无菌性发酵空气过滤器原理介绍(缺点，特性，工艺)

一、空气消毒方法。

1.加热消毒方法。

加温消毒效果好.可靠，芽孢菌体虽具有耐热性，但可在218℃时24秒内破坏，并将其杀死。但是，使用蒸气或电力来加热大量的空气，以达到杀菌的目的，就需要消耗大量的能量，并增加大量的换热器，这样就不经济了。

2.放射消毒方法。

理论性声波.高能阴极射线.X射线.γ射线.β射线和紫外光均可用于空气灭菌，其杀菌机制考虑到破坏微生物菌体内蛋白质的活性而发挥作用，但设备投资较高，在发酵工业中应用较少。

目前无菌室主要是用紫外线消毒.医院手术室等空气对流较小的环境，但是杀菌效果差，杀菌时间长，通常要结合甲醛蒸汽消毒或苯酚喷雾等，以确保无菌室有很高的无菌度。

3.化学杀菌法。

在水中溶解少量杀菌剂(例如苯酚.环氧乙烷.重金属盐.新洁而灭等)，使空气通过杀菌液或喷入空气中，消除空气中的微生物。而灭菌后空气引入的杀菌剂对发酵罐中的微生物同样具有杀灭或抑制作用，从而影响发酵效果。所以，采用化学灭菌法生产无菌空气后，要将杀菌剂中的水汽、雾气清除掉，在发酵工业中应用较少。

4.静电杀菌。

其特点是能耗低，处理1000m3空气仅需0.4-0.8kW的电力，而空气压头损失约400-2000Pa;1微米粉尘捕集率可达99%以上。

不利之处在于：器件规模大，对小于1微米粒子的效率并不明显。但是，由于其设备投资较高，故在发酵工业中应用较少。

5.过滤除菌。

发酵法制备无菌室广泛应用于介质过滤除菌。它是用过滤介质定期消毒以阻隔流过空气中的微生物，从而获得无菌空气。

目前无菌室主要是用紫外线消毒.医院手术室等空气对流较小的环境，但是杀菌效果差，杀菌时间长，通常要结合甲醛蒸汽消毒或苯酚喷雾等，以确保无菌室有很高的无菌度。

普通滤料：棉布.活性炭.玻纤.有机合成纤维.石棉滤板及其它烧结材料(烧结金属.烧结陶瓷.烧结塑料等)。最初以棉纱为滤料，后来逐步取代玻璃纤维。目前PVA(PVA)过滤器正在逐步取代常规过滤器。

二、过滤除菌机制。

1.惯性碰撞保留效应。

滤网内的滤层是由数不清的纤维交织而成的网格层交错排列。当纤维直径减小，填充密度增加，形成的网格紧密、层数较多，纤维与纤维间隙越小。含有微生物等微粒的空气通过过滤层时，只能从纤维和纤维间的间隙穿过。在过滤层中，由于纤维交错排列，迫使空气不断改变流动方向和速度，从而通过滤层。颗粒随气流以一定速度垂直于纤维方向移动时，空气阻力即改变方向，绕过纤维前进，因颗粒运动惯性而不能及时改变运动方向，随主导气流前进，微粒便直接冲到纤维表面，因摩擦而粘附于纤维表面。

2.截获保留作用。

在流速下，在一定的流速下，颗粒不会因惯性碰撞而滞留在纤维表面，从而降低了除菌效率，但是随着气流流速的持续降低，纤维对微粒的去除效率又有所提高。

当微颗粒在低速气流中缓慢接近纤维时，微颗粒所在的主要气流被纤维阻挡，而流动方向发生变化，绕过纤维前进，在纤维周围形成边界滞流区域。滞后区域的气流速度较慢，进入这一滞留区域的颗粒慢慢接近并与纤维接触，从而被粘附留住。

3.布朗扩散效应。

在气流速度非常小的情况下，直径很小的颗粒会产生不规则的直线运动，叫做布朗扩散。在布朗气速较大时，纤维间距较大时，纤维间距较大，但在极小的气流速度和较小的纤维间隙中，布朗扩散作用使微粒与纤维的接触滞留器大大提高其吸附效率。

4.重力沉降效应。

引力沉降是一种稳定的分选过程，当微粒受到的重力大于气流对其的牵引力时，颗粒容易沉降。在单重沉降情况下，大颗粒比小颗粒有明显的作用，而小颗粒只在气流速度很慢时才起作用。通常情况下，它与截留作用相配合，即在纤维的边界滞留区域内，颗粒的沉降可以提高截留截留效果。

5.静电吸附作用。

干气与非导体材料之间的相对运动摩擦，会产生诱导电荷，对过纤维和树脂进行处理，特别是某些合成纤维。大多数微生物粒子都具有不同的电荷，并且这些带电粒子会被异性电荷的物体吸引而下沉。另外，表面吸附属于这一范畴，例如，活性炭的过滤效能大多为表面吸附。

三.空气过滤除菌工艺。

1.两级冷却.加热除菌过程。

这是一种较为完善的空气除菌流程，适用于多种气候条件，可以充分分离油水，使空气达到较低的相对湿度，从而提高过滤效率。

特性：二次冷却，二次分离，适当加热。特别是在潮湿的地区，其它地区可以根据当地情况，适当增加设备在加工过程中的增减。

2.冷热空气直接混合空气除菌工艺。

压气机从储罐出来后分为两部分，一部分进入冷却器，冷却到低温，再通过分离器分离水，然后再和另一部分未经处理的高温压缩空气混合。

特性：可以省去二冷分离设备及空气加热装置，流程比较简单，利用压缩空气对析水后的空气进行加热，冷却水用量少等。它可以应用在中湿地区，但是在空气湿度高的地方则不适用。

3.高效率的滤网过滤空气除菌工艺。

通过压缩机的抽吸作用，将空气先经过中效过滤器.高效过滤器过滤后，再进入空气压缩机，从而减少了主滤器的负荷及空气压缩机的磨损。

特性：采用高效前置过滤设备，可多次过滤空气，从而获得较高的无菌度，达到99.99%。

高效率的前置过滤器是用泡沫(静电除菌)和超细纤维纸串联用作过滤介质。

4.利用热气来加热冷气的过程。

通过压缩热气与冷气交换，使冷气温度上升，相对湿度下降。采用涡流空气压缩机或无油润滑空气压缩机效果较好，而普通空气压缩机使用时，会产生油雾污染过滤器，此时要安装丝网分离器，清除油雾，再进入过滤器。

四.空气净化处理装置。

1.吸风塔。

高空作业，粉尘含量低于1mg/m3，因此：高度≥10，吸风室中设置有泡沫介质的粗效滤器。

2.前置过滤器。

一次过滤装置在空气压缩机前面，它的作用是：吸附较大的尘粒，防止压缩机损坏，同时还能降低滤网的总负荷。滤清器一般要求过滤效率高，阻力小，否则会增加空气压缩机吸力，减少空气压缩机的排放。

外型似集装箱，内部有两个过滤介质层，前道是粗滤层，后道是亚高效过滤器层。常见的有：布袋过滤、填料过滤、水雾除尘、油浴清洗等。油浴清洗除尘因夹带过多的油沫而影响空气品质，现已不再采用。

3.空压机。

往复运动空气压气机：抽吸和压缩空气，使气缸内靠活塞往复运动。缺陷，有波动压强，有油污。

透平型空气压缩机：采用电动或蒸汽涡轮机驱动，涡轮转速产生空穴吸入。出气均匀，不含油污。不需要安装空气储罐。但是技术上对安装与维护要求很高。

螺旋空气压缩机：利用高速旋转的螺杆，在气缸中瞬间形成气腔，通过螺旋运动将气腔内空气压缩而输出。装设占用空间小，压缩气无油雾，气流平稳。但是维护技术要求比较高。

4.储气罐。

储气罐的功能：

(1)消除脉动以保持罐内压力稳定；

(2)使罐中的一些颗粒沉淀；

3)保温消毒。

5.空冷器。

垂直排管式换热器：冷却水可以在管道内或在管道外运行，可以采用2-4程热交换器。冷却水流速度0.5-3m/s，空气流量2-15m/s。

喷淋式换热器：气流速度5-