二 空气中微生物的分布
空气中含有的微生物依附于尘埃、微粒及细微的水滴 上。
► 尘埃粒子—粗过滤器（进入空压机之前）； ► 水蒸汽—随空气冷却成水滴分离(除水)； ► 油滴－压缩空气含有空气压缩机的油滴(除油)。
三 发酵对空气无菌程度的要求
三 发酵对空气无菌程度的要求
• 只要将空气中含有0.3μm以上的微粒全部除掉，就可认为是无 菌空气，也就是无菌空气的标准。
► 如果采用蒸汽或电热来加热大量的空气，以达到灭菌 目的，这样太不经济。
► 利用空气压缩时产生的热进行灭菌对于无菌要求不高 的发酵来说则是一个经济合理的方法。
丙酮丁醇、淀粉酶等发酵生产
一 热杀菌法
一 热杀菌法
压缩比=6，空气预热到60℃(T1)再进入压缩机，多变指数 取m=1.25。计算T2
二 静电除尘法
原理：利用静电引力来吸附带电粒子而达到除尘灭菌 目的。
二 静电除尘法
优点：效率高(1μm微粒去除率达 99%以上)、能耗少(处理1000m3空 气耗电0.4-0.8kWh)、空气阻力小 (10-30 mmH2O)。
缺点：一次投资费用高、制造安 装复杂、维修严格。
主要应用于化工、冶金领域
1-钢丝（电晕电极）；2-钢管 （沉淀电极）；3-高压绝缘瓷瓶； 4-钢板；5-空气出口；6-封头； 7-钢板；8-法兰；9-空气出口。
提纲
第一节 无菌空气的标准 第二节 空气除菌方法 第三节 过滤除菌原理及设计 第四节 压缩空气的预处理及设备
索菲特除菌过滤器(SZ-15G-1)--(浙江)
第一节 无菌空气的标准
一 无菌空气的概念
无菌空气。
► 发酵工业应用的“无菌空气”是指通过除菌处理使空 气中含菌量降低在一个极低的百分数，从而能控制发 酵污染至极小机会。此种空气称为“无菌空气”。
在阴雨天气或环境污染比较严重时，空气中也会悬浮 大量的活力较强的微生物，它进入培养物的良好环境 后，只要很短的调整期，即可进入对数生长期而大量 繁殖。
影响因素是比较复杂的，需要根据具体情况而订出具 体的工艺要求。
一般按染菌机率为10-3。来计算，即1000次发酵周期 所用的无菌空气只允许1~2次染菌。
1 直接拦截 (1) 颗粒大于孔径。
微粒随气流通过滤层时，滤层纤维所形成的网格阻碍 气流直线前进，使气流无数次改变运动速度和运动方 向，绕过纤维前进。这些改变引起微粒对滤层纤维产 生惯性冲击、重力沉降、阻拦、布朗扩散、静电吸引 等作用而将微粒滞留在纤维表面上。
一 纤维介质深层过滤除菌的原理
主要是纤维介质截获颗粒的机理。
（一）惯性撞击截留作用 （二）拦截截留作用 （三）布朗扩散截留作用 （四）重力沉降作用 （五）静电吸附作用
三 过滤除菌法
目前普遍采用的方法，采用定期灭菌的干燥介质来阻截流 过的空气中所含的微生物，从而制得无菌空气。
常用的过滤介质： ► 棉花、活性炭或玻璃纤维、有机合成纤维、有机和无 机烧结材料等。
第三节 过滤除菌原理、设计及计算
过滤介质按孔隙大小分两类：
• 绝对过滤介质：空隙小于细菌和孢子，当空 气通过时，微生物被阻留在介质的一侧。
绝对过滤介质
深层过滤介质
1、 棉花纤维、玻璃纤维、合成 纤维和颗粒状活性炭(需填充一 定厚度)
深层过滤介质
2 、超细纤维滤纸、金属 烧结板(无需填充很厚)
一 纤维介质深层过滤除菌的原理
目前发酵工厂采用的空气过滤设备大多数是深层过滤 器和玻璃纤维过滤纸过滤器，所用的过滤介质一般是 棉花、活性炭，也有用玻璃纤维、焦炭和超细玻璃纤 维、尼龙等。
将聚乙烯醇(PVA)与甲醛缩合，制成多孔的聚乙烯醇缩甲 醛树脂(PVF)，经过耐热处理制成孔径小于0.3μm的滤膜。
• 深层过滤介质：孔隙大于微生物（用得较多） 棉花、玻璃纤维、合成纤维、活性炭、超细纤维滤纸、 金属烧结板
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
生物制药工程设备
《生物制药工程设备》
空气除菌及设备
工厂的灭菌设备(青岛)
空气除菌是需氧发酵的重要环节。发酵周期越长，对 无菌空气的需求越多。
► 以一个50m3发酵罐为例，若装料系数为0.7，如果要求 每立方米发酵液每分钟通气0.8m3，培养周期为170h， 那么每个周期需要通入无菌空气达2.86×105m3。
二 空气中微生物的分布
空气中的含菌量随环境不同而有很大差异。
► 一般干燥寒冷的北方空气中的含菌量较少，而潮湿温 暖的南方则含菌量较多；
► 人口稠密的城市比人口少的农村含菌量多； ► 地面又比高空的空气含菌量多。
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。
三 发酵对空气无菌程度的要求
各种不同的发酵过程，由于所用菌种的生长能力强弱、 生长速度快慢、发酵周期长短及培养基中pH的差异， 而对空气除菌的要求一般也不一样。
酵母培养
氨基酸、抗生素 发酵、细胞培养
除菌要求低 除菌要求高
三 发酵对空气无菌程度的要求
一般悬浮在空气中的微生物，大多是能耐恶劣环境的 孢子或芽孢，繁殖时需要较长的调整期。
被过滤的气溶胶中微生物的粒子很小，一般只有 0.5~2μm，深层过滤所用的过滤介质--棉花的纤维直 径一般为16~ 20μm，填充系数为8％时，棉花纤维所 形成的孔隙为20~50μm；超细玻璃纤维滤板因纤维直 径很小，为1~1.5μm，湿法抄制紧密度较大，所形成 的网格孔隙为0.5~5μm。
过滤机理比较复杂。以纤维介质为例。
四 空气含菌量的测定
四 空气含菌量的测定
粒子计数器测定法：利用微粒对光线有散射作用的原 理来测定粒子的大小和含量。
四 空气含菌量的测定
固定膜采样法：采样时间不限，每小时空气取样可达 2m3，可用于压缩空气中微生物含量的监测。
第二热的，但温度足够高也能 将它破坏。例如悬浮在空气中的细菌芽孢在218℃下 24s就被杀死。