生物反应工程原理 一二八九章

第一章绪论
生物反应工程：将生物技术的实验室成果经工艺及工程开发而成为可供工业生产的工艺过程。

其实质是利用生物催化剂从事生物技术产品的生产过程。

生物反应工程（Bioreactor Engineering）是一门以生物学、化学、工程学、计算机与信息技术等多学科为基础的交叉学科，它以生物反应动力学为基础，将传递过程原理、设备工程学、过程动态学及最优化原理等化学工程学方法与生物反应过程的反应特性方面的知识相结合，进行生物反应工程分析与开发，以及生物反应器的设计、操作和控制等。

一、生物反应过程应由四部分组成：
1.原材料的预处理原材料的选择，必要的物理与化学方法加工，培养基配制和灭菌
2.生物催化剂的制备菌种的选择、扩大培养和接种，酶催化反应中的纯化、固定化等
3.生物反应器及反应条件的选择与监控反应器的结构、操作方式和操作条件，反应参数的检测与控制
4.产品的分离纯化用适当的方法和手段将含量甚少的目的产物从反应液中提取出来并加以精制以达到规定的质量要求
二、生物反应过程的特点：
1.是一门综合性学科
2.采用生物催化剂
3.采用可再生资源为主要原料
4.与一般化工产品生产相比，其生产设备比较简单，能耗较低
三、生物反应过程的分类：
①酶的反应过程：采用游离或固定化酶为催化剂反应。

②细胞反应过程：采用活细胞为催化剂时的反应过程，包括一般微生物细胞发酵反应过程、固定化细胞反应过程和动植物细胞培养过程。

③废水的生物处理过程：利用微生物本身的分解能力和净化能力，除去废水中污浊物质的过程。

四、生物工程与生物反应工程
①生物反应工程的上游加工：最重要的生物催化剂（包括菌株、酶、及其固定化）的制备。

掌握生物催化剂的生理生化特性和培养特性，解决大规模种子培养或固定化催化剂制备以及如何在无菌情况接种。

②生物反应器：存在着物料的混合与流动、传质与传热等大量的化学工程问题；存在着氧和基质的供需和传递、发酵动力学、酶催化反应动力学、发酵液的流变学以及生物反应器的设计与放大等一系列带有共性的工程技术问题；同时还包括生物反应过程的参数检测和控制。

③生物反应工程的下游加工：对目的产物的提取与精制。

这是因为一方面生物反应液中目的产物的浓度是很低的；另一方面反应液杂质常与目的产物有相似的结构，加上一些具有生物活性的产品对温度、酸碱度十分敏感，一些作为药物或食品的产品对纯度、有害物质都有极严格要求。

总之，下游加工步骤多，要求严，其生产费用高。

第二章固定化酶和固定化菌体
第一节微生物酶
一、微生物酶：微生物生活细胞产生的具有催化作用和专一激活能力的蛋白质。

二、微生物酶的优越性：
1、酶的来源：动物、植物、微生物。

2、（1）微生物生长速度快，易于大量培养。

（2）通过菌种选育改进培养条件，便于人为提高产量。

（3）菌种不同，产生酶的种类有差异。

（4）利用微生物酶反应，以活菌体进行催化，简化工艺，缩短反应周期。

（5）产量高、成本低、不受季节限制，便于工业化生产。

3、菌体内酶与菌体外酶
菌体内酶：产生的酶分布在微生物细胞内，又叫胞内酶。

胞内酶的使用：
（1）把酶从菌体细胞内抽提出来。

繁杂、易失活
（2）固定化细胞。

用一定的方法将微生物菌体固定在载体上制成固定化菌体。

简单、利用率高、不易失活。

如：大肠杆菌产生的青霉素酰胺酶的利用。

菌体外酶：产生的酶分泌到菌体外，又叫胞外酶。

胞外酶的使用：
（1）除去菌体，把含酶的培养滤液直接用于生物催化反应。

（2）把酶抽提出来用一定的方法制成“固定化酶”。

如：葡萄糖淀粉酶与羧甲基纤维素（CMC）离子结合制成的固定化酶
第二节酶的特性
一、酶的专一性
绝对专一性：一定的酶只能作用于一定的底物。

酶对底物有很强的选择性。

能从多种复杂的底物混合物中与特定底物反应。

如：脲酶只能作用于尿素。

相对专一性：一种酶除能与特定底物作用外，也能与同底物化学结构相类似的底物起作用。

酶对底物的选择性较低。

如：D－氨基酸氧化酶能催化多种D－氨基酸脱氨。

立体异构专一性：一种酶只能作用于旋光异构体的一种或顺反异构体的一种。

如：L－乳酸脱氢酶只能作用于L－乳酸。

反丁烯二酸酶只能作用于分丁烯二酸。

二、影响酶反应速度的因素：受温度、氢离子浓度、酶浓度、底物浓度等因素影响。

三、直接利用微生物酶——（缺点）
（1）不稳定。

在高温、高压、强酸、强碱下。

（2）易失活。

即使在最适合的条件下反应。

（3）回收困难。

用适当方法提取目的产物后，残存酶回收困难。

（4）反应速度减慢。

随着反应时间的推移。

（5）经济上不合算。

一次性反应后不能再次使用。

第三节固定化酶
固定化酶：水溶性酶通过物理和化学的方法，使之与不溶性载体结合形成的一种不再溶解的酶。

一、酶固定化后的性质变化
1 对底物的特异性。

尤其注意立体结构对催化底物特异性的影响。

2 酶反应最适PH值的改变。

酶固定化后，酶蛋白质的电子状态会发生改变，载体表面的电位要受影响。

但有规律，可调整固定化方法，获得最适合的反应条件。

3 动力学常数的改变。

米氏常数和最大反应速度会改变
4 酶反应温度的改变
5 增加酶的稳定性。

对热、PH值、有机溶媒、蛋白质变性剂、蛋白质分解酶的稳定性增加。

连续化反应稳定性好。

——固定化酶的最大好处
二、固定化酶的形态和作用模型
1 制备固定化酶的方法：化学方法、物理方法、物理与化学结合法三种。

2 制备时应注意：（1）保护酶蛋白的立体结构不变。

（2）避免不溶性载体与酶的活性中心发生作用
（3）在温和条件下进行，避免高温、高压、强酸碱等
3 （1）化学方法制备的固定化酶的形态结构模型
1 离子结合法
2 交联法
3 载体结合法
4 架桥法
5 网络结合
6 酶网（2）物理方法制备的固定化酶的形态结构模型
1 物理吸附法
2 包埋法
3 微型胶囊法
4 凝胶格子型
5 空心纤维型
6 纤维丝型（3）物理化学结合法制备的固定化酶的形态结构模型
1 架桥、包埋结合法；
2 包埋与离子结合法；
3 共价结合包埋法
（4）载体的作用：▼保持酶的立体结构▼保护酶的活性中心▼保证酶的连续催化反应
4、酶的固定化方法举例
（一）载体结合法制备固定化酶
1 常用载体
粒子大小、网目结构表面积大小、亲水性部分的量、化学组成等方面考虑。

纤维素、右旋糖酐、葡萄糖凝胶、聚丙烯酰胺凝胶、多孔玻璃
2 常用方法
按载体结合形式分为：
共价键结合法：酶与不溶于水的载体以共价键形式结合制备固定化酶的方法。

即，通过化学共价键，把与酶蛋白活性无关的氨基酸功能基团连接在不溶于水的载体上。

（1）酶与载体反应的主要功能基团
游离羟基：肽链C－末端的α–羧基，天门冬酰氨酸，谷氨酸的β－γ羧基
游离氨基：肽链N－末端的δ－氨基，赖氨酸ε－氨基
巯基：半胱氨酸
羟基：丝氨酸，苏氨酸
酚基：酪氨酸
咪唑基：组氨酸
（2）所用载体
重氮化法：具有氨基的不溶性载体（R－NH2）。

以稀盐酸和亚硝酸钠作用形成重氮化合物。

多糖类衍生物、氨基酸共聚物、多孔玻璃
烷化法：卤族的乙酰衍生物（氯乙酰纤维素、溴乙酰纤维素、碘乙酰纤维素）
含卤族的高聚物（氟苯乙烯和二乙烯苯共聚物）
（3）固定化酶的制备机理：将与载体反应的功能基团与各种重氮化剂、烷化剂等反应形成共价键制备固定化酶。

（4）优点：酶与载体结合较牢固，不易脱落，有利于长时间使用。

缺点：制备条件复杂；酶蛋白活性中心易破坏
离子键结合法：
酶与具有离子交换基团的不溶性载体结合形成固定化酶
（1）所用载体纤维素的衍生物，离子交换树脂
（2）固定化酶的制备机理酶蛋白的带电基团和含有离子交换基团的固相载体之间由于静电相吸而形成络合物，使酶吸附到离子交换剂上。

（3）优点：操作简便，处理条件温和，酶的高级结构和活性中心不易破坏，有利于制备高活性酶缺点：载体与酶的结合力较弱，在高离子强度下酶易从载体上脱落
物理吸附法
（1）常用载体
无机物：活性炭、白陶土、氧化铝、多孔玻璃、硅胶、碳酸钙凝胶
有机物高分子化合物：淀粉麸质、大孔树脂、DEAE纤维素、DEAE葡聚糖凝胶
（2）固定化酶的制备机理：所用载体具有活性，可将酶吸附到载体上。

（3）优点：酶蛋白活性中心不易被破坏，完整保持酶的高级结构;方法简单，成本低。

缺点：酶吸附不牢固，易脱落；防止吸附酶的蛋白质与载体发生变性反应
（二）包埋法制备固定化酶
酶本身不参与反应，仅用物理方法把酶包埋在凝胶细小的格子中，或包围在半透膜或聚合物中。

1、格子型固定化酶
（1）原理
以丙烯酰胺、硅胶、淀粉琼脂等材料，在酶存在下聚合成凝胶，酶被包埋在聚合物的细小多孔的网状格子中。

反应为厌氧反应。

（2）方法
2、微型胶囊法
（1）原理：把酶包在超薄半透性的聚合物膜中，制成球状含酶微型胶囊。

（2）特点：a 微囊直径几微米～几百微米。

b 低分子底物可以自由通过并进入微囊内。

c 与酶反应后的生成物被排除在微囊外，
d 酶本身是高分子物质不能通过微囊而被留在微囊中，
e 外部的蛋白分解酶、抗体等高分子物质也无法进入微囊内
（3）方法——表面聚合法、液中干燥法、相分离法
(5)优点：A 制备条件温和，制得的胶囊不易变化。

B 能很好地保存天然酶的活性和特性。

C 大小可任意调节，制备时间短。

缺点：单体很活跃。

在胶囊化过程中要充分注意防治酶的失活和变性。

（三）交联法制备固定化酶
概念：双功能试剂或多功能试剂与酶蛋白质中的氨基酸残基作用，使酶与酶之间交联成网，凝集成固定化酶
1 发生作用的氨基酸残基：酪氨酸的酚基、胱氨酸的SH巯基、N－末端的a－氨基。

2 常用的双功能或多功能试剂：戊二醛、聚甲叉双碘乙酰胺、双重氮联苯胺
3 酶网载体交联法先将酶吸附在不溶于水的载体上，再用双功能试剂戊二醛与酶蛋白的氨基之间交联起来，形成酶网包围在载体表面。

常用载体：硅胶、离子交换树脂。

（四）固定化酶的制法及其特性比较
五需注意的几个方面问题
（一）酶活性的测定方法
1 测定酶的固定化量固定化反应完成后，以原始酶量减去洗涤液（反应液）中残存的酶含量。

2 测定颗粒直径固定化酶的粒径越小，酶活性越高。

固定化酶颗粒直径大小影响酶活性。

3 测定酶反应最适pH值酶固定化后反应的最适pH较原来的酶有所变化。

4 检查酶是否脱落测定酶活性后，滤除固定化酶，用离心所得的溶液再经过适当保温检查是否还继续进行反应，如果溶液中出现酶反应，说明酶脱落。

（二）制备过程中保持酶活性稳定的方法
1 包埋法、聚丙烯酰胺凝胶法或微型胶囊法时，固定化反应时，预先用与酶有特异亲和力的底物等，保护酶的活性中心，而后再进行固定化反应。

2 以酶的前体状态进行固定化，然后经过活化制备固定化酶。

3 防止酶在催化反应中活性下降
下降原因（1）酶的变性（2）吸附了酶的抑制物质（3）被微生物污染
（4）酶脱落（5）载体崩溃或变形分解（6）操作失误
（三）固定化酶的保存方法
1 真空冷冻干燥保存（长期保存）
2 低温保存
3 多孔玻璃的无机质载体比纤维素等的有机质载体更适于长期保存。

4 无机质载体中，以重氮结合法制备的固定化酶具有较好的保存性。

第四节固定化菌体
概念：把菌体细胞中特定的酶不经过分离提纯，直接用适当的方法将菌体加以固定来催化各种特定的
生物化学反应。

优点：不需提制酶，可保持酶的活性。

反复使用，成本低——与固定化酶比较。

制备方法：与固定化酶相同，有包埋法、载体结合法、交联法、热处理法、射线处理法。

其中包埋法是最理想的方法。

一包埋法
1 原理：在菌体细胞本身不发生化学反应的情况下，将其包进半透性的多聚物膜内。

小分子的底物和产物均可自由出入，而菌体细胞却不会漏出。

2 方法
常用的包埋材料是：聚丙烯酰胺凝胶、明胶、琼脂
以制备含天门冬氨酸的大肠杆菌细胞为例
将菌体细胞预先用生理盐水悬浮，向悬浮液中加入聚丙烯酰胺和甲叉双丙烯酰胺，然后加入催化剂过硫酸胺和加速剂四甲基乙二胺，混匀后放置一定时间聚合。

将得到的凝胶破碎即得到固定化细胞。

收率达72.5％
二载体结合法（吸附法）
1 原理：微生物细胞表面带有电荷，在适当的条件下可以与载体的离子交换基团形成络合物或吸附在载体上。

2 常用载体离子交换纤维素。

阴离子树脂、DEAE－纤维素。

3 优点：方法简单、载体易于再生。

缺点：结合力弱，菌体细胞易脱落。

第八章培养基灭菌
第一节培养基灭菌的目的、要求和方法
一、定义
1、培养基灭菌的定义：是指从培养基中杀灭有生活能力的细菌营养体及其孢子，或从中将其除去。

工业规模的液体培养基灭菌，杀灭杂菌比除去杂菌更为常用
2、灭菌与消毒的区别
灭菌：用物理或化学方法杀死或除去环境中所有微生物，包括营养细胞、细菌芽孢和孢子
消毒：用物理或化学方法杀死物料、容器、器皿内外的病源微生物。

二、培养基灭菌的目的
1、在发酵过程中夹杂其它杂菌造成的后果：
（1）生产菌和杂菌同时生长，生产菌丧失生产能力；
（2）在连续发酵过程中，杂菌的生长速度有时会比生产菌生长得更快，结果使发酵罐中以杂菌为主；（3）杂菌及其产生的物质，使提取精制发生困难
（4）杂菌会降解目的产物；
（5）杂菌会污染最终产品，杂菌会污染最终产品；
（6）发酵时如污染噬菌体，可使生产菌发生溶菌现象。

2、工业上具体措施包括：
1）使用的培养基和设备须经灭菌；
2）好氧培养中使用的空气应经除菌处理；
3）设备应严密，发酵罐维持正压环境；
4）培养过程中加入的物料应经过灭菌；
5）使用无污染的纯粹种子。

3、培养基灭菌的目的
（1）杀灭培养基中的微生物，为后续发酵过程创造无菌的条件。

（2）微生物的培养过程：
（3）培养基配制→灭菌→接种→培养 4、培养基灭菌的要求
（1）达到要求的无菌程度（10-3）
（2）尽量减少营养成分的破坏，在灭菌过程中，培养基组分的破坏，是由两个基本类型的反应引起的： ①培养基中不同营养成分间的相互作用；
②对热不稳定的组分如氨基酸和维生素等的分解。

5、灭菌的方法
化学法 ：化学药品灭菌法
物理法 ： 干热灭菌法 、 湿热灭菌法 、 射线灭菌法 、 过滤除菌 (澄清流体的除菌) 6、湿热灭菌的原理
每一种微生物都有一定的最适生长温度范围。

当微生物处于最低温度以下时，代谢作用几乎停止而处于休眠状态。

当温度超过最高限度时，微生物细胞中的原生质胶体和酶起了不可逆的凝固变性，使微生物在很短时间内死亡，加热灭菌即是根据微生物这一特性而进行的。

7、湿热灭菌中的相关定义
杀死微生物的极限温度称为致死温度。

在致死温度下，杀死全部微生物所需的时间称为致死时间；在致死温度以上，温度愈高，致死时间愈短。

微生物的热阻：是指微生物在某一特定条件（主要是温度和加热方式）下的致死时间。

相对热阻是指某一微生物在某条件下的致死时间与另一微生物在相同条件下的致死时间的比值。

8、湿热灭菌的优点
（1）蒸汽来源容易，操作费用低，本身无毒； （2）蒸汽有强的穿透力，灭菌易于彻底； （3）蒸汽有很大的潜热； （4）操作方便，易管理。

9、湿热灭菌的理论基础
1）培养基湿热灭菌需解决的工程问题
将培养基中的杂菌总数N0杀灭到可以接受的总数N （10-3），需要多高的温度、多长的时间为合理。

灭菌温度和时间的确定取决于： （1）杂菌孢子的热灭死动力学 （2）反应器的形式和操作方式
（3）培养基中有效成分受热破坏的可接受范围 2）微生物的热死灭动力学方程
实验证明，微生物营养细胞的均相热死灭动力学符合化学反应的一级反应动力学，即：
N
k dt
dN
⋅=-
N ：任一时刻的活细菌浓度（个/L ） t ：时间（min ）
K ：比热死速率常数（min-1）
三、分批灭菌
1、分批灭菌的操作
将配好的培养基打入发酵罐，通入蒸汽将培养基和所用的设备（一般是发酵罐）一起进行灭菌，也称实罐灭菌。

这种方法不需专门的灭菌设备，在发酵罐中进行，灭菌效果可靠。

分批灭菌对蒸汽的压力要求较低，在3～4×105Pa （表压）就可满足要求，但在灭菌过程中，蒸汽用量波动大，造成锅炉负荷波动大。

2、间歇灭菌（成功的因素）
（1）内部结构合理(主要是无死角)，焊缝及轴封装置可靠，蛇管无穿孔现象
（2）压力稳定的蒸汽
（3）合理的操作方法。

3、培养基间歇灭菌过程中应注意的问题
（1）温度和压力的关系
（2）泡沫问题
（3）投料过程中，麸皮和豆饼粉等固形物在罐壁上残留的问题
（4）灭菌结束后应立即引入无菌空气保压
四、连续灭菌
连续灭菌时，培养基能在短时间内加热到保温温度并能很快被冷却，因此，与分批灭菌相比，可在更高的温度下灭菌，而保温时间则很短（如果间歇灭菌要用于连续灭菌相同的温度，加热和降温时间会更长，对营养物质的破坏程度会加大，受加热方式和设备型式所限制），这样就有利于减少营养物质的破坏。

在培养基连续灭菌过程中，蒸汽用量平稳，但蒸汽压力一般要求高于5×105Pa(表压)。

连续灭菌设备比间歇灭菌设备复杂，投资稍大。

连续灭菌设备：套管式连消塔、喷嘴式连消塔、连消器、维持罐、喷射加热器、薄板换热器
五、连续灭菌与间歇灭菌的比较
1，连续灭菌的优缺点
优点：（1）保留较多的营养质量（2）容易放大（3）较易自动控制；（4）糖受蒸汽的影响较少；
（5）缩短灭菌周期；（6）在某些情况下，可使发酵罐的腐蚀减少；
（7）发酵罐利用率高；（8）蒸汽负荷均匀。

缺点：设备比较复杂，投资较大。

2，分批灭菌的优缺点
优点：（1）设备投资较少（2）染菌的危险性较小（3）人工操作较方便
（4）对培养基中固体物质含量较多时更为适宜
缺点：灭菌过程中蒸汽用量变化大，造成锅炉负荷波动大，一般只限于中小型发酵装置。

六、影响灭菌的因素
（1）培养基成分对灭菌的影响：油脂，糖类及一定浓度的蛋白质可增加微生物的耐热性，另一些物质，如高浓度的盐类，色素等可削弱其耐热性。

（2）培养基的物理状态对灭菌的影响
（3）培养基中微生物数量对灭菌的影响
（4）培养基中氢离子浓度对灭菌的影响
（5）培养基中氢离子浓度直接影响灭菌的效果。

培养基的酸碱度越大，所需杀灭微生物的温度越低。

（6）微生物细胞中水分对灭菌的影响：细胞含水越多，蛋白质变性的温度越底
（7）微生物细胞菌龄对灭菌的影响：老细胞水分含量低、低龄细胞水分含量高
（8）空气排除情况对灭菌的影响
（9）泡沫对灭菌的影响
七、发酵罐的灭菌
培养基的灭菌如果是采用连续灭菌法。

则发酵罐应在加入灭菌的培养基前先行单独灭菌。

通常是用蒸汽加热发酵罐的夹套或设管并从空气分布管中通入蒸汽，充满整个容器后，再从徘气管中缓缓排出。

容器内的蒸汽压力保持1公斤，20分钟。

在保温结束后，关键是随即通入无菌空气，使容器保持正压，防止形成真空而吸入带菌的空气。

（1）空罐灭菌。

（2）加热器、维持罐和冷却器也先进行灭菌。

（3）耐热性物料和不耐热性物料可分开灭菌。

（4）糖和氮源分开灭菌。

八、补料液的灭菌
1、在发酵过程中，往往要向发酵罐中补入各种不同的料液。

这些料液都必需经过灭菌。

2、灭菌的方法则视料液的性质、体积和补料速率而定。

3、如果补料量较大，而具有连续性时，则采用连续灭菌较为合适。

4、也有利用过滤法对另补料液进行除菌。

5、补料液的分批灭菌，通常是向盛有物料的容器中直接通入蒸汽。

6、所有的附属设备和管道都要经过灭菌。

第九章空气除菌
第一节空气净化的方法
一、空气灭菌的必要性
1、好氧微生物在培养过程中，其生长、繁殖、代谢均需要大量氧气的参与；
2、所需氧气通常是以空气的形式提供的；
3、空气中含大量的各类微生物，如果随空气一同进入培养系统，便会在合适的条件下大量繁殖，与目的菌株竞争性消耗营养物质，并产生各种副产物，从而干扰或破坏纯种培养过程的正常进行，甚至使培养过程彻底失败导致倒罐；
4、因此空气的灭菌是好氧培养过程中的一个重要环节。

二、空气净化的方法
1、热灭菌法
基于加热后微生物体内的蛋白质（酶）热变性而得以实现。

它与培养基的加热灭菌相比，虽都是加热法把微生物杀死，但两者的本质是有区别的。

（1）鉴于空气在进入培养系统之前，一般均需用压缩机压缩，提高压力，所以，空气热灭菌时所需的温度，就不必用蒸汽或其他载热体加热，而可直接利用空气压缩时的温度升高来实现。

（2）空气经压缩后温度可升到200℃以上，保持一定时间后，便可实现干热杀菌。

（3）利用空气压缩时所产生的热量进行灭菌的原理对制备大量无菌空气具有特别重要的意义。

（4）在实际应用时，对培养装置与空气压缩机的相对位置，连接压缩机与培养装置的管道灭菌以及管道长度等问题都必须加以仔细考虑。

2、静电除菌
近年来一些工厂已使用静电除尘除去空气中的水雾、油雾、尘埃，同时也除去了空气中的微生物。

（1）静电除菌时是利用静电引力来吸附带电粒子而达到除尘灭菌的目的。

（2）悬浮于空气中的微生物，其孢子大多数带有不同的电荷，没有带电荷的微粒进入高压静电场时都会被电离成带电颗粒。

（3）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，所以静电除尘灭菌对很小的微粒效率较低。

3、介质过滤除菌法
（1）过滤除菌法是让含菌空气通过过滤介质，以阻截空气中所含微生物，而取得无菌空气的方法。

（2）通过过滤除菌处理的空气可达到无菌，并有足够的压力和适宜的温度以供好氧培养过程之用。

（3）该法广泛应用，是获得大量无菌空气的常规方法，在生产中使用最多。

绝对过滤：利用微孔滤膜，其孔隙小于0.5甚至0.1μm，将空气中的细菌滤除，从而获得无菌空气。

深层介质过滤：由多种介质组成过滤层，滤层较深，空隙较大，靠静电、扩散、惯性和阻截作用等将细菌截留在滤层中，从而获得无菌空气。

第二节空气的过滤除菌原理和介质
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
气流速度小：布朗扩散截留和拦截截留显著
气流速度大：惯性撞击截留作用显著
一、空气过滤除菌的介质
用于空气过滤的过滤介质有纤维状物或颗粒状物、
过滤纸、微孔滤膜等各种类型。

（1）纸类过滤介质
优点：过滤效率高，对于>0.3μm的颗粒的去除率
为99.99％以上，同时阻力比较小，压降较小。

缺点：强度不大，特别时受潮后强度更差。

为了增
加强度，在纸浆中加入7-50％的木浆。

（2）纤维状或颗粒状过滤介质
纤维状或颗粒状过滤介质过滤除菌靠惯性、拦截、布朗运动、静电引力等作用。

对0.3μm以下的颗粒的过滤效率为99％，需要多次过滤。

缺点：体积大，占有空间大，操作困难，装填介质时费时费力，介质装填的松紧程度不易掌握，空气压降大，介质灭菌和吹干耗用大量蒸汽和空气，另外更换玻璃纤维类介质时碎沫飞扬，影响操作人员身体健康。

（3）微孔滤膜类过滤介质。