Bộ lọc dùng vật liệu teflon Mức độ cần thiết để làm sạch không khí bằng phương pháp sinh học có thể đạt được nhờ sử dụng vật liệu lọc ở dạng bảng, đĩa hay ống teflon có bề dày 4 mm từ b
Trang 1Từ những số liệu đã nêu ở trên, ta thấy rằng hiệu suất lọc phụ thuộc vào các tính chất hoá lý của vật liệu lọc, vào độ bền, sức cản khí động, kích thước sợi, mật độ xếp, chiều dày lớp lọc, khả năng tái sinh, tốc độ dòng không khí và độ ẩm của nó
7.3.4 Bộ lọc dùng vật liệu teflon
Mức độ cần thiết để làm sạch không khí bằng phương pháp sinh học có thể đạt được nhờ sử dụng vật liệu lọc ở dạng bảng, đĩa hay ống teflon có bề dày 4 mm từ bột bằng phương pháp thiêu kết
Hình 7.8 Bộ lọc để tiệt trùng
không khí có đĩa teflon:
1- Vỏ bộ lọc; 2, 4- Các van để nạp và
tháo không khí; 3- Tuyến nạp hơi;
5- Đĩa teflon; 6,7- Các van để thải
nước ngưng
Hình 7.9 Bộ lọc hai ống để tiệt trùng không khí:
1- Nắp bộ lọc; 2- Vỏ; 3- Phần tử lọc bằng teflon; 4- Nắp của phần tử lọc; 5- Cơ cấu lèn chặt
Trang 2Hình 7.8 mô tả bộ lọc dùng đĩa teflon, còn hình 7.9 là bộ lọc dùng các xilanh bằng teflon Số lượng xilanh trong bộ lọc có thể nhiều đáng kể Ưu điểm của teflon là bền nhiệt và bền cơ
7.4 CÁC TỔ HỢP LỌC TỰ ĐỘNG
7.4.1.Các phần tử kim loại lọc
Các vật liệu nhận được bằng phương pháp luyện kim bột là vật liệu mới để lọc tiệt trùng Khác với các vật liệu sợi và phi vải, các vật liệu dạng hạt đã thiêu kết có cấu trúc không đổi, trơ hoá, không gặp khó khăn khi tiến hành bất kỳ phương pháp tiệt trùng nào, độ bền cao, dễ dàng kiểm tra, rẻ tiền và đơn giản trong sản xuất
Cấu trúc dạng hạt của các vật liệu kim loại gốm, thứ tự xếp các lớp của hạt khi sản xuất các phần tử lọc xốp bằng phương pháp luyện kim bột gây ra sự co thắt tuần hoàn và giãn nở của các rãnh thông Các phần tử kim loại lọc được sử dụng để lọc thô và lọc tinh không khí Người ta đã khởi thảo được các phần tử lọc bằng kim loại gốm có hiệu quả để loại những vi sinh vật với đường kính 0,3 µm Sự liên quan chặt chẽ giữa hình dạng
các rãnh với sự thay đổi tuần hoàn đường kính của tiết diện và tốc độ chuyển động của dòng không khí lọc ở trong các rãnh là những đặc điểm lọc khi sử dụng các phần tử lọc trên Khi không khí chuyển động qua vật liệu lọc (hình 7.10) với tần số siêu
âm hay gần bằng xuất hiện sự co - giãn liên tục, có nghĩa là xảy ra sự tự kích hoạt của các dao động siêu âm
Trong pha giãn nở của dòng không khí khi tăng tiết diện của rãnh xảy ra ngưng tụ hơi nước và khí, làm xuất hiện hoặc là gộp lại thành xon khí giọt vi lượng, còn trong pha
co nén khi giảm tiết diện rãnh xảy ra sự va chạm và tích tụ các xon khí, dẫn đến làm lắng chúng trên tường của phần tử lọc Tần số dao đông siêu âm có biên độ dao động 1 ÷ 5 µm và lớn hơn đủ để làm xuất hiện các lực thắng sức căng của nước (hay dầu) , do đó những giọt chất lỏng xuất hiện bị bắn ra thành những tia với kích
Vào khí quyển
Hình 7.10 Sơ đồ lắng của xon khí vi
sinh khi lọc không khí qua phần tử
kim loại gồm:
1- Tường phần tử lọc; 2- Các tia
không khí; 3- Ẩm kết tụ; 4- Tế bào vi
sinh vật
Từ thiết bị lên men
Trang 3thước một vài micron Điều đó làm chuyển động các tế bào vi khuẩn ở trong dòng không khí và cuối cùng làm lắng chúng trên tường phần tử lọc ở dạng xon khí
Để sản xuất phần tử lọc, chọn bột hạt mịn nhất với tính toán sao cho số giãn nở và
co thắt của dòng không khí cao hơn trị số 16000 s−1 khi độ dài của tường lọc phù hợp Các thí nghiệm đã chứng minh rằng các phần tử từ bột titan có kích thứớc hạt 0,3 µm sẽ thoả mãn với điều kiện trên
Các phần tử kim loại làm bằng titan được sử dụng để loại vi khuẩn trong không khí Chúng gồm có nền kim loại gốm xốp, vật liệu lọc dạng xơ bao phủ chất nền (thành hai hay nhiều lớp) và màng ống Đối với các phần tử kim loại lọc dùng để lọc tinh không khí đầu tiên là ứng dụng vật liệu chịu thuỷ lực, duy trì được tiệt trùng bằng hơi trực tiếp đến 1500C trong vòng 40 ÷ 50 phút Vật liệu kỵ nước, bền đối với sự tác động của axít, kiềm, các chất oxy hoá mạnh, các loại rượu, dầu có thể sử dụng để lọc không khí ở nhiệt độ từ - 250 đến + 2000C Sức cản thuỷ lực của vật liệu với tốc độ của không khí 1 cm/s là 14,7 Pa
Các phần tử kim loại gốm dùng để lọc tinh không khí bằng phương pháp sinh học có những ưu điểm sau: trị số tiệt trùng bằng hơi trực tiếp lớn đáng kể, tái sinh đơn giản và thời gian hoạt động lâu (5 ÷10 năm)
Bảo vệ môi trường xung quanh là nhiệm vụ bức thiết hiện nay, cho nên cần phải đảm bảo làm sạch không khí thải ra từ các thiết bị lên men Không khí thải ra từ các thiết bị lên men chứa một lượng đáng kể tế bào vi sinh vật Khi nuôi cấy các chủng enzim ở giai đoạn phát triển, trong 1 m3 không khí chứa từ 3,4.106 đến 1.1010 tế bào Những yêu cầu cơ bản của phần tử lọc: sức cản thuỷ lực ban đầu không lớn hơn 30 ÷ 40 kPa, giảm tốc độ lọc do tăng bề mặt lọc, khả năng tiệt trùng nhiệt liên tục, độ bền rỉ cao trong môi trường vi sinh, bền nhiệt và bền ẩm
Trên cơ sở các phần tử kim loại gốm lọc, người ta đã khởi thảo ra những tổ hợp lọc tự động bằng hơi để lọc vi khuẩn trong không khí khi đưa vào và thải ra khỏi thiết bị lên men
Những đặc điểm khác biệt của các tổ hợp lọc là độ tin cậy vi sinh được đảm bảo trong quá trình làm sạch và tự động hoá hoàn toàn hoạt động của chúng
Việc ứng dụng trong công nghệp những tổ hợp lọc tự động bằng hơi nước cho phép làm giảm chi phí khai thác, làm giảm số công đoạn khử trùng đến tối thiểu, làm tăng tuổi thọ hoạt động của thiết bị và hiệu suất các chất hoạt hoá sinh học, làm giảm thời gian chuẩn bị của thiết bị lên men và số lượng công nhân thao tác cũng như giải quyết được vấn đề bảo vệ môi trường xung quanh khỏi nhiễm bẩn vi sinh
Trang 4Bộ lọc hợp quy cách có vỏ xilanh đứng (có thể có vỏ hơi), bên trong có các lõi ống lọc được xếp thành mạng ống Mỗi lõi ống có đáy và mặt bích kim loại đặc Khi cần thiết phải dừng gián đoạn hoạt động của bất kỳ lõi ống nào (kiểm tra, thử nghiệm, sửa chữa) thì đặt đĩa kín có kích thước tương ứng với kích thước mặt bích của ống lọc lên mạng ống
Các tổ hợp lọc và tiệt trùng được ghép lại bằng các phần tử kim loại để tiện lợi cho việc tiệt trùng không khí trong các công nghiệp vi sinh, bào chế thuốc, thực phẩm, y học cũng như để bảo vệ môi trường khỏi bị nhiễm vi sinh vật và các hạt bụi phóng xạ
Khi sử dụng các phần tử lọc kim loại gốm thường tiến hành làm sạch gián đoạn bằng phương pháp va đập không khí phản hồi Để thực hiện điều đó trong hệ cần có bộ tích tụ Khi cấp không khí bằng xung lượng từ bộ tích tụ có kèm theo sự cắt mạch các nhánh chính thì áp suất của dòng không khí cao hơn một ít so với áp suất làm việc nhưng hướng không khí thì ngược lại
7.4.2 Tổ hợp để làm sạch sơ bộ không khí
Tổ hợp lọc tự động bằng hơi (hình 7.11) gồm hai bộ lọc kết hợp song song nhau bằng đường thông khí có các phần tử lọc biến đổi; bộ lọc bằng hơi dùng để lọc hơi trực tiếp khi tiệt trùng tổ hợp; các van; áp kế vi sai; nhiệt kế; thiết bị điện và các lò nung điện kiểu ống Bộ lọc có thể hoạt động bằng điều khiển tự động hay thủ công
Bộ lọc gồm vỏ xilanh có kích thước 500×1200 mm, trong đó có 60 phần tử kim loaiû sứ với kích thước 40 × 35 × 500 mm, 2 lò nung điện công suất 2 kW
Việc bố trí lò nung điện kiểu ống từ phía các phần tử kim loại xốp sẽ đảm bảo khử nhiễm vi sinh vật, vì các vi sinh vật bị không khí vô trùng thổi từ phía trên của mạng ống và từ các phần khác của bộ lọc trong dòng ngược chịu sự va đập Việc cung cấp và dẫn không khí ra được thực hiện theo các đường ống dẫn với đường kính 150 mm có các van khoá và van bảo hiểm
Đường thông gió phía trước máy phân nhánh thành hai ống mềm tiếp tuyến với góc giữa các trục của các ống mềm 0 ÷ 900 Sự va đập của hai dòng ở bên trong máy lọc làm tăng sự kết hợp các cột xon khí và chúng bám trên các vách lọc, khi đó các hạt cứng sẽ trượt xuống dưới theo vách lọc Do sự tác động lẫn nhau của các dòng không khí vào làm giảm nồng độ của các chất bẩn phân tán mịn chứa vi sinh vật Khi qua các lỗ hổng của các phần tử kim loại lọc có độ rỗng 30 ÷50% các hạt có kích thước lớn hơn 1 µm sẽ được tách khỏi không khí
Chỉ một trong các bộ lọc hoạt động, còn bộ lọc thứ hai để dự trữí Khi giảm áp suất lọc hơn 0,03 MPa van chính sẽ tắt tự động bộ lọc đang hoạt động và đổi dòng khí vào bộ lọc dự trữ Bộ lọc ngừng hoạt động sẽ tích nhiệt và tiệt trùng nhờ lò nung điện hay
Trang 5bằng hơi trực tiếp ở nhiệt độ 130 ÷ 1500C trong vòng 40 phút, sau đó sức cản thuỷ lực của bộ lọc đạt được trị số ban đầu 4 kPa Tiếp tục sức cản của bộ lọc tăng trung bình lên
200 Pa
Hình 7.11 Tổ hợp tự động bằng hơi để làm sạch sơ bộ không khí:
1- Khu bảo dưỡng; 2- Giàn; 3- Bộ lọc thô; 4- Đường ống; 5- Bộ chứa;
6,8- Các van rôto; 7- Ống lọc; 9- Van bảo hiểm; 10- Aïp kế vi sai; I- Cửa
không khí vào bộ lọc; II- Cửa thoát không khí được làm sạch; III- Cửa
vào của không khí từ bộ chứa đến hoàn nhiệt; IV- Cửa tháo cặn
Dùng máy nén khí để nạp không khí vào giai đoạn làm sạch tiếp theo sau khi làm sạch sơ bộ
Không khí vô trùng cho vào bình chứa giữa các bộ lọc Trên các đường ống nạp không khí vào bình chứa lắp các van khoá và van một chiều
Có thể tiến hành tích nhiệt cho các phần tử lọc bằng dòng không khí ngược đã được tích luỹ trong bình chứa sau khi tiệt trùng nhờ các lò nung điện kiểu ống Nhiệt độ tiệt trùng theo yêu cầu đặt ra và được kiểm tra một cách tự động
Các phần tử lọc sẽ được làm sạch và sấy khô khi không khí từ bình chứa qua chúng ở áp suất 0,3 MPa Nhiệt độ của không khí khi thổi sẽ giảm xuống từ 140 đến
400C
Trang 6Đặc tính kỹ thuật của tổ hợp tự động để làm sạch thô không khí:
Số lượng các phần tử lọc trong tổ hợp, cái: 2 × 60
Tốc độ không khí qua tiết diện lọc, m/s: 0,4 ÷ 2
Aïp suất làm việc của không khí, MPa: dưới 0,3
Kích thước cơ bản, mm: 5650 × 3660 × 4025
7.4.3 Tổ hợp để làm sạch không khí bằng sinh học
Về nguyên tắc các bộ lọc tinh không khí không khác bộ lọc thô Tổ hợp tự động đầu tiên để lọc vi khuẩn trong không khí (hình 7.12) gồm hai bộ lọc song song có các phần tử lọc mịn, bộ lọc bằng hơi để lọc hơi trực tiếp khi tiệt trùng tổ hợp
Hình 7.12 Tổ hợp tự động để lọc tinh không khí bằng hơi:
1- Bộ lọc tinh; 2- Bộ lọc bằng hơi; 3- Giàn đỡ; 4- Khu vực thao tác;
5,6- Đường ống dẫn; 7- Khoá hình chêm; 8- Van hơ
Thải không khí Không khí vào Động cơ điện
Hơi
