API发酵基础知识资料
发酵工程知识点总结归纳
发酵工程知识点总结归纳一、发酵工程概述1. 发酵工程的定义发酵工程是一门研究微生物、酶等生物催化剂在工业生产中广泛应用的工程学科。
2. 发酵工程的历史发酵工程的历史可以追溯到几千年前，最早的酿酒技术可以追溯到古代民族。
随着人类对微生物的认识和技术的发展，发酵工程逐渐成为一门系统的学科。
3. 发酵工程的应用领域发酵工程广泛应用于食品、饮料、医药、生物制药、环保等领域，对人类的生活和健康有着重要影响。
二、发酵过程及机理1. 发酵过程发酵过程是利用微生物或酶对有机物进行生物催化反应，产生有机产物或能量的过程。
发酵过程通常包括菌种培养、发酵产物的分离提纯等步骤。
2. 发酵机理发酵的基本机理包括微生物的生长和代谢过程，包括物质的代谢途径、酶的作用、生理生化特性等。
三、发酵工程中的微生物1. 发酵微生物的分类发酵微生物包括细菌、真菌、酵母等。
不同的微生物在发酵过程中起到不同的作用。
2. 发酵微生物的培养发酵微生物的培养包括培养基的配制、发酵罐的设计等环节，培养条件对微生物的生长和代谢具有重要影响。
3. 发酵微生物的选育发酵工程中常用的微生物包括大肠杆菌、酵母菌等，针对不同的产品需要选择适合的微生物用于发酵生产。
四、发酵工程中的酶1. 酶的分类酶是生物催化剂，可以促进化学反应的进行。
按照其作用方式可以分为氧化酶、还原酶、水解酶等。
2. 酶的应用酶在发酵工程中有着广泛的应用，可以用于生产食品、医药、生物燃料等产品。
3. 酶的工程化酶的工程化包括酶的产生、提纯、改良等步骤，使其更好地适用于实际生产。
五、发酵工程中的设备1. 发酵罐发酵罐是用于放置和滋生微生物的设备，包括灭菌、通气、控温等功能。
2. 排气系统排气系统可以有效地排除产生的二氧化碳和其他代谢产物，以保证发酵过程的正常进行。
3. 分离设备分离设备包括离心机、膜分离等，用于分离提纯发酵产物。
六、发酵工程中的工艺控制1. 发酵条件的控制发酵过程中需要控制pH、温度、氧气供应等参数，以保证微生物的生长和产物的产生。
发酵知识点总结
发酵知识点总结发酵的基本过程发酵技术是利用微生物在适宜的环境条件下，通过代谢产物生成的生物化学过程。
发酵的基本过程包括以下几个步骤：1. 选择合适的发酵菌株：发酵菌株的选择是发酵过程的关键，不同的微生物对不同的基质具有不同的代谢途径。
在进行发酵之前，需要选择适宜的微生物菌株，以及提供适宜的营养条件。
2. 发酵培养基的配置：发酵培养基是提供发酵菌株生长和代谢所必需的营养物质的培养基。
培养基的选择和配置应根据发酵菌株和产品的要求进行合理设计。
3. 发酵过程控制：发酵过程中，需要对温度、pH、氧气含量、营养物质和产物浓度等发酵条件进行控制和调节，以保证发酵过程的正常进行。
4. 发酵产物的提取和纯化：发酵产物需要进行提取和纯化，以满足产品质量的要求。
发酵的主要应用1. 食品加工：发酵技术在食品加工中有着广泛的应用，如酸奶、豆豉、味精、酱油、米酒、醋等都是利用微生物发酵技术生产的食品。
2. 酿造酒精：酵母发酵是酿造酒精的基本过程，通过酵母菌对葡萄糖和果糖的发酵，产生酒精和二氧化碳。
不同的酵母菌株对不同种类的酿酒原料具有不同的适应性，可以发酵成为葡萄酒、啤酒、米酒、黄酒等不同种类的酒精饮料。
3. 制药和生物制剂生产：发酵技术在制药和生物制剂生产中有着重要的应用，例如青霉素、链霉素、香豆素、维生素C等药物和化工产品都是利用微生物发酵技术生产的。
4. 生物燃料生产：生物质发酵可以产生丰富的生物能源，包括生物乙醇、生物柴油等，对替代化石能源具有重要的意义。
发酵技术的发展趋势发酵技术作为一种重要的生物技术，随着生物科技的发展和工业化生产的需求，将会有以下几个发展趋势：1. 以微生物代谢工程为核心的发酵菌株改造技术将会得到发展，实现对发酵菌株的精准设计和合成。
2. 高通量筛选技术和发酵过程监控技术的发展，将会提高发酵过程的效率和产品的质量。
3. 发酵技术与其他生物技术的融合，如基因编辑技术、蛋白表达技术、合成生物学等，将会开辟新的发酵应用领域。
发酵技术实践知识点总结
发酵技术实践知识点总结一、微生物的培养微生物的培养是发酵过程中的第一步，而培养基的选择对微生物的生长和发酵过程至关重要。
在实践中，我们需要考虑以下几个知识点：1. 培养基的选择：培养基的选择应考虑到微生物菌株的特性和所需的生长条件。
一般来说，培养基的组成包括碳源、氮源、微量元素和水。
对于酵母菌来说，葡萄糖、蔗糖等碳源是常用的选择，而硝酸盐、氨态氮等是常用的氮源。
2. pH值的调节：微生物的生长和代谢受到pH值的影响。
在培养过程中，我们需要根据具体的微生物菌株和发酵条件来调节培养基的pH值，保证微生物菌株能够在最适宜的pH值下进行生长和代谢。
3. 温度的控制：微生物的生长和代谢受到温度的影响。
在实践中，我们需要根据微生物菌株的生长特性和所需的生长温度来控制培养基的温度，保证微生物菌株能够在最适宜的温度下进行生长和代谢。
二、发酵过程中的参数控制发酵过程中，需要控制一些重要的参数，以保证微生物菌株能够在最适宜的条件下进行生长和代谢。
在实践中，我们需要考虑以下几个知识点：1. 搅拌速度和氧气供应：在发酵过程中，需要通过搅拌和氧气供应来保证培养基中的氧气充足。
这对于呼吸型微生物菌株来说尤为重要。
在实践中，我们需要根据微生物菌株的生长特性和发酵过程中的需氧状况来控制搅拌速度和氧气供应。
2. 温度的控制：发酵过程中，微生物菌株的生长和代谢受到温度的影响。
我们需要根据微生物菌株的生长特性和所需的生长温度来控制发酵过程中的温度，保证微生物菌株能够在最适宜的温度下进行生长和代谢。
3. pH值的调节：发酵过程中，需要根据微生物菌株的生长特性和代谢产物的特性来调节培养基的pH值，保证微生物菌株能够在最适宜的pH值下进行生长和代谢。
4. 预防污染：发酵过程中，需要注意预防外源微生物的污染。
我们需要通过严格的操作流程和消毒措施来保护发酵系统，保证发酵过程中微生物菌株的纯度和发酵产物的纯度。
三、发酵过程中常见问题的处理在发酵过程中，可能会出现一些常见问题，比如发酵速率下降、产物质量不稳定等。
发酵相关知识点归纳总结
发酵相关知识点归纳总结一、发酵的基本过程发酵是一种由微生物或酶参与的生化过程，其基本过程可以归纳为以下几个步骤：1. 营养物质的吸收：微生物吸收到适宜的营养物质（如碳源、氮源、微量元素等）后，开始进行生长和繁殖。
2. 菌体生长和产酶：微生物在适宜的环境条件下进行生长和繁殖，同时产生各种酶。
3. 酶的作用：产生的酶对底物进行水解、转化或缩合等反应，生成所需的产物。
4. 产物的积累：产物在发酵过程中积累到一定浓度后，可以进行提取、精制和加工，最终得到商品化的产品。
二、发酵过程的影响因素发酵过程受到许多因素的影响，包括微生物菌株的选择、发酵环境的控制、底物和产物的相互作用等，以下是发酵过程中常见的影响因素：1. 微生物菌株的选择：不同的微生物菌株对不同的底物和条件有着不同的适应性和特点，菌株的选择对发酵过程起着决定性的作用。
2. 发酵环境的控制：包括温度、pH值、氧气供应、搅拌速率等，在不同的发酵过程中，需要根据具体底物和菌株的特点进行合理的控制。
3. 底物和产物的相互作用：在发酵过程中，底物和产物的积累、抑制作用等都会对发酵过程产生影响，需要进行合理的底物供应和产物回收。
三、常见的发酵生产产品发酵技术在食品工业、医药工业、生物能源工业等领域得到广泛应用，以下是一些常见的发酵生产产品：1. 食品类产品：酸奶、葡萄酒、啤酒、面包、豆豉、酱油、醋等。
2. 医药类产品：抗生素、生物药品、酶制剂、维生素等。
3. 生物能源类产品：生物柴油、生物酒精、生物氢气等。
4. 化工类产品：有机酸、氨基酸、酶制剂、饲料添加剂等。
四、发酵技术的发展与应用随着生物工程、生物技术和微生物学等科学技术的不断发展，发酵技术在各个领域得到了迅速的发展和应用，以下是一些发酵技术的发展趋势和应用前景：1. 发酵工程技术：包括发酵设备的自动化、发酵过程的动态模拟和优化、在线监测和控制技术等方面的发展，使得发酵工艺的稳定性和效率得到了显著提高。
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2、育种方法
� 基因突变：自然选育、诱变育种 � 基因重组：杂交、原生质体融合、
基因工程
� 基因的直接进化：点突变、易错PCR、
同序法DNA Shuffling等
1）自然选育
自然选育 称为菌种的分离纯化 一般习惯上将 一般习惯上将自然选育 自然选育称为菌种的分离纯化
（2）冻干保藏
� 冷冻干燥的基本方法：是通过在减压条件下 使冻结的细胞悬液中的水分升华，使培养物 此法是微生物菌种长期保藏的最为有 干燥。 干燥。此法是微生物菌种长期保藏的最为有 效的方法之一。 冷冻保护剂 ，目前 � 冷冻干燥过程中必须使用 冷冻干燥过程中必须使用冷冻保护剂 冷冻保护剂，目前 国内常用脱脂乳和蔗糖，国外尚有应用动物 血清等的。 10 � 大部分微生物菌种可以在冻干状态下保藏 大部分微生物菌种可以在冻干状态下保藏10 年之久而不丧失活力。而且经冻干后的菌株 无需进行冷冻保藏，便于运输。
4、酿酒生产用菌
耐高温、耐酒精、抗杂菌、 酿酒用菌要求： 酿酒用菌要求：耐高温、耐酒精、抗杂菌、 酒精转化率高、代谢副产物少 生产常用菌： 葡萄酒酵母，啤酒酵母， 根霉，红曲霉，米曲霉， 黑曲霉，毛霉
思考题
生产抗生素的微生物 能不能用于生产氨基酸？
三、菌种的选育与纯化
1、菌种分离的一般过程 土样的采取→预处理→培养→ →菌落的选择→ 产品的鉴定 目的：
1、菌种保藏的意义：
在生产发酵中，具有高产 有重要经济价值的某一期待代 谢产物主能力的微生物菌种的 保存和长期保藏，对于一成功 的工业发酵过程极为重要。
★
2、对菌种保藏的要求
1) 经长期保藏后菌种存活健在； 2) 保证高产突变株不改变表达型和 基因型，特别是不改变初级代谢 产物和次级代谢产物生产的高产 能力。 低温、 3) 菌种保藏的基本措施是 菌种保藏的基本措施是低温、 。 干燥、真空 干燥、真空。
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根据菌种的生理生化特性、发酵产物的类型和产量等因素，设计合适的筛选方法 。
菌种的培养与保藏
培养基的配制
根据菌种的营养需求和发 酵产物的类型，选择合适 的培养基成分和配比。
培养条件
控制培养温度、湿度、通 气量等条件，以获得最佳 的菌体生长和发酵效果。
保藏方法
采用低温保藏、干燥保藏 、冷冻干燥等方法，保持 菌种的活性和稳定性。
发酵设备的操作规程
操作前准备
检查发酵罐及其附属设备是否完好， 确认所需材料和工具是否齐全。
接种
将菌种接入发酵罐中，进行初步的繁 殖和发酵。
发酵控制
通过控制温度、湿度、通气量等参数 ，对发酵过程进行精细控制。
发酵终止
在适当的时机终止发酵过程，通过分 离、浓缩等手段获得所需产品。
发酵设备的维护与保养
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日常维护
定期检查设备的运行状态 ，如搅拌器是否正常运转 ，温度控制设备是否准确 等。
定期保养
对设备进行全面的清洗和 检查，更换易损件，做好 设备的润滑工作。
存放
设备使用完毕后，要清洗 干净并妥善存放，避免因 长期放置而出现锈蚀等情 况。
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发酵菌种及培养
菌种的来源及筛选
菌种来源
菌种可以从自然界中筛选、从发酵食品中分离、通过基因工程进行改造等。
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汇报人： 日期:
contents
目录
• 发酵基础知识 • 发酵生产流程及控制 • 发酵设备及操作 • 发酵菌种及培养 • 发酵产品的应用及市场前景 • 培训与考核
01
发酵基础知识
发酵的定义与原理
发酵的定义
发酵是一种生物化学过程，它利用微生物在有氧或无氧条件下的生命活动来改变底物（基质）的化学组成，进而 实现产物的合成和积累。
发酵主要知识点
发酵主要知识点发酵是一种常见的生物过程，通过微生物的作用将有机物质转化为其他有用的产物。
发酵广泛应用于食品工业、农业、生物工程等领域。
本文将从发酵的定义、发酵过程以及常见的发酵应用等方面，介绍发酵的主要知识点。
一、发酵的定义发酵是指在适宜条件下，利用微生物（如细菌、真菌、酵母等）的作用，将有机物质转化为其他化合物的过程。
发酵过程中，微生物通过代谢产生酶，将有机物质分解为简单化合物，并进一步转化为具有特定功能的产物。
二、发酵的过程发酵包括多个阶段，从微生物的生长到产物的生成，通常可分为以下几个步骤：1. 选择合适的微生物不同的发酵过程需要选择适应该过程条件的微生物。
常见的微生物有乳酸菌、酵母菌、大肠杆菌等。
2. 提供合适的底物底物是微生物生长和代谢的基础，不同的发酵过程需要提供不同的底物。
例如，制作酸奶需要提供牛奶；制作啤酒需要提供麦芽。
3. 创建合适的环境发酵过程需要提供适宜的环境条件，包括温度、pH值、氧气供应等。
这些条件能够促进微生物的生长和代谢活动。
4. 微生物生长在适宜的环境条件下，微生物开始生长并繁殖，消耗底物并产生代谢产物。
5. 代谢产物生成微生物代谢产生的代谢产物是发酵过程的主要目标。
不同的发酵过程可以产生不同的产物，如乳酸、酒精、酵素等。
6. 产物收集和处理一旦代谢产物生成，需要进行收集和处理。
这个过程通常包括分离、纯化和浓缩等步骤，以获得纯净的产物。
三、发酵的应用发酵在食品工业、医药工业、生物工程等领域有着广泛的应用。
1. 食品工业发酵是食品加工中常用的方法之一。
例如，制作酸奶、奶酪、酱油、豆腐等都需要利用发酵过程。
2. 医药工业在医药工业中，发酵被用于生产抗生素、酶类药物等。
通过合适的微生物和底物，可以大规模生产这些药物。
3. 生物工程发酵是生物工程中重要的环节。
利用发酵技术可以生产各种化学品、燃料、生物塑料等。
这有助于减少对化石燃料的依赖，降低环境污染。
结论发酵作为一种常见的生物过程，具有广泛的应用前景。
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环境保护的重要性
环境保护对于保障人类健康、 促进可持续发展具有重要意义
。
发酵生产过程中的环境因素识别与防范
环境因素的识别
在发酵生产过程中，需要识别出可能对环境造成影响的因素 ，包括废气、废水、固废、噪声等。
环境因素的防范
针对不同的环境因素，采取相应的防范措施，如废气治理、 废水处理、固废减量化及资源化利用、噪声控制等。
建立从原材料到最终产品的全面质量管理体系，包括对产品质量、生产过程 、员工培训等方面的管理和控制。
ISO质量管理体系
采用国际标准ISO 9001质量管理体系，建立严格的质量管理和检验程序，提 高产品质量和稳定性。
发酵生产过程中的质量控制
关键控制点
明确影响发酵产品质量的关键因素，如温度、压力、pH值、溶氧量等，制定相应 的控制措施，确保产品质量稳定。
质量培训
加强员工的质量意识培训，提高员 工对产品质量的重视程度，确保生 产过程
环境保护的基本概念
环境保护的定义
环境保护是指采取各种措施， 保护和改善环境，预防环境污 染和生态破坏，维护人类赖以 生存的自然环境和生态系统。
环境问题的分类
环境问题包括环境污染、生态 破坏和资源浪费等。
污染防治措施及实施
废气治理
废水处理
在发酵生产过程中，废气的产生是难以避免 的，可以采用废气净化、废气回收再利用等 方法进行治理。
废水处理是发酵生产过程中的重要环节，可 以采用物理、化学、生物等方法进行处理， 以达到排放标准。
固废减量化及资源化利 用
噪声控制
发酵生产过程中产生的固废可以进行减量化 处理，同时尽可能地进行资源化利用，如有 机废弃物堆肥处理等。
噪声污染也是发酵生产过程中需要考虑的问 题，可以通过采用低噪音设备、隔声、吸声 等方法进行控制。
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2）除油除水
大气中总含有一定量水分，并以气态存 在
空气压缩后的绝对含湿量不变，当其冷 却时，相对湿度增大
一般用相对湿度在60%的压缩空气进行 过滤除菌，不会将过滤器打湿而影响过 滤效果
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二.空气中的微生物
空气中微生物的含量和种类随地区、高低、季节 空气中尘埃多少和人们活动情况而异。一般寒冷 的北方比暖和、潮湿的南方含菌量少；离地面愈 高含菌量愈少；工业城市比农村含菌量多。据统 计大城市空气含菌数为3000~10000个/m3。空气 中的微生物以细菌和细菌芽孢较多，也有酵母、 霉菌、放线菌和噬菌体。
相反电荷的介质所吸引 产生相反的电荷而将粒子吸引
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六、. 空气过滤除菌设备及流程（重点） 1. 压缩空气的预处理 空气经压缩后具有很高的温度 冷却后又具有较高的相对湿度 经过空气压缩机后的空气带有油滴 水滴、油滴污染空气过滤器
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1）压缩空气的冷却 压缩后的高温空气能引起过滤介质的炭化或
定的空气压力 利用重力沉降作用除去部分油雾 紧接空气压缩机安装 有些装有冷却管
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3）空气冷却器 4）气液分离器 利用离心力进行沉降的旋风分离器 对于10m以上的微粒分离效率较高 一般冷凝水雾的粒子大小在10~200 m 填料式分离器具有较高的分离效率，可
①绝对过滤
绝对过滤是介质之间的孔隙小于被滤除的微生物，当空气 流过介质层后，空气中的微生物被滤除。绝对过滤易于 控制过滤后空气质量，节约能量和时间，操作简便，它 是多年来受到受到国内外科学工作者注意和研究的问题。 它采用很细小的纤维介质制成，介质空隙小于0.5um。
②介质过滤
介质过滤除菌是目前工业上用的较多的空气除菌方法，它
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2. 空气过滤除菌流程
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1）粗过滤器 安装在空气压缩机前的过滤设备 捕集较大的灰尘颗粒，保护空气压缩机 布袋过滤器 油浴洗涤过滤装置 水雾除尘装置
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2）空气贮罐 消除压缩机排除空气量的脉冲，维持稳
生物工程设备
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第一章 空气除菌
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本章主要内容
空气除菌的意义 空气中的微生物 好气性发酵对空气无菌度的要求 空气除菌的方法 过滤除菌的原理 空气过滤除菌流程
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一.空气除菌的意义
好气性微生物的生长和合成代谢产物都需要消 耗氧气。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，为保证纯 种培养，必须将空气中的微生物除去或杀死。
3.热杀菌
将空气加热到一定温度后保温一定时间,使 微生物蛋白热失活而致死。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，这是十分不经济的。工业上是利用空 气压缩时放出的热量进行杀菌。实用流程 图如下。
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4. 过滤除菌
同，因而对无菌空气的无菌程度要求也有所不同。
在工程设计上，一般要求1000次使用周期中只允
2许021有/3/20一个杂菌通过。
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四.空气除菌的方法（重点）
1.辐射杀菌 高能阴极射线、X射线、γ、β射线、紫外 线都能破坏蛋白质活性而起到杀菌作用。 其中紫外线用的较多，它在波长226.5nm328.7nm时杀菌最强。一般用于无菌室、手 术室杀菌。
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三. 好气性发酵对空气无菌度的要求
好气性发酵中需要大量无菌空气，但空气绝对无
菌是很难做到的，也是不经济的，只要使在发酵
过程中不至于造成染菌而出现“倒罐”现象，这 就
是通风发酵对无菌空气的要求。不同类型的发酵
，由于菌种生长活力、繁殖速度、培养基成分和
pH值及发酵产物等不同，对杂菌抑制的能力不
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1. 布朗扩散运动 直径小于1 m的微粒在很慢的气流中能产
生一种不规则的直线运动 使较小的微粒凝集为较大的微粒 增加了微粒与纤维的接触滞留机会 重力沉降或被介质所拦截
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2. 静电吸引作用 干空气对非导体物质（合成纤维）相对
运动摩擦时，会产生诱导电荷 空气中的微生物常常带有不同的电荷 在介质过滤中，带电荷微生物可被具有
除去较细小的雾状微粒（5 m ）
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5）空气过滤器 过滤除菌的关键设备
空隙小于细菌、孢子：阻留作用 绝对过滤介质 聚乙烯醇缩甲醛树脂（PVF）制成的0.3
m滤膜
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孔径大于微生物的过滤介质 如用棉花、玻璃纤维、合成纤维和颗粒
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2. 静电除菌
静电除尘法已广泛使用，除尘效率一般在 85~99%之间，但由于它消耗能量小，每处1000 立方米的空气每小时只需电0.2~0.8kw。空气压 头损失小，一般只在4~20mm水柱。静电除尘是 利用静电引力来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，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。
是采用定期灭菌的介质来阻截流过的空气所含的微生物，
而取得无菌空气。常用的过滤介质有棉花、活性炭或玻
璃纤维等。
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五、 过滤除菌的原理
空气除菌与液体过滤除菌的差异 如棉花纤维直径一般为16~20m，当充填
系数为8%时，所形成的网络空隙为20~50 m 滤层纤维阻挡作用 气流改变方向 惯性冲击、阻拦、重力沉降、布朗扩散、