第四章 发酵工业的无菌技术课件1

第四章发酵工业的无菌技术第一节、概念

第二节、发酵工业污染的防治策略第三节、灭菌方法第四节、培养基及设备灭菌

第五节、空气除菌第四章-发酵工业的无菌技术概念:灭菌、消毒、除菌、防腐灭菌：用化学或物理方法杀死物料或设备中所有有生命物质的过程。

消毒：用物理或化学方法杀死空气、地表以及容器和器具表面的微生物。一般只能杀死营养细胞而不能杀死芽孢

除菌：用过滤方法除去空气或液体中的微生物及其孢子。

防腐：用物理或化学方法杀死或抑制微生物的生长和繁殖

。消毒与灭菌的区别消毒与灭菌在发酵工业中的应用第四章-发酵工业的无菌技术第二节、发酵工业污染的防治策略一、污染的危害二、污染的防治

第四章-发酵工业的无菌技术1.染菌的不良后果

消耗营养合成新产物；菌体自溶、发粘等造成分离困难改变pH分解产物噬菌体破坏极大第四章-发酵工业的无菌技术2.染菌危害的具体分析

（1）染菌对不同菌种发酵的影响A．细菌谷氨酸：发酵周期短，培养基不太丰富，较少染杂菌，但噬菌体威胁大。肌苷：缺陷型生产菌，培养基丰富，易染菌，营养成分迅速被消耗，严重抑制菌生长和合成代谢产物。B.霉菌PenG：青霉素水解酶上升，PenG迅速破坏，发酵一无所获。柠檬酸：pH2.0，不易染菌，主要防止前期染菌。C.酵母菌:易污染细菌以及野生酵母菌。D.疫苗：无论污染的是活菌、死菌或内外毒素，都应全部废弃。第四章-发酵工业的无菌技术（2）感染不同的杂菌对发酵的影响PenG：怕染细短产气杆菌链霉素：怕染细短杆菌、假单孢杆菌和产气杆菌四环素：怕染双球菌、芽孢杆菌和荚膜杆菌柠檬酸：怕染青霉菌肌苷（酸）：怕染芽孢杆菌谷氨酸：怕染噬菌体，易造成连续污染第四章-发酵工业的无菌技术（3）不同发酵时期染菌对发酵的影响

种子扩大时期染菌:灭菌后弃去

发酵前期染菌：应迅速重新灭菌，补充必要的营养成分，重新接种

发酵中期染菌：挽救困难，应早发现，快处理，处理方法应根据各种发酵的特点和具体情况来决定柠檬酸发酵

a.污染细菌：加大通风，加速产酸，调pH3.0，抑制细菌

b.污染酵母：加入0.025~0.035g/LCuSO4抑制酵母；通风加大，加速产酸。

c.染黄曲霉：加入另一罐将近发酵成熟的醪液，pH下降，黄曲霉自溶。

d.青霉菌：在pH很低下能够生长。提前放罐。第四章-发酵工业的无菌技术（3）不同发酵时期染菌对发酵的影响发酵后期污染染菌量不太多，可继续发酵污染严重，则提前放罐杀菌剂的添加：前期无必要，增加成本；发现后加入，效果要具体评价第四章-发酵工业的无菌技术（4）杂菌污染对发酵产物提取和产品质量的影响丝状菌发酵被产酸菌污染：pH不断下降，菌丝大量自溶，发酵液粘度增加，过滤困难处理方法：①将发酵液加热后再加助滤剂；②先加絮凝剂使蛋白质凝聚后沉淀杂菌分泌较多蛋白质杂质时，对发酵后处理过程中采用溶媒萃取的提取工艺非常不利，使水相和溶媒之间极易发生乳化第四章-发酵工业的无菌技术1.染菌的检查与判断显微镜检查法

镜检出杂菌需要一定时间平板划线培养或斜面培养检查法

噬菌体检查可采用双层平板法：噬菌斑肉汤培养检查法：发酵过程的异常现象判断DO2水平异常变化pH异常尾气CO2异常变化第四章-发酵工业的无菌技术12第四章-发酵工业的无菌技术2.污染原因分析

主要原因：

①

种子带菌;②无菌空气带菌;③设备渗漏;④灭菌不彻底;⑤操作失误;⑥技术管理不善从污染时间看：早期污染可能与①②④⑤→接种操作不当有关；后期污染可能与③⑤及中间补料有关。从杂菌种类看：耐热芽孢杆菌：与④有关球菌、无芽孢杆菌：与①②③⑤有关浅绿色菌落的杂菌：与水有关，即冷却盘管渗漏霉菌：与④⑤有关，即无菌室灭菌不彻底或操作问题酵母菌：糖液灭菌不彻底或放置时间较长从染菌幅度看：各个发酵罐或多数发酵罐染菌，且所污染的是同一种杂菌，一般是空气系统问题，若个别罐连续染菌，一般是设备问题。第四章-发酵工业的无菌技术3.预防种子带菌的防治

灭菌彻底接种可靠：无菌室及设备可靠，无菌操作可靠保藏可靠过滤空气带菌的防治设备的渗漏或“死角”造成的染菌及其防治培养基与设备灭菌不彻底的防治原料性状：大颗粒的原料过筛除去。实罐灭菌时要充分排除罐内空气。灭菌过程中产生的泡沫造成染菌：添加消泡剂防止泡沫升顶连消不彻底：最好采用自动控制装置灭菌后期罐压骤变死角操作不当造成染菌噬菌体染菌及其防治第四章-发酵工业的无菌技术“死角”

发酵罐的“死角”法兰、内衬、接口、表头、罐内部件及其支撑件如搅拌轴拉杆、联轴器、冷却盘管、挡板、空气分布管及其支撑件口：入孔（或手孔）、排风管接口、灯孔、视镜口、进料管口发酵罐罐底脓疱状积垢造成“死角”

消除方法：加强清洗并定期铲除污垢；安装放汽边阀。管道安装不当或配置不合理形成的“死角”

第四章-发酵工业的无菌技术发酵罐罐底脓疱状积垢造成“死角”第四章-发酵工业的无菌技术法兰连接不当造成的“死角”第四章-发酵工业的无菌技术灭菌时蒸汽不易通达的“死角”及其消除方法第四章-发酵工业的无菌技术采取哪些措施能够保持无菌发酵？物料、培养基、中间补料要灭菌；发酵设备及辅助设备（空气过滤装置、各种发酵罐进出口连接装置）和管道要灭菌；好气发酵通入的空气要除菌；种子无污染；接种无菌操作过关；为了保持发酵的长期无菌状态，需维持正压。第四章-发酵工业的无菌技术

第三节、灭菌方法干热灭菌法湿热灭菌法射线灭菌法化学药剂灭菌法过滤除菌法火焰灭菌法第四章-发酵工业的无菌技术干热灭菌法进行干热灭菌时，微生物细胞发生氧化，微生物体内蛋白质变性和电解质浓缩引起中毒等作用，其中氧化作用导致微生物死亡是主要依据微生物对干热的耐受力比对湿热强得多，故干热灭菌所需的温度要高，时间要长，一般160～170℃，1～2h主要针对必须保持干燥的实验器具或材料（培养皿、接种针、固定化细胞用的载体材料等）第四章-发酵工业的无菌技术湿热灭菌法利用饱和蒸汽进行灭菌的方法称为湿热灭菌法其原理是蒸汽具有很强的穿透能力，而且在冷凝时会放出大量的冷凝热，借助于蒸汽释放的热能使微生物细胞中的蛋白质、酶和核酸分子内部的化学键，特别是氢键受到破坏，引起不可逆的变性，使微生物死亡由于蒸汽有很强的穿透能力，湿热灭菌对耐热芽孢杆菌来说，温度升高10℃时，灭菌速度常数可增加8～10倍，对营养细胞更高蒸汽来源方便，价格低廉，灭菌效果可靠，是目前最为常用的灭菌方法一般的湿热灭菌条件为121℃，30min第四章-发酵工业的无菌技术射线灭菌法紫外线、高能电磁波或放射性物质产生的高能粒子能起到灭菌的作用。以紫外线最常用，波长在2.537×10-7下有灭菌效果紫外线对芽孢和营养细胞都能起作用，但细菌芽孢和霉菌孢子对紫外线的抵抗力强紫外线的穿透力低，仅适用于表面灭菌和无菌室、培养间等空间的灭菌，且距照射物不超过1.2m；对固体物料灭菌不彻底，也不能用于液体物料的灭菌第四章-发酵工业的无菌技术化学药剂灭菌法某些化学药剂能与微生物发生反应而具有杀菌的作用化学药剂适于生产车间环境的灭菌，接种操作前小型器具的灭菌等化学药品的灭菌使用方法，根据灭菌对象的不同有浸泡、添加、擦拭、喷洒、气态熏蒸等第四章-发酵工业的无菌技术高锰酸钾高锰酸钾溶液的灭菌作用是使蛋白质、氨基酸氧化，使微生物死亡，一般用0.1％～0.25％的溶液漂白粉漂白粉的化学名称是次氯酸盐(次氯酸钠，NaOCl)，它是强氧化剂，也是廉价易得的灭菌剂。它的杀菌作用是次氯酸钠分解为次亚氯酸，后者不稳定，在水溶液中分解为新生态氧和氯，使细菌受强烈氧化作用而导致死亡，对杀死细菌和噬菌体均有效第四章-发酵工业的无菌技术75％酒精溶液

75％酒精溶液的杀菌作用在于使细胞脱水，引起蛋白质凝固变性。对营养细胞、病毒、霉菌孢子均有杀死作用，但对细菌的芽孢杀死作用较差。常用于皮肤和器具表面杀菌新洁尔灭新洁尔灭是表面活性剂类洁净消毒剂。它在水溶液中以阳离子形式与菌体表面结合，引起菌体外膜损伤和蛋白变性。10min能杀死营养细胞，但对细菌芽孢几乎没有杀灭作用。一般用于器具和生产环境的消毒，不能与合成洗涤剂合用，不能接触铝制品第四章-发酵工业的无菌技术甲醛甲醛(HCHO)是强还原剂，它能与蛋白质的氨基结合，使蛋白质变性，对氨基和蛋白质的变性有较强活性，这是用甲醛作为灭菌剂的根据。使用时可以以2份37％甲醛溶液与1份KMnO4混合，或者将37％甲醛溶液直接加热，产生气态甲醛用于灭菌。甲醛灭菌的缺点是穿透力差过氧乙酸过氧乙酸是强氧化剂，它是广谱、高效、速效的化学杀菌剂，对营养细胞、细菌芽孢、真菌孢子和病毒都有杀灭作用第四章-发酵工业的无菌技术戊二醛在酸性条件下，不具有杀死芽孢的能力，只有在碱性条件下，才具有杀死芽孢的能力，常用2％的溶液，常用于器具、仪器和工具等灭菌酚类苯酚毒性较大，易污染环境，且水溶性差，使应用受到限制，而酚类衍生物的使用，扩大了作为消毒剂的使用范围第四章-发酵工业的无菌技术过滤除菌法利用过滤方法阻留微生物，也可达到除菌的目的，这就是过滤除菌法此法仅适用于澄清液体和气体的除菌。工业上常用过滤法大量制备无菌空气，供好氧微生物培养过程使用第四章-发酵工业的无菌技术火焰灭菌法利用火焰直接杀死微生物的灭菌法称为火焰灭菌法该法方法简单，灭菌彻底，但使用范围有限，仅适用于接种针、玻璃棒、三角瓶口等的灭菌第四章-发酵工业的无菌技术第四节、培养基及设备灭菌

一、培养基湿热灭菌原理

二、分批灭菌（实罐灭菌）三、连续灭菌（连消）四、分批灭菌与连续灭菌的比较第四章-发酵工业的无菌技术湿热灭菌原理灭菌条件灭菌不利方面蒸汽具有很强的穿透能力，而且在冷凝时会放出大量的冷凝热，很容易使蛋白质凝固而杀死各种微生物。

121℃，30min。

同时会破坏培养基中的营养成分，甚至产生不利于菌体生长的物质。一、培养基湿热灭菌原理第四章-发酵工业的无菌技术2.微生物热死定律：

对数残留定律在一定温度下，微生物受热致死遵循分子反应速度理论，微生物受热死亡的速率-dN/dt与任何瞬间残留的活菌数N成正比，即

当Nt=0时，

t=∞,既无意义，也不可能。一般采用Nt=0.001，即1000次灭菌中只有一次失败。Nt——经t时间灭菌后的残留菌数，个N0——开始灭菌时原有的活菌数，个k——比死亡速率常数（灭菌速率常数），s-1第四章-发酵工业的无菌技术大肠杆菌在不同温度下的残留曲线第四章-发酵工业的无菌技术嗜热脂肪芽孢杆菌芽孢在不同温度下的死亡曲线非对数残留定律

第四章-发酵工业的无菌技术3.灭菌温度和时间的选择

培养物质受热破坏也可看作一级反应：式中C：对热不稳定物质的浓度；k’：分解速度常数；

k、k’的变化遵循阿累尼乌斯方程：

当T1→T2

㏑(k2/k1)/㏑(k2’/k1’)=ΔE/ΔE’>1(∵ΔE>ΔE’，P68表4-4)

∴随着T上升，菌死亡速率增加倍数大于培养基成分分解速率增加倍数，故一般选择高温快速灭菌。都与相应的活化能及T有关第四章-发酵工业的无菌技术4.影响培养基灭菌的其它因素

培养基成分油脂、糖类及一定浓度的蛋白质、高浓度有机物等增加微生物的耐热性低浓度（1%-2%）NaCl对微生物有保护作用，随着浓度增加，保护作用减弱，当浓度达8%-10%以上，则减弱微生物的耐热性pH：pH6.0-8.0，微生物最耐热，pH<6.0，H+易渗入微生物细胞内，改变细胞的生理反应促使其死亡。∴培养基pH愈低，灭菌所需时间愈短。培养基的物理状态泡沫：泡沫中的空气形成隔热层，对灭菌极为不利，可加入少量消泡剂。培养基中的微生物数量第四章-发酵工业的无菌技术二、分批灭菌（实罐灭菌）

将配制好的培养基放入发酵罐中，通入蒸汽，使培养基和所有设备一起灭菌。这一过程也称为实罐灭菌24016012080时间（min)050100150温度升温冷却保温培养基间歇灭菌过程中的温度变化情况过程包括：升温、保温和冷却三阶段。各阶段对灭菌的贡献：

20%、75%、5%。第四章-发酵工业的无菌技术1.灭菌工艺过程分空气过滤器灭菌，夹套或蛇管排冷水，开启达700C左右并用空气吹干排气管阀，空气管通蒸汽，也可夹套内通蒸汽

取样管1200C，1×105pa

保温阶段，凡液面以下各管道放料管保温都应通蒸汽，液面上其余各管道则应排蒸汽，不留死角，维持压力、温度恒定

保温结束，依次关闭各排汽、进汽阀门

夹套或蛇管中通冷水培养基降温到所需温度向罐内通无菌空气通蒸汽罐压<空气压力第四章-发酵工业的无菌技术2.灭菌时间的估算

升温、冷却两阶段也有一定的灭菌效果，考虑到灭菌的可靠性主要在保温阶段进行，故可以简单地利用式㏑(Nt/N0)=-kt来粗略估算灭菌所需时间例1：有一发酵罐内装40m3培养基，在1210C温度下实罐灭菌，原污染程度为每1ml有2.5×105个耐热细菌芽孢，已知1210C时灭菌速度常数k=1.8min-1，求灭菌失败机率为0.001时所需时间。解：N0=40×106×2.5×105=1013(个)Nt=0.001(个)k=1.8(min-1)㏑(Nt/N0)=-ktt=2.303/k×[lg(N0/Nt)]=2.303/1.8×[lg(1016)]=20.47(min)

由于升温阶段就有部分菌被杀灭，特别是当培养基加热至1000C以上，这个作用较为显著，故实际保温阶段时间比计算值要短。第四章-发酵工业的无菌技术三、连续灭菌（连消）连续灭菌也叫连消，其温度一般以126～132℃为宜，总蒸汽压力要求达到0.044～0.049MPa以上培养基采用连续灭菌时，需在培养基进入发酵罐前，直接用蒸汽进行空罐灭菌（空消），用无菌空气保压，待培养基流入罐后，开始冷却灭菌时对培养基的加热可采用各种加热器。培养基的冷却方式有喷淋冷却式、真空冷却式、薄板换热器式几种方式，其过程均包括加热、维持和冷却第四章-发酵工业的无菌技术喷淋冷却式连续灭菌流程1.连续灭菌工艺流程第四章-发酵工业的无菌技术真空冷却式连续灭菌流程薄板换热器式连续灭菌流程1.连续灭菌工艺流程第四章-发酵工业的无菌技术2.灭菌时间的计算㏑(Ct/C0)=－ktt=2.303/k[lg(C0/Ct)]式中：C0、Ct分别为单位体积培养基灭菌前、后的含菌数。例2．若将例1中的培养基采用连续灭菌，灭菌温度为1310C，此温度下灭菌速度常数为15min-1，求灭菌所需的维持时间。解：C0=2.5×105(个/ml)Ct=1/(40×106×103)=2.5×10-11(个/ml)t=2.303/k×[lg(C0/Ct)]=2.303/15×lg[(2.5×105)/(2.5×10-11)]=2.46min第四章-发酵工业的无菌技术四、分批灭菌与连续灭菌的比较

优点缺点连续灭菌1.高温短时灭菌，培养基营养成分损失少。2.发酵罐占用时间缩短，利用率高。

1.设备复杂，操作麻烦,

染菌机会多。2.蒸汽波动时灭菌不彻底3.不适合含大量固体物料的灭菌。分批灭菌1.设备要求低，不需另外加热、冷却装置。2.操作要求低，适合小批量生产规模3.适合含大量固体物料的灭菌1.培养基的营养物质损失大，灭菌后培养基质量下降2.发酵罐的利用率较低3.不适合大规模生产的灭菌第四章-发酵工业的无菌技术第五节、空气除菌一、概述二、空气过滤除菌流程三、空气预处理四、空气过滤除菌原理五、空气过滤介质六、提高过滤除菌效率的措施第四章-发酵工业的无菌技术发酵对空气无菌程度的要求以一个50m3的发酵罐为例，若装料系数为0.7，要求每立方米发酵液每分钟通气0.8m3，培养周期170h，那么每个周期需通气量2.86×105m3(50×0.7×0.8×170×60)一般要求1000次使用周期中只允许有一个菌通过，即经过滤后空气的无菌程度为N=10-3空气中微生物(包括细菌、酵母、霉菌和病毒)含量一般为103

~104个／米3。一般附着在空气中的灰尘上或雾滴上灰尘粒子的平均大小约0.6μm左右，空气除菌主要去除空气中的微粒(0.6~1μm）第四章-发酵工业的无菌技术发酵对无菌空气的要求无菌无灰尘无杂质无水无油正压第四章-发酵工业的无菌技术辐射杀菌声能、高能阴极射线，x射线、β射线、γ射线、紫外线(2265Å~3287Å)。加热杀菌加热方法可用蒸汽、电和空气压缩机产生的热量。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，空气经压缩后温度能够升到200℃以上，保持一定时间后，便可实现干热杀菌。空气除菌的方法第四章-发酵工业的无菌技术静电除菌

静电除菌是利用静电引力来吸附带电粒子而达到除尘灭菌的目的。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。空气除菌的方法静电除尘灭菌器示意1—升压变压器；2—整流器；3—沉淀电极；4—电晕电极第四章-发酵工业的无菌技术介质过滤除菌法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。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。该法是目前广泛应用来获得大量无菌空气的常规方法。在空气的除菌方法中，介质过滤除菌生产中使用最多。空气除菌的方法第四章-发酵工业的无菌技术1.对空气过滤除菌流程的要求

流程主要设备：空气压缩机、空气过滤器

附属设备：粗过滤器、气液分离器、空气贮罐、空气冷却器流程的制定应根据所在地的地理、气候环境和设备条件综合考虑

环境污染比较严重的地方，要考虑改变吸风的条件；在温暖潮湿的南方，要加强除水设施；压缩机耗油严重的设备流程中则要加强消除油雾的污染，也可采用无油润滑的往复式压缩机；往复式压缩机，要配备前置粗过滤器及空气贮罐。通常要求压缩空气的相对湿度Φ=50%~60%时通过过滤器为好。第四章-发酵工业的无菌技术空气除菌流程的要求

空气应具有一定的压力，过滤器要高效，设备尽量采用新技术，流程尽可能简化，降低动力消耗，工人操作简便，运转费用低。设备中要用无油润滑，否则有油雾，影响过滤效率。2.空气除菌流程的分析

发酵生产中制备无菌空气的一般流程

吸入空气，粗过滤空压机冷却除油水加热

空气预处理

总过滤器分过滤器无菌空气

空气过滤(30-35℃)第四章-发酵工业的无菌技术2.空气除菌流程的分析

几种典型的设备流程两级冷却、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流程一次冷却和析水的空气过滤流程第四章-发酵工业的无菌技术两级冷却、加热除菌流程特点：两次冷却、两次分油水、适当加热。空气第一次冷却到30～35℃，第二级冷却至20～25℃，经分水后加热到30～35℃，因为温度升高，相对湿度下降。第四章-发酵工业的无菌技术冷热空气直接混合式空气除菌流程特点：省去一级冷却和分离设备及空气再加热设备，简化了流程，使冷却水用量也降低了。压缩空气从贮罐出来分两路，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%。

第四章-发酵工业的无菌技术在压缩机前设置一台高效过滤器，这样便可降低过滤器负荷（即多次过滤），达到空气除菌的要求。

高效前置过滤空气除菌流程第四章-发酵工业的无菌技术三、空气预处理

目的提高压缩前空气的洁净度去除压缩后空气中的油和水原理除尘(外源空气的前处理）：防塞，提高过滤效率和滤器寿命；措施：建吸风塔、粗过滤器（布袋过滤器、填料过滤器、油浴洗涤和水雾除尘装置等）、高效前置过滤器降温：防烧伤介质及水分蒸发严重，对发酵不利除油、除水：防塞（因油膜堵），防止过滤器长菌堵塞（因水滴）加热：保持相对湿度稳压：防止压力波动，贮罐第四章-发酵工业的无菌技术1.提高压缩前空气的洁净度（1）提高空气吸气口的位置（2）在空气入口处设置粗过滤器

——捕集较大的灰尘颗粒，并保护空压机。三、空气预处理

第四章-发酵工业的无菌技术高空取气管

为远离地面几十米的管子。每升高10米，空气中杂菌降低一个数量级。因此从高空取气要比从低空取气有利得多。

第四章-发酵工业的无菌技术高效前置过滤除菌流程

第四章-发酵工业的无菌技术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。（2）压缩后空气温度显著上升，需冷却。三、空气预处理

因为：压缩后的高温空气能引起过滤介质的炭化或燃烧增大发酵罐的降温负荷增加培养液水分的蒸发一般用列管式冷却器进行冷却。第四章-发酵工业的无菌技术空气贮罐消除压缩机排出空气量的脉冲，维持稳定的空气压力。利用重力沉降作用除去部分油雾。紧接空压机安装。有些装有冷却管。第四章-发酵工业的无菌技术3.压缩空气的除油除水冷却降温后的空气湿度增大，会使过滤介质受潮失效。

三、空气预处理

两类设备：旋风分离器——利用离心力进行沉降，对于10

m以上的微粒分离效率较高。丝网分离器——利用惯性进行拦截，分离效率较高，能除去2～5

m的细小颗粒。第四章-发酵工业的无菌技术旋风分离器第四章-发酵工业的无菌技术

采用惯性拦截等机理，有效去除空气中的水、油雾、尘埃，不锈钢丝网可清洗，使用寿命长。丝网分离器第四章-发酵工业的无菌技术4.空气的加热将除油水的空气加热（温差在10～15°C

左右），降低相对湿度（达50%～60%）后，输入过滤器。用列管换热器。三、空气预处理

第四章-发酵工业的无菌技术四、空气过滤除菌原理当气流通过滤层时，基于滤层纤维的层层阻碍，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，从而导致微生物微粒与滤层纤维间产生惯性冲击、拦截、布朗扩散、重力沉降、静电引力等作用，从而把微生物微粒截留、捕集在纤维表面上，实现过滤目的。