➢生物工业生产需要洁净的环境、适宜的空气温 度和空气压强。
洁净空间：指空气中微粒受控制的空间。
洁净度级数(英制)：每1ft3空气中，粒径大于等 于0.5μm的最大允许粒子数。
洁净度级数(国际制)：每1m3空气中，粒径大于 等于0.5μm的最大允许粒子数的常数对数值。
1立方英尺=1（ft3）=0.0283立方米（m3）=28.317升（liter）
• 对于沉浸式和喷淋式换热器，在设 计时应保证一定的空气流速，一般选 择空气流速为 5～10m／s。
空气除菌及调节设备
（七）气液分离器
• 气液分离器是将空气中被冷凝成雾状的水雾 和油雾粒子除去的设备。
• 常用的有旋风式和填料式。 • 旋风式称做旋风分离器，是利用气流从切线
方向进入容器时在容器内形成旋转运动时产生 的离心力场来分离重度较大的微粒。 • 填料式分离器又称除雾器，是利用填料的惯 性拦截作用，将空气中的水雾和油雾分离出来。
• 布袋过滤结构最简单，只要将滤布缝制成与
骨架相同形状的布袋，紧套于焊在进气管的骨架 上，并缝紧所有会造成短路的空隙。 • 它的过滤效率和阻力损失要视所选用的滤布特 性和过滤面积而定。 • 布质结实细致，则过滤效率高，但阻力大。 • 最好采用毛质绒布效果较好，现多采用合成纤 维滤布。
空气除菌及调节设备
空气除菌及调节设备
4.冷热空气直接混合式空气除菌流程
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•利用热空气加热冷空气的除菌流程
利用热空气加热冷空气的除菌流程
1-高空采风 2-粗过滤器 3-空压机 4-热交换器 5-冷却器 6、7-旋风分离器 8-空气总过滤器 9-空气分过滤器
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冷热空气直接混合式空气除菌 流程
空气除菌及调节设备
旋风分离器
• 旋风分离器的优点是 结构简单，制造方便
• 总的要求是： ①旋风分离器的直径
不要太大。 ②进口的气流速度要
适当。
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①旋风分离器的直径不要太大。
原因：气流旋转运动所产生的离心力与 分离器半径成反比。
要分离的空气量大时，可采用多个分 离器并联。
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• 此流程适用于中等湿含量的地区。
• 其特点是：可省去第二冷却分离设备和 空气再加热设备，流程比较简单，冷却水 用量较少，利用压缩空气的热量来提高空 气温度。
• 但此流程的空气冷却温度和空气分配比 的关系随所吸取空气的参数而变化，常常 需要进行具体的计算而给予调节。
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空气过滤除菌实用化流程
10000
350000
M5.5
100000
100000
3500000
M6.5
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3.1.2空气除菌流程
• 1．空气压缩冷却过滤流程
• 此除菌流程是一个设备较简单的空气除菌 流程，它由压缩机、贮罐、空气冷却器和 过滤器组成。
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➢空气除菌流程
• 空气压缩冷却过滤流程
过滤空气
旋风分离器
• 旋风分离器的设计计算，一般是采用实验为基础的 比例设计，先计算分离器的进口截面积，再按所选 定的分离器型式的尺寸比例计算出各部位的尺寸。
• 旋风分离器的直径D可以用下式估算：
式中 D—旋风分离器直径，m qv—通过旋风分离器的空气流量，m3/min
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旋 风 分 离 器
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（2）往复式空气压缩机
• 往复式空气压缩此出口压力不够稳定。
• 因气缸内要加入润滑活塞用的润滑油， 使空气中带进油雾。
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油雾的影响
（1）传热系数降低，给空气冷却带来 困难；
（2）油雾带入过滤器会堵塞过滤介质 的纤维间隙而增大空气压力损失；
旋 风 分 离 器
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3．前置高效过滤除菌流程
1.高效过滤器 2.空压机 3.贮罐 4.冷却器 5.丝网分离器 6.加热器 7.过滤器
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前置高效过滤除菌流程
• 高效前置过滤除菌流程的特点是无菌 程度高。
• 高效前置过滤器采用泡沫塑料（静电 除菌）和超细纤维纸串联使用作过滤 介质。
布袋过滤
• 一般来说气流速度越
大，则阻力越大，且过滤 效率也低。
• 气流速度一般为2～ 2.5 m3/（m2·min）， 空气阻力大约为600～ 1200Pa。
• 滤布要定期清洗，以 减少阻力损失和提高过滤 效率。
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水雾除尘装置
油浴洗涤空气装置
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（三）前置预过滤器
空气压缩冷却过滤流程
1-粗过滤器 2-空气压缩机 3-贮罐 4-冷却器 5-过滤器
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空气压缩冷却过滤流程
• 它只能适用于那些气候寒冷、相对湿度 很低的地区。
• 这种流程在使用蜗轮式空气压缩机或无 油润滑空压机的情况下效果是好的。
• 采用普通空气压缩机时，应加装丝网分 离器先将油雾除去。
（3）油雾粘附在纤维表面形成微生物 微粒穿透过滤层的途径，降低过滤效率。
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往复式空气压缩机
• 选用无油润滑的往复式
压缩机也可解决油雾的污 染和影响。 • 目前许多工厂采用一种 简易的方法，将现有的L 型往复式空气压缩机拆除 气缸供油管道，改装由二 硫化钼氟塑料制成的自润 滑活塞环。
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2020/11/24
空气除菌及调节设备
3.1 空气除菌设备
3.1.1 空气除菌 意义：保证纯种培养，杀死或除去空气中的
微生物，满足发酵工业的要求。 空气含菌量的测定：过滤法、撞击法、沉降
法、简易定量测定法、光散射粒子计数法 除菌方法：辐射杀菌、加热杀菌、静电除菌、
介质过滤除菌
空气除菌及调节设备
空气除菌及调节设备
• 往复式空气压缩机有单缸、多缸之分，多缸中 又有V形、W形、L形、H形对置式等气缸排列式。
• 若以出口压力来分类，往复式空气压缩机可分 成高压（8～100MPa）、中压（1～8MPa） 及低压（1MPa以下）之分。
• 目前国内生产的低压往复式压缩机大多是双缸 二级压缩的。
• 双缸二级压缩机又以L形的设计最为普遍。 • 生物工业生产，常把二级压缩机的高压气缸改
粗
亚
过
高
滤
效
层
过
滤
层
绒布 或聚氨酯泡沫塑料
流速≤0.5m/s
无纺布 流速0.2~0.5m/s
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（四）空气压缩机
•
根据全厂发酵工艺所需的空气流量、 克服压缩空气输送过程的阻力和克服 发酵罐的液柱高度所需的压强来选用 空气压缩机型号。 提供生产用的空气有0.2～0.3Mpa压力 （低压压缩空气）。
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空气除菌及调节设备
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（五）空气贮罐
• 作用：
1.消除压缩机排出空气量的脉冲，维持稳 定的空气压力；
2.让高温的空气在贮罐里停留一定的时间， 起到空气的部分杀菌作用
3.利用重力沉降作用分离部分油雾。 • 大多数是将贮罐紧接着压缩机安装。
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空气贮罐
• 螺杆式压缩机分单杆压缩机和 双螺杆压缩机。
• 这类压缩机是整机安装，占地 面积小，压缩空气中不含油雾 且排气平稳。
• 因其维护保养技术要求比较高， 适合大中型发酵企业采用。
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大型空气压缩机
•空气压缩机为定型产品，可根据工艺要求的风量、风压 及其他性能参数，从空气压缩机的产品目录中选择定购。
交换器、喷淋式热交换器等。 • 设计时应采用恰当的措施来提高它的给热系数。
最好办法是增加空气的流速。 • 在计算冷却器的热交换量时应注意，除了使压缩
空气冷却外，在析出水分的情况下还应加入水分 冷凝时所释出的汽化潜热。
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• 采用新型的板翘式热交换器以强制 流动的冷空气作为冷却介质，传热系 数最大可达1260kJ/（m2·h·℃）。
1美加仑(gal)= 3.785升 1英加仑(gal)= 4.546升
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空气洁净级数
空气洁净 粒径≥0.5μm的最 级数(英制) 大微粒数（个/ft3）
粒径≥0.5μm的 最大微粒数（个 /m3）
空气洁净 级数(国际)
100
100
3500
M3.5
1000
1000
35000
M4.5
10000
• 旋风分离器对于分离10μm以上的微 粒效率较高，但对10μm以下的微粒分离 就比较困难。
• 一般冷凝水雾粒的大小为 10～200μm，可 选用旋风分离器进行分离
• 旋风分离器的压头损失通常是500～ 2000Pa。
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填料分离器
• 填料分离器是利用各种填料如焦炭、活性炭、瓷 环、金属丝网、塑料丝网等的惯性拦截作用分离空 气中水雾或油雾，起着进一步净化气体的作用。
• 涡轮式空气压缩机输气量大，输出 空气压力稳定，效率高，设备紧凑， 占地面积小，无易损部件，获得的 空气不带油雾。
• 适用于生物工业的是低压涡轮空气 压缩机，出口压力一般为0.25～ 0.5MPa。
• 低压涡轮空气压缩机有单级的和 多级的，后者还可分段。
• 输气量＞100m3/min，最大 12000m3/min。
1.粗滤器 2.空压机 3.空气贮罐 4.沉浸式空气冷却器 5.油水分离器 6.二级空气冷却管 7.除雾器 8.空气加热器 9.空气过滤器 10.金属微孔管过滤器（或上接纤维纸过滤器）
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第三节 压缩空气预处理系统的设备设计
（一）吸风塔
吸风塔的高度 ＞10m。 吸风塔内的空 气流速不能太 快。≤8m/s