過濾除菌

過濾除菌法是用物理阻留的方法將液體或空氣的細菌除去，以達到無菌目的。所用的器具是含有微小孔徑的濾菌器。主要用於血清、毒素、抗生素等不耐熱生物製品及空氣的除菌。常用的濾菌器有薄膜濾菌器(0.45μm和0.22μm孔徑)、陶瓷濾菌器、石棉濾菌器、燒結玻璃濾菌器等。

基本介紹

• 中文名：過濾除菌
• 外文名：sterilization by filtration

原理

過濾除菌的原理有慣性撞擊截留作用、攔截截留作用、布朗擴散截留作用等。

慣性撞擊截留作用

當含有微生物顆粒的空氣通過濾層時，空氣流僅能從纖維間的間隙通過，由於纖維縱橫交錯，層層疊疊，迫使空氣流不斷改變運動方向和速度。由於微生物顆粒的慣性大於空氣，因而當空氣流遇阻而繞道前進時，微生物顆粒未能及時改變它的運動方向，而撞擊並被截留於纖維的表面。

攔截截留作用

當空氣通過過濾層的氣速較低時，慣性撞擊截留作用作用很小，攔截截留作用起主要作用。當微粒直徑小、質量輕，它隨氣流運動慢慢靠近纖維時，微粒所在主導氣流流線受纖維所阻改變流動方向，繞過纖維前進，並在纖維的周圍形成一層邊界滯留區，滯留區的氣流流速更慢，進到滯留區的微粒慢慢靠近和接觸纖維而被黏附截留。攔截截留的截留效率與氣流的雷諾準數和微粒同纖維的直徑比有關。

布朗擴散截留作用

當空氣通過過濾層時，直徑很小的微粒在緩慢流動的氣流中，會有明顯的布朗運動，促使微粒和纖維接觸和被捕集。這種作用在較大的氣速、較大的纖維間隙中不起作用，因為此時布朗運動不明顯。

過濾除菌法在食品工業中套用的優勢

與食品工業中套用的其它滅菌方法相比較,過濾除菌法具有如下顯著的優勢 :

有效保持產品的色香味和營養成分

過濾除菌過程是在常溫下進行, 因而特別適用於對熱敏感的物質, 如啤酒、牛奶、果汁飲料等;同時過濾分離工藝中物料是在閉合迴路中運轉,這樣減少了空氣中氧的影響,而熱和氧都對食品加工影響很大;物料在通過過濾膜的遷移過程中也不會發生性質的改變;過濾分離過程屬於冷法殺菌,代替傳統的需要加熱的巴氏殺菌工藝;所以可以儘可能地不改變產品的原汁原味,從而有效地保持了產品的色香味和營養成分。

節約能源和綠色環保效果明顯

過濾除菌過程不發生相變化，具有冷殺菌的優勢, 與發生相變的分離方法相比較, 能源消 耗低，並且採用清潔能源電力，“工業三廢”(指工業生產所排放的廢水、廢氣、固體廢棄物)減少,因此節約能源和綠色環保效果明顯。

簡化操作流程和套用範圍廣

過濾除菌分離過程工藝操作相對簡單,容易實現自動化控制,裝置占地面積也少, 設備維修 方便，裝置壽命長，與巴氏殺菌相比較，簡化了操作流程。同時套用的範圍很廣泛。

過濾除菌法在食品工業中的套用

酒類生產中的套用

1.純生啤酒的過濾除菌

純生啤酒的生產不經過高溫殺菌，採用無菌過濾法濾除酵母菌、雜菌,使啤酒避免受到熱損傷,保持了原有的新鮮口味,最後一道工序採用嚴格的無菌灌裝,避免了二次污染,保質期一般可達180天。純生啤酒與一般的生啤酒有區別, 一般的生啤酒雖然也沒有經過高溫殺菌, 但它採用的是硅藻土過濾機,只能濾掉酵母菌,而雜菌不能被濾掉,因此一般的生啤酒保質期一般在3-7天。無菌過濾法是目前常用的冷殺菌法，經硅藻土過濾機和精濾機過濾後的啤酒,再進入無菌過濾組合系統過濾,包括複式深層無菌過濾系統和膜式無菌過濾系統。經過無菌過濾後,要求能基本除去酵母和其他所有微生物營養細胞。

2.黃酒的過濾除菌

由於黃酒是一種非蒸餾酒，未經處理的原酒中含有大量的渾濁物、膠體物、細菌及其它微生物。為提高黃酒的品質,延長存放時間,必須對黃酒進行過濾滅菌後方可投入市場銷售。採用過濾除菌法替代傳統的蒸汽滅菌法,由於在較低溫度下即可出去大腸桿菌及其它雜菌、懸浮雜質,對降低原材料消耗和生產成本,提高黃酒的品質有著重要的作用。

3.白酒、葡萄酒等其它果酒的過濾除菌

用無機膜對白酒、葡萄酒等其它果酒進行過濾除菌,經過濾後不僅可以有效去除微生物,而且可以明顯提高產品的澄清度,保持產品的色、香、味,提高產品的保存期。

調味品生產中的套用

1. 醬油的過濾除菌

由於醬油的生產過程多數暴露在自然空間,在原料發酵分解過程中,伴隨著多種微生物的生長繁殖,如細菌類、放線菌類、酵母菌類等微生物。這些菌類的存在,不但影響著酶的正常分解作用, 而且產生一些異樣氣味及現象,致使醬油發生變味、甚至變質。在醬油生產出來後,及時地將這些雜菌殺死或除去,以保證醬油質量不變,顯得至關重要。通過醬油的生產實踐可知,在過濾除菌法中使用不大於0.5μm的過濾膜便可把醬油中的雜菌完全除去。

2. 醋的過濾除菌

液態由稀醇生產醋的發酵過程中，由於黑色桿菌的存在導致液體產品的渾濁,通常採用無機膜及氧化鋯連續的錯流過濾可以去除濃縮物中的黑色桿菌,使液體產品得到澄清,並可以除去細菌。

牛奶的過濾除菌

陶瓷膜在脫脂牛奶的除菌和牛奶的濃縮方面有很好的套用前景。

果汁飲料的過濾除菌

20世紀80年代初,無機膜過濾除菌技術就在法國果汁行業得到廣泛套用,主要是除去很容易引起果汁變質的細菌、果膠及粗蛋白質,而且過濾果汁品質優良,比巴氏殺菌生產的果汁更具有芳香味。

水處理領域中的套用

超濾技術在水處理領域主要套用在飲用水深度處理、地表水處理、海水淡化、中水回用等方面。飲用水的質量直接影響著人們的健康, 超濾技術能有效去除水中的懸浮物、細菌、病毒、重金屬、氟化物、氯化物、消毒副產物和農藥殘留物等都可能對健康構成威脅的物質,具有占地面積小、處理效率高等特點。

空氣的過濾除菌

使用過濾法去除空氣中的微生物是一種比較簡易的空氣消毒方法。雖然經過濾空氣尚不易達列完全滅菌,但由過濾處理中一般不使用熱力和消毒劑,因此為人們所樂於接受。門前該法已普遍用於建築物均通風、個人防護和生物製品工業中。