V型密褶式活性炭过滤器在食品加工厂空气过滤中的应用 一、引言 随着全球食品安全标准的不断提高，食品加工行业对生产环境的要求也日益严格。特别是在空气质量管理方面，空气中悬浮颗粒物、微生物污染以...
V型密褶式活性炭过滤器在食品加工厂空气过滤中的应用
一、引言
随着全球食品安全标准的不断提高，食品加工行业对生产环境的要求也日益严格。特别是在空气质量管理方面，空气中悬浮颗粒物、微生物污染以及挥发性有机化合物（VOCs）等污染物的存在，可能对食品质量与安全构成严重威胁。因此，采用高效、稳定的空气净化设备已成为现代食品加工厂不可或缺的重要环节。
V型密褶式活性炭过滤器作为一种高效的空气净化设备，在食品工业中得到了广泛应用。其独特的结构设计和优异的吸附性能，使其在去除异味、有害气体及微粒污染物方面表现出色。本文将从产品结构原理、技术参数、应用场景、国内外研究进展等多个维度深入探讨V型密褶式活性炭过滤器在食品加工厂空气过滤中的实际应用价值，并结合相关文献资料进行分析比较，以期为食品生产企业提供科学合理的空气治理解决方案。
二、V型密褶式活性炭过滤器的结构与工作原理
2.1 结构组成
V型密褶式活性炭过滤器通常由以下几个主要部分构成：
| 部位 | 材质/功能 |
|---|---|
| 框架 | 铝合金或镀锌钢板，具有良好的耐腐蚀性和结构强度 |
| 过滤层 | 活性炭颗粒填充于无纺布袋中，形成“V”形褶皱结构 |
| 支撑网 | 聚酯纤维或多孔金属网，用于固定活性炭并增强气流稳定性 |
| 密封条 | EPDM橡胶或硅胶密封条，确保安装时的气密性 |
该类过滤器的核心在于其“V”字形褶皱结构设计，相较于传统平板式活性炭过滤器，这种结构大大增加了单位体积内的过滤面积，从而提高了处理效率和吸附容量。
2.2 工作原理
V型密褶式活性炭过滤器主要通过物理吸附和化学吸附两种机制实现空气中有害物质的去除：
- 物理吸附：利用活性炭表面丰富的微孔结构，吸附空气中的颗粒物、细菌孢子等大分子物质；
- 化学吸附：活性炭表面经特殊改性处理后，可与某些有害气体（如甲醛、硫化氢、氨气等）发生化学反应，生成无害产物。
此外，V型结构的设计使得气流分布更加均匀，减少了局部压降，提高了整体运行效率。
三、V型密褶式活性炭过滤器的技术参数与性能指标
为了更好地评估V型密褶式活性炭过滤器在食品加工厂中的适用性，以下列出其主要技术参数：
| 参数项 | 参数范围 |
|---|---|
| 尺寸规格 | 592×592×292 mm（标准模块）、定制尺寸可选 |
| 活性炭类型 | 粉末状/颗粒状椰壳活性炭、煤质活性炭、木质活性炭 |
| 填充密度 | 300~450 g/m³ |
| 初始阻力 | ≤80 Pa |
| 终阻力（建议更换） | ≤250 Pa |
| 吸附效率（苯系物） | ≥90%（依据GB/T 14669-1993） |
| 微生物去除率 | ≥95%（参考EN 779:2012） |
| 使用寿命 | 6~12个月（视工况而定） |
| 工作温度范围 | -20℃~60℃ |
| 相对湿度限制 | ≤80% RH |
注：以上参数仅供参考，具体数值应根据厂商提供的技术手册为准。
四、食品加工厂空气污染现状与净化需求
4.1 食品加工厂常见空气污染物种类
食品加工厂由于涉及原料处理、加热蒸煮、包装等多个环节，空气污染源较为复杂，主要包括以下几类：
| 污染物类别 | 主要来源 | 典型成分 | 危害 |
|---|---|---|---|
| 微生物污染物 | 生产车间、人员活动 | 细菌、霉菌、酵母菌 | 引起食品腐败、变质 |
| 颗粒物 | 粉尘、蒸汽冷凝水汽 | PM2.5、PM10 | 影响空气质量、堵塞设备 |
| 挥发性有机物（VOCs） | 加热油脂、清洗剂、溶剂 | 苯、甲苯、乙酸乙酯 | 刺激性气味、致癌风险 |
| 气味污染 | 发酵、油炸、调味料 | 氨、硫化氢、醛类 | 影响员工健康、降低工作效率 |
4.2 净化系统配置需求
针对上述污染特点，食品加工厂的空气净化系统通常需具备以下功能：
- 初效过滤：去除大颗粒粉尘，保护后续高效过滤单元；
- 中效/高效过滤：拦截细小颗粒物及微生物；
- 活性炭吸附段：专门用于去除VOCs和异味；
- 紫外线杀菌/臭氧辅助消毒：强化微生物控制效果。
其中，V型密褶式活性炭过滤器作为核心吸附组件，承担着关键的除味与有害气体去除任务。
五、V型密褶式活性炭过滤器在食品加工厂的应用案例分析
5.1 应用场景分类
根据食品加工行业的不同工艺流程，V型密褶式活性炭过滤器可广泛应用于以下场所：
| 场所 | 应用目的 | 典型配置方式 |
|---|---|---|
| 食品包装车间 | 去除包装材料释放的VOCs | 安装于中央空调回风系统中 |
| 油炸生产线 | 控制油烟与异味排放 | 配合油烟净化器使用 |
| 调味料调配间 | 去除香精香料产生的刺激性气味 | 设置独立通风净化系统 |
| 冷库排气口 | 防止异味循环进入室内 | 安装于排风管道末端 |
5.2 实际应用效果对比
以下为某国内大型乳制品企业在生产车间加装V型密褶式活性炭过滤器前后的空气质量检测数据对比：
| 指标 | 安装前浓度 | 安装后浓度 | 去除率 |
|---|---|---|---|
| TVOC（总挥发性有机物） | 0.8 mg/m³ | 0.06 mg/m³ | 92.5% |
| 氨气 | 0.25 ppm | 0.03 ppm | 88% |
| 异味等级（人工评价） | 4级（明显） | 1级（轻微） | 显著改善 |
| 微生物总数（CFU/m³） | 2500 | 800 | 68% |
可以看出，V型密褶式活性炭过滤器在降低TVOC、氨气及异味方面表现尤为突出，同时对微生物也有一定的协同去除作用。
六、国内外关于活性炭过滤器的研究进展
6.1 国内研究现状
近年来，国内学者围绕活性炭过滤器在食品工业中的应用开展了大量研究。例如：
- 李晓峰等（2021年）[1] 对比了不同种类活性炭在去除食品厂空气中VOCs的效果，发现椰壳活性炭在吸附能力与再生性能上优于其他类型。
- 王伟等（2022年）[2] 研究指出，V型结构相比于平板结构可使吸附效率提升约15%，且在高湿环境下仍能保持稳定性能。
6.2 国外研究成果
国外在空气净化领域的研究起步较早，尤其在欧洲和北美地区已有成熟的应用体系。例如：
- ASHRAE Standard 52.2-2017 中明确指出，活性炭过滤器应作为空气净化系统中去除VOCs的关键组成部分；
- Smith et al. (2019)[3] 在美国某食品加工企业中测试了多种活性炭过滤器的长期性能，结果显示V型密褶式结构在压损控制和吸附效率之间取得了良好平衡；
- Kumar and Singh (2020)[4] 在印度的一项研究中指出，活性炭过滤器配合UV-C照射可有效杀灭空气中的沙门氏菌、金黄色葡萄球菌等致病菌。
七、影响V型密褶式活性炭过滤器性能的因素分析
7.1 活性炭种类与性能关系
不同的活性炭材料在比表面积、孔径分布、吸附选择性等方面存在显著差异。以下为几种常用活性炭的性能对比：
| 活性炭类型 | 比表面积（m²/g） | 孔径分布（nm） | 适用气体种类 | 特点 |
|---|---|---|---|---|
| 椰壳活性炭 | 1000~1200 | 微孔为主 | 苯系物、醇类 | 强吸附力，价格较高 |
| 煤质活性炭 | 800~1000 | 中孔较多 | 氨气、硫化物 | 成本低，适合大规模应用 |
| 木质活性炭 | 600~800 | 大孔比例高 | 酯类、酮类 | 适用于低浓度VOCs处理 |
7.2 操作条件的影响
| 影响因素 | 对性能的影响 |
|---|---|
| 温度 | 温度过高会降低吸附效率，建议控制在60℃以下 |
| 湿度 | 湿度过大会导致活性炭吸水饱和，降低对VOCs的吸附能力 |
| 气流速度 | 气速过快会导致接触时间不足，影响吸附效果 |
| 初始污染物浓度 | 浓度越高，穿透时间越短，需增加更换频率 |
八、V型密褶式活性炭过滤器的维护与更换策略
8.1 日常维护要点
为确保过滤器长期稳定运行，建议采取以下维护措施：
| 项目 | 建议频率 | 内容 |
|---|---|---|
| 表面清洁 | 每月一次 | 清除框架及支撑网上的积尘 |
| 压差监测 | 每日记录 | 当压差超过250 Pa时考虑更换 |
| 效果评估 | 每季度一次 | 取样检测空气中VOCs及异味变化 |
8.2 更换判断标准
| 判断依据 | 标准值 |
|---|---|
| 压差升高 | 达到或超过制造商推荐值 |
| 异味恢复 | 空气中出现明显异味无法消除 |
| 检测不合格 | VOCs或微生物超标 |
| 使用周期 | 超过厂家建议使用寿命（一般为6~12个月） |
九、经济性与环保性分析
9.1 成本效益分析
| 项目 | 年均费用（万元） | 说明 |
|---|---|---|
| 设备购置费 | 5~10 | 视车间规模而定 |
| 更换成本 | 2~3 | 活性炭材料与人工费用 |
| 能耗成本 | 0.5~1 | 风机功率增加带来的电耗 |
| 维护成本 | 0.2~0.5 | 包括日常巡检与清洁 |
综合来看，虽然初期投入较高，但考虑到其对产品质量的保障和员工健康的保护，投资回报周期通常在2~3年内即可收回。
9.2 环保性能
- 可回收性：部分活性炭可通过高温脱附再生重复使用；
- 废弃物处理：废弃活性炭属于危险废物，需按《国家危险废物名录》进行专业处置；
- 碳足迹：相比化学法处理，活性炭吸附过程碳排放较低，符合绿色制造理念。
十、结论与展望（略）
参考文献
[1] 李晓峰, 张丽, 王强. 不同活性炭材料在食品厂空气净化中的应用研究[J]. 环境工程学报, 2021, 15(3): 123-130.
[2] 王伟, 刘洋, 赵敏. V型活性炭过滤器在高湿环境下的性能实验[J]. 暖通空调, 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, 空气质量 苯系物的测定 活性炭吸附—二硫化碳解吸气相色谱法.
[7] EN 779:2012, Particulate air filters for general ventilation – Determination of the filtration performance.
（全文共计约4,200字）
