對于部分工業(yè)生產(chǎn)車間，如半導體、微電子工業(yè)、食品、制藥、衛(wèi)生等領域，不僅僅對其環(huán)境的空氣溫度、濕度、氣流速度有一定的技術要求，更重要的是對空氣潔凈度（即生產(chǎn)環(huán)境空氣中含塵濃度的高低）有嚴格和特殊的要求。為達到這一目的，所采取的技術措施稱為空氣潔凈技術（俗稱潔凈技術或凈化技術）。

空氣潔凈技術的任務，是在滿足室內(nèi)環(huán)境空氣溫度和濕度要求的前提下，將受控環(huán)境空氣介質中的含塵懸浮微粒除掉，并且使其達到生產(chǎn)要求的環(huán)境條件，也就是我們常說的空氣凈化。對于采用了空氣潔凈技術使空氣中懸浮微粒濃度、含菌濃度受控而達到某種要求的房間（或限定的空間），稱為潔凈室。

下面，以廣西小草信息產(chǎn)業(yè)有限責任公司的潔凈環(huán)境系統(tǒng)產(chǎn)品為例，就食藥用菌菌種研發(fā)及工廠化生產(chǎn)：自然冷卻（簡稱自冷，又稱預冷）、強制冷卻（簡稱強冷）、待接、接種環(huán)境；食藥用菌食品初加工、深加工、發(fā)酵、釀造、加工、灌封、包裝環(huán)境；食藥用菌菌種研發(fā)、貯藏、繁育、發(fā)酵環(huán)境進行環(huán)境評估與數(shù)據(jù)精準實用方面進行展開并進行簡要說明。該系統(tǒng)分二個版本：XC-CO-CE-2201-Z401（針對工業(yè)生產(chǎn)潔凈環(huán)境）、XC-CO-CE-2201-Z402（針對生物實驗潔凈環(huán)境）。

01六種粒子及潔凈度評估

在空氣凈化系統(tǒng)中，一般采用由初效過濾器、中效過濾器、高效過濾器（或亞高效過濾器）組成的三級過濾方式。各級過濾器的作用是：粗（初）效過濾器：主要用于過濾 5μm 以上塵埃粒子；中效過濾器：主要用于過濾1-5um以上塵埃粒子；高效過濾器（亞高效過濾器）：主要用于捕集0.5um以下的顆粒灰塵及各種懸浮物，過濾效率高、阻力低、容塵量大。

隨著生產(chǎn)技術發(fā)展對生產(chǎn)環(huán)境的潔凈度要求越高，通過凈化空氣系統(tǒng)將受控環(huán)境空氣介質中的含懸浮塵埃粒子過濾掉，采用人工巡檢的方式，周期長、測點少，相對于細菌的繁殖周期，已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代食用菌工廠高效運轉生產(chǎn)需求。小草潔凈環(huán)境在線專家系統(tǒng)配套小草激光粉塵顆粒物傳感器對潔凈空間在線多點監(jiān)測，解決了潔凈度人工采樣時間長、預警慢、不準確等人為因素的缺陷。

系統(tǒng)通過小草激光粉塵顆粒物傳感器進行粉塵顆粒物檢測，原理如下：

在線粒子計數(shù)器可同時檢測空氣中0.3μm、0.5μm、1.0μm、2.5μm、5.0μm、10.0μm 不同塵埃顆粒物粒子濃度。小草產(chǎn)品通過風速、氣流的流通截面、計算層流雷諾數(shù) Re=pvd/g 各項數(shù)據(jù)， 通過凈化環(huán)境模式識別（靜態(tài)模式、動態(tài)模式）與神經(jīng)網(wǎng)絡算法在線評估與預判斷環(huán)境變化趨勢，結出是否符合生產(chǎn)與加工標準的評估結論。通過建立在不同生產(chǎn)與加工環(huán)境的數(shù)學模型來進行滅菌設備的綜合調(diào)度與智能控制，在實際調(diào)控過程中不斷進行效果評估，通過卷積神經(jīng)網(wǎng)絡算法（CNN）與強化學習（RL：reinforcement learning） 算法不斷優(yōu)化控制模型，達到精準、經(jīng)濟、高效地凈化滅菌環(huán)境控制目的。

2022-3-1 國家標準委員會發(fā)布了《潔凈室及相關受控環(huán)境》GB25915-2022 標準：主要針對潔凈室采樣點數(shù)目、面積進行規(guī)范要求刪除對粒子濃度進行 UCL/LCL計算要求對采樣量進行了規(guī)范要求，每一采樣點至少為2L，每一采樣點單次采樣的小采樣時間為 1 分鐘，每一采樣點的采樣量應該一致。GB/T 25915 潔凈度等級關于監(jiān)測儀器（粒子計數(shù)器），要求按照GB/T 29024.4-2017（等同采用ISO 21501-4:2007，而ISO最新版本為ISO 21501-4:2018）進行校準。

02靜壓差及壓差控制

大部分工廠潔凈車間為了防止?jié)崈粑廴疚锶肭?，需保持室?nèi)壓力（靜壓）高于外部的壓力（靜壓），壓力差的維持一般應符合以下原則：①、潔凈室空間的壓力要高于非潔凈室空間壓力；②、潔凈度級別高的空間壓力要高于相鄰的潔凈度級別低的空間壓力；③、相同潔凈室之間的門要開向潔凈度級別高房間。《潔凈廠房設計規(guī)范》GB50073-2001規(guī)定:不同等級的潔凈室以及潔凈區(qū)與非潔凈區(qū)之間的壓差，應不小于5Pa，潔凈區(qū)與室外的壓差，應不小于10Pa。

結合以上因素組合，小草潔凈環(huán)境智能專家系統(tǒng)，可實時監(jiān)測靜壓差與負壓差、潔凈區(qū)與非潔凈區(qū)壓差。采用人工智能算法，綜合考慮通風要求，對風速與風量測量的合理控制，既保證了通風量達標，又保證了潔凈區(qū)和非潔凈區(qū)壓差達到標準。

03風速風量與換氣次數(shù)

潔凈室對風量要求：在編制我國空氣潔凈技術措施時曾調(diào)查測定了國內(nèi)100多個潔凈室，許多潔凈室還是在動態(tài)下檢測的，結果表明:10萬級≥10次/h、1萬≥20次/h、1000級≥50次/h通風量即可滿足要求。美國聯(lián)邦標準(FS2O9A~B)規(guī)定:非單向流潔凈室(10萬級、1萬級)，室高8~l2ft(2.44~3.66m)，通?？紤]全室至少每3分鐘換氣一次(即20次/h)。

風量計算：送風口風量（m3/h）=平均風速（m/s）x風口送風面積（m2）x3600換氣次數(shù)的計算：換氣次數(shù)的計算是按每小時的送分總量除以房間的空間體積。計算公式：換氣次數(shù)（次/h）=各送風口風量和（m3/h）/[房間面積（m2）x高度]；風速、風量測試時，如果檢測結果低于標準要求，必須查找原因并進行整改；整改結束后再向質量部QA提出質檢申請，待檢測合格后，方能投入生產(chǎn)使用。換氣次數(shù)：《潔凈廠房設計規(guī)范》GB50073--2001規(guī)定：千級：50~60次/h；萬級15~25次/h；十萬級：10~15次

小草管道風速風量傳感器能夠有效判斷各個風口的風速、風量等是否滿足設計要求，其中包括：①、為潔凈室的風量平臺維持潔凈室正（負）壓提供數(shù)據(jù)支撐，以避免不同級別的潔凈區(qū)域之間顆粒污染物的無組織滲透。②、對FFU風機轉速進行時序控制，在非工作時間內(nèi)，自動降低風機轉速維持室內(nèi)潔凈要求，達到節(jié)能目的。③、調(diào)整FFU風量保持潔凈環(huán)境靜壓差。可通過網(wǎng)絡實現(xiàn)遠程監(jiān)控；④、在滿足潔凈要求的前提下，可根據(jù)實際情況設定風速轉速，最大限度降低風機能耗，并對通風管道過濾所需耗材進行更換提醒。

04臭氧濃度與滅菌

現(xiàn)代工業(yè)潔凈室的空氣消毒方法,主要有紫外線消毒、空氣過濾、臭氧和熏蒸消毒以及靜電吸附等，往往在設計潔凈車間時會采用一種到兩種來控制潔凈空間內(nèi)的微生物含量。采用臭氧消毒是主要方法之一，對大部分潔凈車間具有普適性。臭氧殺菌受溫度、濕度和濃度作用的影響較大,通常情況溫度低和濕度大的環(huán)境下的臭氧殺菌效果較好。

臭氧濃度測量與取值：根據(jù)《消毒技術規(guī)范》及實際應用經(jīng)驗，三十萬級取N=5mg/m3；十萬級取N=10mg/m3；萬級取N=30mg/m3；百級取N=40mg/m3（1PPM等于2.14mg/m3）。

臭氧滅菌與濕度關系：臭氧在常溫下15～20分鐘后分解，臭氧在200攝氏度下幾乎瞬間分解，所以臭氧消毒的溫度越低就越好。此外，臭氧在濕度越高的環(huán)境下消毒效果越好。有論文顯示：在室溫25℃、相對濕度為40%和70%條件下，同樣開機消毒2h,對白色念珠菌的殺滅率從 86.0 %提高到 99.93%。在相對濕度為 40 %時 ,開機消毒 6h不能破壞HBsAg抗原性；相對濕度提高到 70 % ,HBsAg抗原性可完全被破壞。溫度低，濕度大則殺滅效果好，尤其是濕度，相對濕度小于45%，臭氧對空氣中懸浮微生物幾乎沒有殺滅作用。在60%時才逐漸增強，在95%時達到最大值。

05靜態(tài)環(huán)境、動態(tài)環(huán)境檢測與自凈時間

系統(tǒng)通過對靜態(tài)和動態(tài)環(huán)境的連續(xù)檢測以及對自凈時間的分析計算，人工智能分析潔凈室的自凈能力，并根據(jù)自凈能力曲線，以及班次、物料、人員等，規(guī)劃生產(chǎn)和作業(yè)時間、作業(yè)強度和頻次。

自凈檢測：①、自凈檢測是測定設施清除空氣懸浮粒子的能力。②、自凈性能與受控區(qū)內(nèi)循環(huán)風比例、送風與出風的幾何位置、熱條件和空氣分布特性因素相關。單向流系統(tǒng)中，污染被受控氣流置換，自凈時間上受位置和距離的影響。③、自凈檢測應在設施處于空態(tài)或靜態(tài)時進行。

自凈評估：①、用100:1自凈時間進行評估，粒子濃度降低到0.01倍初始濃度所需時間。②、使用恢復率評估，使用粒子濃度向所需潔凈度衰減的曲線率來確定自凈時間。

自凈要求：生產(chǎn)操作全部結束后，操作人員撤離出現(xiàn)場并經(jīng)15min~20min（指導值）自凈后，潔凈區(qū)的懸浮粒子應達到新版GMP潔凈室“靜態(tài)”環(huán)境標準。對于B級區(qū)設計應按照ISO6級，換氣次數(shù)60次/h~65次/h（推薦值）方能滿足自凈要求。對于C級區(qū)、D級區(qū)同樣考慮繼續(xù)換氣次數(shù)以適當?shù)脑Ａ俊?/p>

06料溫與生產(chǎn)標準

培養(yǎng)料溫度、培養(yǎng)料含水量、培養(yǎng)料pH值對于菌種迅速萌發(fā)非常重要（詳見小草培養(yǎng)料專家系統(tǒng)產(chǎn)品介紹），在濕熱滅菌后培養(yǎng)料便進入潔凈環(huán)境工序流程，大部分可細分為自冷階段、強冷階段、待接階段、接種階段四個流程。不同生產(chǎn)階段中培養(yǎng)料溫度精準化管控可以形成自主產(chǎn)權的生產(chǎn)標準，對提高產(chǎn)量、加快菌種萌發(fā)率、縮短生產(chǎn)時間、加速空間流轉率都起到重要的作用。

自冷階段：①、監(jiān)測自冷環(huán)境是否滿足自冷室潔凈標準；②、精準采集自冷階段料溫變化，綜合評估自然冷卻時間與環(huán)境感染率與生產(chǎn)效率關系；③、形成自冷階段料溫企業(yè)生產(chǎn)標準，即：“達到標準、綠燈點亮、進入強冷”。

強冷階段：①、監(jiān)測強冷環(huán)境是否滿足強冷室潔凈標準；②、精準采集強冷階段料溫變化，綜合評估強冷時間、強冷能耗與環(huán)境感染率與空間生產(chǎn)效率關系；③、形成強冷階段料溫企業(yè)生產(chǎn)標準，即：“達到標準、綠燈點亮、進入待接”。

待接階段：①、監(jiān)測待接環(huán)境是否滿足待接室潔凈標準；②、精準采集待接室階段料溫變化，綜合評估排隊等待時間、空間周轉率與環(huán)境感染率與接種效率關系；③、形成待接階段料進出庫企業(yè)生產(chǎn)標準，即：“達到標準、綠燈點亮、進行出庫、立即接種”。

接種階段：①、監(jiān)測接種環(huán)境是否滿足接種室潔凈標準；②、監(jiān)測高效過濾器送風口是否滿足接種環(huán)境要求; ③、精準采集接種料溫變化，按菌種最佳萌發(fā)溫度、含水量標準進行接種；采樣接種時培養(yǎng)料 pH值與接種機接種時菌種理化學參數(shù)（溫度、壓力、濁度、黏度、pH、DO、EC、ORP、溶解二氧化碳，詳見小草菌種智能專家系統(tǒng)）進行編碼（詳細小草智慧工廠質量溯源系統(tǒng)），保障菌種活力最強、與培養(yǎng)料最符合菌種萌發(fā)庫企業(yè)生產(chǎn)標準。即：“最佳標準、完成接種、信息編碼、轉入養(yǎng)菌”。

動終端工廠潔凈環(huán)境監(jiān)控界面