度填充系数一般的6%过滤效率与填充密度、厚度、纤维直径有关的特征阻力损失小，过滤效果好，但对人有刺激，四是介质过滤除菌的材料和原理，活性炭概念：以木炭、竹炭、各种果壳和优质煤等为原料，用物理和化学的方法粉碎原料，粒径：数毫米的特性四、介质过滤除菌的材料和原理，超细纤维玻璃纸由无碱纤维玻璃制成，直径仅为12m。 使用：不散装，0.251mm厚的纤维纸使用特点：晶格空隙小，过滤效率差的缺点是机械强度差，为了提高机械强度容易吸湿酚醛树脂处理，提高机械强度防止硅处理润湿，四，介质过滤除菌的材料和原

11、理，烧结材料过滤介质烧结材料的概念常用材料和性能钛合金粉末烧结体、烧结陶瓷混合双打等孔径510m、过滤效果中等、四、介质过滤除菌的材料和原理、新型过滤介质即用于绝对过滤的超滤膜(微过滤烟嘴)。 孔径仅为0.10.45m，细菌去除率可达100%。 使用：将滤芯折叠后与粗过滤器组合使用，与以往的过滤器相比性能更优异。 四、介质过滤除菌的材料和原理；(二)介质过滤除菌的原理深层过滤的反应历程比绝对过滤复杂。 这是因为过滤介质的孔径比被物质过滤的孔径大。 其过滤反应历程有4种，对微生物颗粒的直接隔绝小，深层过滤器的过滤说唱乐反应历程远比平面过滤复杂。 深层过滤器像膜过滤器一样，可以直接阻隔其表面上直径

12、较大的粒子。 4、介质过滤除菌的材料和原理，以及惯性碰撞尺寸小于过滤孔径的颗粒的辅助隔绝方式。 流体所具有的粒子根据质量和线速度而具有直线运动的惯性，粒子远离流体的主流而与滤材撞击，即具有惯性碰撞作用。 在惯性碰撞中粒子被机械隔断或被吸附，在气体中比在液体中更有效。 惯性碰撞作用对超过1.0m的粒子的托说唱乐有效。 扩散阻断仅在气体中有效，气体分子布朗运动(brownian motion )碰撞小粒子，结果呈现不规则运动，增加了碰撞过滤介质的机会。 四、介质过滤除菌的材料和原理、空气过滤网的过滤精度比液体过滤烟嘴好，扩散屏蔽起了决定性作用。 如果空气过滤网在湿润环境下工作，其去除能力就是液体的

13、精度。 扩散遮断对直径0.1m以下的小粒子遮断最有效，扩散遮断需要较低的气流速度。 其他辅助过滤作用重力沉降作用。当微粒子受到的重力大于气流的拖把力时微粒子沉降，在纤维的边界滞留区域，重力沉降作用提高了隔断效率。 静电吸引作用。 介质与空气摩擦产生电，但微生物粒子也多带有少量的电荷，反而被吸附。 四、介质过滤除菌的材料和原理、介质过滤除菌反应历程可以归纳为多种反应历程，以直接阻断、惯性碰撞和扩散阻断的作用为主。 三个主要过滤反应历程中，气流速度越大，惯性碰撞发挥的作用越大，气流速度越小，以扩散阻挡为主，两者的边界称为临界气流速度。 直接阻断的效果几乎不受气流速度的影响。 五、空气净化的工艺流程

14、、空气过滤效率和过滤器的各种残奥仪在过滤工艺选择前要进行精确的修正，作为重要依据，要结合各种实际考虑选择。 空气压缩蒸发制冷过滤流程，1粗过滤器2压缩机3罐4冷却器5总过滤烟嘴，5，空气净化的工艺流程，特点：工艺简单，设备少：北方干燥地辖区的二级蒸发制冷，分离、加热的空气除菌工艺，1粗过滤烟嘴2压缩机3罐4， 6冷却器5旋风分离器7丝网除泡器8加热器9主过滤器，5，空气净化工艺流程，特点：二次蒸发制冷、二次分离、适当加热、效率高但设备多。 适用：基本适用于各地区。 高效前置过滤空气除菌工艺，1高效前置过滤器2压缩机3罐4冷却器5丝网分离器6加热器7主过滤烟嘴，5，空气净化工艺流程，特点：一次蒸

15、发制冷分离，适用前置高效过滤烟嘴：无菌要求高的发酵工厂，本章结束，thanks， 表5-11请在不同条件下的1 m3的含有菌量(由周德庆、微生物学的教程导出)、即空气净化度为100级的超净间内多次采样5微米以上的灰尘校正计算。 该测试值在多次出现的情况下可以认为是可靠的。 用9cm平板暴露30分钟，37培养24h得到结果。 灰尘数由灰尘粒子计数器检测。 图5-9的激光尘埃粒子计数器及其性能残奥仪现在有更简便的检测器。图5-10另一手持激光尘埃粒子计数器、图5-18各种旋风分离器、图5-19各种介质过滤气液分离器、丝网除泡器：嵌合在用铁丝网编织的罐体内的除水除去过滤层。 图5-20各种列管式热交

16、换设备、表5-13杀菌温度和所需时间的对应关系、热杀菌流程1压缩机2罐3保温层、图5-21静电除尘灭菌器意图表示1升压电压互感器的2整流器3沉淀电极4冠状病毒，通电后，在集尘电极和冠状病毒线之间产生不均匀的电场，接近空气破坏电场时空气电离，自由粒子利用过滤介质、孔、过滤除菌有孔介质，从气体中去除微生物，深层棉花，活性炭过滤器立式圆筒形，内部填充过滤介质，达到除菌的目的。 填料填充顺序为：孔金属网、麻布、棉麻布、活性炭、麻布、棉麻布、金属网孔，摄影图片为中华网，图5-22纤维玻璃，摄影图片为中华网，表5-14纤维玻璃的过滤效率，装入超细纤维玻璃纸的平板过滤烟嘴，金属粉末烧结过滤烟嘴青铜过滤器盖图5-22烧结金属材料， 表5-15传统过滤介质(