V型密褶式活性炭過濾器在食品加工廠空氣過濾中的應用 一、引言 隨著全球食品安全標準的不斷提高，食品加工行業對生產環境的要求也日益嚴格。特別是在空氣質量管理方麵，空氣中懸浮顆粒物、微生物汙染以...
V型密褶式活性炭過濾器在食品加工廠空氣過濾中的應用
一、引言
隨著全球食品安全標準的不斷提高，食品加工行業對生產環境的要求也日益嚴格。特別是在空氣質量管理方麵，空氣中懸浮顆粒物、微生物汙染以及揮發性有機化合物（VOCs）等汙染物的存在，可能對食品質量與安全構成嚴重威脅。因此，采用高效、穩定的空氣淨化設備已成為現代食品加工廠不可或缺的重要環節。
V型密褶式活性炭過濾器作為一種高效的空氣淨化設備，在食品工業中得到了廣泛應用。其獨特的結構設計和優異的吸附性能，使其在去除異味、有害氣體及微粒汙染物方麵表現出色。本文將從產品結構原理、技術參數、應用場景、國內外研究進展等多個維度深入探討V型密褶式活性炭過濾器在食品加工廠空氣過濾中的實際應用價值，並結合相關文獻資料進行分析比較，以期為食品生產企業提供科學合理的空氣治理解決方案。
二、V型密褶式活性炭過濾器的結構與工作原理
2.1 結構組成
V型密褶式活性炭過濾器通常由以下幾個主要部分構成：
| 部位 | 材質/功能 |
|---|---|
| 框架 | 鋁合金或鍍鋅鋼板，具有良好的耐腐蝕性和結構強度 |
| 過濾層 | 活性炭顆粒填充於無紡布袋中，形成“V”形褶皺結構 |
| 支撐網 | 聚酯纖維或多孔金屬網，用於固定活性炭並增強氣流穩定性 |
| 密封條 | EPDM橡膠或矽膠密封條，確保安裝時的氣密性 |
該類過濾器的核心在於其“V”字形褶皺結構設計，相較於傳統平板式活性炭過濾器，這種結構大大增加了單位體積內的過濾麵積，從而提高了處理效率和吸附容量。
2.2 工作原理
V型密褶式活性炭過濾器主要通過物理吸附和化學吸附兩種機製實現空氣中有害物質的去除：
- 物理吸附：利用活性炭表麵豐富的微孔結構，吸附空氣中的顆粒物、細菌孢子等大分子物質；
- 化學吸附：活性炭表麵經特殊改性處理後，可與某些有害氣體（如甲醛、硫化氫、氨氣等）發生化學反應，生成無害產物。
此外，V型結構的設計使得氣流分布更加均勻，減少了局部壓降，提高了整體運行效率。
三、V型密褶式活性炭過濾器的技術參數與性能指標
為了更好地評估V型密褶式活性炭過濾器在食品加工廠中的適用性，以下列出其主要技術參數：
| 參數項 | 參數範圍 |
|---|---|
| 尺寸規格 | 592×592×292 mm（標準模塊）、定製尺寸可選 |
| 活性炭類型 | 粉末狀/顆粒狀椰殼活性炭、煤質活性炭、木質活性炭 |
| 填充密度 | 300~450 g/m³ |
| 初始阻力 | ≤80 Pa |
| 終阻力（建議更換） | ≤250 Pa |
| 吸附效率（苯係物） | ≥90%（依據GB/T 14669-1993） |
| 微生物去除率 | ≥95%（參考EN 779:2012） |
| 使用壽命 | 6~12個月（視工況而定） |
| 工作溫度範圍 | -20℃~60℃ |
| 相對濕度限製 | ≤80% RH |
注：以上參數僅供參考，具體數值應根據廠商提供的技術手冊為準。
四、食品加工廠空氣汙染現狀與淨化需求
4.1 食品加工廠常見空氣汙染物種類
食品加工廠由於涉及原料處理、加熱蒸煮、包裝等多個環節，空氣汙染源較為複雜，主要包括以下幾類：
| 汙染物類別 | 主要來源 | 典型成分 | 危害 |
|---|---|---|---|
| 微生物汙染物 | 生產車間、人員活動 | 細菌、黴菌、酵母菌 | 引起食品腐敗、變質 |
| 顆粒物 | 粉塵、蒸汽冷凝水汽 | PM2.5、PM10 | 影響空氣質量、堵塞設備 |
| 揮發性有機物（VOCs） | 加熱油脂、清洗劑、溶劑 | 苯、甲苯、乙酸乙酯 | 刺激性氣味、致癌風險 |
| 氣味汙染 | 發酵、油炸、調味料 | 氨、硫化氫、醛類 | 影響員工健康、降低工作效率 |
4.2 淨化係統配置需求
針對上述汙染特點，食品加工廠的空氣淨化係統通常需具備以下功能：
- 初效過濾：去除大顆粒粉塵，保護後續高效過濾單元；
- 中效/高效過濾：攔截細小顆粒物及微生物；
- 活性炭吸附段：專門用於去除VOCs和異味；
- 紫外線殺菌/臭氧輔助消毒：強化微生物控製效果。
其中，V型密褶式活性炭過濾器作為核心吸附組件，承擔著關鍵的除味與有害氣體去除任務。
五、V型密褶式活性炭過濾器在食品加工廠的應用案例分析
5.1 應用場景分類
根據食品加工行業的不同工藝流程，V型密褶式活性炭過濾器可廣泛應用於以下場所：
| 場所 | 應用目的 | 典型配置方式 |
|---|---|---|
| 食品包裝車間 | 去除包裝材料釋放的VOCs | 安裝於中央空調回風係統中 |
| 油炸生產線 | 控製油煙與異味排放 | 配合油煙淨化器使用 |
| 調味料調配間 | 去除香精香料產生的刺激性氣味 | 設置獨立通風淨化係統 |
| 冷庫排氣口 | 防止異味循環進入室內 | 安裝於排風管道末端 |
5.2 實際應用效果對比
以下為某國內大型乳製品企業在生產車間加裝V型密褶式活性炭過濾器前後的空氣質量檢測數據對比：
| 指標 | 安裝前濃度 | 安裝後濃度 | 去除率 |
|---|---|---|---|
| TVOC（總揮發性有機物） | 0.8 mg/m³ | 0.06 mg/m³ | 92.5% |
| 氨氣 | 0.25 ppm | 0.03 ppm | 88% |
| 異味等級（人工評價） | 4級（明顯） | 1級（輕微） | 顯著改善 |
| 微生物總數（CFU/m³） | 2500 | 800 | 68% |
可以看出，V型密褶式活性炭過濾器在降低TVOC、氨氣及異味方麵表現尤為突出，同時對微生物也有一定的協同去除作用。
六、國內外關於活性炭過濾器的研究進展
6.1 國內研究現狀
近年來，國內學者圍繞活性炭過濾器在食品工業中的應用開展了大量研究。例如：
- 李曉峰等（2021年）[1] 對比了不同種類活性炭在去除食品廠空氣中VOCs的效果，發現椰殼活性炭在吸附能力與再生性能上優於其他類型。
- 王偉等（2022年）[2] 研究指出，V型結構相比於平板結構可使吸附效率提升約15%，且在高濕環境下仍能保持穩定性能。
6.2 國外研究成果
國外在空氣淨化領域的研究起步較早，尤其在歐洲和北美地區已有成熟的應用體係。例如：
- ASHRAE Standard 52.2-2017 中明確指出，活性炭過濾器應作為空氣淨化係統中去除VOCs的關鍵組成部分；
- Smith et al. (2019)[3] 在美國某食品加工企業中測試了多種活性炭過濾器的長期性能，結果顯示V型密褶式結構在壓損控製和吸附效率之間取得了良好平衡；
- Kumar and Singh (2020)[4] 在印度的一項研究中指出，活性炭過濾器配合UV-C照射可有效殺滅空氣中的沙門氏菌、金黃色葡萄球菌等致病菌。
七、影響V型密褶式活性炭過濾器性能的因素分析
7.1 活性炭種類與性能關係
不同的活性炭材料在比表麵積、孔徑分布、吸附選擇性等方麵存在顯著差異。以下為幾種常用活性炭的性能對比：
| 活性炭類型 | 比表麵積（m²/g） | 孔徑分布（nm） | 適用氣體種類 | 特點 |
|---|---|---|---|---|
| 椰殼活性炭 | 1000~1200 | 微孔為主 | 苯係物、醇類 | 強吸附力，價格較高 |
| 煤質活性炭 | 800~1000 | 中孔較多 | 氨氣、硫化物 | 成本低，適合大規模應用 |
| 木質活性炭 | 600~800 | 大孔比例高 | 酯類、酮類 | 適用於低濃度VOCs處理 |
7.2 操作條件的影響
| 影響因素 | 對性能的影響 |
|---|---|
| 溫度 | 溫度過高會降低吸附效率，建議控製在60℃以下 |
| 濕度 | 濕度過大會導致活性炭吸水飽和，降低對VOCs的吸附能力 |
| 氣流速度 | 氣速過快會導致接觸時間不足，影響吸附效果 |
| 初始汙染物濃度 | 濃度越高，穿透時間越短，需增加更換頻率 |
八、V型密褶式活性炭過濾器的維護與更換策略
8.1 日常維護要點
為確保過濾器長期穩定運行，建議采取以下維護措施：
| 項目 | 建議頻率 | 內容 |
|---|---|---|
| 表麵清潔 | 每月一次 | 清除框架及支撐網上的積塵 |
| 壓差監測 | 每日記錄 | 當壓差超過250 Pa時考慮更換 |
| 效果評估 | 每季度一次 | 取樣檢測空氣中VOCs及異味變化 |
8.2 更換判斷標準
| 判斷依據 | 標準值 |
|---|---|
| 壓差升高 | 達到或超過製造商推薦值 |
| 異味恢複 | 空氣中出現明顯異味無法消除 |
| 檢測不合格 | VOCs或微生物超標 |
| 使用周期 | 超過廠家建議使用壽命（一般為6~12個月） |
九、經濟性與環保性分析
9.1 成本效益分析
| 項目 | 年均費用（萬元） | 說明 |
|---|---|---|
| 設備購置費 | 5~10 | 視車間規模而定 |
| 更換成本 | 2~3 | 活性炭材料與人工費用 |
| 能耗成本 | 0.5~1 | 風機功率增加帶來的電耗 |
| 維護成本 | 0.2~0.5 | 包括日常巡檢與清潔 |
綜合來看，雖然初期投入較高，但考慮到其對產品質量的保障和員工健康的保護，投資回報周期通常在2~3年內即可收回。
9.2 環保性能
- 可回收性：部分活性炭可通過高溫脫附再生重複使用；
- 廢棄物處理：廢棄活性炭屬於危險廢物，需按《國家危險廢物名錄》進行專業處置；
- 碳足跡：相比化學法處理，活性炭吸附過程碳排放較低，符合綠色製造理念。
十、結論與展望（略）
參考文獻
[1] 李曉峰, 張麗, 王強. 不同活性炭材料在食品廠空氣淨化中的應用研究[J]. 環境工程學報, 2021, 15(3): 123-130.
[2] 王偉, 劉洋, 趙敏. V型活性炭過濾器在高濕環境下的性能實驗[J]. 暖通空調, 2022, 52(4): 88-93.
[3] Smith, J., Brown, T., & Lee, K. (2019). Performance evalsuation of Activated Carbon Filters in Food Processing Plants. Journal of Air Quality Engineering, 14(2), 45–52.
[4] Kumar, A., & Singh, R. (2020). Application of UV-Activated Carbon Systems for Microbial Control in Industrial Air Filtration. Environmental Science and Pollution Research, 27(10), 11223–11231.
[5] ASHRAE Standard 52.2-2017, Method of Testing General Ventilation Air-Cleaning Devices for Removal Efficiency by Particle Size.
[6] GB/T 14669-1993, 空氣質量 苯係物的測定 活性炭吸附—二硫化碳解吸氣相色譜法.
[7] EN 779:2012, Particulate air filters for general ventilation – Determination of the filtration performance.
（全文共計約4,200字）
