无菌空气的制备 1..
发酵工程 第四章 无菌空气的制备精讲
旋风分离器
利用气流从切线方向 进入容器，在容器内形 成旋转运动时产生的离 心力场来分离重度较大 的微粒。
丝网分离器
利用填料的惯性拦截
三、空气过滤除菌工艺流程
两级冷却、加热除菌流程 冷热空气直接混合式空气除菌流程 高效前置过滤空气除菌流程 将空气冷却至露点以上的流程 利用热空气加热冷空气的流程 一次冷却和析水的空气过滤流程
4）超细玻璃纤维丝：利用高质量的无碱玻璃采用喷 制法制成的 1 – 1.5 m的细丝；
二、空气过滤除菌的介质
5）纸类过滤介质：玻璃纤维纸，多层使用 ； 6）微孔滤膜类过滤介质：直径小于0.5 m，甚至小 于0.1 m，能将空气中的细菌真正滤去，也是绝对 过滤。
常见过滤介质
三、介质过滤效率
常数K值与气流速度、纤维直径、介质填充密度 以及空气中颗粒大小等有关。K值可通过实验测得， 也可通过计算求得。
若令Ns=0，则 L = ∞，事实上也不可能；一般取 Ns = 0.001
过滤效率随滤层厚度的增加而增加。
四、影响过滤除菌效果的因素
在其他条件相同时，介质纤维直径越小， 1. 纤维直径 形成的网格越细密、层数越多，过滤效
一般设计时以含量为103~104个／m3进行计算。 空气中尘埃数（x/m3）与细菌数（y/m3）的关系：
y=0.003x-2.6
二、空气除菌的方法和要求
发酵工业应用的“无菌空气”是指通过除菌处理 使空气中含菌量降低在一个极低的百分数，从而 能控制发酵污染至极小机会。
无菌空气的标准一般是99.99% 热灭菌法
15.1 s 5.1 s 2.1 s 1.05 s
2. 辐射灭菌法
α射线、X射线、β射线、γ射线、紫外线、超声 波照射
无菌空气的制备
如用棉花、玻璃纤维和颗粒活性炭填充的过滤器。
5
一、空气过滤除菌的原理
介质过滤是以大空隙的介质过滤层除去较小颗粒，这显然不是 面积过滤（即不是绝对过滤），而是一种滞留（截留）现象。这种 滞留现象是由多种作用机制构成的，主要有惯性碰撞、拦截、布朗 运动、重力沉降和静电吸引等。
4、介质过滤 ◇ 使空气通过能透过空气的多孔介质（如棉花、活性 炭、烧结玻璃、超细纤维丝等）将空气所携带的尘、 菌截阻 ◇ 这是目前发酵工业中最广泛使用的方法
4
第二节 空气的过滤除菌原理和过滤介质
一、空气过滤除菌的原理
1.过滤除菌的种类 绝对过滤：过滤介质的滤孔小于细胞和孢子。
如聚乙烯醇缩甲醛树脂（PVF）制成的0.3 m的微孔滤膜。
本章内容
一、空气中的微生物和除菌方法 二、空气的过滤除菌原理和过滤介质 三、空气过滤除菌的工艺技术
1
第一节 空气中的微生物和除菌方法
无菌空气的标准----百分数：99.99％ 美国联邦宇航局等级标准： 100级（直径小于0.5微米粒子数少于3.5个/L） 温度：25 ℃—40℃ 湿度：30%—45%
2
（一）无菌空气获得方法
1、辐射灭菌：利用Uv、X-ray、超声波杀菌 目前尚不能用于大量无菌空气的制备；一般用于静止空
间的灭菌。 2、热灭菌法
电热（218℃，24s, 效果可达99.9999%）， 目前大量处理空气技术上还有困难
3
3、静电除尘、除菌 此法效果仅达99. 9%, 不符合发酵用气要求， 并需高压电 （一般用于超静台）
高空取气管
21
2.空气压缩和压缩空气的冷却
（1）空气压缩：克服输送过程中过滤介质的阻力并维持 一定的气流速度。
无菌空气的制备-专题知识
无菌空气的制备 专题知识
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第三节 空气净化流程
空气净化普通是吸气口吸入空气先经过压缩前过滤，然后进入空气压 缩机。从空压机出来空气（普通压力在1.96×105Pa以上，温度120150℃），先冷却到适当温度（20-25℃）除去油和水，再加热到30-35 ℃ ， 最终经过总过滤器和分过滤器除菌，从而取得洁净度、压力、温度和流量 都符合要求无菌空气。
无菌空气的制备 专题知识
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• 空气经空压机压缩后压力会升高，同时温度也会升高， 再后续过程中会产生冷凝水，水分一旦进入过滤器会 堵塞过滤介质，增大空气压力损失，严重话还会浸润 介质而破坏过滤效果；空气在压缩过程中可能夹带空 压机润滑油烟雾，油雾会降低空气给热系数，给空气 冷却造成困难，另外也会和冷凝水一样浸润介质破坏 过滤效果
利用空气压缩时所产生热量进行灭菌原理对制备大量无菌空 气含有尤其主要意义。
在实际应用时，对培养装置与空气压缩机相对位置，连接压 缩机与培养装置管道灭菌以及管道长度等问题都必须加以仔细 考虑。
无菌空气的制备 专题知识
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2、辐射灭菌
a-射线、 b-射线、X-射线、g-射线和紫外线等理论 上能破坏蛋白质等生物活性物质，从而起到杀菌作 用。
• 该法广泛应用，是取得大量无菌空气常规方法， 在生产中使用最多。
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第二节 空气深层过滤除菌原理和介质
1、空气过滤除菌原理
① 布朗扩散截留作用 ② 拦截截留作用 ③ 惯性撞击截留作用 ④ 重力沉降作用 ⑤ 静电吸引作用
无菌空气的制备 专题知识
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在过滤除菌中，有时极难分辨上述各种机理各自所作贡 献大小。 伴随参数改变，各种作用之间有着复杂关系，当前还未 能作准确理论计算。 普通认为惯性撞击截留、拦截截留和布朗运动截留作用 较大，而重力和静电引力作用则很小。
无菌空气制备实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解无菌空气制备的原理和方法。
2. 掌握无菌空气制备过程中的操作步骤。
3. 评估无菌空气制备的效果。
二、实验原理无菌空气制备是通过过滤、灭菌等手段，将空气中的微生物含量降低到极低水平，以防止微生物对实验样品、培养基等产生污染。
常用的无菌空气制备方法包括：空气过滤器、紫外线照射、高压蒸汽灭菌等。
三、实验材料1. 空气过滤器2. 紫外线照射装置3. 高压蒸汽灭菌器4. 实验室无菌操作台5. 实验室无菌操作器材6. 实验样品7. 计时器四、实验步骤1. 准备实验器材：将空气过滤器、紫外线照射装置、高压蒸汽灭菌器等实验器材准备齐全。
2. 空气过滤：将空气过滤器安装在实验室无菌操作台上，打开空气过滤器，使空气通过过滤器。
计时器开始计时，记录过滤时间。
3. 紫外线照射：将紫外线照射装置打开，对空气进行照射。
照射时间根据实验要求设定。
4. 高压蒸汽灭菌：将高压蒸汽灭菌器打开，将实验样品放入灭菌器内，进行灭菌处理。
灭菌时间根据实验要求设定。
5. 无菌操作：在无菌操作台上，穿戴无菌操作服、手套等，进行无菌操作。
将经过灭菌处理的实验样品取出，放入无菌容器中。
6. 无菌空气制备效果评估：将制备的无菌空气通过无菌操作台上的空气过滤器，观察过滤器是否出现污染现象。
若过滤器未出现污染，则说明无菌空气制备效果良好。
五、实验结果与分析1. 空气过滤：实验过程中，空气过滤器未出现污染现象，说明空气过滤效果良好。
2. 紫外线照射：实验过程中，紫外线照射装置对空气进行照射，未出现明显污染现象，说明紫外线照射效果良好。
3. 高压蒸汽灭菌：实验过程中，高压蒸汽灭菌器对实验样品进行灭菌处理，未出现污染现象，说明高压蒸汽灭菌效果良好。
4. 无菌空气制备效果评估：实验过程中，制备的无菌空气通过空气过滤器，过滤器未出现污染现象，说明无菌空气制备效果良好。
六、实验结论本次实验通过空气过滤、紫外线照射、高压蒸汽灭菌等方法，成功制备了无菌空气。
无菌空气的制备
3、布朗扩散作用
• 直径很小的微粒在流速很小的气流中能产生一种不规则的
直线运动，称为布朗扩散
• 布朗扩散除菌作用在较大的气速或较大的纤维间隙中是不
• 0.1—常数，其量纲为μ m。
3、空气含菌量的测定
• 培养法
– 平皿落菌法（沉降－平板法）
– 撞击法（有缝隙采样器、筛板采样器和针孔采样器）
– 过滤法
• 光学法
– 粒子计数器 • 利用微粒对光线散射作用来测量粒子的大小和 含量。
• 测量时使试样空气以一定速度通过检测区，仪
器内的聚光透镜将光源来的光线聚成强烈光束 射入测检区，在测检区内，空气试样受到光线 强烈照射，空气中的微粒把光线散射出去，由 聚光透镜将散射光聚集投入光电倍增管，将光
维、有机和无机烧结材料等。由于被过滤的气溶胶中微生
物的粒子很小，一般只有0.5~2μ m，而过滤介质的材料 一般孔径都大于微粒直径几倍到几十倍，因此过滤机理比 较复杂。 • 随着工业的发展，过滤介质逐渐由天然材料棉花过渡到玻
璃纤维、超细玻璃纤维和石棉板、烧结材料(烧结金属、
烧结陶瓷、烧结塑料)、微孔超滤膜等。而且过滤器的形 式也在不断发生变化，出现了一些新的形式和新的结构， 把发酵工业中的染菌控制在极小的范围。
的蒙乃尔合金板(钛锰合金)。
• 特点：强度高，不须经常更换，使用寿命长，能耐受高 温反复杀菌，且受潮后影响不大，不易损坏，使用方便， 故对空气前处理除水除油要求不很严格，但价格贵。
6）新型介质
• 膜过滤器主要有聚丙烯过滤器作为预过滤器，聚四氟乙
烯（PTFE）膜和聚偏氟乙烯（PVDF）膜作为终过滤器， 膜孔径0.1-0.22um，对细菌做到绝对过滤。 • 如微孔直径小于菌体粒子的所谓绝对过滤。如德国 Sartorius公司生产的Sartofluor GA滤芯就是一种代表
无菌空气的制备流程
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无菌空气是指微生物数量极低或不存在的空气。
其制备流程如下：1. 预过滤，使用高效空气过滤器（HEPA）或超高效空气过滤器（ULPA）去除空气中的颗粒物，过滤效率可达99.97%或更高。
微生物发酵制药技术无菌空气的制备
（七）空气过滤器
深层纤维介质过滤器
通常是立式圆筒形，内部充填过 滤介质，空气由下向上通过介质， 从而达到除菌的目的。纤维介质 主要有棉花，玻璃纤维等。
纤维介质过滤器的填装方法大致如下
孔板 —— 金属丝网—— 麻布织品——棉花— —麻布织品——活性炭——麻布织品——棉花— —麻布织品——金属丝网——孔板
两级冷却，加热除菌流程
空 气 除 菌 总 流 程 如 下 ：
高空采风→ 粗滤器→ 空压机→ 贮罐→冷却器→ 油水分 离器 → 丝网分离器 →加热器→ 总过滤器→ 分过滤器 → 发酵罐
除菌流程中的各种设备
（一）高空取气管 高空取气管是远离地面几十米的管子。一般而言， 地面附近空气中所含的 微生物和灰尘等均比高空空 气中含的多，据资料介绍，每升高10米，空气中杂 菌 可降低一个数量级，因此从高空取气要比从低空 取气有利得多。
• 二、注意事项
• • • • 1.高空背风取气。 2.空气进入压缩机前，需先经过粗过滤器的粗滤。 3.空压机出来的压缩空气需要一个储气罐缓冲。 4.压缩空气进入介质过滤器前需适当加热至空气露点 以上。 5.介质过滤器要定期拆洗杀菌。 6.无菌空气进入发酵罐前要经过分过滤器的过滤。 7.过滤器壁不要形成氧化层，氧化铁是多孔物质，带 菌空气可从中穿过。 8.操作过程需注意气流速度和压力的变化，防止介质 移位或损坏。 9.注意控制好油水分离器的液位。 10.防止空气冷却器漏水。
（二）粗过滤器
一般作为空气压缩机的附件，安排在空压机的空气进口，有的则 单独设置。其结构为一个内装过滤介质的方形或圆形器体。经过 除尘器可把空气中的杂质，特别是硬度较大的灰 尘过滤除掉， 防止这些东西进入压缩机而使气缸磨损。
1、布袋过滤：结构简单，过滤效率和阻力损失因滤布材 料不同而有所差别。滤布要定时清洗。 2、填料式过滤 油浸铁回丝、玻璃纤维、合成 纤维作填体的空气。 • 深层过滤：利用介质纤维的层层阻隔，迫 使空气在流动过程中出现无数次改变气速 大小和方向的绕流运动，导致微粒与滤层 纤维间产生撞击、拦截、布朗扩散、重力 及静电引力等作用，从而把微粒截留、捕 集在纤维表面上，实现了过滤除菌的目的。
无菌空气制备
第六章空气除菌的工艺及设备在发酵工业中，绝大多数是利用好气性微生物进行纯种培养，空气则是微生物生长和代谢必不可少的条件。
但空气中含有各种各样的微生物，这些微生物随着空气进入培养液，在适宜的条件下，它们会迅速大量繁殖，消耗大量的营养物质并产生各种代谢产物；干扰甚至破坏预定发酵的正常进行，使发酵产率下降，甚至彻底失败。
因此，无菌空气的制备就成为发酵工程中的一个重要环节。
空气净化的方法很多，但各种方法的除菌效果、设备条件和经济指标各不相同。
实际生产中所需的除菌程度根据发酵工艺要求而定，、既要避免染茵，又要尽量简化除菌流程，以减少设备投资和正常运转的动力消耗。
本章将讨论合理选择除菌方法，决定除菌流程以及选用和设计满足生产需要的除菌设备等。
第一节空气中微生物的分布和发酵工业对空气无菌程度的要求一、无菌空气的概念发酵工业应用的“无菌空气”是指通过除菌处理使空气中含菌量降低在一个极低的百分数，从而能控制发酵污染至极小机会。
此种空气称为“无菌空气”。
二、空气中微生物的分布通常微生物在固体或液体培养基中繁殖后，很多细小而轻的菌体、芽孢或孢子会随水分的蒸发、物料的转移被气流带入空气中或粘附于灰尘上随风飘浮，所以空气中的含菌量随环境不同而有很大差异。
一般干燥寒冷的北方空气中的含菌量较少，而潮湿温暖的南方则含菌量较多；人口稠密的城市比人口少的农村含菌量多；地面又比高空的空气含菌量多。
因此，研究空气中的含菌情况，选择良好的采风位置和提高空气系统的除菌效率是保证正常生产的重要内容。
各地空气中所悬浮的微生物种类及比例各不相同，数量也随条件的变化而异，一般设计时以含量为103~104个／m3进行计算。
三、发酵对空气无菌程度的要求各种不同的发酵过程，由于所用菌种的生长能力、生长速度、产物性质、发酵周期、基质成分及pH值的差异，对空气无菌程度的要求也不同。
如酵母培养过程，其培养基以糖源为主，能利用无机氮，要求的pH值较低，一般细菌较难繁殖，而酵母的繁殖速度又较快，能抵抗少量的杂菌影响，因此对无菌空气的要求不如氨基酸、抗生素发酵那样严格。
发酵工程第四章无菌空气的制备
一． 空气过滤除菌的原理
二． 空气过滤除菌的介质
三． 介质过滤的效率 四． 影响过滤除菌效果的因素
五． 提高过滤除菌效率的措施
李 先 磊
化学化工系
三、介质过滤效率
发 酵 工 程
Fermentation Engineering
滤层所滤去的微粒数与原有微粒数之比称为过滤效率， 用表示 ，是衡量过滤设备过滤能力的指标。
dN / dL = －KN0
dN / dL — 单位滤层所除去的微粒数（个/cm）；
李 先 磊
L — 滤床厚度 （cm）；
K — 过滤常数或除菌常数 （cm－1）
化学化工系
上式整理并积分，可得：
发 酵 工 程
Fermentation Engineering
ln
Ns N0
= － KL
L=
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1 K
ln
N0 Ns
化学化工系
4、重力沉降作用
发 酵 工 程
Fermentation Engineering
再小的微粒也有重力；
当微粒所受的重力大于气流对它的拖带力时，微粒就会 沉降。
对于小颗粒而言，只有在气流速度很慢时才起作用。
李 先 磊
一般它是与拦截作用相配合的，即在纤维的边界滞留区 内，微粒的沉降作用提高了拦截滞留的捕获效率。
李 先 磊
化学化工系
空气的过滤除菌原理和过滤介质
发 酵 工 程
Fermentation Engineering
一． 空气过滤除菌的原理
二． 空气过滤除菌的介质
三． 介质过滤的效率 四． 影响过滤除菌效果的因素
五． 提高过滤除菌效率的措施
灭菌及无菌空气的制备
温度 （℃）
120 115 110 100
孢子数 （个/mL) pH6.1
10000
8
10000
25
10000
70
10000
740
灭菌时间（min）
pH5.3
pH5.0
pH4.7
7
5
3
25
12
13
65
35
30
720
180
150
pH4.5
3 13 24 150
影响灭菌效果的因素
升温
4、冷却保压：把培养基降低到接种的温度
分批灭菌过程包括：升温、保温和冷 却等三个阶段。各阶段对灭菌的贡献： 20%、75%、5%。应当避免长时间的 升温加热阶段，因为加热时间过长， 不仅破坏营养物质，而且也有可能引 起培养液中某些有害物质的生成，从 而影响培养过程的顺利进行。
0
80 120 160
分批灭菌的时间计算
若不计升温阶段所杀灭的菌数，把培养基中所有的菌均看成在保 温阶段被杀死，可粗略计算灭菌所需时间。
例：发酵罐内装40m3培养基，在温度121℃下进行实罐灭菌。原 污染程度为每毫升2×105感染耐热细菌芽孢， 121℃时灭菌速率常数 为-1，求灭菌失败概率为时所需要的灭菌时间。
解：N0=40 ×106 × 2×105（个） Nt（个）
连续灭菌时间的计算：
连续灭菌的时间的计算，含菌数应改为每毫升培养基的含菌数。
例：发酵罐内装40m3培养基，在温度131℃下进行连续灭菌。 原污染程度为每毫升2×105感染耐热细菌芽孢， 131℃时灭菌速 率常数为15min-1，求所需要的灭菌时间。
解：c0= 2×105（个/ml） ct=1 /40 ×106 ×103 =2.5 ×10-11 （个/ml） k=15min-1
发酵工程 第4章 无菌空气的制备
空气流速大时，惯性冲击就起主导作用。
3、拦截滞留作用
气流速度降到临界速度以下，微粒不能因惯性 碰撞而滞留于纤维上，捕集效率下降。
乙烯醇、聚四氟乙烯等为介质
一、过滤除菌的原理
常见的悬浮于空气中的微生物直径在0.5-2微米 之间，深层过滤所用的过滤介质-棉花的纤维直 径约为20微米，棉花纤维所形成网格的孔隙为 20-50微米。
微粒随气流通过滤层时，滤层纤维所形成的网 格阻碍气流前进，使气流出现无数次改变运动 速度和运动方向，绕过纤维前进，这些改变引 起微粒以对滤层纤维产生布朗扩散、惯性冲击、 拦截、重力沉降、静电吸引等作用大多带有不同 的电荷，没有带电荷的微粒在进入高压静电场时都 会被电离变成带电微粒。
但对于一些直径很小的微粒，它所带的电荷很小， 当产生的引力等于或小于气流对微粒的拖带力或 微粒布朗扩散运动的动量时，则微粒就不能被吸附 而沉降所以静电除菌对很小的微粒效率很低。
一般只能作为初步除菌。
本节小结
空气除菌即除去或杀灭空气中的微生物。
灭菌方法： 1、介质过滤除菌法 2、加热灭菌 3、静电除菌 4、辐射灭菌等
第2节 空气的过滤除菌原理和过滤介质
过滤除菌是发酵工业中广泛使用的空气除菌法。
按除菌的机制不同分为： 绝对过滤和深层介质过滤
绝对过滤：
采用很细小的纤维介质制成，介质空隙小于0.5μm， 多限于实验室使用。
第一篇 工业微生物和发酵工业原料
Why？
第四章 无菌空气的制备How？
第一节 空气中的微生物和除菌方法
第二节 空气的过滤除菌原理和过滤介质
第三节 空气过滤除菌的工艺技术
第1节 空气中的微生物和除菌方法
发酵工业生产菌株大多数为好氧菌。 工业生产上均采用空气作为氧气来源。 然而，空气中有各种各样的微生物，为保
发酵工艺 第4章 无菌空气制备
（2）、冷热空气混合加热的空气除菌流程
此流程适用于中等湿含量的地区。 特点是：省去一级冷却和分离设备及空气加热设 备，流程简化，使冷却水用量少。 压缩空气分两路，一部分进冷却器，经分离器分 离水、油雾后与另一部分未处理过的高温压缩空 气混合，使混合后的空气温度为30～35℃，相对 湿度为50～60%。
2、发酵对无菌空气的要求
不同微生物，不同发酵过程对无菌空气要求不同： 菌种繁殖快，发酵周期短，要求低； 培养基起始pH低或发酵产酸，要求低； 培养基营养差，要求低； 代谢产物为抗生素或杀菌剂，发酵后期要求低； 染菌率一般按10-3计，即发酵1000批次，允许
污染1~2个杂菌。
抗生素发酵厂染菌情况统计
（３）、布朗扩散作用机理：
（４）、重力沉降作用机理 ：
（５）、静电吸附作用机理以及表面吸附作用机理 ：
2、深层过滤效率和过滤器计算
第三章 空气净化除菌与空气调节
§1 空气除菌方法及流程 一、通风发酵对无菌空气的要求
1、空气中M的分布： 空气中以细菌和细菌芽胞 较多，也有酵母，霉菌和病毒。
微生物大小不一，一般附着在空气中的灰尘或 雾滴上，空气中M含量一般为103~104个／m3。
含量和种类，随地区,季节和空气中灰尘粒子多少及人们 的活动情况而异,北方干燥，寒冷含菌量较少，离地面高， 含菌量越少；一般每升高10m，空气中的含菌量就降低 一个数量级；城市含菌量较多，农村则较少，一般城市 空气中杂菌数为3000~8000个／m３。
例某除菌流程，空气压力为4atm（表压），要求空 气加热到35℃时，相对湿度φ=60%，问第二级冷却器
应至少把空气冷却到多少度？（假设冷却后的空气中不含水雾）
解：查表35℃时空气中的饱和水蒸汽分压=5619Pa，加热
无菌空气的制备医学知识
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
对数穿透定律：
空气通过滤层，其微粒数随着滤层的厚度逐渐 降低，即：
dN KN dL
ln N2 KL N1
N2
过滤介质 N1
L
N－滤层中空气的微粒浓度，个/m3. L– 过滤介质的厚度，m。 dN/dL-----单位滤层除去的微粒数，个/m3. K---过滤常数
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对数穿透定律公式揭示了深层介质过滤除
菌时进入滤层的空气微粒浓度与穿过滤层的微
粒浓度之比的对数是滤层厚度的函数。
常数K值与多个因素有关，如纤维种类、纤
维直径、填充密度、空气流速、空气中微粒的
直径等，通常可选择特定的条件通过实验方法
求得。
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如果气速过大η又会下降，可能是已扑集的微粒又被卷起
的原因。
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2.空气除菌效率（衡量过滤设备的过滤效能的指标）：
滤层所滤去的微粒与原来微粒数的比值。
N1N2 1N2
N1
N1
N1 — _过滤前空气的微粒数；
N2 — 过滤后空气的微粒数
2.穿透率
' N2
N1
影响过滤效率的因素很多：微粒的大小、过滤介 质的种类和规格、介质的填充密度、过滤介质厚 度及所通过的空气气流速度有关。
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
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气速与除菌效率的关系：
当气流速度较小时，除菌 资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
效率随气流速度的增加而降低，扩散起主要作用；当气流
速度中等时，可能截流起主要作用；当气流速度较大时，
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当过滤介质孔隙小于或大大小于被过滤的微粒
直径时，通常称为绝对过滤甚至小于0.1μm。
空气的过滤除菌原理和过滤介质
空气过滤除菌的原理
深层过滤：以棉花、玻璃纤维、活性炭为过滤介质。
介质间空隙大于微生物，如棉花纤维直径16-20m， 充填系数为8%时，所形成的网格空隙为20-50 m。 介质过滤是以大空隙的介质过滤层除去较小颗粒， 这显然不是面积过滤（即不是绝对过滤），而是一 种滞留现象。这种滞留现象是由多种作用机制构成 的，主要有惯性碰撞、阻截、布朗运动、重力 沉降和静电吸引等。
但对于一些直径很小的微粒，它所带的电荷很小，
当产生的引力等于或小于气流对微粒的拖带力或微
粒布朗扩散运动的动量时，则微粒就不能被吸附而
沉降，所以静电除尘对很小的微粒效率较低。
4．过滤除菌法
是目前发酵工业中经济实用的空气除菌方法，
是采用定期灭菌的介质来阻截流过空气所含的微生
物，而取得无菌空气的。 常用的过滤介质有棉花、活性炭或玻璃纤维、 有机合成纤维、有机、无机和金属烧结材料等。
1、减少进口空气的含菌量 2、设计和安装合理的空气过滤器，选用除菌效率高的过 滤介质 3、设计合理的空气预处理设备，以除去油、水杂质 4、降低空气的相对湿度，避免过滤介质潮湿
一、对空气的要求
空气过滤除菌的工艺技术
无菌、干燥、有一定的温度，一定的压力 二、空气的预处理 1 、提高压缩前空气的洁净度：高空取气、空气吸口设置过滤 器 2、去除压缩后空气中所带的油和水
介质除菌原理
1）惯性冲击滞留作用
当微生物等颗粒随空气以一定速度流动，在接近纤 维时，气流碰到纤维而受阻，空气就 改变运动方向绕 过纤维继续前进。但微生物等颗粒由于具有一定质量， 在以一定速度运动时具有一定惯性，碰到纤维时，由 于惯性作用而离开气流碰到纤维表面上，由于摩擦、 粘附作用，被滞留在纤维表面上。 这种现象称作 惯性冲击滞留作用
不大的环境下杀菌。但杀菌效率较低，杀菌时间较长， 一般要结合甲醛蒸汽消毒或苯酚喷雾等来保证无菌室 较高的无菌程度。
2．热杀菌
热杀菌是有效的、可靠的杀菌方法，但是如果采用
蒸汽或电热来加热大量的空气，以达到杀菌目的，则
需要消耗大量的能源和增设大量的换热设备，这是不 经济的。
空气进口温度为 21 ℃，空 气的出口温度为187-
作用
介质除菌原理
3）布朗运动 直径小于1m的微粒在很慢的气流中能产 生一种不规则的直线运动，即布朗运动。
使较小的颗粒凝聚为较大颗粒，随即可能 产生重力沉降或被过滤介质截留；
气流速度大时，凝聚现象为惯性碰撞所 取代
4）重力沉降作用
再小的微粒也有重力；
介质除菌原理
当微粒所受的重力大于气流对它的拖带力时，微 粒就会沉降。 对于小颗粒而言，只有在气流速度很慢时才起作 用。
南方温暖、湿润，空气中的含菌量较多； 2)离地面越高，含菌量越少； 3)一般每升高10米，空气中的含菌量就降低一个数量 级；
4)城市的空气中含菌量较多，农村的空气中含菌量
较少。
就种类而言，空气中的微生物种类以细菌、细菌
芽胞和霉菌孢子较多，也有酵母、霉菌和病毒。 微生物大小不一，一般附着在空气中的灰尘上或 雾滴上。 各地空气中所悬浮的微生物种类及比例各不相同， 数量也随条件的变化而异，一般设计时以含量为 10-3~10-4个/m3进行计算。
198℃，压力为0.7MPa。
从压缩机出口到空气贮罐 段管道加保温层进行保温， 使空气达到高温后保持一 段时间，保证微生物死亡。
图4-1为利用空气压缩时放出的热量进行保温杀菌
3．静电除菌
原理:利用静电引力吸附带电粒子而达到除菌除尘 的目的。悬浮于空气中的微生物、微生物孢子大 多带有不同的电荷,没有带电荷的微粒在进入高压 静电场时都会被电离变成带电微粒。 常用于洁净工作台、洁净工作室所需无菌无尘 空气的第一次除尘，配合高效过滤器使用。
介质除菌原理
2）拦截滞留作用
当气流速度在临界速度以下，颗粒不再由于惯性碰撞 而滞留。但是，颗粒质量很小，在气流绕过纤维时， 颗粒仍然随气流运动，在气流速度低时，在纤维周边 形成一层边界滞留区，在滞流区内气流速度更慢，进 入滞留区的颗粒缓慢接近纤维，并与之接触，由于摩 擦、粘附作用而被滞留。这就是阻截（拦截）滞留
医药工业应用的“无菌空气”是指通过除菌处理使空气 中含菌量降低在一个极低的百分数，从而能控制发酵污染至 极小机会，此种空气称为 “无菌空气”。
一 空气中的微生物种类及分布
空气中微生物的含量和种类，随地区、季节和空 气中灰尘粒子多少，以及人们的活动情况而异:
含量：1)北方气候干燥，寒冷，空气中的含菌量较少；
空气的除菌方法
空气除菌就是除去或杀灭空气中的微生物。
破环生物体活性的方法较多，如辐射杀菌、加
热杀菌、化学药物杀菌，都是将有机体蛋白质变性 而破坏其活力。而静电吸附和介质过滤的方法是把 微生物的粒子用分离方法除去。
医药工作所需的无菌空气要求高，用量大，故选
择运行可靠、操作方便、设备简单、节省材料和减
无菌空气的制备
制作人：程亮
耗氧微生物在繁殖培养过程中都需要氧气，通 常以空气作为氧源。但空气中含各种各样的微生 物，会随着空气进入车间中，在适宜的条件下， 大量繁殖，消耗营养物质，产生代谢产物，干扰 甚至破坏车间的正常运行，使工作效率降低，产 量下降，甚至造成车间生产失败等。 因此空气的除菌成为车间工作的一个重要环节。
无菌要求：在发酵过程中不因空气染菌而造成损失。 一般要求1000次使用周期中只允许有一个菌通
过，即经除菌后空气的无菌程度为N=10-3。 空气含菌量测定
难以准确测定，一般采用培养法和光学法。
目前我国采用Y-09－1型粒子计数器，是利用微
粒对光线散射作用来测量粒子大小和数量的。总
菌数的测定；重叠细菌则难以测准。
一般它是与拦截作用相配合的，即在纤维的边界 滞留区内，微粒的沉降作用提高了拦截滞留的捕获 效率。
介质除菌原理
5）静电吸引作用
许多微生物和孢子都带有电荷
具有一定速度的气流通过介质滤层时，由 于摩擦作用而产生诱导电荷 当菌体所带电荷与介质电荷相反时，即发 生静电吸附作用
提高过滤除菌效率的措施
空气过滤除菌的工艺过程
空气 冷却器
高空取气管 贮气罐
前过滤 油水分离器
空气压缩机 加热器
空气过滤器
无菌空气
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再见！
少动力消耗的有效除菌方法。
1. 辐射杀菌
理论上，声能、高能阴极射线、X射线、γ射线、β 射线、紫外线等都能破坏蛋白质活性而起杀菌作用。 但具体的杀菌机理研究比较少，了解得较多的是紫外 线杀菌，紫外线波长为2537-2650 À时杀菌效力最强，
它的杀菌力与紫外线的强度成正比，与距离的平方成
反比。
紫外线通常用于无菌室、医院手术室等空气对流