高效一體式折疊膜過濾器的研發與應用

邢書芳 胡春光 郭 健 賈福成

（核工業理化工程研究院，天津300180）

0 引言

“過濾”是指流體（氣體和液體）中的微小固體顆粒或氣溶膠粒子與流體之間的分離，用于實現這種分離的裝置就是過濾裝置，過濾裝置必須安裝過濾膜，只有當過濾膜具備較高的過濾效率，才能使流體變得純凈或無菌。“凈化”也是一種分離，但一般的凈化裝置，例如旋風分離器、渦旋管分離器、氣液分離器等沒有過濾膜，依靠科學合理的機械結構設計，只能分離較大的粒子，一般凈化精度都在1μm以上。在生物制藥等發酵行業中，空氣過濾與凈化技術被廣泛應用于無菌空氣系統的制備中。

折疊膜空氣過濾器，可替代傳統的以棉花、活性炭為介質的空氣過濾器，在節能、環保、降耗等方面顯示出了巨大的優越性。在近30年時間里，我院研發了多種無菌空氣系統裝備，這些裝備應用到發酵行業后，得到了用戶的一致好評和認可。含一體式折疊膜過濾器等5個國家專利產品的新型節能無菌空氣過濾系統流程如圖1所示。

1 無菌空氣過濾器結構分析

發酵行業使用的無菌空氣過濾器經歷了一個由低效、高耗能向高效、低耗能轉變的過程。當總空過濾器、分過濾器的過濾介質均為棉花、活性炭時，稱為棉炭+棉炭過濾器；當總空過濾器、分過濾器的過濾介質為棉花、活性炭和玻璃纖維時，稱為棉炭+層疊板式過濾器；當總空過濾器、分過濾器的過濾介質為玻璃纖維、金屬復合膜時，稱為玻璃纖維+金屬膜過濾器；當總空過濾器、分過濾器的過濾介質為玻璃纖維、聚四氟乙烯膜時，稱為折疊膜+高分子膜過濾器。

1.1 棉炭過濾器結構

我國的發酵工業生產始于20世紀50年代，從那時起至80年代中期，一直沿用以棉花、活性炭為主要介質的無菌空氣過濾設備。

在棉炭過濾器殼體內部，棉花和活性炭分層擺放，靠隔板和螺釘固定。空氣由殼體底部進入，經過數層棉花、活性炭后從頂部排出。

圖2為棉炭過濾器結構簡圖。棉炭過濾器分為兩種類型，即總空過濾器和分過濾器。根據流量大小，其外形尺寸也不同，但內部結構是一樣的。總空過濾器為第一級過濾，主要攔截油霧、水霧和較大粒子。分過濾器是第二級過濾，通過兩級過濾的空氣，若還未能達到發酵料液需要的過濾精度，可再增加一級過濾，確保過濾空氣滿足發酵工藝需求。

棉炭過濾器的優點：（1）系統中配置的設備較少，便于集中布置和管理；（2）棉花、活性炭這些介質材料易得，價格相對較低，使用壽命較長；（3）通過總、分兩級無菌過濾，容易配置及經常更換分過濾器介質，且在每批介質進罐前可對其進行高溫蒸汽滅菌，能夠較為可靠地提供發酵過程所需的無菌空氣。鑒于上述這些優點，使得棉炭過濾器在過去幾十年的時間內，在中外發酵行業生產中一直占據著不可替代的統治地位。

但是，根據棉花、活性炭本身的特性，作為無菌空氣過濾器的過濾介質，其存在一些無法克服的缺陷：（1）壓力損失大，兩級過濾總損失壓降為0.06～0.07 MPa；（2）容易染菌，造成大量蒸汽、原材料的浪費；（3）更換介質費時費力，工人勞動強度大，環境污染嚴重。由于生物制藥等發酵產品是連續生產，年耗能量很大，因此使用棉炭過濾器會給企業帶來沉重負擔，發酵行業節能降耗的需求尤為突出，市場和用戶迫切需要更可靠、更高效的過濾介質和過濾系統來滿足發酵行業的生產需求。

圖1 新型節能無菌空氣過濾系統流程簡圖

圖2 棉炭過濾器結構簡圖

1.2 QJX型高效氣體凈化系統

QJX型高效氣體凈化系統（以下簡稱為金屬膜過濾器）的研制始于1985年，面對發酵行業對新型空氣過濾系統的迫切需求，我院技術人員將軍工分離膜技術創新應用于民用產品，成功研發了過濾精度達0.01μm的金屬膜過濾器，打破了棉炭過濾器在發酵行業一統天下的局面。

金屬薄膜是用于核工業的一種特種膜，金屬膜過濾器利用表面和深層過濾機理，流體形式為渦旋剪切十字流。金屬膜表面容易清洗，深層過濾具有較大的容塵量，而渦旋剪切十字流形式可以連續排塵，從而保證了金屬膜過濾器的超長使用壽命可達到5年以上。其顯著特點為：（1）系統可靠性強；（2）過濾機理先進；（3）系統性價比高。采用納米技術制作的金屬膜過濾精度可以達到0.01μm。

金屬膜過濾器主要包括預過濾器、主過濾器、止逆裝置。系統采用預、主過濾器垂直連接的形式，預過濾器濾芯為圓筒式，氣體外進內出，單支流量大，安裝更換方便。膜管采用陣列式排列，氣流方向為內進外出。膜管與管板采用冷焊技術連接，整機無接點，消毒溫度可達180℃，多次消毒不會引起系統性能下降。止逆裝置是主過濾器的保護裝置，裝置浮子設計為雙浮子結構，既可有效預防反壓、料液倒流對主過濾器的損壞，又可保護發酵罐，并有利于突遇停電、停氣或其他事故過程中的發酵罐保壓。金屬膜過濾器及金屬膜管如圖3所示。

從20世紀80年代后期開始，金屬膜過濾器在華北制藥廠、江西東風制藥廠、山東魯抗集團、南陽普康藥業公司等近百家發酵企業得到成功應用，發酵產品的發酵單位/平均收率、單罐產量、染菌率等指標有了較大的提高和改善，均取得了可觀的經濟效益。

圖3 金屬膜過濾器及金屬膜管

表1 無菌空氣過濾器改進前后的相關指標對照表

僅以華北制藥廠108發酵車間為例，全面使用金屬膜過濾器后收效明顯：（1）種子罐染菌率下降30%以上，經濟效益達142.8萬元/年。（2）百噸發酵罐的染菌率下降50%以上，僅此一項，年經濟效益達98萬元。由于空氣質量提高，單位產品成本大幅度降低，年創收達457萬元。（3）徹底替代了棉炭過濾器，每年節約棉花、活性炭資金17.3萬元。（4）年節約消毒蒸汽1 000 t以上，價值2萬元。合計年經濟效益717.1萬元。

國內潔霉素重點生產企業通過使用金屬膜過濾器，替代了落后的棉炭過濾器，使空氣質量得到根本改善，收益明顯。無菌空氣過濾器改進前后的相關指標對照如表1所示。

隨著過濾技術的不斷進步以及用戶對過濾產品認知的提高，金屬膜過濾器的不足之處也逐漸顯現出來，主要體現在以下幾個方面：（1）設備價格高，幾乎是相同流量折疊膜過濾器的2～3倍；（2）單臺體積較大，維修更換復雜，需專業人員維修更換；（3）檢測費時費力，一臺金屬膜過濾器的膜管檢測更換需要6～8 h左右，而折疊膜過濾器僅需1 h（以60 m3/min過濾器為例）；（4）成本升高，利潤降低，金屬膜管的主要原材料為鎳，每噸由幾萬元已漲至幾十萬元，成本壓力巨大。

1.3 分體式折疊膜過濾器結構

20世紀90年代，英國多明尼克·漢德（Domnick Hunter，DH）公司首先推出了全新概念的膜折疊濾芯，這是空氣膜過濾技術的重大突破，使得無菌空氣凈化技術上升到了一個新高度。

美國戈爾公司（Gore）利用機械壓延技術得到了孔徑分布窄、空隙率高的聚四氟乙烯微孔膜，進一步提高了聚四氟乙烯膜的加工制造水平。其制造方法：經擠出、壓延得到厚度為250μm左右的基帶，再在22～320℃下進行熱定型處理，得到由億萬條連續不斷的互連纖絲非同心交叉排列而成的微孔，孔徑小于0.2μm，孔隙率最大可達80%。

由于過濾技術控制在國外過濾器廠家手中，無菌空氣濾芯造價不菲，每支20"高效濾芯（聚四氟乙烯膜）售價達到8 000元左右。現在常規使用售價幾千元的折疊膜過濾器，在當時需要十萬元，昂貴的價格，加上技術上的壟斷，使得過濾膜新技術、新產品在國內無法大面積推廣。直到2000年左右，國內高分子膜過濾技術的研制實現了重大突破，膜過濾技術開始在發酵行業大面積使用。

相比金屬膜過濾器，分體式折疊膜過濾器具有以下優點：（1）產品價格低，幾乎是相同流量金屬膜過濾器的1/3～1/2；（2）濾芯通氣量大，更換便捷，不需要專業的維修人員更換；（3）濾芯檢測更換方便，以60 m3/min折疊膜過濾器為例，其濾芯檢測更換的時間是金屬膜過濾器的6～8倍，節省了大量時間；（4）降低維護成本，用戶可以自行更換濾芯，降低供方的費用支出。

分體式折疊膜過濾器采用中效、高效過濾器分體結構，兩者之間通過不銹鋼閥門連接。中效、高效過濾器結構基本相同，進出口管道在同一水平線上。中效、高效濾芯介質均為高分子材料。其中，中效濾芯介質為超細玻璃纖維材料，濾芯內外支撐為聚丙烯材料，濾芯接口采用國際通用標準的CODE7、雙-226硅橡膠圈。中效濾芯一般不需消毒，空氣溫度控制在＜70℃（若消毒也可配置耐高溫濾芯），可以去除＞0.3μm的顆粒，濾芯支數依據空氣流量確定。高效濾芯采用聚四氟乙烯膜和逐級加密的微孔過濾材料，濾芯內外支撐全部采用不銹鋼材料，濾芯接口采用國際通用標準的CODE7、雙-226硅橡膠圈，消毒溫度＜150℃，除菌效率達到99.999 9%，過濾精度可以達到0.01μm，濾芯支數依據空氣流量確定。分體式折疊膜過濾器結構及其在發酵車間的使用如圖4所示。

圖4 分體式折疊膜過濾器結構及其在發酵車間的使用

目前，發酵行業使用的分體式折疊膜過濾器作為主流產品占整個過濾器市場的90%以上，其弊端日益顯現，主要體現在以下幾個方面：（1）占用空間較大，是同流量金屬膜過濾器的兩倍多；（2）結構設計不合理，采用分體式結構，不能整體消毒；（3）產品投入成本高，由于不能整體消毒，需在中、高效過濾器之間增加閥門；（4）系統不具備在線檢測空氣系統是否染菌的功能。

分體式折疊膜過濾器存在的缺陷，使得發酵行業的廣大用戶再次期盼出現更加符合用戶需求的空氣過濾新產品。

1.4 一體式折疊膜過濾器結構

為滿足用戶和過濾器市場的需求，我們開發設計出了一體式折疊膜過濾器（以下簡稱為一體式過濾器）。它集金屬膜過濾器和分體式折疊膜過濾器的優點于一身，由分體式結構升級為一體式，設計新穎，結構合理，與分體式折疊膜過濾器相比，競爭優勢明顯。

（1）整體結構：與同等流量分體式折疊膜過濾器相比，其占據的空間可節省＞1/2；

（2）發酵工藝：中、高效過濾器可以同時消毒，消毒溫度＜150℃；

（3）產品成本：對比分體式折疊膜過濾器，節省了閥門和殼體，價格降低1/3；

圖5 一體式過濾器結構及其在發酵車間的使用

（4）預防染菌：可在線檢測空氣過濾精度，有效預防染菌事故的發生。

一體式過濾器采用了中效、高效過濾器垂直連接的結構。中效過濾器由折疊圓筒式或耐高溫塑封折疊濾芯組成，高效過濾器由聚四氟乙烯膜濾芯組成。

在中效過濾器和高效過濾器之間設置有連接底座，在中效過濾器的一側設置有進氣管，在中效過濾器的另一側設置有上排氣閥，在中效過濾器內設置有中效濾芯，中效濾芯的下端與連接底座固定。中效濾芯的一側設置有擋風板，在中效過濾器和高效過濾器內側均設置有除水效果明顯的導流疏水板裝置。在高效過濾器的一側設置有中排氣閥，另一側設置有排氣管，在高效過濾器內設置有高效濾芯，高效濾芯的上端與固定壓板連接，固定壓板和固定管板之間由支撐桿連接。在排氣管上設置有檢測閥門，在高效過濾器的底部設置有下排氣閥。一體式過濾器結構及其在發酵車間的使用如圖5所示。

中效濾芯有兩種形式：（1）濾芯采用經濟型設計，為大通量、低阻力折疊圓筒式結構，頂部密封，筒壁由耐高溫的片狀超細玻纖高分子材料折疊而成，筒壁內表面由多孔不銹鋼板支撐，筒壁外表面由不銹鋼絲網支撐，用戶可以非常簡便地自行更換。中效濾芯通過螺栓與連接底座固定。中效濾芯的支數根據空氣流量確定，一般在1～3支左右。（2）濾芯采用耐高溫塑封折疊濾芯，過濾介質為超細玻纖高分子材料，內外支撐均采用聚丙烯材料（內支撐也可采用不銹鋼材料），濾芯接口采用國際通用標準的CODE7、雙-226硅橡膠圈，中效濾芯的支數根據空氣流量確定。第二種形式的濾芯相比第一種形式的濾芯更換較為麻煩，用戶實際采用的較少。

高效濾芯采用了聚四氟乙烯膜和逐級加密的多孔材料保護濾層結構。其內外支撐全部采用不銹鋼材料，插接管頭采用國際通用標準，配以高溫硅橡膠雙密封圈，消毒溫度＜150℃，除菌效率達到99.999 9%，過濾精度可以達到0.01μm。高效濾芯與固定管板密封固定，濾芯的支數需根據空氣流量確定。

一體式過濾器的中效濾芯和高效濾芯外形如圖6所示。

圖6 一體式過濾器的中效濾芯和高效濾芯外形

分體式過濾器逐步推廣使用后，部分廠家放棄了金屬膜過濾器轉用折疊膜過濾器，并提出中肯的建議，希望在保留原金屬膜過濾器工藝管道和閥門不變的情況下進行改造。我們采納了用戶的建議，進行了全面的研發。通過分析過濾器結構，結合金屬膜過濾器特點及折疊膜過濾器優勢，發現如果原封不動地將金屬膜過濾器改造成分體式過濾器，勢必造成原管道和閥門的變動，這個方案肯定不可行。經過多次深入車間與用戶溝通，最終確定了較成熟的金屬膜過濾器改造折疊膜過濾器方案（以下簡稱為“金改折”方案）。就是在原有金屬膜過濾器殼體不變、原有工藝管道和閥門進出口不變的基礎上，設計改進為兩級式折疊膜過濾器結構。這樣既保留了一批使用金屬膜過濾器的用戶，又將兩級式過濾器設計為一個新的過濾產品，即新型一體式過濾器，其改進效果得到了用戶的肯定。

“金改折”方案的具體改進：受限于原工藝管道和閥門進出口不能改變，一體式過濾器保留了原金屬膜過濾器殼體。中效過濾器的濾芯采用圓筒式和塑封折疊式結構，高效過濾器內部的金屬膜管全部改造成聚四氟乙烯膜高效濾芯。為有效排除液態水造成的染菌隱患，高效過濾器內增設了消除液態水效果明顯的導流疏水板裝置。改造中必須要解決的兩個問題：（1）折疊濾芯的數量：同等流量下需要多少支折疊濾芯。（2）折疊濾芯的排列方式：高效過濾器的筒體是固定的，折疊濾芯能否在管板上排列開。

依據以下空氣流量計算公式，計算濾芯數量：

式中Q———管道空氣流量，m3/min；

q——單支濾芯流量，m3/min；

n——折疊濾芯支數。

已知系統空氣流量為60 m3/min，單支折疊濾芯的設計流量是多少呢？受筒體高度所限，選取10"折疊濾芯（新產品設計時，可不受濾芯高度限制），通過實驗可以得出10"折疊濾芯流量與壓降關系曲線（圖7），從圖中可以看到，在入口空氣壓力0.2 MPa、壓降0.008 MPa條件下，每支10"（250 mm）折疊濾芯可以提供300 Nm3/h的流量。匹配時一般選取＜5 m3/min的濾芯，可按3～4 m3/min的流量選取，以保證實際流量偏大，延緩濾芯使用壽命。入上殼體，撞擊到擋風板上，使空氣均勻地通過中效濾芯，將＞0.3μm的塵埃顆粒攔截在中效濾芯的最外層。中效濾芯分為兩種形式，進氣方式為外進內出。經中效濾芯過濾后的空氣通過連接底座的中心孔進入下殼體，空氣從高效濾芯的外部進入濾芯，將＞0.01μm的塵埃顆粒攔截在高效濾芯的最外層，進氣方式為外進內出，過濾后的空氣經排氣管進入發酵罐，保證發酵料液的安全生產。經中、高效兩級過濾后，空氣過濾精度為0.01μm，滿足無菌空氣要求。

一體式過濾器主要技術參數如表2所示。

圖7 10"折疊濾芯流量與壓降關系曲線

已知管道空氣流量60 m3/min，單支濾芯流量選取4 m3/min，代入空氣流量計算公式：Q=q·n，n=Q/q=60/4=15（支）。空氣管道在60 m3/min流量下，需匹配10"折疊濾芯15支。

已知60 m3/min的金屬膜過濾器筒體內徑為450 mm，依據折疊濾芯實際排布情況，完全可以在過濾器管板上排列15支高效濾芯。

2 一體式過濾器工作過程和原理

一體式過濾器在工作狀態下，空氣從進氣管進

3 一體式過濾器的特點

3.1 設計新穎，結構合理

一體式過濾器改進了分體式過濾器的結構（中、高效過濾器通過閥門相連接，中效過濾器不能消毒），將中、高效過濾器垂直相連。相同空氣流量情況下，一體式過濾器整體占地空間小，是分體式過濾器的1/2，濾芯安裝更換方便。

3.2 初始壓降低，節能效果好

由于結構設計合理，一體式過濾器一方面減少了空氣流經90°轉彎的管道數量，另一方面采用了大流量、低阻力的折疊圓筒結構的中效濾芯，減小了空氣阻力。兩方面共同起到降低空氣系統壓降的作用，使其初始壓降小于分體式過濾器。

表2 一體式過濾器主要技術參數

3.3 整體消毒，可靠性高

分體式過濾器的中、高效過濾器之間由閥門連接，中效過濾器不能消毒，這樣就增加了發酵料液染菌的可能性。一體式過濾器有效克服了這種不足，中、高效過濾器可同時高溫消毒，消毒溫度＜150℃。

3.4 降低成本，性價比高

一體式過濾器節省了分體式過濾器的殼體，即中效過濾器的下殼體、高效過濾器的上殼體，節省了中、高效過濾器之間用于連接的不銹鋼閥門。以上兩項約占分體式過濾器價格的1/3左右，降低了一體式過濾器的成本。

3.5 根除隱患，防患未然

過濾器在消毒后或在空氣濕度較高的條件下，容易形成中效和高效過濾器的殼體內有液態水。針對這種情況，在一體式過濾器內腔巧妙設計了導流疏水板裝置。在空氣壓力的作用下，液態水沿著設計好的導流通道排出，從根本上杜絕了發酵料液染菌的可能性。

3.6 增加在線檢測功能，預防染菌事故

在高效過濾器排氣管上安裝了檢測閥門，可與檢測空氣精度的激光粒子計數器通過乳膠管連接。工作狀態下，依據一體式過濾器檢測到的數據，可判斷空氣精度是否滿足發酵工藝的要求。若數據不達標，可及時采取有效措施，如更換濾芯或排查可能引起料液染菌的其他隱患。

無菌空氣過濾器的相關性能對照如表3所示。

表3 無菌空氣過濾器的相關性能對照表

4 一體式過濾器相關事項說明

4.1 濾芯安裝操作

濾芯為折疊式結構，通量大、阻力低，安裝更換方便。濾芯接口均采用國際通用標準的CODE7、雙-226硅橡膠圈。

（1）打開濾芯包裝后，應認真檢查濾芯外觀是否光滑、有無毀損，硅橡膠圈是否完好，檢查無誤后再進行安裝。

（2）在折疊過濾器外殼帶有壓力的情況下，絕對不允許打開過濾器外殼。一定要在確認隔離壓縮空氣并且將過濾器完全泄壓的前提下，才能打開過濾器的外殼。

（3）拆卸完被替換的濾芯后，用非腐蝕性清洗劑將過濾器殼體上的接頭插孔清洗干凈，在插孔充分干燥后方可安裝濾芯。

（4）將裝有濾芯的塑料袋（有雙膠圈的一端）打開，不要去掉塑料袋，只將兩個橡膠圈露出，對橡膠圈進行適當潤滑，雙手卡緊濾芯的另一端，將濾芯端頭插入插孔底部，然后順時針旋轉鎖緊濾芯。注意不可握住濾芯的最上端進行安裝操作，否則會導致濾芯的永久性損壞。

（5）全部濾芯安裝完畢后，將尾部的固定卡盤裝好，此時一定要注意不可過分擰緊鎖緊螺母，以防壓壞濾芯。

4.2 過濾器消毒注意事項

（1）使用的飽和蒸汽一定要經過蒸汽過濾器過濾，將蒸汽中的雜質和冷凝水經閥門排放干凈后，視蒸汽達到似霧狀時，再打開進入蒸汽過濾器的閥門，以防蒸汽濾芯過早損壞。

（2）使用飽和蒸汽進行消毒時，建議蒸汽壓力控制在198～270 kPa，溫度控制在120～130℃，時間控制在30 min左右。

（3）蒸汽消毒時，各個閥門要全部打開，不留死角，消毒結束時，一定要緩慢通入壓縮空氣，通氣速度不能太快，防止通過氣流與過濾介質摩擦引發安全事故。

（4）蒸汽消毒結束通入壓縮空氣時，要嚴格控制過濾器的壓降，仔細觀察過濾器管道前、后壓力表的變化，杜絕出現過濾器膜前壓力低于膜后壓力的現象，避免濾芯彎折。

（5）蒸汽消毒后，如果工藝允許，要全開過濾器的進口閥門，通氣時間30 min，將過濾器完全吹干后才能投入運行。如果過濾器在潮濕狀態投入運行，有可能造成發酵料液染菌。

（6）蒸汽過濾器在使用完畢后，要關閉其進出口截止閥門，一定要全開蒸汽過濾器底部的排污閥門，杜絕閥門泄漏，蒸汽冷凝水滲入發酵罐，造成不必要的損失。

（7）使用過熱蒸汽對過濾器進行消毒時，務必要對過熱蒸汽進行減壓、降溫處理，達到發酵行業對蒸汽的壓力、溫度要求后才能使用。

（8）在保證正常生產的前提下，要盡量減少對過濾器消毒的次數，延長濾芯的使用壽命。由于發酵企業生產的產品、工況等不同，提供過濾設備的單位一般不會提供消毒周期，企業應根據發酵料液的生長情況，摸索出切實可行的消毒周期，達到既降低生產成本，又保證安全生產的目的。

5 一體式過濾器的在線檢測與激光粒子計數器

5.1 一體式過濾器的在線檢測

無菌空氣過濾是發酵過程中的關鍵環節，菌的培養、生長以及發酵液的攪拌等都涉及到無菌空氣。傳統觀念認為空氣是發酵過程中染菌的第一污染源。

在實際工作中，料液染菌是由多種原因造成的，多數發酵罐大面積染菌，若發生在早期，可能是種子帶菌或是連消設備問題引起；如果染菌發生在中、后期而且染的是同一種菌，很可能是空氣過濾器除菌不凈、空氣帶菌或是補料系統帶菌造成的。此外，閥門泄漏、消毒不徹底、員工操作失誤等都有造成料液染菌的可能。

如何判斷無菌空氣是否是造成料液染菌的原因，還需要有相對比較科學的檢測方法。折疊膜過濾器的檢測目前沒有統一的標準，各個生產廠家按照自己的方法進行檢測，在檢測無菌折疊膜過濾器過濾精度時，有一種供參考的檢測方法，即采用粒徑精度為0.3μm的激光粒子計數器，對一體式過濾器和濾芯質量進行現場在線檢測，如圖8所示。對激光粒子計數器的校驗則采用0.1μm或更高級精度的檢測儀器。

激光粒子計數器與一體式過濾器排氣管上的檢測閥通過乳膠管線連接，進行在線檢測，可較準確地判斷高效過濾器出口的空氣精度是否達標。如果檢測不合格，可及時采取有效措施，如檢測每一支高效濾芯，更換不合格濾芯或逐一排查能引起染菌的其他隱患。激光粒子計數器也可對單支濾芯進行質量檢測，檢測時需配置相關專用工具。

圖8 一體式過濾器和濾芯質量的現場在線檢測

例如，河南某大型發酵企業的百噸發酵罐，在發酵過程中，從取樣中發現了料液染菌情況。若在發酵周期的初始階段，能及時找出染菌原因，那么對發酵罐的單產影響不是很大。若是染菌發生在發酵周期的中、后期，則會給生產帶來較大損失，甚至要將發酵料液全部倒掉。技術人員及時到達現場，在車間人員的積極配合下，通過激光粒子計數器對空氣進行在線檢測，分析出空氣的確存在問題后，及時采取了有效措施，將備份的過濾器及時補位恢復生產，將替換出來的過濾器中的濾芯逐一檢查，查找出了有問題的濾芯，將事故帶來的損失降到最低。究其原因，原來是由于員工操作失誤，濾芯消毒溫度過高，造成少數濾芯失效。

5.2 激光粒子計數器在線檢測的注意事項

（1）檢測前，乳膠管和過濾器檢測閥需用酒精沖洗干凈，確認吹干后才能投入使用。

（2）檢測前，打開過濾器檢測閥門，排出的氣體中無水和其他雜質，確認空氣干燥后再進行檢測。否則，不能進行檢測。

（3）檢測前，儀器內浮子應顯示在正確的位置，需校核粒子計數器的空氣內循環粒徑0.3μm的顆粒個數顯示為0。檢測時，其采樣空氣流量為2.83L/min，以保證檢測數值的準確性。

（4）進行記錄前，程顯檔（或觀察檔）顯示不同粒徑數為3～4個周期左右，數據顯示趨于穩定后再進行記錄較為準確。

（5）在空氣正常流動的情況下，觀察浮子在比較穩定的狀態下，再對過濾器進行檢測，否則檢測的數據不準確。

（6）檢測過程中，若粒徑0.3μm的顆粒個數顯示出現0，或間斷出現或連續出現均可視為合格。若時間允許，可多測幾個周期，數值準確度會更高。

（7）檢測粒徑的數據，可選擇程顯檔，按6個粒徑通道為一個周期顯示，即每個粒徑通道顯示粒子數時間為10 s，6個粒徑通道顯示粒子數時間為1 min。或選擇觀察檔，按時刻隨時顯示指定通道中的粒子數。兩種檢測方法選一即可，根據不同需要，也可交叉選用。

（8）在過濾器檢測過程中，可記錄不同周期、不同粒徑的相關數值，便于對產品性能進行比對分析。

以赤峰某制藥廠使用折疊膜過濾器一年后為例，通過粒子計數器檢測過濾后的空氣精度，以判斷是否滿足發酵空氣要求，表4～表6為空氣粒子數據檢測報告。

表4～表6的三組數據完全符合發酵空氣精度要求。需要指出的是，在過濾器檢測過程中，若出現較長時間0.3μm粒子數顯示沒有趨于呈倍數遞減或不能出現0時，應首先檢查過濾器外的相連部分是否干凈、是否有泄漏點。如果用酒精對乳膠管及檢測閥門內腔再次清洗并吹干還無效果，再對過濾器濾芯逐支進行檢測。對于檢測出有問題的濾芯，要及時進行更換，保證發酵生產正常進行。

表4 101罐空氣粒子數據檢測報告

表5 202罐空氣粒子數據檢測報告

表6 305罐空氣粒子數據檢測報告

6 一體式過濾器的應用與展望

青島某科技有限公司在葡萄糖酸鈉項目設計中，均采用了高效節能的一體式過濾器、氣液分離器、逃液捕集器等過濾產品。在山東、通遼共4個葡萄糖酸鈉項目中，采用了我院生產的高效節能的一體式過濾器，與分體式過濾器相比，具有明顯的競爭優勢，領先全國過濾器行業同類產品。

內蒙古赤峰某制藥公司兩個發酵車間使用了數十臺10 m3/min、20 m3/min、70 m3/min等的一體式過濾器，一直保持著良好的生產記錄。在發酵項目擴建中，再次使用了新型節能的一體式過濾器，已經成功投入使用5年多。

山東濰坊某科技公司使用了多臺10 m3/min、20 m3/min、100 m3/min高效節能的一體式過濾器、逃液捕集器等相關過濾產品，現已使用了4年多時間，設備一直在良好的狀態下運行，為消除料液染菌隱患、穩定生產做出了突出貢獻，給企業帶來了很好的經濟效益和社會效益。

從國內市場來看，發酵行業已有數十家企業成功使用了高效節能的一體式過濾器，使用數量達數百臺（套），得到了用戶的一致好評和認可，市場發展前景廣闊，一定會為企業帶來更好的經濟效益。隨著廣大用戶對這個產品的深入了解，一體式過濾器必將占領更廣闊的市場，推動國內過濾器產品的進一步創新和發展。

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