由于空氣中含有各種微生物，因此在實際生活中，須對空氣進行凈化處理。本文結(jié)合工程實例，討論了壓縮空氣凈化處理過程中應注意的幾個關鍵過程。
相對溫度填充率無論是食品發(fā)酵還是藥品的發(fā)酵，其發(fā)酵菌在繁殖時均需要氧氣，而工業(yè)生產(chǎn)中通常采用空氣作為氧源。我們知道，空氣中含有各式各樣的微生物，一旦這些物質(zhì)（微生物）隨空氣進入發(fā)酵罐并侵入培養(yǎng)液，在一定的生存條件下，也會大量的繁殖并消耗大量營養(yǎng)液和氧氣，其產(chǎn)生的排泄物會干擾甚至破壞整個發(fā)酵過程的正常進行，使得產(chǎn)品的產(chǎn)量降低，甚至徹底破壞發(fā)酵的進程。因此，空氣的除菌就成為耗氧發(fā)酵工程中的一個重要環(huán)節(jié)，它關系到整個工藝成敗的關鍵。
在食品、醫(yī)藥發(fā)酵工程中，空氣除菌的方法很多，如過濾除菌、靜電除菌、熱殺菌等，但各種方法殺菌的效果，設備條件，經(jīng)濟指標等都不盡相同，我們既要避免染菌，又要做到盡量簡化除菌流程，以減少設備投資和運轉(zhuǎn)的動力消耗。因此，本文著重談一下過濾除菌的工藝過程。
工藝對空氣質(zhì)量的要求我們知道，在發(fā)酵工程中各種不同的產(chǎn)品，所用的菌種就不同。其菌種的生長和生存能力也就各有不同，它取決于大氣環(huán)境，發(fā)酵周期的長短，培養(yǎng)液的成份和酸堿度差異。對于不同的菌種，對所用的無菌空氣的無菌程度就有不同要求?？傊?，影響因素是復雜的，多方面的，必須據(jù)具體情況具體分析，并制定出具體的工藝參數(shù)。
在確定空氣含菌量時，一般是須現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)，當今測定空氣含菌方法一般是采用培養(yǎng)法或光學測定法確定其數(shù)據(jù)的近似值，但鑒于目前的技術條件，在工程設計中要準確地測定空氣中的含菌量是不容易的，也就是說，要控制經(jīng)過濾器過濾后的空氣含菌量（無菌程度）是非常不易的。在工程設計中，數(shù)據(jù)采集是一項細致且周期較長的工作，如果等數(shù)據(jù)采集完畢后再作深入的設計工作是不能滿足用戶對設計進度的要求，特別是在市場激烈競爭的情況下，靠等就意味著失去市場。由于空氣中的初始含菌量無法準確確定，就增加了設備選取和設計的復雜程度，對產(chǎn)品質(zhì)量也無法做到心中有數(shù)。為了解決這個矛盾，各科研單位、大專院校作了很多研究工作，并總結(jié)出了一系列近似計算方法。我們在貴溪檸檬酸工程設計中，就采用了這些研究成果。值得一提的是，這些研究成果，由于實驗方法不同，觀測角度各異，因此所得結(jié)論就有差異，但有一點是相同的，就是過濾的基本原理得到了各方的認同，因這個問題超出了本文的范圍，故不詳細討論。
除菌方法與流程江西化工在貴溪檸檬酸工程中，壓縮空氣的工藝參數(shù)要求如下：壓力P =2.5kg/cm相對濕度為Υ=50～60 .由于貴溪地處祖國南方地區(qū)，因此我們采用了一個比較完善的空氣處理系統(tǒng)（如圖1），它適合于任何氣候條件，特別適合潮濕的南方區(qū)域。
它的工作原理如下：首先，大氣狀態(tài)的空氣經(jīng)過前置的粗濾器（油浴洗滌器）預先過濾掉大顆?；覊m，以提高壓縮機的使用壽命，且可提高除菌的效果，粗濾后的空氣被吸入壓縮機進入壓縮過程?？諝獗粔嚎s時，由于內(nèi)能的增加而使空氣的溫度急劇升高。利用熱殺菌原理，將此時的高溫空氣經(jīng)管道送入貯氣罐，一方面可以穩(wěn)定氣源，另一方面，由于氣流進入貯氣罐后，流速降低，且在設計貯氣罐時考慮氣體一定的滯留時間，這樣，在高溫的作用下，就起到了熱殺菌的作用。
經(jīng)過了熱殺菌過程并穩(wěn)定了的氣體由貯氣罐送入一級冷卻器進行冷卻，經(jīng)過此次冷卻后，大部分的水、油都結(jié)成較大的霧粒，由于壓縮空氣中此種霧粒含量較大，故選用旋風分離器進行分離。為了進一步將空氣中的水份析出，將空氣送入第二級冷卻器繼續(xù)進行冷卻，此次冷卻后的壓縮空氣中含有大量的霧狀水蒸汽，要攔截這些水份，須采用絲網(wǎng)分離器。
由于經(jīng)過冷卻后的空氣其相對濕度為100 ，此時，如果將空氣通入過濾裝置，將會使過濾介質(zhì)變潮，繼之發(fā)生結(jié)團變形，甚至霉變現(xiàn)象，且也不合工藝對空氣的質(zhì)量要求。因此在流程上，必須考慮降低相對濕度的設備―――加熱器。將加熱器加熱空氣至工藝要求的參數(shù)，然后就可送入無菌過濾設備，供給發(fā)酵裝置使用。
實現(xiàn)上述流程有三個關鍵。第一，一、二級冷卻器應將空氣冷卻至什么樣的程度為好呢如果空氣冷卻的過低，對于節(jié)省能源是不利的。一方面，并不是說空氣溫度越低越好，這是因為空氣含濕量一定的情況下，當空氣溫度低至一定的情況時，就很難析出水份了，即使將水溫降低很多，其析出水份的效果也不明顯，而從經(jīng)濟效益，節(jié)省能源等方面看，都是不合算的。另一方面，要將空氣溫度降低，取決于水溫，而水源的選擇必須考慮建設地點的地理結(jié)構和冷凍水系統(tǒng)的能力。如果溫度選擇的過低，勢必就需要較低水溫的水源，而對水溫的要求每降低一度，都將增加設備的投資，且增加了設備運行管理費用。
原則上，較高的空氣溫度，對于節(jié)省投資和節(jié)約能源是有利的。但這必須以滿足工藝要求為前提。同樣，空氣溫度不能選擇過高，雖然高溫的壓縮空氣能把有害的細菌殺死，但過高的空氣溫度，亦會把培養(yǎng)液中的發(fā)酵菌消滅，溫度高的壓縮空氣無法析出水份，而含水量過高的空氣正是病菌的溫床，如果進入發(fā)酵罐是很危險的，將會破壞發(fā)酵菌的生長，同時也將減緩發(fā)酵周期，以致產(chǎn)量降低，最終導致發(fā)酵工藝的失敗。
總之，選取合適的空氣濕度對發(fā)酵工藝是致關重要的，在理論上，可通過公式計算得壓縮空氣無菌處理系統(tǒng)江西化工出其值，公式如下：X ：空氣的含濕量（Kg水蒸汽/Kg干空氣）Ф：空氣的相對濕度（）P ：空氣壓力（Pa）Pb ：空氣中的飽和水蒸汽分壓（Pa）第二，水源溫度的選擇一般水源有三種，河水、深井水、冷凍水。南方地區(qū)的水資源相對北方地區(qū)來說是豐富的，所以在采用水源時應充分利用天然水資源，而后考慮人工冷卻水。同時，為了合理使用和節(jié)省水資源，應采用循環(huán)水系統(tǒng)。
在貴溪檸檬酸工程中，水源水溫擇取值如下：一級冷卻器進口水溫t二級冷卻器進口水溫t因此水源的選擇原則為，一級冷卻器采用天然河水，二級冷卻器采用人工冷卻水源既冷凍水。
在貴溪檸檬酸工程中，空氣溫度的選取如下：一級冷卻器進口氣溫t二級冷卻器進口氣溫t加熱器進口氣溫t第三，空氣過濾器的過濾介質(zhì)的選取，過濾介質(zhì)是過濾除菌的關鍵，它直接影響到介質(zhì)的消耗量，除菌過程的動力消耗，以及勞動強度、維護管理等。同時，介質(zhì)的不同，對除菌設備的結(jié)構、尺寸亦有影響。目前，工廠均采用棉花纖維或玻璃纖維結(jié)合活性炭。
理論上，纖維介質(zhì)的直徑越小，除菌效果就越好。所以，玻璃纖維比棉花的除菌效果更理想。但是，由于玻璃纖維的直徑小，其強度就低，很容易被壓縮空氣沖擊壞。更重要的是，在食品與醫(yī)藥工業(yè)中，其產(chǎn)品直接影響人的生命與健康，而在發(fā)酵除菌過程中，如果空氣中夾雜一絲玻璃纖維都是不利的。在維護方面，當更換介質(zhì)時。玻璃纖維易造成人體的皮膚過敏。
在貴溪檸檬酸工程中，我們采用了棉花作為過濾介質(zhì)（必須是未脫脂棉），在設計時，考慮到實際應用時，方便以后的維護以及介質(zhì)的更換，棉花的填充率取值為0.09（此時的填充率取值不宜過小，太小就有可能壓不緊介質(zhì)，造成介質(zhì)翻動而喪失過濾效果。但也不亦太大。如果填充率取值過大，將會造成介質(zhì)更換后，設備無法封蓋，且設備阻力增大，增加動力消耗。
綜上所述，如果能協(xié)調(diào)幾個關鍵點，就不難設計出符合實際且又合理的無菌空氣系統(tǒng)。