空氣過濾器的研制及在發(fā)酵工業(yè)上應(yīng)用

　1、空氣過濾器的現(xiàn)狀

　　1. 1 　目前發(fā)酵廠的空氣過濾器使用情況

　　目前我國的制藥廠發(fā)酵裝置使用的空氣過濾器的過濾介質(zhì)以玻璃纖維濾紙、金屬燒結(jié)膜、聚偏二氟乙烯等過濾器。大部分是國內(nèi)制造,也有小部分為進(jìn)口。

　　就這些過濾介質(zhì)而言,超細(xì)玻璃纖維濾紙已使用了幾十年。它具有較高的過濾效率和空隙度,空氣流量大,特別在80 年代末制造廠將玻璃纖維濾紙從平板型改成筒式折疊式過濾器后,過濾面積增大很多,后在超細(xì)玻璃纖維濾紙上涂上了一些多孔體材質(zhì)后,強(qiáng)度增加了,使玻璃纖維濾紙的空氣過濾器的生命力提高了一步。

　　金屬過濾器在20 世紀(jì)80 年代初問世以后,由于其強(qiáng)度好、過濾精度高,因此在80 年代得到了推廣應(yīng)用。

　　當(dāng)國內(nèi)聚偏二氟乙烯濾膜問世后,以聚偏二氟乙烯濾膜為過濾介質(zhì)的折疊式過濾器在國內(nèi)迅速發(fā)展。由于聚偏二氟乙烯能高溫消毒、孔徑小、流量大、疏水性好等特點(diǎn),所以一問世就受到制藥廠的歡迎。

　　在20 世紀(jì)80 年代國內(nèi)已開始試制聚四氟乙烯濾膜為濾芯的空氣過濾器。由于聚四氟乙烯膜能高溫消毒、孔徑小、流量大、強(qiáng)疏水性等特性,因此國內(nèi)以聚四氟乙烯膜為介質(zhì)的空氣過濾器開始應(yīng)用在發(fā)酵工業(yè)上。

　　1. 2 　國外空氣過濾器現(xiàn)狀

　　目前國外的空氣過濾器以PALL 和MILLIPORE為代表,其過濾介質(zhì)是以聚四氟乙烯濾膜為主,過濾精度為0. 01μ。由于國外的這些高精度過濾器價格比國內(nèi)高出3 - 5 倍,所以國內(nèi)制藥廠使用進(jìn)口過濾器不多。

　　1. 3 　國內(nèi)空氣過濾器制造現(xiàn)狀

　　(1) 以玻璃纖維濾紙為過濾介質(zhì)的空氣過濾器過濾精度不高、強(qiáng)度差、耐濕性差,當(dāng)空氣潮濕時,玻璃纖維濾紙的過濾精度大大降低。

　　(2) 以國產(chǎn)聚偏二氟乙烯濾膜和聚四氟乙烯濾膜為濾芯的空氣過濾器孔徑均勻度、孔隙度和國外比有一定差距。特別在最大孔徑和孔隙度上比國外的PALL 和MILLIPORE 差距比較大。因此,產(chǎn)品規(guī)格只講過濾效率多少多少,不講泡點(diǎn)多少多少,特別是國外的空氣過濾器都進(jìn)行完整性測試,而國內(nèi)的空氣過濾器還停留在油霧法、鈉鹽法、DOP 法、塵埃粒子計(jì)數(shù)法。國內(nèi)的空氣過濾器還沒有講整體測試,這點(diǎn)比國外存在著更大的差距。

　2、DJ - K系列空氣過濾器的研制

　　2. 1 　研制的目的

　　隨著改革開放的不斷深入,我國的空氣過濾器性能和規(guī)格必須與國際接軌,所以筆者認(rèn)為我國的空氣過濾器應(yīng)該與國際名牌PALL 和MILLIPORE 接軌。所謂接軌不外于有三個接軌:即過濾介質(zhì)接軌、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)接軌和測試標(biāo)準(zhǔn)接軌。

　　(1) 過濾介質(zhì)接軌:是指國內(nèi)的生產(chǎn)的過濾器應(yīng)該以聚四氟乙烯濾膜為過濾介質(zhì),因?yàn)榫湍壳岸?聚四氟乙烯濾膜比其它過濾介質(zhì)具有孔徑小、通氣量大、強(qiáng)疏水性等優(yōu)異品質(zhì),目前該過濾介質(zhì)為最優(yōu)秀的過濾介質(zhì)。因此,我國今后生產(chǎn)的空氣過濾器應(yīng)以聚四氟乙烯為過濾介質(zhì)為主。

　　(2) 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)接軌: PALL 和MILLIPORE 在發(fā)酵工業(yè)上,過濾精度0. 01μ。流量指標(biāo)10 〃的濾芯在0. 001MPa 壓差下為6m3/ min。而我們國家通常的指標(biāo):過濾精度0. 5μ為99. 9999 %或100 級,而這些標(biāo)準(zhǔn)都是過濾器制造廠定的。

　　(3) 測試標(biāo)準(zhǔn)的接軌:這個接軌很重要,目前國內(nèi)的空氣過濾器測試有氣泡法、油霧法、鈉鹽法、DOP 法、塵埃粒子計(jì)數(shù)法等,這些測試方法都存在這樣那樣的不足。油霧法、鈉鹽法、DOP 法是濾材測試,不是成品檢測,即使濾材很好,用該濾材制成過濾器后好不好也很難說。塵埃粒子計(jì)數(shù)法是檢測空氣過濾器在運(yùn)行中的好壞,但由于塵埃粒子計(jì)數(shù)法測試的人為因素很多、很難測正確。又如氣泡法用來測定濾芯的好壞,但是濾芯制造好以后,裝配成過濾器后是否符合標(biāo)準(zhǔn),這也是未知數(shù)。所以,發(fā)酵廠發(fā)現(xiàn)染菌以后扯皮事情不少,大家都說自己沒有問題,這樣就給生產(chǎn)帶來了不利因素。為此,我廠決定研制與國際接軌的高質(zhì)量的DJ - K系列空氣過濾器。

　　2. 2 　制造DJ - K系列高質(zhì)量的空氣過濾器的嘗試

　　根據(jù)上述目的,我廠制造高質(zhì)量的過濾器,首先要有高質(zhì)量的過濾介質(zhì)———聚四氟乙烯濾膜,開始我們進(jìn)口濾膜制造過濾器,由于進(jìn)口的聚四氟乙烯濾膜價格昂貴,制成的過濾器比進(jìn)口的便宜不多,發(fā)酵廠難以接受。后來,我們在國產(chǎn)的聚四氟乙烯濾膜上下功夫,我們對國產(chǎn)的聚四氟乙烯濾膜進(jìn)行物理、化學(xué)分析,并且用物理、化學(xué)方法進(jìn)行特殊處理。經(jīng)特殊處理過國產(chǎn)聚四氟乙烯濾膜基本上達(dá)到了我們所定的指標(biāo)。并且我們在研制過程中,對折疊、縱焊、端封等關(guān)鍵工藝作了改進(jìn),通過我廠工程技術(shù)人員的反復(fù)試驗(yàn),終于制成了DJ - K型空氣過濾器。其各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)已接近國際名牌PALL 和MILLI2PORE 水平。

　　現(xiàn)在我們的DJ - K系列空氣過濾器已經(jīng)問世,DJ - K系列空氣過濾器過濾系統(tǒng)如圖所示,它包括DJ - KZ蒸汽過濾器、DJ - KY預(yù)過濾器和DJ - KF 精過濾器三部分組成。蒸汽過濾器介質(zhì)為超細(xì)不銹鋼纖維;預(yù)過濾器介質(zhì)為聚丙烯濾膜:精過濾器介質(zhì)為聚四氟乙烯濾膜,外殼用304 不銹鋼制成。DJ - K系列過濾器的空氣流量從0. 5m3/ min —200m3/ min。

　　2. 3 　DJ - K系列空氣過濾器的性能特點(diǎn)

　　2. 3. 1 　性能優(yōu)異的微孔濾膜作為過濾材質(zhì)

　　(1)DJ - K系列無菌空氣過濾器采用耐蒸汽滅菌的聚四氟乙烯( PTFE) 微孔濾膜作為過濾介質(zhì)?？稍?21 - 125 ℃之間蒸汽消毒30 分鐘; 反復(fù)160次;

　　(2)DJ - K型過濾器采用的PTFE 膜是帶支撐的微孔濾膜,并帶強(qiáng)正電荷,具有較強(qiáng)的靜電吸附作用,故較之一般的膜過濾器具有更高的過濾精度和強(qiáng)度;

　　(3) PTFE 膜過濾器是一種強(qiáng)疏水性的膜材料,因此對過濾高濕性的空氣極為有利。

　　2. 3. 2 　獨(dú)特的濾芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)保證了濾芯的卓越性能

　　(1) 濾芯的端蓋、外套采用熱穩(wěn)定聚丙烯,可以耐121 ℃蒸汽的反復(fù)滅菌。

　　(2) 密封端蓋內(nèi)鑲有不銹鋼內(nèi)襯,避免密封槽的變形而發(fā)生泄露。

　　(3) 采用國際通用的雙O 形密封圈,使密封效果更可靠。

　　(4) 中心內(nèi)襯采用不銹鋼鋼套,使濾芯能承受較大的溫差變化,避免濾芯彎曲變形。同時保證了內(nèi)孔直徑,使得濾芯具有更大的氣通量。

　　2. 3. 3 　采用先進(jìn)的成形工藝及設(shè)備,具有質(zhì)量可靠的過濾產(chǎn)品

　　(1) 采用先進(jìn)的全自動折疊機(jī)折疊成形,使濾芯的質(zhì)量有了更可靠的保障。

　　(2) 采用獨(dú)特的縱封與端熱熔焊工藝,濾芯無二次污染。

　　(3) 嚴(yán)格的質(zhì)量控制和出廠濾芯只只用全自動完整性測試儀檢驗(yàn)制度,將不合格產(chǎn)品消滅在出廠前。

　　2. 4 　DJ - K系列空氣過濾器的主要技術(shù)參數(shù)

　　①過濾精度:0. 01μm ,能100 %截留0. 2μm 以上的各種細(xì)菌; ②工作溫度: ≤80 ℃; ③滅菌溫度:121 ℃; ④滅菌時間:30 分鐘; ⑤氣體阻力:在額定流量下,初始壓降小于0. 01MPa ; ⑥耐壓: 正向≤0. 4MPa ,反向≤0. 2MPa ; ⑦過濾器外殼:按照國家勞動部勞鍋?zhàn)諿1990 ]8 號“壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程”制造,外殼進(jìn)行拋光處理。

　3、DJ - K系列空氣過濾器在發(fā)酵廠的應(yīng)用

　　DJ - K系列空氣過濾器研制成功后,用全自動過濾器完整性測試合格,其各項(xiàng)性能指標(biāo)已接近國際名牌PALL 和MILLIPORE 過濾器。我們首先放在種子罐上應(yīng)用,使用效果正常,完全能滿足發(fā)酵要求。為了考核過濾器的各項(xiàng)性能指標(biāo)。我們就選擇了發(fā)酵要求高、發(fā)酵周期高過16 天(384 小時) 的,且用于出口美國的灰黃霉素30 噸發(fā)酵罐上試驗(yàn)。試驗(yàn)從2003 年10 月29 日開始,每16 天為一個發(fā)酵周期,至今已正常運(yùn)行九個多月,從未發(fā)現(xiàn)過染菌。從而充分證明DJ - K型空氣過濾器的除菌過濾效果是好的、是絕對安全的。運(yùn)行九個月,壓力降幾乎無變化,根據(jù)目前估計(jì),運(yùn)行壽命可達(dá)2 年以上。