前置过滤器可采用泡沫塑料(即静电除菌)、超细纤维纸为过滤介质,并串 联试用。 二.对数穿透定律 1.对数穿透定律 通过滤层杂质数是随滤层厚度的增加而减少的,即 =KN K1:过滤常数或除菌常数 d N=-K o N In N=-K,L N和N:一定体积的空气在除菌前后的总菌数(个) L:过滤介质厚度(m) 滤层不能太厚,否则过滤阻力太大;过滤器直径不能太大,否则棉花添料不 易填均匀,容易在某一地方形成短路 穿透率:P=N为穿透滤层的微粒数与原有微粒数的比值。 如果要求每1000次使用周期中只允许有一个杂菌通过,即经过滤后要求无 菌度N=10-3,则 10-3 3.33×10-9 5000×60×V16V16 其中 假设原有颗粒数为5000(个/m3) 为分批发酵的时间或过滤器的无菌周期(h) V为通风量(m/)
21 前置过滤器可采用泡沫塑料（即静电除菌）、超细纤维纸为过滤介质，并串 联试用。 二． 对数穿透定律 1． 对数穿透定律 通过滤层杂质数是随滤层厚度的增加而减少的，即 K N dl dN − = 1 K1 ：过滤常数或除菌常数。 N N0 N 1 dN =- K1 L dl 0 0 ln N N =- K1L N0 N = K L e − 1 N0 和 N ：一定体积的空气在除菌前后的总菌数（个） L ：过滤介质厚度（m） 滤层不能太厚，否则过滤阻力太大；过滤器直径不能太大，否则棉花添料不 易填均匀，容易在某一地方形成短路。 穿透率： No N P = 为穿透滤层的微粒数与原有微粒数的比值。 如果要求每 1000 次使用周期中只允许有一个杂菌通过，即经过滤后要求无 菌度 3 10− N = ，则 1 9 1 3 3.33 10 5000 60 10 V V P − − = = 其中 假设原有颗粒数为 5000 (个/ 3 m ) 为分批发酵的时间或过滤器的无菌周期（h） V1 为通风量（ min 3 m ）
7 1-P n-除菌效率 填充率a=实体积 一般a=8% 视体积 空隙率E=1-a 般采用过滤效率为90%时的滤层厚度作为对比基准。 =0.9 即微粒的90%被捕获 N =0.1 K90=bog0.1 K 2.303 假设:a.空气中微粒在滤层中为均匀递减,即每一纤维薄层除去同样百分率的 杂菌。 b.空气中的微粒与纤维表面接触后即被吸附。 C.过滤器的过滤效率与空气中的微粒浓度无关。 d.过滤介质每根纤维的空气流态,不因其它邻近纤维的存在而受影响。 2.对数穿透定律的校正 对数穿透定律是以上面提到的四点假设为前提推导出来的。这只符合滤层 较薄的情况。但在实际中,当滤层加厚时,K值不是常数。也就是说,空气在 过滤时微粒含量沿滤层不是均匀递减,所以以上推出的对数穿透定律就不适合 于较厚滤层的情况,需要进行校正。这里从略 过滤介质 1.棉花:品种不同,要求新鲜,纤维长而疏松,贮存时间长的话,纤维易断
22 K L е N N P N N N 1 1 1 1 0 0 0 − = − = − = − − = —除菌效率 填充率 视体积 实体积 = 一般 = 8% 空隙率 =1− 一般采用过滤效率为 90%时的滤层厚度作为对比基准。 1 0.9 0 0 0 90 = − = − = N N N N N 即微粒的 90％被捕获 0.1 0 = N N ∴ log 90 log 0.1 1 0 90 = − = = − KL N N 90 1 L K = 90 1 2.303 L K = 假设： a. 空气中微粒在滤层中为均匀递减，即每一纤维薄层除去同样百分率的 杂菌。 b. 空气中的微粒与纤维表面接触后即被吸附。 c. 过滤器的过滤效率与空气中的微粒浓度无关。 d. 过滤介质每根纤维的空气流态，不因其它邻近纤维的存在而受影响。 2．对数穿透定律的校正 对数穿透定律是以上面提到的四点假设为前提推导出来的。这只符合滤层 较薄的情况。但在实际中，当滤层加厚时， K 值不是常数。也就是说，空气在 过滤时微粒含量沿滤层不是均匀递减，所以以上推出的对数穿透定律就不适合 于较厚滤层的情况，需要进行校正。这里从略。 三． 过滤介质 1．棉花：品种不同，要求新鲜，纤维长而疏松，贮存时间长的话，纤维易断
易堵塞。一般d=16~21u,装填密度150~200kg/m 2.玻璃纤维:d=8~19,a=6~10%,它的阻力损失小 3.活性炭:D=3mm, =5~10mm 此种介质强度高,表面积大,空隙大,阻力小,只有棉花阻力的2 超细玻璃纤维纸:dr=1-1.54 超细玻璃纤维纸是上好的无碱玻璃,喷吹成丝状纤维,再以造纸法做 成。该过滤为高气速过滤,气流速度越高,效率越高。但超细玻璃纤维纸 强度小,易断,多用于分过滤器。为了增加强度,可添加: ①木浆纤维。但效率较低; 环氧树脂 ③多层复合使用。可增加强度,厚度0.25mm。 5.石棉滤板:20%石棉,80%其它纤维,厚度3~5m,纤维短,d粗,效 率高。特点:不怕水,受潮不易穿孔和折断 四.深层过滤器除菌机理 空气中的微生物粒子大小在05~24,而棉花的纤维直径dr=16~20, 形成的网孔为20~504,滤层纤维阻碍气流前进,使其无数次改变速度和方 向,绕道前进,从而引起微粒过滤层纤维产生惯性冲击,阻拦,重力沉降, 布朗扩散,静电吸引等作用而使其留在纤维上。 惯性冲击滞留作用机理 当气流前进时遇到前面的阻碍物而突然改变方向,但颗粒由于惯性力的 作用仍然沿直线运动与纤维碰撞而附着在纤维表面,此颗粒就被捕集了。 2.拦截滞留作用机理 当气速降至V以下时,惯性冲击作用已不存在,然而存在着另一种作用, 即拦截作用来捕集微粒。这是因为颗粒紧紧地随着气流流动,气流改变流向时 颗粒也跟着改变方向,当颗粒与纤维表面接触时就捕集了 3.布朗扩散滞留作用机理
23 易堵塞。一般 d f = 16 ~ 21 ，装填密度 150 ~ 200 kg/m3。 2．玻璃纤维： d f = 8 ~ 19 , = 6 ~10 ％，它的阻力损失小 3．活性炭： D = 3 mm， l = 5 ~10 mm 此种介质强度高，表面积大，空隙大，阻力小，只有棉花阻力的 12 1 。 4．超细玻璃纤维纸： d f = 1 ~ 1.5 超细玻璃纤维纸是上好的无碱玻璃，喷吹成丝状纤维，再以造纸法做 成。该过滤为高气速过滤，气流速度越高，效率越高。但超细玻璃纤维纸 强度小，易断，多用于分过滤器。为了增加强度，可添加： ① 木浆纤维。但效率较低； ② 环氧树脂； ③ 多层复合使用。可增加强度，厚度 0.25mm。 5．石棉滤板：20％石棉，80％其它纤维，厚度 3～5mm，纤维短， f d 粗，效 率高。特点：不怕水，受潮不易穿孔和折断。 四． 深层过滤器除菌机理 空气中的微生物粒子大小在 0.5 ~ 2 ，而棉花的纤维直径 d f = 16 ~ 20 ， 形成的网孔为 20 ~ 50 ，滤层纤维阻碍气流前进，使其无数次改变速度和方 向，绕道前进，从而引起微粒过滤层纤维产生惯性冲击，阻拦，重力沉降， 布朗扩散，静电吸引等作用而使其留在纤维上。 1．惯性冲击滞留作用机理 当气流前进时遇到前面的阻碍物而突然改变方向，但颗粒由于惯性力的 作用仍然沿直线运动与纤维碰撞而附着在纤维表面，此颗粒就被捕集了。 2． 拦截滞留作用机理 当气速降至 Vc 以下时，惯性冲击作用已不存在，然而存在着另一种作用， 即拦截作用来捕集微粒。这是因为颗粒紧紧地随着气流流动，气流改变流向时 颗粒也跟着改变方向，当颗粒与纤维表面接触时就捕集了。 3． 布朗扩散滞留作用机理
有些直径微小的微粒在很慢的气速下作不规则的直线运动,这就是布朗扩 散。小颗粒呈布朗运动而发生位移,当它与纤维接触就附着于纤维表面而被捕 集了。前提是dn<l4 当气流速度较高时,以惯性冲击为主,而当气流速度低于一定限度时,以 阻拦和扩散为主,并可认为惯性冲击不起作用。此时的气流速度称为临界速度V
24 有些直径微小的微粒在很慢的气速下作不规则的直线运动，这就是布朗扩 散。小颗粒呈布朗运动而发生位移，当它与纤维接触就附着于纤维表面而被捕 集了。前提是 d p 1 。 当气流速度较高时，以惯性冲击为主，而当气流速度低于一定限度时，以 阻拦和扩散为主，并可认为惯性冲击不起作用。此时的气流速度称为临界速度 Vc
第四章醵催化反应动力学 第一节醵催化反应的基本特征 酶是生物提高其生化反应效率而产生的生物催化剂,其化学本质是蛋白质, 少数酶同时含有少量的糖和脂肪。在生物体内,所有的反应均在酶的催化作用下 完成,几乎所有生物的生理现象都与酶的作用紧密联系。目前已知的酶多达2200 种以上。根据国际生物化学协会规定的分类方法,不管酶的结构和性质如何,仅 根据它所能催化反应的类型,将酶分为六大类,即氧化还原酶、转移酶、水解酶、 裂合酶、异构酶、合成酶 作为生物催化剂的酶,它既具有一般催化剂的共性,又应具有生物催化剂的 特性 酶的催化共性 酶参与生物化学反应,它能降低反应的活化能(分子参与化学反应时所需要 的最低能量),加快生化反应的速率,但它不改变反应的方向和平衡关系,即它 不能改变反应的平衡常数,而只能加快反应达到平衡的速率;酶在反应过程中, 其主体结构和离子价态可以发生某种变化,但在反应结束时,一般酶本身不消耗, 并恢复到原来状态。例如,过氧化氢的分解。在无催化剂存在时,该分解反应的 活化能为75.31KJ/mol,在用过氧化氢酶催化时,该分解反应的活化能仅为 8.37KJ/mol 二、酶的催化特性 (1)较高的催化效率 A酶的分子活力:在最适宜条件下,每1mol酶在单位时间内所能催化底物的 最大量(mol) B酶的催化中心活力:在单位时间内,每一个酶的催化中心所催化底物的量 (mol) C酶活力:在特定条件下,每lmin能催化14mol底物转化为产物时所需要 的酶量,称为一个酶单位,或称为国际单位,用U表示。酶活力还可用比活力 表示。比活力系指每1mg酶所具有的酶单位数,用U/mg表示。1972年国际酶 学委员会提出,酶活力一律用 Katal为单位,记为Kat。在特定条件下,每秒钟 能催化1mol底物转化的酶量定义为1Kat。而比活力则为每Kg酶所具有的 Katal
25 第四章 酶催化反应动力学 第一节 酶催化反应的基本特征 酶是生物提高其生化反应效率而产生的生物催化剂，其化学本质是蛋白质， 少数酶同时含有少量的糖和脂肪。在生物体内，所有的反应均在酶的催化作用下 完成，几乎所有生物的生理现象都与酶的作用紧密联系。目前已知的酶多达 2200 种以上。根据国际生物化学协会规定的分类方法，不管酶的结构和性质如何，仅 根据它所能催化反应的类型，将酶分为六大类，即氧化还原酶、转移酶、水解酶、 裂合酶、异构酶、合成酶。 作为生物催化剂的酶，它既具有一般催化剂的共性，又应具有生物催化剂的 特性。 一、 酶的催化共性 酶参与生物化学反应，它能降低反应的活化能（分子参与化学反应时所需要 的最低能量），加快生化反应的速率，但它不改变反应的方向和平衡关系，即它 不能改变反应的平衡常数，而只能加快反应达到平衡的速率；酶在反应过程中， 其主体结构和离子价态可以发生某种变化，但在反应结束时，一般酶本身不消耗， 并恢复到原来状态。例如，过氧化氢的分解。在无催化剂存在时，该分解反应的 活化能为 75.31KJ/mol，在用过氧化氢酶催化时，该分解反应的活化能仅为 8.37KJ/mol 二、 酶的催化特性 （1）较高的催化效率 A 酶的分子活力：在最适宜条件下，每 1mol 酶在单位时间内所能催化底物的 最大量（mol） B 酶的催化中心活力：在单位时间内，每一个酶的催化中心所催化底物的量 （mol） C 酶活力：在特定条件下，每 1min 能催化 1 mol 底物转化为产物时所需要 的酶量，称为一个酶单位，或称为国际单位，用 U 表示。酶活力还可用比活力 表示。比活力系指每 1mg 酶所具有的酶单位数，用 U/mg 表示。1972 年国际酶 学委员会提出，酶活力一律用 Katal 为单位，记为 Kat。在特定条件下，每秒钟 能催化 1 mol底物转化的酶量定义为 1Kat。而比活力则为每 1Kg 酶所具有的 Katal