Курс лекций для студентов специальности -48 02 01 «Биотехнология» Минск 2014 034)
жүктеу/скачать 1,87 Mb. Pdf көрінісі
|
| Свойства фильтрующих материалов
Материал Диаметр волокон или пор, мкм Масса 1 м 3 , кг Термо- стой- кость, С Гидравличес- кое сопро- тивление, Па Эффектив- ность по мас- ляному туману, % Стекловолокно 2,5–3,0 0,40 400 8 98,56 Базальтовое супертонкое волокно 1 0,56 600 100 99,92 Картон базальтовый 1 0,30 150 61 99,93 Картон целлюлозный 20 0,36 150 59 94,10 Фторопласт 25 3,60 260 200 99,97 Полиэтилен 50 2,25 80 58 94,80 Поливиниловый спирт (фильтр «Эко», Япония) 25 1,07 150 139 99,00 Часть горячего воздуха охлаждается в воздушном (или водяном) теплообменнике до 30−35 С, в результате чего конденсируются со- держащиеся в воздухе водяные пары. Конденсат удаляется из систе- мы, и общее содержание влаги в воздухе уменьшается на 50−70%. Ре- сивер сглаживает колебания расхода воздуха. В головном фильтре воздух очищается от микробных клеток не менее чем на 98% (число клеток не должно превышать 10 на 1 м 3 очищенного в фильтре возду- ха). Окончательная стерилизующая очистка воздуха осуществляется в индивидуальных фильтрах тонкой очистки (ФТО), которыми осна- щен каждый ферментатор. Фильтры каждой ступени очистки воздуха имеют различное устройство. На стадии предварительной очистки используют кассет- ные сухие (или промасленные) фильтры. Единичный фильтр имеет прямоугольный корпус с площадью рабочего сечения 0,22 м 2 , в кото- ром закреплены 10−15 слоев гофрированной стальной сетки (фильтр Рекке). Пропускная способность фильтра – 1540 м 3 /ч. Из единичных фильтров можно собрать фильтрующие панели любой производи- тельности по очищаемому воздуху. Пылеемкость и производитель- ность фильтров увеличиваются, если стальные сетки покрывают мас- ляной пленкой. Но регенерация масляных фильтров требует значи- тельных затрат ручного труда. Мельчайшие капельки масла уносятся воздухом в виде тумана, воздух приобретает запах, что часто недопу- стимо в микробиологических производствах. 17 Рис. 3.1. Технологическая схема очистки и стерилизации воздуха: 1 – воздухозаборник; 2 – фильтр предварительной очистки; 3 – нагнетатель воздуха; 4 – воздушный холодильник; 5 – влагоотделитель; 6 – ресивер; 7 – подогреватель; 8 – головной фильтр; 9 – индивидуальный фильтр 18 На заводах большой мощности отдают предпочтение рулонным ав- томатическим фильтрам (рис. 3.2) производительностью 20−120 тыс. м 3 /ч, в которых фильтрующий материал в виде упругого слоя из стеклово- локна поступает непрерывно с малой скоростью (или периодически через определенные паузы в автоматическом режиме) с одной катуш- ки, а загрязненный наматывается в таком же режиме на другую. Один рулон может быть рассчитан на работу в течение года. Воздух 3 2 1 4 Рис. 3.2. Рулонный фильтр: 1 – чистый рулон; 2 – фильтрующий слой; 3 – опорная решетка; 4 – рулон отработанного фильтрующего материала Головной фильтр (рис. 3.3) представляет собой вертикальную ци- линдрическую емкость со съемной крышкой и установленными внутри опорной (нижней) и прижимной (верхней) решетками, между которыми помещается волокнистый фильтрующий материал − стекловолокно или базальтовое волокно (или слои из этих волокон). Базальтовое волокно получают из магматической горной породы, оно отличается более вы- сокой термостойкостью, большей механической прочностью и мень- шим раздражающим действием на кожу человека. Производительность типовых головных фильтров по воздуху 110, 380 и 550 м 3 /мин. При набивке фильтра используют средства индивидуальной за- щиты, а фильтрующий материал смачивают водой, чтобы уменьшить пыление. После набивки фильтр стерилизуют острым паром при тем- пературе 125−135 С в течение 1,5−2,0 ч, а затем подсушивают горя- чим очищенным воздухом в течение 3 ч. В процессе эксплуатации го- ловные фильтры стерилизуют не реже 1 раза в месяц, а перенабивку фильтров производят не реже 1 раза в год (фильтрующий материал не 19 регенерируется). При проектировании обязательно предусматривают резервный головной фильтр. Рис. 3.3. Головной фильтр: 1 – опорная решетка; 2 – фильтрующий материал; 3 – прижимная решетка; 4 – паровая рубашка Фильтры тонкой очистки (рис. 3.4) устанавливают к каждому ферментатору. Они обеспечивают стерильность воздуха. В последние годы получили распространение ФТО со сменными фильтрующими элементами, изготовленными из фторопласта, базальтового картона, многослойной термостойкой ткани. Рис. 3.4. Фильтр тонкой очистки: 1 – фильтрующий элемент; 2 – прижимная пластина; 3 – шток; 4 – гайка 20 Перспективно использование фильтрующих патронов из металло- керамики, прессованного металлического порошка (нержавеющая сталь, титан). Конструкция фильтров позволяет быстро заменить фильтрую- щий элемент, имеющий небольшие размеры (диаметр 200–400 мм, вы- сота 400−800 мм). ФТО стерилизуется острым паром одновременно со стерилизацией ферментатора перед каждой загрузкой аппарата. Типовой ряд фильтров − ФТО-60, ФТО-100, ФТО-500, ФТО-750, ФТО-1000, ФТО-2000, где цифры указывают производительность по воздуху (м 3 /ч). Температура воздуха на выходе из ФТО должна составлять 40−60 С. При необходимости очищаемый воздух подогревается в теплообменнике (см. рис. 3.1). Повышенная температура воздуха в совокупности с операцией частичного удаления из сжатого воздуха водяных паров должна исключить конденсацию влаги в головных и индивидуальных фильтрах, так как при увлажнении фильтрующего материала резко снижается эффективность очистки воздуха. Удаляемый из ферментатора воздух имеет влажность около 100% и содержит капельную влагу в количестве 40−60 г/м 3 , содержащую живые клетки микроорганизмов – продуцентов биологически актив- ных веществ. Современные требования охраны труда и окружающей среды предписывают очистку отработанного воздуха от микробных клеток перед выбросом в атмосферу. Отделение от воздуха капельной влаги приводит к удалению с жидкостью до 90% микробных клеток. В связи с этим на практике для очистки отработанного воздуха применяют систему «циклон + фильтр сетчатый». Циклон выполняет функции каплеотделителя, а фильтр, представляющий собой многослойный тканевый патрон из тонких стальных нитей, обеспечивает доочистку воздуха. При очистке отработанного воздуха, имеющего высокую влаж- ность, хорошо зарекомендовали себя металлокерамические фильтры, которые применяются в виде парного автоматизированного комплек- са: один фильтр рабочий, другой – регенерируется продувкой паром. Переключение фильтров осуществляется в автоматическом режиме при увеличении гидравлического сопротивления фильтра до опреде- ленной (заданной) величины. Каждый ферментатор оборудуется авто- номной системой очистки отработанного воздуха, что исключает пере- дачу инфекции по коммуникациям из одного ферментатора в другой. |