1、 毕业设计文献综述 建筑环境与设备工程 空气洁净技术应用研究 摘要 论述了空气洁净技术在工业领域和生物净化领城应用，指出了洁净技术发展国内外存在的差距，提出了应用数理统计分析评价生物洁净技术在无菌罐装中应用效果的数理评价方法。 关键词 洁净技术 生 物净化 洁 净度 无菌罐装 THE RESEARCH OF APPLICATION FOR AIR CLEANING TECHNOLOGY ABSTRACT It is discussed that application of air cleaning techning technology in industrial filed and bio
2、 cleaning field; It is pointed out that the gap which is existing between China and some developed countries in air cleaning technology; It is raised that quantitative appraising method of applying mathematical statistical analytical means to appraise the applied effect of bio cleaning technology in
3、 aseptic potting in this paper. KEY WORDS Cleaning technology bio cleaning Cleanliness aseptic potting 1 空气洁净技术发展概况 空气洁净技术是二次世界大战后才开始形成和发展起来的环境工程技术。目前在精密加工、宇航工业 、微电子工业等众多工业领域得到广泛应用，并以更加迅猛的发展趋势扩展到医疗、制药、食品、化妆品、无菌培植、遗传工程等生物洁净技术领域。 二战前的精密加工业其精密只在微米级水平上，尚无控制尘埃污染的要求。随着生产水平的提高，首先是军事工业和微加工技术对空气中尘埃粒径的控制要求提到了
4、亚微米级别。对尘埃与产品质量间的关系有了量的概念。 于 50 年代初结合曼哈顿研究计划，美国宇航工业率先研制成功第一台高效能尘埃粒子过滤器开始，又建成世界第一个高级别平行流空气洁净室，保证了 60 年代微加工业顺利地跨 入 了亚微米级外，使胶片的 解相力一每毫米宽度能记录下可分辩的单线条数发展到全息干版 3000 条线 。 而 70 年代开始出现的超大规模集成电路，其掩膜厚度已达到十分之几到百分之几微米，电器元件之间的金属联线之宽度一光刻基本图形尺寸，最小达到 0.01 微米。一颗尘埃，即使小到 0.01 微米也能使大规模集成电路片形成针孔或电路切断、短路等事故而报废。 微电子工业从一九七五年
5、动态随机存储器 DRAM16K到一九九八年的 256K，平均每三年容量增加五倍，今后对最小尘埃粒径从目前的 0.1 微米控制技术还要低一至二个数量级。 与上述空气洁净技术在深度上不断发展的 同时，在生物净化领域得到了更广泛的应用，成为今后主要发展方向和扩展的应用领域 1。 2 空气洁净技术在生物净化领域应用 生物洁净技术以一九六六年美国在德克萨斯州恩多林 (Andolin)医院建成垂直平行流无菌白血病房为代表，开始了首先在医疗业中的实际应用，目前在医学领域的脏器移植、关节置换、脑胸外科大型无菌手术和医疗烧伤病、白血病等无茵病房中广泛普及。它成功地防止了细菌感染，大大提高了治愈率。统计表明，无菌
6、手术感染率近乎为零，而术后感染率由原来的 8.9%下降到不足 0.5%，而 70%以上二度烧伤的死亡率由 93%下降到 6%以下 _如北京301 医院一九九五年至一九九七年在无菌手术室所做的 16427 例各种手术无一例感染 。 在制药工业，由于对药品特别是用于静脉注射、肌内注射和眼药等制剂的纯度已由化学纯进人到离子纯，其药剂中含有任何尘埃粒子或细菌等微生物粒子，都会引起患者的病态热原反应。所以现代制药工业要求对液体制剂、抗生素的填充、分装、质量检验和化验等工序、环节都要在生物洁净室或超净工作台内无菌状态下进行。至于在遗传工程、无菌实验、无菌饲养等领域应用 2，洁净度级别要求就更高更严格了因为
7、在这些领域里的病理实验、组织培养 (包括克隆技术 )、癌细胞及疫苗的培养都必须是在无其它杂菌、致病菌条件 F 进行。如果不是在无菌条件下进行，有些很有科学研究价值需要在人体外往往经过一年以上时间培养出的活动的癌细胞植株，稍有不慎而污染即前功尽弃。 在食品、酿造、发酵等工艺生产过程中，对纯种的培养、移植、扩种过程没有生物洁净技术提供保障发生污染，则产品质量得不到保证，成吨的营养液或成百上千的原料都会成废料造成巨大损失。 在宇航工业，探索宇宙生命起源的飞行器若不在无菌的生物洁净间总装，就可能误将地球的有机物当成带回的宇宙物质，不仅会导致错误的结论， 更可怕的是飞行器采回的其它星球的矿物、标本等不在
8、生物无菌室进行处理，将会产生不堪设想的严重后果。 总之，空气洁净技术发展至今，经历了半个世纪，从工业洁净技术到生物洁净技术，其应用领域不断扩大，在国民经济中起到越来越重要的作用。 3 空气洁净技术发展国内外差距 我国空气洁净技术发展自 60 年代开始以来 。 目前已具备了相当的实力，在某些理论研究和应用方面达到了国际先进水平，但同世界上工业发达国家相比仍有不少差跟，主要表现在如下三个方面。 首先从空气洁净技术的起步时间和相关技术规范制定时间上看，大约落后了二十年左右 。 美国从一九五 0年制造出第一台高效能空气过滤装置到一九六一年建成 100级平行流洁净室，完成了空气洁净技术领域的关键技术设备
9、和气流组织的理论到实践的完整过程。从60 年代开始又率先完成了洁净技术应用方面的相关标准和规范的制定。一九六三年颁布 了美国联邦标准 F.S.209，一九六七年又颁布了第一个有关微生物净化级别的国家航天与航空管理局标准 (NASA标准 )。我国于 1984 年制定的国家标准 GBJ73 84洁净厂房设计规范，提出了我国的洁净度级别，第一级称 3 级 (相当于 F.S.209的 100 级 )，第二级称 30 级，依 此类推。可见我国 “ 3 系列 ” 的空气洁净度级别名称上仍沿用了 F.S.209 的称呼，只是内容上改用国际单位制。 一项技术标准和规范的制定和实施，在某种意义上而言是代表一个行
10、业或国家在它制定和实施该标准或规范那个时期的技术能力和发展水平的一个重要标志，从这点上讲，我国的空气洁净技术在时间上落后了美国 20 年左右。 第二，从洁净技术应用领域的普及程度上看，从五十年代开始工业发达国家工业洁净技术应用于精密加工、微电子工业、高纯半导材料等工业领域。在不到十年的时间已扩展到生物洁净技术领域。 据日本污染控制函调委员会一九七 零 年对 122 个单位所做的实际调查，航天、半导体、微电子工业普及率近 100%。制药医疗行业在 80%以上，化工、食品为 50%左右。我国从一九六二年开始研究集成电路，一九六五年研制成功高效空气过滤器，一九六九年建成装配式的洁净室，一九七三年在北
11、京建成第一个用于集成电路生产的 100 级平行流洁净室。目前国内各不同行业空气洁净技术应用普及率远低于国外工业发达国家水平，在食品、酿造、发酵等行业的无菌罐装 3普及率不到 10%，但在生物制药行业近几年有了长足的发展，并以一九九八年建成的亚洲最大规模的北京 307 医院 10间 100 级血液无菌病房为代表，我国在空气洁净技术领域在 21 世纪会出现更大的飞跃。 第三，从洁净技术总体发展水平而言，国内外差距主要有如下三点 ： 1.最高级别洁净室国外已有 10 级和上级，而国内只有 100 级，现在在研制 10 级。 2.尘埃的控制粒径，国外已从 0.5 微米过渡到 0.1 微米，相应地研制成
12、了超高效空气过滤器，气流组织从平行流向节能高效的矢流理论和数字模拟化方向发展。国内目前仍处于研究开发阶段。 3.在检测技术与仪器制造方面有明显差距。美国 ROYCO公司早在 20年前就研制出 1ft3/分 =28.3 升 /分大流量光电粒子 计数器，最近研制出的 ROYCOLAS X 型激光粒子计数器，可测最小粒径为 0.09 微米，分 4档 l5 个通道的大流量自动分档检测记录 ； 而由我国建筑科学院研制的 J 73 光电粒子计数器，其最大流量为 5 升 /分，可测最小粒径为 0.3微米。 4 生物洁净技术评价方法研究 笔者一九八二年完成了生物洁净技术在食品无菌罐装中应用，一九八六年完成了在
13、化妆品 4无菌罐装中应用，并对生物洁净技术在这两个领域应用所产生的效果，采用了数理统计分析方法对产品质量显著影响给予了定量分析证明和质量控制区间估计等统计计算方法。 现以某种儿童营 养果汁无菌罐装为例，说明上述方法之应用。 在空气净化与非净化条件下生产的同一种果汁中所含的杂菌数其检验结果如表 一 所示。从表 一 可见，在空气净化与非净化条件下，即无菌与有菌环境条件下，生产的同一种儿童营养果汁在其它条件都不变，只因环境条件的显著不同，在非净化条件下生产和罐装的产品因受来自周围环境的污染产品中，杂菌数比之净化条件下的产品平均值高出 17.6 倍。 表 一 果汁样品杂菌数 检验结果 样品号 净化条件下（个 /ml） 非净化条件下（个 /ml） 1 2 58 2 4 50 3 1 40 4 6 50 5 3 44 这清楚地表明，生物洁净技术应用于无菌罐装中将显著地影响产品质量，现用方差分析方法予以证明。 参考文献 1许仲麟 . 空气洁净技术原理 M. 北京 ： 中国建筑工业出版社 . 1983 2许仲麟 . 空气洁净技术应用 M. 北京 ： 中国建筑工业出版社 . 1988 3姜成楠 . 洁净技术在食品无菌装罐中应用 J. 暖通空调 . 1982(3)： 14 17 4姜成楠 . 生物洁净技术在化妆品工业中应用 J. 暖通空调 . 1985(4)： 9 11
