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介绍发酵无菌空气过滤器消毒灭菌的原理

  一,空气消毒的方法

  1.加热杀菌:加热杀菌是一种有效可靠的杀菌方法。虽然细菌孢子具有耐热性,但它们可以在218℃高温下在24秒内被破坏和杀死。然而,使用蒸汽或电来加热大量空气用于消毒目的是不经济的,这需要大量的能量和大量的热交换设备。

  2.辐射灭菌:理论上,声波,高能阴极射线,X射线,γ射线,β射线和紫外线可用于空气消毒。消毒机制被认为有助于破坏微生物中蛋白质的活性,但设备投资高,因此很少用于发酵工业

  紫外线主要用于无菌室,医院手术室等空气对流环境,但灭菌效率较低,灭菌时间较长,一般需要结合甲醛蒸汽消毒或苯酚喷雾,以确保无菌室具有较高的无菌性。

  3.化学灭菌:将少量杀真菌剂(如苯酚,环氧乙烷,重金属盐,钕等)溶解在水中,使空气通过或喷入杀菌剂溶液中,以破坏空气中的微生物。然而,灭菌后由空气引入的灭菌剂也会杀死或抑制在发酵罐中生长的微生物,从而影响发酵效果。因此,在通过化学灭菌生产无菌空气之后,必须除去由灭菌剂夹带的水蒸气和雾,因此它很少用于发酵工业。

  4.静电消毒:特点:能耗少,1000m3空气的处理仅消耗0.4-0.8kW;气头损失约为400-2000Pa;对于1μm的集尘效率高达99%。缺点是设备体积大并且颗粒的效率小于1μm。活动起着重要作用,但设备投资很高,因此在发酵工业中很少使用。

  5.过滤灭菌:介质过滤灭菌广泛用于发酵制备无菌空气。通过使用定期灭菌的过滤介质来阻挡流过空气的微生物来获得无菌空气。紫外线主要用于无菌室,医院手术室等空气对流环境,但杀菌效率较低,杀菌时间较长,一般需要结合甲醛蒸汽消毒或苯酚喷雾,以确保无菌室具有较高的无菌性。常用的过滤介质有:棉,活性炭,玻璃纤维,有机合成纤维,石棉过滤板等烧结材料(烧结金属,烧结陶瓷,烧结塑料等)。最初,棉花被用作过滤介质,并逐渐被玻璃纤维取代。聚乙烯醇(PVA)过滤器正逐渐被传统的过滤器取代。

  二,过滤灭菌的机理

  惯性碰撞保持

  1.过滤器中的介质过滤层与无数纤维交织,形成分层网格,交错排列。随着纤维直径减小,填充密度增加,形成的网格紧密并且层数大,并且纤维 – 纤维间隙更小。当具有诸如微生物的颗粒的空气通过过滤层时,它只能通过纤维和纤维之间的间隙。由于交错纤维的阻碍,空气被迫不断改变流动方向和通过过滤器的运动速度。当颗粒以一定的速度垂直于纤维方向移动时,空气被阻挡,即运动方向改变,纤维前进。由于颗粒运动的惯性,运动方向不能及时改变,并且引导气流前进,使得颗粒直接冲到纤维表面,由于摩擦粘附,停留在表面上纤维。

  2.拦截和保持当气流速度低于临界速度时,由于惯性碰撞,颗粒不能留在纤维上,这使得灭菌效率显着下降。然而,随着气流速度持续降低,纤维对颗粒的灭菌效率进一步提高。微生物颗粒直径非常小并且重量轻。当它们以低速气流缓慢流向纤维时,颗粒所在的主要气体流动线被纤维阻挡,改变流动方向,绕过纤维,并在纤维周围形成边界。停滞区。停滞区中的气体流速较慢,并且进入保留区的颗粒慢慢接近并接触待粘附和保留的纤维。

  3.布朗扩散具有小直径的粒子可以在具有小流速的气流中产生不规则的线性运动,称为布朗扩散。布朗扩散具有短的移动距离,并且在大的气体速度和大的纤维间隙中是无效的。然而,在小的气流速度和小的纤维间隙中,布朗扩散大大增加了颗粒尺寸。光纤接触保持机器,从而提高光纤捕获效率。

  4.重力沉降

  重力沉降是一种稳定的分离。当颗粒的重力大于气流的阻力时,颗粒易于沉降。在单重力沉降的情况下,大颗粒的作用明显优于小颗粒。它仅在气流缓慢时起作用。通常,它与拦截效果相配合,即在纤维的边界保留区域中,颗粒的沉降可以提高拦截和保持的捕获效率。

  5.静电吸附当干燥空气与非导体材料摩擦时,它会产生电荷,处理过的纤维和树脂,特别是一些合成纤维,更加显着。悬浮在空气中的微生物颗粒大多带有不同的电荷,这些带电粒子被相反电荷的物体吸引沉淀。此外,表面吸附也属于这一类。例如,活性炭的大部分过滤效率应该是表面吸附的影响。

  三,空气过滤灭菌过程

  1.两级冷却和加热灭菌过程这个过程是一个相对完整的空气灭菌过程,它可以适应各种气候条件,可以充分分离油水,并让空气到达低相对湿度进入过滤器,以改善过滤。效力。特点:两个冷却,两个分离,适当的加热。特别适用于潮湿区域,其他区域可根据当地情况适当增加或减少设备。

  2.冷热空气直接混合空气灭菌过程压缩空气从储罐后的两部分,其中一部分进入冷却器,冷却到较低温度,由水,油雾和另一部分未经处理的高温压缩分开空气混合。特点:二次冷却后可以节省分离设备和空气加热设备。该过程相对简单,在水分离后使用压缩空气加热空气,冷却水量很小。适用于中等湿度区域,但不适用于空气湿度较高的区域。

  3.高效的预过滤空气灭菌过程压缩机的抽吸功能首先用于有效过滤空气,然后进入空气压缩机,从而减少主过滤器的负荷和空气压缩机的磨损。特点:高效预过滤设备可以多次过滤空气,从而实现更高的无菌程度,高达99.99%。高效预过滤器使用泡沫(静电消毒)和微纤维纸串联作为过滤介质。

  4.通过热空气加热冷空气的过程压缩后的热空气与冷却的冷空气交换以升高冷空气的温度并降低相对湿度。这种方法使用涡轮空气压缩机或无油空气压缩机。效果很好。如果使用普通的空气压缩机,会导致油雾污染过滤器。此时,应安装金属丝网分离器以除去油雾然后进入过滤。

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