Очистка воздуха на биопредприятиях

План:

1. Механизмы фильтрации газов стр. 2

2. Фильтрующие материалы стр. 5

3. конструкция воздушных фильтров стр. 8

    - фильтры предварительной очистки воздуха стр. 8

    - фильтры тонкой очистки (головной) стр. 9

    - фильтры тонкой очистки (индивидуальный) стр. 12

4. Промышленная система очистки и стерилизации стр. 18

5. Стерилизация воздуха, выходящего из биореакторов стр. 22

Механизмы фильтрации газов

Важным технологическим процессом в биологических производ­ствах является очистка от механических включений и стерилизация воздуха, используемого для вентиляции цехов и боксов, передачи под давлением стерильных культуральных жидкостей и растворов, поддержания избыточного давления в стерильных емкостях. В значи­тельных количествах стерильный воздух используют для аэрации про­цесса культивирования. Отводимый из лабораторных и производ­ственных помещений отработанный воздух также подвергается очистке от присутствующих в нем микроорганизмов и контролируется на чистоту.

Основным требованием к техническим системам очистки и стерилизации воздуха является очистка его от микрофлоры и других при­месей. Кроме обеспечения этого требования, рассматриваемые сис­темы должны обеспечивать получение воздуха с определенными тер­модинамическими характеристиками (температура, влажность, давление), от которых, в конечном счете, зависит эффективность рабо­ты систем в целом:

1.   Воздух из атмосферы (взвешенных частиц до 109 , микроорганизмов – до 1500 в 1 м 3)

2.   Фильтрат предварительной очистки (для защиты компрессора)

3.   Турбокомпрессор

4.   Охлаждение, влагоотделение и масло-улавливание из воздуха

5.   Головной фильтр, очистка на 98% (частиц – менее 2*106, микроорганизмов  - до 1000 в 1 м3)

6.   Индивидуальный фильтр (очистка от частиц размером 1 мкм – 99,9999999 %, от микроорганизмов – не более 10 в 1 м3)

7.   В технологию

Необходимость обеспечения высокой степени очистки воздуха (99,9999999 %) обусловила, по опыту отечественных и зарубежных смежных отраслей промышленности, использование метода удале­ния аэрозольных частиц из газа путем пропускания его через различ­ные материалы - волокнистые (бумаги, картон) или пористые (поли­меры, металлы, керамика) и т.д.

При выращивании микроорганизмов, клеток животных и вирусов в глубинных условиях требуется подача стерильного воздуха или дру­гих газов в биореактор на аэрацию культуральной жидкости. Воздух или др. газы, подаваемые в биореактор, не только снабжают расту­щую культуру кислородом, азотом, углекислым газом и др., но и от­водят продукты газообмена и физиологическое тепло, выделяемое микроорганизмами в процессе биосинтеза, способствуют гомогени­зации суспензии, увеличивают скорость процессов массо- и тепло­обмена.

Расчетные критерии газовых фильтров должны прежде всего соблюдаться для производственных биореакторов с большим расхо­дом газа на аэрацию, а не для лабораторных установок, где не нужен значительный запас надежности. Энергию также нужно учитывать, поскольку всегда происходит падение давления по сечению фильтра (в лабораторных условиях этот фактор обычно не принимают во вни­мание).

Большое значение также имеет относительная влажность газа, и если она слишком высока, то работа фильтра становится неустойчи­вой. На больших фильтрах опасность представляет краевой эффект.

Вату в качестве набивочного материала использовать не рекомен­дуется, т.к. она не является эффективным материалом по сравнению даже со стекловолокном из-за большого диаметра волокон и пред­расположенности к быстрому увлажнению.

Эффективность работы фильтров для стерилизации воздуха оп­ределяется следующими факторами: эффективностью и механичес­кой прочностью фильтрующего материала, герметичностью его креп­ления в корпусе фильтра, удобством и быстротой перезарядки. По конструкции фильтры для стерилизации воздуха делятся на две груп­пы: глубинного типа с применением волокнистых фильтрующих ма­териалов и с отдельными фильтрующими элементами.

Достоинствами глубинных фильтров являются большая пылеемкость (способность удерживать большое количество пыли на повер­хности фильтра), простота и малая стоимость. К недостаткам этих фильтров следует отнести невоспроизводимость укладки фильтрую­щего материала и уплотнение его в процессе эксплуатации, каналообразование, неопределенную эффективность, контакт работников, обслуживающих фильтр, с минеральным волокном. Вследствие пе­речисленных недостатков эти фильтры ненадежны и нестабильны в работе. Очевидно, что недостаточная стабильносгь и надежность спо­соба получения стерильного воздуха окупаются дешевизной и про­стотой применяемого оборудования и обусловливаются невысокими требованиями к продукту, для получения которого используется та­кой стерильный воздух.

Фильтры с готовыми фильтрующими элементами характеризуются большой надежностью в работе. Фильтрующие элементы изготавли­вают из высокоэффективных, механически прочных фильтрующих материалов. Форма и размер фильтрующих элементов зависит от ха­рактера фильтрующего материала. Фильтры с готовыми фильтрую­щими элементами обеспечивают возможность длительной и эффек­тивной работы.

Фильтрующие материалы

В зависимости от поставленных целей в настоящее время используются большое разнообразие фильтрующих материалов:

1. Для  предварительной очистки

    А. Металлические стружки, сетка, кольца, рашига (смоченные маслом)

    Б. Грубые минеральные или синтетические волокна: маты, нетканые материалы

2. Для первой ступени очистки – волокнистые : маты, нетканые материалы

3. Для второй ступени очистки

    А. Волокнистые: маты, бумага, картон

    Б. Мембранные

    В. Зернистые: керамика, металлокерамика, полимерные материалы

Характеристика фильтрующих материалов представлена в табл. 1

Таблица 1.

Характеристика фильтрующих материалов для очистки и стерилизации

Страницы: 1, 2