Схема и аппаратура для промышленной системы очистки и стерилизации воздуха

Анастасия БТ-17-1Б

освобождение различных веществ, предметов от живых микроорганизмов. Среди физических факторов,

влияющих на рост и размножение микроорганизмов, наибольшее значение имеет температура.
Для стерилизации биореактора применяют пар под давлением. Внутри биореактора не должно быть "мертвых зон", недоступных для пара во время стерилизации. Стерилизации подлежат все клапаны, датчики, входные и выходные отверстия.
Стерильность обеспечивается и герметизацией биотехнологического оборудования, работающего в асептических условиях. Стерильная передача жидкости осуществляется через штуцеры парового затвора.
Очистка воздуха от микроорганизмов и аэрозольных частиц осуществляется через фильтры предварительной очистки (комбинированные глубинные фильтры -- бумага, картон, тканевые материалы), которые устанавливают на всасывающей линии перед компрессором.

калиброванных металлических порошков (бронзы, никеля, нержавеющей стали, титана) способами спекания,

прессования, прокатки; размер пор варьирует от 2 до 100 мкм. Металлокерамические фильтры стерилизуют при температуре 150 °С 50 мин. Они стойки к действию сильных кислот, щелочей, окислителей, спиртов, могут использоваться при температуре от -250 °С до +200 °С.
Преимущество металлокерамических фильтрующих элементов - простота регенерации, большой срок работы (5-10 лет). В отличие от волокнистых, нетканных и фторопластовых фильтров, зернистые металлокерамические материалы имеют неизменную структуру, химически инертны, поддаются любым методам стерилизации, отличаются высокой механической прочностью, просты в изготовлении.

Металлокерамические фильтры

осмотическое давление отрицательно влияет на биохимическую активность микроорганизмов. Повышение концентрации

солей задерживает развитие многих бактерий, однако есть виды, способные развиваться в присутствии концентрированных растворов солей, такие бактерии называют осмофильными (галофильными). Осмотическое давление в клетке регулирует цитоплазматическая мембрана. При высоком осмотическом давлении окружающей среды происходит плазмолиз. Плазмолиз явление обратимое, и если понизить осмотическое давление окружающего микроорганизмы раствора, вода поступает внутрь клетки и возникает явление, противоположное плазмолизу. Ультрафиолетовая компонента солнечного света является главной причиной гибели микробов в наружном воздухе.
Действие ультрафиолетовым и инфракрасным излучением
Стерилизация озоном. Механизм инактивации воздушной микрофлоры озоном очень похож на действие озона в воде. Сначала озон воздействует на оболочку микроорганизмов путем реакции с двойными связями липоидов. Затем, благодаря способности разрушать дегидрогеназы клетки, озон воздействует на ее дыхание. В результате нарушения проницаемости оболочки и изменения растворимости белков клетка лизируется. 

микроорганизмов - один из важных процессов создания асептических условий консервирования.
Стерильный

воздух необходим для следующих целей:

• заполнения резервуаров после их санитарной обработки перед загрузкой стерильным продуктом, во время загрузки, в период хранения и при выгрузке продукта (крупные стационарные резервуары):

• подачи в систему оборудования для фасовки стерильного продукта и герметизации банок при асептическом консервировании продуктов в потребительской таре;

•подачи в систему перефасовки полуфабрикатов из стационарных в транспортные резервуары и наоборот;

• удаления остатков дезинфицирующих веществ при санитарной обработке резервуаров и оборудования.

том числе микроорганизмов 0,8-10000 - 100000 на 1 м3. Среди

микроорганизмов обнаружены бактерии и их споры, актиномицеты и аспоргенные дрожжи, вирусы и др. Наименьшие размеры, за исключением вирусов, имеют бактерии, диаметр которых 0,5-2,1 мкм и длина до 26 мкм. Это требует при подготовке воздуха его стерилизации. Технологически и экономически оправданным является многоступенчатый способ продувания воздуха через волокнистые, зернистые или пористые материалы. Для больших расходов воздуха широко распространена технологическая схема, представленная на рис.2 Воздух на аэрацию в посевные и производственные ферментеры подается с помощью комрессора.
Перед сжатием воздух проходит через масляный или сухой фильтры, где осуществляется его очистка от механических примесей. Нагретый в процессе компреммирования сжатый давлением 0,3 МПа воздух охлаждается в теплообменнике. После ресивера воздух охлаждается в теплообменнике для конденсации влаги. Выходящий из ресивера воздух нагревается в кожухотрубном аппарате. Далее воздух проходит частичную очистку от микроорганизмов в фильтре грубой бактериальной очистки и полностью очищается от микроорганизмов в фильтре тонкой бактериальной очистки. Воздух, выходящий из ферментатора и инокулятора высушивается от влаги на фильтре, достигая расчетной допустимой концентрации микроорганизмов.

Рис.2 Промышленная схема очистки воздуха: 1 - фильтр; 2 - компрессор; 3 - теплообменник; 4 - влагоотделитель; 5 - ресивер; 6 - теплообменник; 7 - головной фильтр (схема Н.А. Войнова)

степени очистки технологического воздуха, подаваемого для аэрации при культивировании микроорганизмов-продуцентов

биологически активных веществ. Даже незначительное содержание посторонней микрофлоры в воздухе может привести к инфицированию и резкому снижению выхода продукта, так как при многосуточном цикле культивирования продуцента потребляется 50-80 тыс.м3/час воздуха.
В воздухе промышленных городов содержится пыль в концентрации от 5 до 100 мг/м3, что составляет 106-108 твердых частиц размером 5-150 мкм. Микроорганизмы осаждаются на частицах пыли, а также свободно витают в воздухе. Их содержание в воздухе зависит от времени суток, сезона и погоды и составляет до 2000 клеток в 1 м3. Свободно витающие вегетативные клетки быстро инактивируются, жизнеспособными остаются лишь споры. Состав микроорганизмов очень разнообразен, и величины микробных клеток неодинаковы. Определение размера клетки необходимо для обеспечения требуемой эффективности бактериальной очистки технического воздуха, которая осуществляется с помощью фильтрации.
В отечественной и зарубежной промышленности применяют различные типы фильтров. Процессы, приводящие к захвату частиц при фильтрации, делят на ситовые (с осаждением частиц при прямом касании, если размер просвета меньше диаметра  частицы) и неситовые, к которым относятся инерционное осаждение, диффузия, а также электростатическое притяжение.
Однако до очистки воздуха от клеток микроорганизмов, наиболее трудно поддающихся улавливанию, необходимо осуществить предварительную очистку воздуха от пыли и других механических частиц размером до 150 мкм.
Методами такой очистки являются методы с использваонием пенно-барботажных (рис.3), насадочных скрубберов, абсорберов, конденсаторов (рис.4) и др.

рис.4

рис.3