空气净化除菌设备（PPT79页)

空气除菌、除尘方法一、洁净室的净化标准1、净化级别•①一般净化：以温、湿度为主要指标的空调，可采用初效滤过器。•②中等净化：对室内空气含尘量有一定的含尘量指标。这类空气净化采用初、中效二级滤过。•③超净净化：对室内空气含尘量有严格的要求，以颗粒计数为指标的要求，此类净化必须经过初、中、高效滤过器才能满足要求。2、洁净室的洁净度标准一般生产区没有洁净度要求；控制区的洁净度要求为10万级；洁净区对洁净度的要求为1万级的一般无菌工作区；无菌区对洁净度的要求为100级的工作区。等级每立方米(每升)空气中≥0.5微米尘粒数每立方米(每升)空气中≥5微米尘粒数100级≤35×100(3.5)1000级≤35×1000(35)≤250(0.25)10000级≤35×10000(350)≤2500(2.5)100000级≤35×100000(3500)≤25000(25)二、含尘浓度的表示方法★含尘浓度的表示方法•常用以下两种方法表示：–计数浓度：每升或每立方米空气中所含粉尘个数（个/L或个/m3）。–重量浓度：每立方米空气中所含粉尘的毫克量（mg/m3）。第一节空气净化除菌设备•空气净化是以创造洁净空气为主要目的的空气调节措施。根据生产工艺要求对空调有不同的洁净标准，即工业洁净和生物洁净。•工业洁净系指除去空气中悬浮的尘埃，在某些场合还有除臭、增加空气负离子等以创造洁净的空气环境。•生物洁净系指不仅除去空气中的尘埃，而且除去细菌等以创造洁净空气的环境。制药工业、生物学实验、医院手术室等房间需要生物洁净。1.空气中微生物的分布第一节空气净化除菌的方法与原理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。干燥寒冷北方温暖湿润南方，高空低空，农村工业城市一般每升高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3000~8000个／米３。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。一、生物工业生产对空气质量的要求2.生物工业生产对空气质量的要求生物制药工业生产中对空气质量的要求是：无菌，无灰尘，无杂质，无水，无油，温度，湿度，正压等要求；生物制药工业生产中对无菌空气的无菌程度要求是：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。（一）、空气除菌方法(除去或杀灭)•辐射杀菌•热杀菌•静电除菌•过滤除菌法•化学药品法二、空气净化除菌方法及原理★空气含菌量的测定•培养法：微生物学中已介绍过•光学法：用粒子计数器通过微粒对光线的散射作用来测量粒子的大小和含量。一、辐射灭菌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。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。立式垂直超净台二、加热灭菌•利用压缩热进行空气灭菌的流程图空气进口温度为21°C，出口温度为187~198°C，压力为0．7MPa。三、静电除菌1，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。2，优点（对1μm的微粒去除率可达99％）•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；•耗电少捕获率低，空气需干燥。3，缺点•捕集率尚嫌不够，需要采取其它措施；•设备庞大；•一次性投资较大；第三节介质过滤除菌的机理滤材孔一、定义过滤除菌：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1微米(m)等于:10－6米＝10－3毫米3.9×10-5英寸又称micron小颗粒的相对尺寸8.040人发直径裸眼可见最小颗粒花粉红细胞酵母和真菌6.0100μm806020105.0沙雷氏菌假单胞菌0.43.02.01.00.80.60.50.34.0μm空气中常见杂菌的大小菌种细胞孢子宽，μm长，μm宽，μm长，μm金黄色小球菌0.5~1.0———产气杆菌1.0~1.51.0~2.5——蜡样芽孢杆菌1.3~2.08.1~25.8——普通变形杆菌0.5~1.01.0~3.0——地衣芽孢杆菌0.5~0.71.8~3.3——枯草芽孢杆菌0.5~1.11.6~4.80.5~1.00.9~1.8巨大芽孢杆菌0.9~2.12.0~10.00.6~1.20.9~1.7霉状分枝杆菌0.6~1.61.6~13.60.8~1.20.8~1.8小颗粒的相对尺寸大硅胶颗粒(20mm)铅笔墨点(40mm)红细胞(7mm)酵母细胞(3mm)典型细菌(0.2mm)二、空气过滤器的功能从气体中去除污染物（微生物）以使达到所需的气体的无菌程度。空气过滤器过滤器经常被认为是一种简单的网或筛子，过滤/分离是在一个平面上进行的。实际上，空气过滤器的滤材具有深度：“弯曲通道”的结果对于污染物的去除起到了辅助作用。“弯曲通道”存在于：深度过滤介质第四节介质过滤除菌的工艺•空气过滤除菌流程是按生产对无菌空气要求具备的参数，根据空气的性质而制订的，同时还要结合吸气环境的空气条件和所用设备的特性进行考虑。•对于一般要求的低压无菌空气，可直接采用一般鼓风机增压后进入过滤器，经一、二次过滤除菌而制得。•而一般的深层通气发酵，除要求无菌空气具有必要的无菌程度外，还要具有一定的压力，这就需要比较复杂的空气除菌流程。一、对空气除菌流程的要求•流程的设备：–主设备：空气压缩机–附属设备：要求尽量采用新技术，提高效率，减少设备，精简设备流程，降低设备投资、运转费用和动力捎耗，简便操作。•流程的制订应考虑：–地理、气候环境–设备条件二、空气过滤除菌流程的分析•发酵厂所使用的空气除菌流程，随各地的气候条件及设备条件不同而有很大的差别。•要保持过滤器有比较高的过滤效率，应维持一定的气流速度和不受油、水的干扰。—气流速度可由操作来控制；—要保持不受油、水干扰则要有一系列冷却、分离、加热的设备来保证空气的相对湿度在50~60％的条件下过滤。1，深层棉花、活性炭过滤器立式圆筒形，内部填充过滤介质，以达到除菌的目的。填充物顺序：孔板－铁丝网－麻布－棉花－麻布－活性炭－麻布－棉花－麻布－铁丝网－孔板第五节介质过滤除菌的设备•过滤器的尺寸主要是确定过滤器的内径D和有效过滤的高度，最后定出整个过滤器的高度尺寸。过滤器的内径D可以根据空气量及流速求出：2，滤纸过滤器（flatfiberpaperfilter）结构：筒身、顶盖、滤层、夹板、缓冲层3，金属过滤器（1）过滤器外壳图外壳滤芯接口图外壳示意图（2）预过滤器气体预过滤器结构图（单芯）气体预过滤器结构图（多芯）气体预过滤器外壳图（3）过滤系统•过滤系统由金属过滤器、预过滤器及蒸汽过滤器组成。•预过滤器的作用是将空气前处理系统中的铁锈等杂物进行预滤。•蒸汽过滤器则是阻挡蒸气管路中的锈蚀物和锅炉污垢等杂质。•上述二种过滤器的功能是保护金属过滤器，延长其使用寿命。（4）主要技术参数•过滤效率：99.9%•过滤微粒直径≥0.2μm•过滤介质：预过滤器为中空玻璃纤维或高效过滤纸，蒸汽过滤器为聚四氟乙烯,金属过滤器为金属粉末镍冶炼而成。•最大工作压力：0.8MPa•工作温度：预过滤器≤130℃蒸汽过滤器≤130℃金属过滤器≤130℃•气体阻力：在额定流量下，进口压力0.1MPa时，初始压降小于0.01MPa。5，膜过滤（1）示意图（2）系统组成•蒸汽过滤器•预过滤器（粗）•除菌过滤器（精）•形式：以管式、袋式、折叠式为主，也可以是填充床式、浮动床式的过滤器，以及离心机、真空机等过滤器材。•预过滤器一般选用深层过滤器，在使用过程中要求有低的压降、高的容尘量和变动幅度小的过滤精度和效率。•过滤介质：玻璃纤维复合毡（聚丙烯纤维复毡）。•技术参数：–过滤精度:0.3-0.5μm–过滤效率:95%-99.9%–初始压差:≤0.005MP–工作温度:≤80℃–可耐最大压差:0.08MPa预过滤器除菌过滤器•形式以板框式、管式、折叠式为主•过滤介质：微过滤膜（聚偏氟乙烯膜、聚四氟乙烯膜、聚砜膜、聚酰胺膜等。）•除菌过滤应具备的特点：①高的过滤精度;②大的通过量;③能耐反复的消毒操作;④强的亲水性或疏水性;⑤足够的使用强度。•技术参数–过滤精度：0.01μm–过滤效率：99.9999%–工作温度：60°C–可耐最大压差：0.4MPa（25°C，正向）–蒸汽灭菌：125°C±2°C，每次30min，可达160次•各级过滤的配置–各级过滤的配置问题主要有通过量与精度两个方面，不同的物料处理流程是有区别的。–例如：在无菌空气的处理中，压缩机的前置过滤器精度一般为＞5μm，压缩机后的除油过滤器，出气含油量要求≤3×10~6mg/ml，总过滤器的过滤精度一般为0.5μm，过滤效率95%左右，预过滤器的过滤精度为0.3μm，过滤效率约99%，除菌过滤器的精度为0.01μm，过滤效率99.9999%以上。•消毒问题–滤芯（器）消毒是一个日常操作工序。–滤芯常见的消毒方法有蒸汽、热水和化学试剂消毒三种。–蒸汽消毒要注意选择饱和蒸汽，一则是可以可靠杀死细菌，二则是可通过控制压力来调节温度。蒸汽消毒对于疏水滤芯来说相对是简单的，但对亲水滤芯特别是膜材料耐温度不高的滤芯来说，操作方法是至关重要的。空气过滤器的操作要点1•为了使空气过滤器始终保持干燥状态，当过滤器用蒸气灭菌时，应事先将蒸汽管和过滤器内部的冷凝水放掉，灭菌蒸汽的压力应保持在0.17~0.2MPa(表压)。•开始时先将夹套预热，然后将蒸汽直接冲入介质层中：小型过滤器的灭菌时间约为半小时，蒸汽从上向下冲；大型过滤器的灭菌时间约为lh，蒸汽一般先从下向上冲半小时，再从上向下冲半小时。•过滤器灭菌后应立即引入空气，以便将介质层内部的水分吹出，但温度不宜过高，以免介质被烤焦或焚化。蒸汽压力和排气速度不宜过大，以避免过滤介质被冲翻而造成短路。•在使用过滤器时，如果发酵罐的压力大于过滤器的压力(这种情况主要发生在突然停止进空气或空气压力忽然下降)，则发酵液会倒流到过滤器中来。因此，在过滤器通往发酵罐的管道上应安装单向阀门，操作时必须予以注意。空气过滤器的操作要点2三、附属设备1，粗过滤器作用：是捕集较大的灰尘颗粒，防止压缩机受磨损，同时也可减轻总过滤器负荷。要求：过滤效率要高，阻力要小；否则会增加压缩空气的吸入负荷和降隐低压缩空气机的排气量。常用的粗过滤器有：布袋过滤填料过滤油浴洗涤水雾除尘2，空气贮罐作用：是消除压缩机排出空气量的脉动，维持稳定的空气压力，同时也可以利用重力沉降作用分离部分油雾。贮罐的大小可按下面的经验公式计算：两种型号的无油润滑空气压缩机贮气罐1-安全阀2-压力表3-空气入口4-排污阀5-人孔6-空气进口3.气液分离器：旋风分离器的结构与操作原理构造：进气管、上筒体、下锥体和中央升气管等颗粒在随气流旋转过程中，受到的离心力大，故逐渐向筒壁运动，到达筒壁后沿壁面落下，自锥体排出进入灰斗。净化后的气流在中心轴附近范围内由下而上做旋转运动，最后经顶部排气管排出。通常，将下行的螺旋形气流称为外旋流，上行的螺旋形气流称为内旋流。内、外旋流的旋转方向相同。外旋流的上部是主要除尘区。操作原理：含尘气体由进气管进入旋风分离器后，沿圆筒的切线方向，自上而下作圆周运动。4，空气冷却器立式列管式热交换器沉浸式热交换器喷淋式热交换器沉浸式蛇管换热器立式列管式热换热器一、介质过滤除菌流程（一）空气除菌流程的要求设备要求尽量采用新技术，提高效率，减少设备，精简设备投资、运转费用和动力消耗，简便操作。流程的制订就根据所在的地理、气候环境和设备条件而考虑。第二节空气介质过滤除菌设备制备无菌空气的大致过程（二）空气除菌流程无菌空气空气高空取气管除尘器空气压缩机贮气罐一级冷却器油水分离器二级冷却器除雾器加热器过滤器（二）空气除菌流程•1.空气压缩冷却过滤流程空气压缩冷却过滤流