无菌性发酵空气过滤器原理是什么（无菌空气过滤系统）
无菌发酵空气过滤器原理介绍(缺点、特点、技术)
一、空气消毒法。
1.加热消毒法。
加热消毒效果好且可靠。孢子虽然具有耐热性，但在218℃下24秒内就能被破坏杀死。而用蒸汽或电力加热大量空气来达到杀菌的目的，需要消耗大量的能源和大量的换热器，不经济。
2.辐射消毒法。
理论声波、高能阴极射线、X射线、γ射线、β射线、紫外线均可用于空气杀菌，其杀菌机理起到破坏微生物菌体内蛋白质活性的作用，但设备投资高，在发酵工业中应用较少。
目前，无菌室主要采用紫外线、医院手术室等空气对流小的环境进行消毒，但消毒效果差，消毒时间长。通常需要结合甲醛蒸汽消毒或苯酚喷洒来保证无菌室的高度无菌。
3.化学消毒。
溶解少量杀菌剂(如苯酚、环氧乙烷、重金属盐等。)于水中，使空气能通过消毒液或喷入空气中，以消灭空气中的微生物。灭菌后空气引入的杀菌剂也能杀死或抑制发酵罐内的微生物，从而影响发酵效果。所以用化学灭菌法产生无菌空气后，要除去杀菌剂中的水蒸气和雾气，这在发酵工业中很少使用。
4.静电灭菌。
其特点是能耗低，处理1000m3空气只需0.4-0.8kW的功率，空气压头损失约400-2000Pa。1微米的集尘率可达99%以上。
缺点是装置规模较大，对小于1微米的颗粒效率不明显。但由于其设备投资高，在发酵工业中应用较少。
5.过滤并灭菌。
发酵法制备的无菌室广泛应用于介质过滤灭菌。它利用过滤介质定期消毒，阻断微生物在空气中流动，从而获得无菌空气。
目前，无菌室主要采用紫外线、医院手术室等空气对流小的环境进行消毒，但消毒效果差，消毒时间长。通常需要结合甲醛蒸汽消毒或苯酚喷洒来保证无菌室的高度无菌。
普通过滤材料:棉布、活性炭、玻璃纤维、有机合成纤维、石棉滤板等烧结材料(烧结金属、烧结陶瓷、烧结塑料等。).最开始是用棉纱做过滤材料，后来逐渐取代了玻璃纤维。目前，PVA过滤器正逐渐取代常规过滤器。
第二，过滤杀菌机制。
1.惯性碰撞的滞留效应。
滤网中的过滤层由无数纤维交织而成。当纤维直径减小时，堆积密度增加，导致具有更多层的致密网格，纤维之间的间隙越小。当含有微生物和其他颗粒的空气通过过滤层时，它只能通过纤维之间的间隙。在过滤层中，由于纤维的交错排列，空气被迫不断改变流向和速度，从而穿过过滤层。当颗粒随气流以一定速度垂直于纤维方向运动时，空气阻力改变方向，绕过纤维，但由于颗粒的惯性，运动方向不能及时改变。当颗粒随主导气流向前运动时，由于摩擦力直接冲到纤维表面并粘附在纤维表面。
2.保留的截取。
在一定的流速下，颗粒不会因惯性碰撞而停留在纤维表面，从而降低杀菌效率。但随着空气流量的不断降低，纤维对颗粒物的去除效率会有所提高。
当微粒在低速气流中缓慢接近纤维时，微粒所在的主气流被纤维阻挡，流向发生变化，绕过纤维，在纤维周围形成边界滞止区。滞后区的气流速度较慢，进入该滞留区的颗粒缓慢接近并接触纤维，从而被粘住并滞留。
3.布朗扩散效应。
当空气流速很小时，直径很小的颗粒会产生不规则的直线运动，这种运动称为布朗扩散。当布朗气速较大，纤维间距较大时，纤维间距较大，但在很小的气速和很小的纤维间距下，布朗扩散使颗粒与纤维之间的接触滞留大大提高了其吸附效率。
4.重力沉降效应。
重力沉降是一个稳定的分离过程。当颗粒的重力大于气流的牵引力时，颗粒容易沉降。在单次沉降的情况下，大颗粒比小颗粒起的作用明显，而小颗粒只有在气流速度很慢的情况下才起作用。通常配合拦截，即在纤维的边界滞留区，颗粒的沉降可以提高拦截效果。
5.静电吸附。
干气与非导体材料的相对运动摩擦会产生感应电荷，对纤维和树脂，尤其是某些合成纤维产生处理作用。大部分微生物粒子都带不同的电荷，这些带电粒子会被带相反电荷的物体吸引而下沉。另外，表面吸附属于这一类。比如活性炭的过滤效率大多是表面吸附。
3.空气过滤灭菌过程。
1.两段冷却加热灭菌工艺。
这是一个比较完善的空气杀菌工艺，适用于各种气候条件，能充分分离油水，使空气达到较低的相对湿度，从而提高过滤效率。
特点:二次冷却，二次分离，适当加热。特别是潮湿地区，其他地区可以因地制宜，在加工过程中适当增加或减少设备。
2.冷热空气直接混合空气杀菌工艺。
从储罐出来后，压缩机分为两部分。一部分进入冷却器，冷却到低温，经分离器分离，再与另一部分未经处理的高温压缩空气混合。
特点:可以省去二次冷却分离设备和空气加热装置，工艺比较简单，用压缩空气加热分水后的空气，冷却水量少。在中湿地区可以使用，但不适用于空气湿度大的地方。
3.高效过滤网空气杀菌工艺。
通过压缩机的吸入，空气在进入空压机前经过中效过滤器和高效过滤器的过滤，从而降低了主过滤器的负荷和空压机的磨损。
特点:高效预过滤设备可对空气进行多次过滤，从而获得较高的无菌度，达到99.99%。
高效预滤器采用泡沫(静电杀菌)和超细纤维纸串联作为过滤介质。
4.用热空气加热冷空气的过程。
通过压缩热空气和冷空气的交换，冷空气的温度升高，相对湿度降低。最好使用涡旋空压机或无油润滑空压机，但使用普通空压机时，油雾会污染过滤网。此时，应安装一个筛网分离器，以在油雾进入过滤器之前将其清除。
4.空气净化处理装置。
1.抽吸塔。
高空作业时，含尘量小于1mg/m3，故高度≥10，吸入室内装有泡沫介质的粗滤器。
2.预过滤。
初级过滤装置位于空气压缩机的前面，其作用是吸收较大的尘粒，防止压缩机损坏，减少过滤网的总负荷。过滤器一般要求过滤效率高，阻力小，否则会增加空压机的吸入量，减少空压机的排放量。
它看起来像一个容器，里面有两层过滤介质。前通道为粗过滤层，后通道为次高效过滤层。常见的有:袋式过滤器、填料过滤器、水雾除尘、油浴清洗等。油浴清洗除尘因为油泡沫过多影响了空气质量，已经不再使用。
3.空气压缩机。
往复式空气压缩机:抽吸并压缩空气，使气缸内的活塞往复运动。缺陷、压力波动、油污染。
涡轮式空气压缩机:由电动或蒸汽涡轮驱动，涡轮的速度产生空腔吸力。排气均匀，无油污。不需要安装储气罐。但是技术上对安装维护的要求非常高。
螺杆式空气压缩机:利用高速旋转的螺杆在气缸内瞬间形成一个气腔，气腔内的空气通过螺旋运动被压缩输出。安装占用空间小，压缩空气无油雾，气流稳定。但是对维护的技术要求比较高。
4.储气罐。
储气罐的功能:
(1)消除脉动，保持罐内压力稳定；
(2)在罐中沉淀一些颗粒；
3)保温消毒。
5.空气冷却器。
竖管换热器:冷却水可在管道内或管道外运行，可采用2-4程换热器。冷却水流速为0.5-3米/秒，空气流速为2-15米/秒..
喷淋热交换器:空气速度5-
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