化纤袋式中效过滤器在食品加工厂空气净化中的卫生安全性能研究

化纤袋式中效过滤器在食品加工厂空气净化中的卫生安全性能研究

【概述】化纤袋式中效过滤器以镀锌钢板或铝合金为外框，滤材采用涤纶、丙纶等化学纤维无纺布，经缝制或热熔加工形成多个袋状滤芯。它借助纤维层的惯性碰撞、直接拦截与布朗扩散捕集空气颗粒物，多用于集中通风与空调系统的中效过滤段。

食品加工车间的空气中同时存在面粉粉尘、油脂雾滴、水汽与微生物气溶胶，对过滤设备的卫生安全性能提出额外要求。GB 14881-2013对食品生产场所的空气处理与卫生管理作出规定，中效段作为高效过滤器之前的屏障，其可清洗性、耐湿防霉能力与自身产尘水平直接影响车间空气品质。本文围绕化纤袋式中效过滤器的卫生安全性能展开分析。

一、产品定义与结构组成

化纤袋式中效过滤器由外框、袋状滤芯、分隔件与密封条构成。外框多采用镀锌钢板、铝合金或工程塑料，翻边后预留安装法兰；滤芯以涤纶、丙纶、聚酯无纺布为滤材，按折数与袋数缝制，袋口沿外框内侧固定，袋体沿气流方向自然伸展。

与板式结构相比，袋状结构把滤材由平面展开为多个袋体，相同迎风断面下滤材面积可提升数倍。以592×592×600 mm规格为例，迎风面积约0.35 m²，展开滤材面积可达4.5至6.5 m²。滤材面积扩大后穿过滤材的风速下降，颗粒与纤维的接触概率上升，相同效率下阻力更为平缓。

部件	常用材料	主要功能	食品厂适用要求
外框	镀锌钢板、铝合金、塑料	承担结构载荷、固定袋体	表面防腐，翻边无毛刺，可擦拭
袋状滤芯	涤纶、丙纶、聚酯无纺布	拦截与捕集颗粒物	耐湿耐揉搓，切口封边不外露
分隔件	镀锌钢丝、热熔胶条	维持袋体张开与通道平行	袋间不贴靠，胶条无刺激性气味
密封条	闭孔海绵、氯丁橡胶	阻断边框旁通漏风	四边连续贴合，不吸水霉变
加固结构	钢带、铆接边条	防止袋体在高风速下鼓胀变形	缝线均匀，耐受反复冲洗

表1 结构与材料组成

二、过滤机理与效率分级

空气过滤依靠五种机理完成颗粒捕集：惯性碰撞、直接拦截、布朗扩散、静电吸引与重力沉降。粒径大于1 μm的颗粒以惯性与拦截为主，小于0.2 μm的颗粒以扩散为主，0.1至0.3 μm区间处于两种机理的过渡带，效率相对偏低。Hinds在《Aerosol Technology》中给出了单纤维效率与粒径的对应关系。

化学纤维滤材经驻极处理后获得静电吸附能力，在不显著增加阻力的前提下提升对亚微米颗粒的捕集效率。ISO 16890-1:2016以ePM1、ePM2.5、ePM10描述过滤器对相应粒径段颗粒的质量效率，ASHRAE 52.2-2017以MERV值表征0.3至10 μm区间的效率水平，国内产品同时执行GB/T 14295-2008的中效分级。

分级体系	级别或指标	效率要求	依据文件
EN 779:2012	F7	对0.4 μm颗粒效率≥80%	EN 779:2012
EN 779:2012	F8	对0.4 μm颗粒效率≥90%	EN 779:2012
EN 779:2012	F9	对0.4 μm颗粒效率≥95%	EN 779:2012
ISO 16890-1:2016	ePM1 50%	对PM1质量效率≥50%	ISO 16890-1:2016
ISO 16890-1:2016	ePM2.5 70%	对PM2.5质量效率≥70%	ISO 16890-1:2016
ASHRAE 52.2-2017	MERV 11～14	0.3～1 μm区间效率达标	ASHRAE 52.2-2017
GB/T 14295-2008	中效2级	计数效率达到相应级别要求	GB/T 14295-2008

表2 效率分级体系对照

三、主要技术参数

化纤袋式中效过滤器的参数围绕外形尺寸、袋数、滤材面积、额定风量、初阻力与容尘量展开。常见厚度分300 mm、500 mm与600 mm三类，袋数有3袋、5袋、6袋、8袋等规格。额定风量一般按迎面风速2.0至2.5 m/s确定，初阻力控制在80至140 Pa，终阻力按初阻力的两倍取值。

食品车间常处于高湿或含油雾工况，选型时应核对滤材克重、缝制强度与阻燃等级，并关注滤材的耐水性与抗霉等级。用于直接接触食品区域的过滤单元，还应提供材料符合食品接触要求的声明，以及纤维不脱落的验证报告。

规格（宽×高×厚，mm）	袋数	滤材面积（m²）	额定风量（m³/h）	初阻力（Pa）	建议终阻力（Pa）
592×592×300	5	2.8～3.6	2000～2400	80～110	180～220
592×592×500	6	4.0～5.2	2600～3000	85～115	190～230
592×592×600	8	4.5～6.5	3000～3400	90～125	200～250
592×490×600	6	3.8～5.4	2500～2800	90～125	200～250
592×287×600	3	2.0～2.8	1400～1700	85～120	190～240
610×610×600	8	4.8～6.8	3100～3500	95～130	210～260

表3 常见规格与技术参数参考值

四、食品加工厂的空气污染特征与卫生要求

食品加工车间的空气污染物可归纳为三类：面粉、淀粉、糖粉等干性粉尘，煎炸与烘烤过程产生的油脂雾滴，以及人员活动与原料携带的微生物气溶胶。不同工段的温湿度差异明显，烘焙区温度偏高，清洗区与生鲜处理区相对湿度长期高于75%。

GB 14881-2013要求食品生产场所保持通风良好并防止交叉污染，GB 50687-2011对食品工业洁净用房的悬浮粒子、沉降菌与压差作出规定，部分乳制品与婴幼儿配方食品车间参照洁净区管理。中效段承担拦截多数颗粒物与大部分微生物载体的任务，其卫生安全性能关系到后端高效过滤器的负荷水平。

图1 化纤袋式中效过滤器外观与袋状滤芯

工段类型	主要污染物	温湿度特点	中效段配置建议
面粉搅拌与成型	面粉粉尘	常温、相对湿度50%～65%	F7～F8袋式，配预过滤
煎炸与烘焙	油脂雾滴、油烟	高温、含油雾	先除油雾，再设F8袋式
生鲜与清洗	水汽、微生物气溶胶	高湿、相对湿度>75%	耐湿防霉型F8袋式
冷却与内包	微尘、人员携带菌	低温干燥	F8～F9袋式，严控密封
原料仓储	粉尘、虫卵载体	常温、干燥	F7袋式，便于清洗

表4 典型工段污染特征与过滤配置

五、卫生安全性能的关键指标

卫生安全性能可拆解为五项指标：可清洗性、耐湿防霉性、自身产尘水平、材料溶出与异味、结构稳定性。可清洗性由滤材的耐揉搓强度与框架耐水性决定，水洗后的效率恢复率是衡量指标之一；耐湿防霉性关注滤材在高湿环境中是否滋生霉菌并产生异味。

自身产尘水平反映过滤器在气流作用下是否释放纤维碎屑，食品车间通常要求滤材经过封边处理，切口不外露。材料溶出与异味则关注胶黏剂与滤材助剂在温湿条件下是否释放挥发性物质，可参照GB/T 14295规定的气味评定方法进行检验。

性能指标	含义	检验方式	食品车间参考要求
可清洗性	水洗后效率与阻力恢复能力	反复水洗后复测效率	洗后效率恢复率≥85%
耐湿防霉性	高湿环境下抗霉菌滋长能力	恒温恒湿培养观察	相对湿度80%下无霉斑
自身产尘	气流作用下纤维碎屑释放量	下游粒子计数	无明显纤维脱落
材料溶出与异味	助剂释放与气味水平	气味评定、浸泡试验	无异味，无有害溶出
结构稳定性	袋体鼓胀与缝线强度	额定风量下运行观察	袋体不贴靠、缝线不开裂

表5 卫生安全性能指标与检验方式

六、与食品车间空气处理系统的匹配设计

食品车间的空气处理机组通常采用初效、中效、高效三级配置。中效段布置在表冷器之后、高效过滤器之前，兼有保护盘管与减轻后端负荷的作用。含油雾较多的煎炸工段宜在袋式过滤器之前加设除油雾装置，避免油脂在滤材表面成膜后难以清洗。

迎面风速的取值影响过滤效率与阻力。风速偏高会加剧袋体鼓胀与滤材磨损，偏低则增加设备体积。工程实践中常将袋式中效段的迎面风速控制在2.0至2.5 m/s，并在袋体前后预留足够空间，保证袋体充分张开、气流分布均匀。

图2 食品车间空气处理机组中效过滤段安装实景

车间类别	洁净要求参考	初效配置	中效配置	末端配置
普通食品加工区	通风换气为主	G3～G4板式	F7袋式	可选F9
乳制品灌装区	参照洁净区管控	G4板式	F8袋式	H13高效
婴幼儿配方粉包装	十万级洁净环境	G4板式	F8～F9袋式	H13高效
烘焙冷却区	控尘控菌	G4板式	F8袋式	H11高效
肉制品分割区	低温高湿管控	G4板式	F8耐湿袋式	H13高效

表6 典型食品车间过滤配置

七、微生物气溶胶控制与滤材卫生处理

微生物气溶胶多以液滴或粉尘为载体，粒径集中在0.5至5 μm。中效过滤器对带菌颗粒的拦截可降低后端高效过滤器的生物负荷，减少污染发生的可能。滤材中添加抗菌助剂后对附着菌落的增殖有抑制作用，但助剂需满足食品环境的安全要求，避免长期释放。

部分食品车间采用可清洗的金属框架袋式过滤器，配合定期水洗与消毒，减少一次性滤材的废弃量。清洗后的过滤器应在专用区域晾干，避免残水滞留造成霉变。Whyte在《Cleanroom Technology》中强调，过滤系统自身的清洁状态与滤材更换操作规范，是维持受控环境稳定性的重要环节。

八、阻力能耗与运行经济性

过滤器的运行能耗来自风机为克服阻力所做的功。以一台风量30000 m³/h的空调机组为例，若中效段平均阻力由150 Pa升至300 Pa，按年运行6000小时、风机效率0.7估算，年耗电量增加约7000 kW·h。阻力上升的速率与容尘量、粉尘浓度和清灰方式有关。

定期清洗可在阻力上升后恢复部分通风能力，但清洗次数增加会降低滤材强度，效率恢复率随之下降。综合考虑滤材成本、清洗人工与能耗支出，食品车间宜按阻力监控数据确定清洗与更换节点，把终阻力控制在初阻力的两倍范围以内。

中效段平均阻力（Pa）	附加风机功率（kW）	年耗电量（kW·h）	相对增量（kW·h）
120	1.43	8570	—
150	1.79	10710	2140
200	2.38	14290	5720
250	2.98	17860	9290
300	3.57	21430	12860

表7 阻力与风机能耗估算（风量30000 m³/h、年运行6000 h、风机效率0.7）

九、安装密封、检漏与防旁通

过滤器与安装框架之间的密封是保证有效过滤的关键。四边如存在缝隙，未经过滤的空气会直接旁通，使实测效率低于产品标称值。安装时应采用闭孔海绵或氯丁橡胶密封条，压紧后检查边框四周是否连续贴合，袋口与框架的搭接部位不得出现断缝。

检漏可采用发尘法或粒子计数法，在过滤器上游释放气溶胶，于下游扫描边框与袋体表面。发现局部穿透时应重新压紧或更换密封件。蔡杰在《空气过滤器原理与应用》中指出，安装质量对系统实际效率的影响有时超过过滤器本身的级别差异。

十、清洗、更换与卫生管理

可清洗型化纤滤材一般可采用清水或中性洗涤剂低压冲洗，不宜使用强碱、强酸或高压水枪，以免纤维结构受损。清洗水温建议不高于40 ℃，冲洗后自然晾干，不得拧绞。晾干后的过滤器应存放于干燥环境，避免与生鲜原料混放造成二次污染。

滤材更换属于进入洁净区域的作业，应安排在停产或低负荷时段，作业人员穿戴专用工作服与手套，旧滤材立即装入密闭袋中移出车间，并对安装区域进行清洁。更换记录应包含日期、压差读数、滤材批次与作业人员，纳入车间卫生管理台账。

图3 袋式中效过滤器性能测试台与压差检测

操作环节	操作要点	注意事项	记录要求
阻力巡检	每日读取压差表并记录	读数稳定后取值	压差台账
清洗	清水或中性洗涤剂低压冲洗	水温≤40 ℃，不得拧绞	清洗日期与操作人
晾干	专用区域自然晾干	避免残水滞留霉变	晾干时长
更换	停产或低负荷时段作业	旧滤材密闭移出车间	批次与更换原因
现场清洁	清洁安装区域与框架	避免粉尘二次扩散	清洁确认签字

表8 清洗与更换操作要点

十一、卫生安全性能验证方法

验证可分解为出厂检验与现场验证两个层面。出厂检验覆盖外形尺寸、滤材面积、初阻力与效率，按GB/T 14295-2008规定的风道法测定。现场验证关注安装密封、运行阻力增长曲线与清洗后的效率恢复情况，可结合压差记录与粒子计数结果进行评估。

对卫生要求较高的车间，还可增加表面微生物采样与气味评定项目，采样点布置在过滤器下游与车间关键工位。许钟麟在《空气洁净技术原理》中提出，过滤系统的性能验证应贯穿选型、安装、运行与维护全过程，单一环节的合格并不能代表系统整体达标。