食品发酵技术.docx

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食品发酵技术

一绪论

v发酵与发酵工程概论

v发酵工程的发展历史

v发酵工程研究的内容

v发酵产物的类型

发酵实质：

由于浸出液中糖在缺氧条件下降解而产生CO2所引起的。

生物化学家更注重能量的代谢

工业微生物大规模培养微生物来生产产品的过程

发酵与发酵工程

发酵：

通过微生物的生长繁殖和代谢活动，产生和积累人们所需产品的生物反应过程。

发酵工程：

利用微生物的生长繁殖和代谢活动来大量生产人们所需产品过程的理论和工程体系。

根据以往的观念，人们通常把食品发酵作为整个发酵工业的分支。

发酵工程菌的特点

能在廉价原料制成的培养基上迅速生长

培养条件易于控制

生长速度快，产能高，发酵周期短

菌种纯粹，抗噬菌体，非病原菌

发酵过程的优化

最佳控制发酵过程的方案或发酵过程中主要控制的项目和方法

目的：

条件和相互关系进行优化、复杂关系尽可能简化：

细胞生理调节、细胞环境、反应器特性、工艺操作条件、反应器

发酵过程优化的研究内容

（一）

研究细胞的生长反应

了解微生物从培养基中摄取营养物质的情况及代谢转化

不同环境条件下微生物代谢的分布

（二）微生物利用底物进行生长，同时合成代谢产物。

运用基于化学计算关系的代谢通量分析方法，可提出微生物代谢途径的可能改善方向。

（三）发酵过程优化的核心内容

主要研究生物反应速率及其影响因素

建立动力学模型，进而确定发酵过程的最佳生产条件

（四）生物反应过程的参数检测与控制，此二项是发酵过程优化最基本的手段。

影响生物反应器宏观动力学的主要因素；

生物反应器的形式与结构、操作方式、物料的流动与混合状况、传递过程特征。

发酵罐为特定一种或多种微生物所进行的生长代谢过程提供良好环境的容器。

面临的现实问题

理论相对滞后

对霉菌和放线菌的研究相对较少

对细菌和酵母菌的研究跟不上发展

发酵产物的类型

微生物菌体

微生物代谢产物

微生物酶

微生物转化产物

发酵产物的类型：

微生物菌体：

经过培养微生物并收获其细胞作为发酵产品。

微生物的代谢产物

v在微生物对数生长期中产生的代谢产物对菌体的生长繁殖时必需的，这些产物称为初级代谢产物。

v氨基酸、核酸、蛋白质、脂质、碳水化合物

v诱变的变异菌株和改良培养条件得到更多的产物。

微生物的次级代谢产物

v在菌体生长的稳定期，有时一些菌体能合成在生长期中不能合成的，与菌体的初级代谢不直接相关的物质，这些物质称为次级代谢产物。

初级和次级代谢的关系

v初级代谢产物的合成路径是微生物共有的，但是次级代谢产物具有很强的特异性。

v放线菌、丝状菌、有孢子的细菌能产生次级代谢代谢产物，而肠道菌没有发现。

v次级代谢产物是发酵工业的重要组成部分

次级代谢和初级代谢的区别

1.存在范围及产物类型不同

2.对产生者自身的重要性不同

初级代谢产物通常都是机体生存必不可少的物质，只要在这些物质合成过程的某个环节上发生障碍，将导致机体生长停止或死亡

次级代谢的某个环节发生障碍不会导致机体的死亡，只会影响机体合成某种次级代谢产物的能力。

3.与微生物生长过程的关系明显不同

初级代谢贯穿于一切生活的机体中，次级代谢则是在机体生长的一定时期内

4.对环境变化的敏感性或遗传稳定性明显不同

初级代谢产物对环境条件的变化不太敏感（即遗传稳定性大）

次级代谢产物对环境条件变化很敏感，其产物的合成往往因环境条件变化而停止。

5.相关酶的专一性不同

某些机体内存在二者既有联系又有区别的代谢类型

微生物酶

通过获取微生物的酶作为作为发酵产品。

广泛的用途

种类多、品种多、生产容易、成本低

发酵工业的特点

门类众多

技术发展迅速

节约资源

生产过程独特

课程小结

v发酵工程是利用微生物的生长繁殖和代谢活动来大量生产人们所需产品过程的理论和工程体系。

v发酵工程研究的内容包括5大部分的内容

v发酵过程的优化包括4部分的内容

v发酵产物大致分为4类

课后思考题

v微生物菌种是发酵工程中最重要的条件之一，优良的菌种是发酵工业的基础和关键。

v问题：

作为发酵工业的源头，如何进行发酵工业的菌种制备工艺？

二微生物菌种的选育及保藏

醋酸杆菌重要的工业用菌之一，氧化酒精为醋酸，发酵调味品食醋、葡萄糖及维生素C

乳酸杆菌乳酸菌是一种靠发酵碳水化合物能量，并能生成大量乳酸的一类细菌的总称。

大肠杆菌利用大肠杆菌制取天冬氨酸、苏氨酸和颉氨酸

枯草芽胞杆菌好气性芽胞杆菌。

可用于生产淀粉酶、蛋白酶、某些氨基酸

假单胞菌细菌中的假单胞菌可以产β-甘露聚糖酶。

酵母菌酿酒酵母是与人类关系最密切的一种酵母。

应用最广泛制作面包、馒头、酿酒。

毕赤氏酵母属、汉逊氏酵母是酒类饮料的污染菌。

霉菌放线菌

担子菌：

通常所说的菇类（mushroom）微生物。

多糖、橡胶物质和抗癌物质的开发日益受到重视

藻类

工业微生物菌种的获得

中国工业微生物菌种保藏管理中心（CICC）

中国科学院典型培养物保藏委员会

国际菌种保藏联合会（WFCC）

美国典型微生物菌种保藏中心（ATCC）

从自然界或现有菌种中分离筛选

采样采样地点土壤、极端环境

采样时间采样过程

增殖培养

控制培养基的营养成分

添加某些抑制因子或促进因子

控制培养条件

纯种分离及纯培养

1稀释分离法

2划线分离法

生产性能测定

从自然界中分离得到的为纯种称为野生型菌株。

需要通过三角瓶进行小型发酵试验。

不符合条件可以作为菌种选育的出发菌种。

v涂布法

v影印法

毒性试验

自然界的一些微生物是在一定条件下产毒的，将其作为生产菌种应当十分当心，尤其与食品工业有关的菌种，更应慎重。

据有的国家规定，微生物中除啤酒酵母、脆壁酵母、黑曲霉、米曲霉和枯草杆菌作为食用无须作毒性试验外，其他微生物作为食用，均需通过两年以上的毒性试验。

微生物菌种的选育

自然选育诱变选育杂交选育原生质体融合育种基因工程育种

微生物菌种的自然选育

在生产过程中，不经过人工处理，利用菌种的自发突变，从而选育出优良菌种的过程叫作自然选育。

菌种衰落：

生产性能下降

菌种代谢旺盛：

生产性能提高

微生物菌种的诱变育种

诱变育种是指用物理和化学诱变剂的方法处理均匀分散的细胞群，使它们发生突变，再从中筛选出符合要求的高产菌株，供生产和科学试验用。

微生物菌种的诱变育种

出发菌种的选择

自然界直接分离到的野生型菌株经历过生产条件考验的菌株已经历多次育种处理的菌株

出发菌种的选择及前处理

同步培养处于同一生长周期的、生理状态一致的单细胞或单孢子

制备单细胞或单孢子菌悬液每个细胞能够均匀接触诱变剂

诱变处理

诱变剂的种类

诱变剂的剂量作用强度与作用时间的乘积

筛选诱变菌株

纸片培养显色法

透明圈法

琼脂块培养法

营养缺陷型突变菌株的筛选

需要掌握的几个基本术语

营养缺陷型野生型原养型基本培养基补充培养基完全培养基淘汰野生型

抗生素法

过滤法

检出营养缺陷型

营养缺陷型的鉴定

逐个检出法

夹层检出法适用于检出细菌

影印检出法

杂交选育

选用了已知性状的供体菌和受体菌作为亲本，方向性和自觉性方面，均比诱变育种前进了一大步。

利用杂交育种往往还可以消除某一菌株在经过长期诱变处理后所出现的产量上升缓慢的现象，

原生质体融合育种

原生质体育种技术主要有原生质体融合、原生质体转化，原生质体诱变育种等。

面包酵母:

对麦芽糖及葡萄糖的发酵力强，产生CO2多，生长快；

酒精酵母:

产酒率高而对麦芽糖、葡萄糖的发酵力弱

杂交:

就得到了既能生产酒精，又能将其残余菌体用作面包厂和家用发面酵母的优良菌种。

基因工程育种

分子生物学水平下的一种自觉的、可控制性的菌种改良技术。

克服传统菌种改良的随机性和盲目性，能有目的地改良菌种，又被称为定位育种技术。

工业微生物菌种的保藏

1.斜面低温保藏法

方法简单、便于操作

菌种易变异、退化及污染

保藏时间一般为1-6个月

2.液体石蜡覆盖保藏法

适用于酵母、霉菌和好氧性细菌的保藏

保藏期限一般为1-10年

方法简单、对设备要求不高

3.液氮超低温保藏法

保藏时间达4-15年

适用于各种微生物菌种的保藏

4.砂土管保藏法

适用于保藏干燥的菌种

保藏时间因菌种而异,几年至几十年不等

对干燥敏感的细菌不宜选择此法保藏

5.真空冷冻干燥保藏法

低温下快速将细胞冻结，然后在真空条件下干燥、封装，隔绝空气，微生物的生长和酶活动停止。

达到长期保藏的目的。

适用于各类微生物

时间长达10年以上

本章小结

工业常用的微生物菌种有6大类

工业微生物菌种一般通过3种方式获得

菌种的分离一般需要经过5个步骤

微生物菌种的选育一般有5种方式

常见的菌种保藏方式有5种方法

思考题

作为发酵当中非常重要的成本考虑，培养基占据了成本中至关重要的位置。

那么在发酵过程中要如何对各种发酵工艺进行优化？

请同学们对此问题进行思考。

三发酵工艺条件的优化

培养基

培养基是指利用人工方法配制的供微生物、植物和动物细胞生长繁殖和积累代谢产物的各种营养物质的混合物

氮源、碳源、无机盐、其他物质

工业常用的碳源——葡萄糖

几乎所有的微生物都能够利用葡萄糖

过多的初始葡萄糖容易抑制微生物的生长

过多的葡萄糖容易引起培养基中溶氧不足

糖蜜提纯的甘蔗汁或甜菜汁经过多次结晶分离后无法再结晶的制糖废液。

若用糖蜜代替甘薯粉，可以省去许多工序,如原料蒸煮、制曲、糖化等,大大简化了生产工艺

质量影响因素多

麦芽糖工业常用的碳源主要应用在啤酒工业上

工业常用的碳源（四）

长链脂肪酸

不溶于水、发酵液要设法成为乳状液、发酵罐的结构要做一定的设计改造

必须保证溶氧

糖类的利用原则

葡萄糖、果糖等单糖最好

双糖和多糖其次

有机酸、醇类、烃类等

利用效果不是最好、但是价格很便宜

工业常用的氮源——氨水

在发酵中后期用来调节pH值，兼作氮源

使用前也要进行除菌处理

不能完全作为氮源，需要提供适当的有机氮源

玉米浆玉米制淀粉和糖进入到浸泡水制得的

黄豆饼粉黄豆压榨法获得

尿素含氮量高、微生物必须能分泌脲酶才能分解尿素

相对玉米浆，尿素营养成分简单得多

对发酵过程便于控制，但另外一方面使培养基的营养不够丰富

主要用于氨基酸的生产，尤其是谷氨酸的生产

无机盐

作用广泛、对微生物极为重要

需求量因菌种和产品

不同而各不一样

水

一般配制培养基无特殊要求用蒸馏水或自来水即可，但是要注意氯的含量

饮料、保健品和酿造对水的含量很高

有些酒只有使用当地水源才能保证独特的口味

特殊生长因子

维生素、碱基、卟啉及其衍生物以及某些氨基酸

生长因子一般不需要单独添加，培养基中很多营养丰富的天然原料中已含有足够的生长因子。

生物素的浓度的控制

谷氨酸的发酵要严格控制生物素的浓度

过多：

谷氨酸不积累

过少：

菌体生长受抑制

前体物质

前体是指一些添加到培养基中的物质，它们并不促进微生物的生长，但能直接通过微生物的生物合成过程结合到产物分子上，自身结构基本不变，而产物产量去因此有较大提高。

促进剂与抑制剂

产物促进剂：

既不是营养物也不是前体物质，但是却能提高产量的物质

产物抑制剂：

对生产菌代谢途径有某种调节能力的物质

工业发酵中用途不同的培养基

实验室常用培养基

发酵生产常用培养基

孢子培养基提供菌种繁殖孢子的一种常用固体培养基

营养不能太丰富

无机盐浓度适当

注意培养基的pH值和湿度

种子培养基供孢子发芽生长出大量菌丝体，或不产孢子的菌种繁殖出大量细胞，并且有较高活力和纯度的培养基。

配比上尽量接近发酵培养基

设法让菌种繁殖、长菌体。

同时避免老化或者发酵

发酵培养基供菌种生长繁殖和合成发酵产物的培养基

保证接种的种子能长到一定浓度

保证菌体能迅速合成发酵产物

发酵培养基成分用量的优化

（一）

参照微生物细胞内元素的比例确定

不同类型的微生物细胞的成分比例其实是有一定规律的

除水外，碳的含量最高

其次是N、P、S、K、Mg以及各种微量元素、含量递减

发酵培养基成分用量的优化

（二）

参照碳氮比确定

培养基碳源中的碳原子与氮源中氮原子的摩尔数之比

C/N太大，培养基偏酸

C/N太小，培养基偏碱

一般确定在100:

（1-20）

发酵培养基成分用量的优化（三）

合理的方法

单因子实验法

响应面法

正交试验法

单因子实验法

无碳培养基中分别加入30g/L的葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖、乙醇

在无氮培养基中分别加入5g/L的蛋白胨、酵母粉、牛肉膏、2g/L的硫酸铵、氯化铵、硝酸铵、硝酸钾

在确定氮源和碳源的基础上，（另添加0.5g/L的硫酸镁）分别添加2g/L的氯化钙、硫酸锌、硫酸亚铁、磷酸二氢钾

最终确定得到初步优化的培养基组成为蔗糖：

30g/L、酵母粉:

5g/L、氯化铵:

2g/L、磷酸二氢钾:

2g/L、硫酸镁:

0.5g/L、氯化钙:

0.3g/L

发酵培养基成分用量的优化（四）

其他因素

严格控制各种用量极少的物质

各种理化条件要适宜。

包括：

pH、水活度、渗透压和氧化还原电位

发酵工业中营养基质的配制方法

淀粉质原料制糖工艺及培养基的配制方法

糖蜜培养基的制备

淀粉的组成

白色、无定形结晶粉末

微生物分解淀粉需胞外淀粉酶发酵工业中长先水解淀粉，制成水解糖后使用

淀粉水解制糖工艺

酸解法以酸（无机酸或有机酸）为催化剂,在高温高压下将淀粉水解转化为葡萄糖的方法。

优点:

生产简易,对设备要求简单;水解时间短;设备生产能力大等优点。

缺点：

设备要求高，有副反应的发生，对淀粉原料要求严格，

酶解法是用淀粉酶将淀粉水解为葡萄糖

优点：

设备要求低。

专一性强、糖液颜色浅、较纯净

缺点：

时间长，过滤困难

酸酶结合法

（1）、酸酶法

有些淀粉（如玉米、小麦等）颗粒坚实，如果用淀粉酶液化，在短时间内作用，液化反应往往不彻底。

采用酸（盐酸）将淀粉水解至葡萄糖值（DE值10～15），然后将水解液降温、中和，再加入糖化酶进行糖化。

优点:

用酸酶水解淀粉制糖,具有酸液化速度快,用酸量较少,产品颜色浅,糖液质量高。

（2）酶酸法

有些淀粉原料,颗粒大小不一（如碎米淀粉等）,如果用酸法水解,则常致使水解不均匀,出糖率低，故采用先经淀粉酶液化,过滤除杂质后,再用酸法水解制成葡萄糖。

优点:

此法能采用粗原料淀粉,淀粉浓度较酸法高,生产较易控制,时间短,而且酸水解pH稍高,可减少淀粉水解副反应的发生,糖液色泽较浅。

糖蜜制备的预处理

澄清处理：

除去灰分和胶体物质

脱钙处理：

除去钙盐

除去生物素

总结

工业常用的培养基成分包括5大类

发酵生产常用的培养基包括3种

发酵培养基成分用量的优化要注意4个问题

淀粉质原料制糖工艺常用3种方法

思考题

作为发酵当中非常重要的一个步骤，种子的制备占据了一个很重要的地位，如何进行种子的工艺制备？

请同学思考

四发酵单元操作

（一）

种子培养（seedculture）是指将冷冻干燥管、砂土管中处于休眠状态的工业菌种接入试管斜面活化后，再经过摇瓶及种子罐逐级扩大培养而获得一定数量和质量的纯种的过程。

这种纯培养物称为种子。

优良种子的条件

（一）

菌种细胞的生长活力强，接种至发酵罐后能迅速生长，延迟期短

菌种生理状态稳定。

菌丝体、菌丝生长速率和种子培养液的特性等符合条件

优良种子的条件

（二）

菌体总量及浓度能满足大容量发酵罐的要求

无杂菌污染

保持稳定的生产能力

种子的制备过程

放线菌孢子的制备

采用琼脂斜面培养

含有适合产孢子的营养成分

碳源和氮源不能太丰富

培养条件要适宜

碳源限量而氮源丰富的培养基

培养温度一般为30-37℃

培养时间1-2天，产芽孢的5-10天

霉菌孢子的制备

一般以天然农产品为培养基

培养温度为25-28℃

培养时间为4-14d

酵母种子的制备

一般采用麦芽汁琼脂培养基或ZYCM培养基或MYPG培养基

培养温度28-30℃，

培养时间1-2d

摇瓶种子制备

将孢子经摇瓶培养成菌丝后再进入种子罐

孢子发芽和菌丝繁殖速度缓慢的菌种

培养基要求比较丰富和完全，并易被菌体分解利用，氮源丰富有利于菌丝生长。

种子罐种子制备

一（二、三级种子的制备）级数的确定取决于菌种的性质和菌体生长速率及发酵设备的合理应用。

发酵罐级数减少，有利于生产过程的简化及发酵过程的控制，可以减少因种子生长异常而造成发酵的波动。

生产车间种子的培养

种子罐级数是指制备种子需逐级扩大培养的次数。

菌种生产特性、孢子发芽及菌体繁殖速度

所采用发酵罐的容积

种子发酵罐级数的确定

细菌

摇瓶种子罐发酵罐

青霉素

孢子悬浮液一级种子罐二级种子罐

发酵罐

放线菌:

四级发酵罐

酵母菌:

通常用一级种子

接种龄

接种龄是指种子罐中培养基的菌丝体开始移入下一级发酵罐或发酵罐时的培养时间。

通常菌龄是以处于生命力极旺盛的对数生长期，菌体量还未达到最大值时的培养时间较为合适

接种量

接种量是指移入的种子液体积和接种后培养液体积的比例

接种量的大小决定于生产菌种在发酵罐中生长繁殖的速度

细菌1%-5%

酵母菌5%-10%

霉菌7%-15%

种子培养

静置培养法（嫌气发酵法）将培养基盛于发酵容器中，在接种后，不通空气进行发酵

通气培养法（好气发酵法）生产菌种以需氧菌和兼性需氧菌居多，它们生长的环境必须供给氧气，以维持一定的溶解氧水平，使菌体迅速生长和发酵

种子质量标准

细胞或菌体

生化指标

产物生成量

酶活力

泡沫的控制

泡沫产生的原因

泡沫的影响

消泡措施：

机械法、化学法、改进培养基成分

染菌的控制

染菌产生的原因

染菌的控制加强消毒保证菌种的纯度

严格控制菌种扩大培养的工艺条件

谷氨酸发酵的菌种扩大培养

斜面菌种的培养必须有利于菌种生长而不产酸，并要求斜面菌种绝对纯，不得混有任何杂菌或噬菌体，培养条件应有利于菌种繁殖，培养基以多含有有机氮而不含或少含糖为原则。

斜面培养基组成葡萄糖0.1%、蛋白胨1.0%、牛肉膏1.0%、氯化钠0.5%、琼脂2.0-2.5%、pH7.0-7.2

培养条件33-34℃,18-24h

二级种子培养条件

培养条件

接种量：

0.8%-1.0%

培养温度：

32-34℃

培养时间：

7-8h

通风量

1）50Ｌ种子罐1:

0.5搅拌转速340r/min

2）250Ｌ种子罐1:

0.3

3）搅拌转速300r/min500Ｌ种子罐1:

0.25搅拌转速230r/min

二级种子的质量要求

种龄　　7-8h

pH7.2左右

OD值净增0.5左右

无菌检查（－）

噬菌体检查（－）

分批灭菌

在发酵罐中实罐灭菌包括升温、保温和降温三个过程

尤其对于极易发泡或黏度很大难以连续灭菌的培养基得灭菌有效

三路进气

四路出气

分批灭菌应该注意的问题

准确称量培养基

发酵罐的空消，并校对各项数据

排气阀门的开启

先关排气阀，再关进气阀门

灭菌结束后应立即引入无菌空气保压

连消塔加热的连续灭菌

喷射加热器加热的连续灭菌流程

薄板换热器的连续灭菌流程

连消塔连消塔是培养液高温短时间连续灭菌设备，它与维持罐组成连续灭菌系统，分套管式和汽液混合式两类

汽液混合式连消塔

维持罐

灭菌系统中的维持设备，主要是使加热后的培养基在维持设备中保温一段时间，以达到灭菌的目的，也称保温设备

可使料液和蒸汽迅速接触，充分混合，加热是在瞬时内完成的。

连续灭菌应该注意的事项

发酵罐应空罐灭菌

设备和管道都应清洗和灭菌

培养基应预热

培养基成分有需要时应该在不同温度下分开灭菌

分批灭菌的优缺点

设备投资少

染菌的危险性小

人工操作较方便

对培养基中固体物质含量较多时更为适宜

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设备

连续灭菌的优缺点

保留较多的营养质量

容易放大

较易自动控制

糖受蒸汽的影响较小

缩短灭菌周期

在某些情况下，可使发酵罐的腐蚀减少

发酵罐利用率高

蒸汽负荷均匀

设备较复杂，投资较大

影响灭菌的因素

培养基的成分

培养基的物理状态

培养基的pH值

培养基中微生物的数量

微生物细胞的含水量

影响灭菌的因素

（二）

微生物细胞的菌龄

微生物的耐热性

空气排除情况

搅拌、泡沫

发酵设备的灭菌

培养基采用连续灭菌时，发酵罐需在培养基灭菌之前，直接用蒸汽进行空罐灭菌。

培养基的贮罐要求洁净无菌。

空气过滤器在发酵罐灭菌之前进行灭菌

所有的附属设备和管路都需要灭菌

补料液的灭菌

发酵过程中向发酵罐补入的料液都需经过灭菌

补料量较大，而具有连续性时，则采用连续灭菌较为合适

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

也有利用过滤法对另补料液进行除菌

课堂小结

优良的菌种需要具备5个条件

孢子制备一般包括4类情况的制备

种子的质量标准有4个指标

发酵培养基的灭菌方式分为2大类。

各有优缺点

思考题

作为发酵当中非常重要的一个步骤，氧气占据了一个很重要的地位，如何进行空气的灭菌、空气对整个发酵过程有什么影响？

请同学思考

作业

优良的菌种应该具备哪些条件

种子的质量标准包括哪些指标

发酵培养基的灭菌方式分为哪2大类？

各有什么优缺点。

发酵单元操作

（二）

本章内容

无菌空气的制备方法

无菌空气制备的过程

无菌空气的检查

溶氧的控制

无菌空气的制备

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”。

一般按染菌几率为10-3来计算，即1000次发酵周期所用的无菌空气只允许1-2次染菌。

热灭菌法基于加热后微生物体内的蛋白质（酶）氧化变性而实现

静电除菌利用静电引力来吸附带电粒子而达到除尘灭菌的目的。

阻力小，染菌率低，耗电少

设备庞大，对很小微粒除菌的效率较低。

介质过滤除菌利用有孔介质从气体中除去微生物

空气过滤器空气过滤器的功能是从气体中去除污染物（微生物）以使达到所需的气体的无菌程度。

直接拦截基本过滤机制，本质是筛分效应，机械拦截颗粒

当颗粒大于流道孔径时即被该结构去除

溶污能力可以通过弯曲结构提高，筛网无此功能。

多个小颗粒的搭桥，可以拦截尺寸小于滤孔的颗粒。

惯性撞击当流体改变运动方向时，惯性使颗粒撞击到滤材表面并由于吸附力而停留

当流经过滤介质时流体必需沿弯曲通道行进，这将增加过滤机制的有效性。

扩散拦截气体分子（作随机运动）碰撞小颗粒或雾滴

过滤机理总结

过滤介质的过滤/分离效率由于直接拦截、惯性分离、扩散拦截的共同作用而增强

无菌空气制备的过程

空气预处理：

提高压缩空气的洁净度，降低空气过滤器的负荷

去除压缩后空气中所带的油水，以合适的空气湿度和温度进入空气过滤器

空气过滤处理除去微生物颗粒，满足生物细胞培养需要

空气过滤除菌的设备

流程的主设备

空气压缩机

附属设备

粗过滤器

空气贮罐

气液分离器

空气冷却管

两级冷却、分离、加热的空气除菌流程流程的特点：

两次冷却，两次分离，适当加热。

尤其适用于潮湿的地区

高效前置过滤除菌流程

特点：

无菌程度高

冷热空气直接混合式

可省第二冷却分离设备和空气再加热设备，流程比较简单，冷却水用量较少，利用压缩空且的热量来提高空气湿度。

适用于中