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發(fā)酵無(wú)菌空氣過(guò)濾器原理介紹(缺點(diǎn),特點(diǎn),流程)

作者:admin    來(lái)源:廣州梓凈凈化設(shè)備有限公司     發(fā)布時(shí)間:2021-05-07 08:52:57    瀏覽量:4976
發(fā)酵無(wú)菌空氣過(guò)濾器原理介紹(缺點(diǎn),特點(diǎn),流程)
一、空氣除菌的方法
1、加熱滅菌法
加熱滅菌是有效、可靠的一種滅菌方法,雖然細(xì)菌芽孢有耐熱性,但在高溫時(shí)218℃時(shí)24秒內(nèi)可被破壞、被殺死。但采用蒸汽或用電來(lái)加熱大量的空氣,以達(dá)到滅菌目的,則需要消耗大量的能源和增加大量的熱交換設(shè)備,這是不經(jīng)濟(jì)的。
 
2、輻射滅菌法
理論上聲波、高能陰極射線、X射線、γ射線、β射線和紫外線都可用于空氣滅菌,其滅菌的機(jī)理認(rèn)為是破壞微生物菌體內(nèi)的蛋白質(zhì)活性而起作用,但設(shè)備投資較高,因此在發(fā)酵工業(yè)中還很少采用。
 
現(xiàn)主要采用紫外線用于無(wú)菌室、醫(yī)院手術(shù)室等空氣對(duì)流不大的環(huán)境,但殺菌效率較低,殺菌時(shí)間較長(zhǎng),一般需要結(jié)合甲醛蒸汽消毒或苯酚噴霧等來(lái)保證無(wú)菌室有較高的無(wú)菌度。
 
3、化學(xué)滅菌法
把少量殺菌劑(如苯酚、環(huán)氧乙烷、重金屬鹽、新潔而滅等)溶于水中,使空氣在殺菌劑溶液中通過(guò)或噴灑于空氣中以消滅空氣中的微生物。但殺菌后空氣帶入的殺菌劑對(duì)發(fā)酵罐內(nèi)生長(zhǎng)的微生物同樣具有殺滅或抑制作用,從而影響發(fā)酵效果。因此,使用化學(xué)滅菌法生產(chǎn)無(wú)菌空氣后,必須除去夾帶殺菌劑的水汽和霧,故在發(fā)酵工業(yè)上少用。
 
4、靜電除菌法
特點(diǎn)是:能量消耗少,處理1000m3的空氣只耗電0.4-0.8kW;空氣壓頭損失小約為400-2000Pa;對(duì)于1μm的塵粒捕集效率可達(dá)99%以上。
 
缺點(diǎn)是:設(shè)備較龐大,對(duì)小于1μm微粒效率不是很明顯?;钚远鹱饔?,但設(shè)備投資較高,因此在發(fā)酵工業(yè)中還很少采用。
5、過(guò)濾除菌法
介質(zhì)過(guò)濾除菌是發(fā)酵制備無(wú)菌空氣廣泛采用。是采用定期滅菌的過(guò)濾介質(zhì)來(lái)阻截流過(guò)空氣所含的微生物,從而取得無(wú)菌空氣。
現(xiàn)主要采用紫外線用于無(wú)菌室、醫(yī)院手術(shù)室等空氣對(duì)流不大的環(huán)境,但殺菌效率較低,殺菌時(shí)間較長(zhǎng),一般需要結(jié)合甲醛蒸汽消毒或苯酚噴霧等來(lái)保證無(wú)菌室有較高的無(wú)菌度。
 
常用的過(guò)濾介質(zhì):棉花、活性碳、玻璃纖維、有機(jī)合成纖維、石棉濾板和其他燒結(jié)材料(燒結(jié)金屬、燒結(jié)陶瓷、燒結(jié)塑料等)。初期多采用棉花作為過(guò)濾介質(zhì),后來(lái)逐漸被玻璃纖維代替?,F(xiàn)正逐漸用聚乙烯醇(PVA)過(guò)濾器代替常規(guī)過(guò)濾器。
 
二、過(guò)濾除菌的機(jī)理
1、慣性沖撞滯留作用
在過(guò)濾器中的介質(zhì)濾層交錯(cuò)著無(wú)數(shù)的纖維,形成層層網(wǎng)格,交錯(cuò)排列。隨著纖維直徑減小,填充密度增大,形成的網(wǎng)格緊密和層數(shù)多,纖維與纖維間隙越小。當(dāng)帶有微生物等微粒的空氣通過(guò)濾層時(shí),僅能從纖維與纖維之間的間隙通過(guò)。由于受交錯(cuò)排列的纖維所阻礙,迫使空氣不斷改變流動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)速度才能通過(guò)濾層。當(dāng)微粒隨氣流以一定的速度垂直向纖維方向運(yùn)動(dòng)時(shí),空氣受阻即改變運(yùn)動(dòng)方向,繞過(guò)纖維前進(jìn),由于微粒的運(yùn)動(dòng)慣性,未能及時(shí)改變運(yùn)動(dòng)方向,隨主導(dǎo)氣流前進(jìn),于是微粒直沖到纖維的表面,由于摩擦粘附,滯留在纖維表面上。
 
2、攔截滯留作用
當(dāng)氣流速度降到臨界速度以下,微粒不能因慣性碰撞而滯留于纖維上,使除菌效率顯著下降,但隨著氣流速度的繼續(xù)下降,纖維對(duì)微粒的除菌效率又有回升。
 
微生物微粒直徑很細(xì),質(zhì)量很輕,它隨低速氣流流動(dòng)慢慢靠近纖維時(shí),微粒所在的主導(dǎo)氣流流線受纖維所阻,而改變流動(dòng)方向,繞過(guò)纖維前進(jìn),并在纖維的周邊形成邊界滯流區(qū)。滯流區(qū)的氣流速度更慢,進(jìn)到這滯留區(qū)的微粒慢慢靠近和接觸纖維而被粘附滯留。
 
3、布朗擴(kuò)散作用
直徑很小的微粒在氣流流速很小的氣流中能產(chǎn)生一種不規(guī)則的直線運(yùn)動(dòng),稱為布朗擴(kuò)散。布朗擴(kuò)散的運(yùn)動(dòng)距離很短,在較大的氣速、較大的纖維間隙中是不起作用的,但在很小的氣流速度和較小的纖維間隙中,布朗擴(kuò)散作用大大增加了微粒與纖維的接觸滯留機(jī),從而增加纖維的捕集效率。
 
4、重力沉降作用
重力沉降是一個(gè)穩(wěn)定的分離作用,當(dāng)微粒所受的重力大于氣流對(duì)它的拖帶力時(shí),微粒就容易沉降,就單一的重力沉降情況下,大顆粒比小顆粒作用顯著,對(duì)于小顆粒只有在氣流速度很慢時(shí)才起作用。一般它是與攔截作用相配合,即在纖維的邊界滯留區(qū)內(nèi),微粒的沉降作用可提高攔截滯留的捕集效率。
 
5、靜電吸附作用
干空氣對(duì)非導(dǎo)體的物質(zhì)相對(duì)運(yùn)動(dòng)摩擦?xí)r,產(chǎn)生誘導(dǎo)電荷,處理過(guò)纖維和樹(shù)脂,尤其是一些合成纖維更為顯著。懸浮在空氣中的微生物微粒大多帶有不同的電荷,這些帶電的微粒會(huì)受帶異性電荷的物體所吸引而沉降。此外,表面吸附也歸屬這個(gè)范疇,如活性炭的大部分過(guò)濾效能應(yīng)是表面吸附的作用。
三、空氣過(guò)濾除菌的工藝流程
1、兩級(jí)冷卻、加熱除菌流程
該流程是一個(gè)比較完善的空氣除菌流程,可適應(yīng)各種氣候條件,能充分地分離油水,使空氣達(dá)到低的相對(duì)濕度下進(jìn)入過(guò)濾器,以提高過(guò)濾效率。
 
特點(diǎn):兩次冷卻、兩次分離、適當(dāng)加熱。尤其適用潮濕的地區(qū),其他地區(qū)可根據(jù)當(dāng)?shù)氐那闆r,對(duì)流程中的設(shè)備作適當(dāng)?shù)脑鰷p。
 
2、冷熱空氣直接混合式空氣除菌流程
壓縮空氣從貯罐出來(lái)后分成兩部分,一部分進(jìn)入冷卻器,冷卻到較低溫度,經(jīng)分離器分離水、油霧后與另一部分未處理過(guò)的高溫壓縮空氣混合。
 
特點(diǎn):可省去第二次冷卻后的分離設(shè)備和空氣加熱設(shè)備,流程比較簡(jiǎn)單,利用壓縮空氣來(lái)加熱析水后的空氣,冷卻水用量少等。適用于中等含濕地區(qū),但不適合于空氣含濕量高的地區(qū)
 
3、高效過(guò)濾器前置過(guò)濾空氣除菌流程
利用壓縮機(jī)的抽吸作用,使空氣先經(jīng)中效過(guò)濾器、高效過(guò)濾器過(guò)濾后,再進(jìn)入空氣壓縮機(jī),這樣就降低了主過(guò)濾器的負(fù)荷以及空壓機(jī)的磨損。
特點(diǎn):采用了高效率的前置過(guò)濾設(shè)備,使空氣經(jīng)過(guò)多次過(guò)濾,因而所得的空氣無(wú)菌程度比較高,達(dá)99.99%。
 
高效前置過(guò)濾器采用泡沫塑料(靜電除菌)和超細(xì)纖維紙串聯(lián)使用作為過(guò)濾介質(zhì)。
 
4、利用熱空氣加熱冷空氣的流程
利用壓縮后熱空氣和冷卻后的冷空氣進(jìn)行交換,使冷空氣的溫度升高,降低相對(duì)濕度。這種流程使用渦輪式空壓機(jī)或無(wú)油潤(rùn)滑空壓機(jī)效果是好的,而使用普通空壓機(jī),會(huì)引起油霧污染過(guò)濾器,這時(shí)應(yīng)安裝絲網(wǎng)分離器除去油霧,再進(jìn)入過(guò)濾器。
 
四、空氣除菌流程設(shè)備
1、吸風(fēng)塔
高空采風(fēng),含塵量在1mg/m3以下,因此:高度≥10,在吸風(fēng)室內(nèi)設(shè)置泡沫塑料介質(zhì)粗效過(guò)濾器。
 
2、前置過(guò)濾器
安裝在空壓機(jī)前的初效過(guò)濾器,其作用:捕集較大的灰塵顆粒,防止壓縮機(jī)受損,同時(shí)也可減輕總過(guò)濾器負(fù)荷。過(guò)濾器一般要求過(guò)濾效率高,阻力小,否則會(huì)增加空壓機(jī)的吸入負(fù)荷和降低空壓機(jī)的排氣量。
 
外形像集裝箱,內(nèi)設(shè)兩道過(guò)濾介質(zhì)層,前道為粗過(guò)濾層,后道為亞高效過(guò)濾層。常用有:布袋過(guò)濾、填料式過(guò)濾、水霧除塵和油浴洗滌等。油浴洗滌除塵由于夾帶油沫過(guò)多,影響空氣質(zhì)量,現(xiàn)已不再采用。
 
3、空氣壓縮機(jī) 
往復(fù)式空氣壓縮機(jī):靠活塞在汽缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)將空氣抽吸和壓出。缺點(diǎn),有脈動(dòng)壓力不穩(wěn),有油污。
 
渦輪式空氣壓縮機(jī):采用電動(dòng)或蒸汽渦輪機(jī)帶動(dòng),渦輪轉(zhuǎn)速產(chǎn)生空穴吸氣。出氣量大均勻,不夾帶油污。無(wú)需設(shè)置空氣貯罐。但安裝和保養(yǎng)技術(shù)要求較高。
 
螺桿式空氣壓縮機(jī):利用高速旋轉(zhuǎn)的螺桿在汽缸內(nèi)瞬時(shí)組成空腔,螺桿運(yùn)動(dòng)把腔內(nèi)空氣壓縮后輸出。安裝占地少,壓縮氣不含油霧,氣流平穩(wěn)。但保養(yǎng)技術(shù)要求較高。
 
4、空氣貯罐
 
貯氣罐的作用:
(1)消除脈動(dòng)維持罐壓的穩(wěn)定;
 
(2)使部分顆粒物在罐內(nèi)沉降;
 
(3)保溫滅菌。
 
5、空氣冷卻器
立式列管式熱交換器:冷卻水走管內(nèi)或管外,可采用多程(2-4程)熱交換器。冷卻水流速0.5-3m/s,空氣的流速為2-15m/s。
噴淋式熱交換器:空氣流速5-10m/s。
 
沉浸式熱交換器:空氣流速5-10m/s。
 
6、氣液分離器
旋風(fēng)分離器:對(duì)分離10μm以上的微粒效果高。
 
絲網(wǎng)分離器:捕捉10μm以下的微粒。絲網(wǎng)20-80目。
 
7、空氣加熱器
對(duì)除去水霧的空氣進(jìn)行加熱,降低相對(duì)濕度,使?jié)穸鹊陀?0%,使過(guò)濾介質(zhì)保持干燥。
 
空氣的溫度控制在不超過(guò)發(fā)酵溫度的10℃。
 
熱交換器常用的方法是列管式熱交換器,空氣走管程,蒸汽走殼程。
8、總過(guò)濾器
(一)總過(guò)濾器的結(jié)構(gòu)
(1).微孔濾膜過(guò)濾器 :微孔濾膜總過(guò)濾器
 
(2).深層棉花過(guò)濾器:上下棉花層厚度為總過(guò)濾層的1/4-1/3,中間活性炭層為1/3-1/2,在鋪棉花層之前先在下孔板鋪上一層30-40目的金屬絲網(wǎng)和織物(如麻布等),使空氣均勻進(jìn)入棉花濾層。填充物按下面順序安裝:孔板→鐵絲網(wǎng)→麻布→棉花→麻布→活性炭→麻布→棉花→麻布 →鐵絲網(wǎng)→孔板。
 
(二)分過(guò)濾器的結(jié)構(gòu)
(1).微孔濾膜分過(guò)濾器
 
(2).纖維紙分過(guò)濾器
 
9、分過(guò)濾器
 
10、進(jìn)發(fā)酵罐 

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