空氣通過過濾除菌，通常要有兩級或三級過濾，分别為總過濾、預過濾和精過濾，總過濾和預過濾除去大部分的微粒，精過濾最後對微生物進行絕對過濾，得到無菌空氣，每一級過濾對微粒的去除率分别為80%～90%、90%～99%、99.9999%。總過濾和預過濾統稱為除塵過濾，精過濾稱為除菌過濾。

1.總過濾器

早期發酵工業中的空氣過濾器多采用棉花作為過濾介質。20世紀50～80年代末期，我國發酵工廠的無菌空氣多使用棉花過濾器兩級過濾除菌，後來主要作為總過濾器使用。

（1）棉花，棉花纖維一般直徑為16～21μm，長度為2～3cm。棉花随品種和種植條件的不同而有較大的差别，最好選用纖維細長疏松的新鮮的非脫脂棉花。貯藏過久，纖維會發脆、斷裂、堵塞而增大了壓力降；脫脂纖維會因易吸濕而降低過濾效果。裝填時要分層均勻鋪展，最後要壓緊，裝填密度達到150～200kg/m3為好。如果壓不緊或裝填不均勻，會造成空氣走短路，甚至介質翻動而喪失過濾效果。棉花作為過濾介質的缺點是阻力大、容易受潮。

（2）玻璃纖維，作為散裝填充過濾器的玻璃纖維，一般直徑為8～19μm不等，而纖維直徑越小越好，但由于纖維越小，其強度越低，很容易斷裂而造成堵塞，增大阻力。因此填充不宜過大，一般采用6%～10%，它的阻力比一般棉花小。玻璃纖維的過濾效率随填充密度和填充厚度的增大而提高。玻璃纖維最大的缺點是更換玻璃纖維介質時造成碎末飛揚，易使人過敏。

（3）活性炭，活性炭有非常大的表面積，通過表面物理吸附而吸附微生物。一般采用直徑3mm、長5～10mm的圓柱狀活性炭。其粒子間隙很大，故對空氣的阻力較小，僅為棉花的1/12，但它過濾的效率比棉花要低得多。目前工廠都将活性炭夾裝在三層棉花中使用，以降低濾層阻力。活性炭的好壞決定于它的強度和表面積，表面積小，則吸附能力差，過濾效率低，強度不足，則很容易破碎，堵塞孔隙，增大氣流阻力，它的用量為整個過濾層的1/3～1/2

2.預過濾器

為使精過濾器有較長的使用壽命，在罐前過濾除菌前，常配以預過濾器。預過濾器體積相對總過濾器要小得多，其目的也是除去更多微粒，減少較昂貴的精過濾器負擔，增加空氣過濾除菌的經濟性。

預過濾器去除的顆粒要比總過濾器去除的小，要求過濾介質孔徑0.5μm到到幾十微米，所用材料主要有燒結金屬、微孔陶瓷、塗覆玻璃纖維和聚丙烯超細玻璃纖維紙。

3.精過濾器

精過濾也叫除菌過濾，是無菌空氣制備的終端過濾，要求對空氣中的微生物絕對過濾，并且能用高溫蒸汽反複滅菌，一般孔徑小于0.22μm，微粒過濾效率達到99.9999%。

精過濾器中，傳統的棉花、玻璃纖維等過濾介質已不能滿足要求，小型發酵罐上為了節約成本用塗覆聚四氟乙烯的玻璃纖維折疊濾筒，大型發酵罐上大多采用聚四氟乙烯（PTEE）、聚偏氟乙烯（PVDF）微孔膜和氟化玻纖膜（FGF），尤以聚四氟乙烯為多。

聚四氟乙烯有天然的疏水性能，強度好，耐污性強，耐高溫，耐腐蝕。由美國Gore公司發明的機械壓延技術得到孔徑分布窄、孔隙率高的聚四氟乙烯微孔膜，有高效、高通量的優點，非常适合作空氣過濾材料。現在市場上的除菌過濾膜已制成标準件，裝拆更換方便。一般所用膜為複合膜，即在微孔膜的兩側附上纖維無紡布以增加強度和可折疊性，内有堅固的内核，外加保護外殼，膜組件的所有連接都以熔融密封。聚四氟乙烯材料的除菌過濾器，可經受反複蒸汽滅菌，并且由于其疏水性，滅菌後不需要幹燥即可用作無菌空氣過濾。

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