滤膜过滤技术是现代分离技术领域的分支, 主要作用是从气相或液相物质中去除(截留)胶体、细菌和固体物质, 以达到净化、分离和浓缩等工艺的目的。滤膜具有膜面光滑、无碎屑、厚度薄、吸附滤液少、孔隙率高、微孔结构均匀、过滤效果好和过滤速度快等诸多优点, 现已被广泛应用于食品饮料、医药、化工、电子、能源、环保和检验等领域。
1 过滤方式及滤膜种类
过滤的方式包括正压和负压过滤, 均是使溶剂和较小颗粒或分子的溶质能通过一定孔径的滤膜, 大的颗粒或分子溶质则不能透过, 从而使大颗粒或高分子物质脱水、脱盐和浓缩, 使细菌、寄生虫截留而达到除菌、集菌、提高检出率的目的。按分离物质的大小, 将滤膜过滤技术分为微滤、超滤、反渗透和纳滤等。
2 医药行业中的应用
早在一百多年前, 国外就有微孔滤膜的生产, 但只是在近30年才在制药行业得到应用, 用于医院大输液的过滤仅有十几年的历史。一般过滤除菌处理流程是由粗过滤、预过滤和除菌过滤3个过滤单元组成, 各过滤单元选用的基本准则是粗过滤价格要便宜, 预过滤精度要合适, 除菌过滤必须可靠。除菌方式包括:筛分拦截、嵌入拦截、扩散拦截和吸附拦截。在我国制药业已经使用微滤(滤膜孔径<0.22 μm)技术对澄清的药液再次除菌、除热原。亦有使用超滤方法去除抗生素中热原物质, 此法是一种通过美国食品与药品管理局(FDA)认证的除热原方法, 其原理是使用孔径小于热原分子量的超滤膜截断热原, 让料液通过, 具有设备操作简便、材质不污染料液、获得率高、质量好、劳动强度小的优点, 可广泛应用于针剂、原料、注射用水等产品的生产。
3 食品工业上的应用
传统的食品消毒方法, 多采用加热杀菌法, 但会给食品的品质带来不利的影响, 如变色、变味、营养损失等。随着人们生活和消费水平的提高以及科学技术的发展, 一些非加热的消毒技术应运而生, 并逐渐在实践中得到推广应用, 过滤即是常用的手段之一。在糖厂、酒厂及清凉饮料厂, 过滤除菌技术常用于去除粗糖液、酒及水质中可能污染的细菌。日本早已把过滤技术应用于鲜啤酒生产。其目的是除去混浊悬浮物(主要是酒花树脂、单宁、蛋白质等)及酵母、乳酸菌等微生物, 改善口味和提高透明度。美国、德国、日本等发达国家在二十世纪80年代初已在生鲜啤酒生产中采用了滤膜过滤技术, 而且应用相当普遍。国内使用微孔膜错流过滤技术, 应用于葡萄酒澄清工艺中, 减少了产品的氧化, 避免了芳香物、营养素和功能成分(如白黎芦醇等)的损失。
4 检验领域的应用
4.1在临床检验中的应用
国内医疗单位, 在生化检验中使用不同孔径的微孔滤膜分离蛋白质, 可以选择性地截留血清或体液中各种不同分子量大小的蛋白质。该方法简便、经济、用量少, 是临床检验和科研工作中一种方便的分离蛋白质方法
4.2水质检测
滤膜过滤技术在水质微生物检验方面应用很广, 现行的国际标准ISO386-2-1988就是用滤膜法对铜绿假单胞菌进行测定和计数。ISO7899 -1984也是用滤膜法对粪链球菌进行测定和计数。美国学者ThomasM等人曾用这些技术调查了哈得孙河口粪链球菌的情况。滤膜可以滤过大量水样, 通过加大取样量, 对样品进行浓缩, 这对于纯净水等采用直接取样法不易检出阳性的样品, 可以提高检出率, 具有实际应用价值。
4.3消毒剂鉴定中的应用
在臭氧水对微生物的杀灭效果鉴定中, 因臭氧水机连续不断的产生臭氧水, 且臭氧在水中的溶解度低、极易降解挥发, 故将新发生的臭氧水直接流到染菌滤膜(孔径=0.45μm)上, 同时开启抽气泵抽滤, 使臭氧水连续不断的作用至预定时间, 来测定臭氧水机的杀菌效果。因滤膜孔径小于细菌直径, 阻碍了细菌随水流失, 避免了样机出水冲洗掉的细菌数被误算为已杀灭的细菌数, 使实验结果更准确。
4.4 微菌落技术中的应用
细菌微菌落技术由于具有快速、经济、实用的特点, 国外学者已将其用于水、乳等食品的细菌数快速定量测定,将滤膜过滤法与其相结合, 以抽滤方式将待测水样lml接种于混合纤维素膜上, 然后贴在琼脂平板上37℃培养12h, 取下膜透明处理、沙黄染色后显微镜计数。该方法能在13h内报告结果, 比常规平板计数法快近l倍, 且结果可长期保存, 膜上的微菌落放置半年后, 仍可清楚计数。在我国滤膜过滤技术已得到广泛应用, 但在滤膜的品种、规格及膜质量与产业化方面与国际先进水平比较还有相当的差距;可开发的领域、技术还十分广泛, 应用中有许多问题有待去研究、解决、完善、提高
