2.4　微滤技术的应用

相比反渗透、纳滤和超滤等压力驱动型膜分离过程，微滤技术是开发最早、应用最广、技术最成熟的膜分离技术。该技术用于去除气体或液体中尺寸为0.1～10μm的微生物和微粒，在石油化工、环境保护、医药卫生、食品加工、生化制药、钢铁冶金、电子等工业领域及人民生活和健康方面有着广泛的应用。

2.4.1　微滤技术的应用领域及应用情况简介

微滤技术的应用领域、处理对象、目的及效果见表2-7。

2.4.2　微滤技术的工程应用实例

（1）空气除菌过滤

微滤膜在空气及各种蒸汽过滤方面有着广泛的应用。在电子工业、制药、化妆品及食品工业生产中，常使用压缩无菌空气，例如发酵工业中，许多微生物的生长需要无菌空气，以满足发酵菌生长生理的需要。假若通入的空气除菌不当或除菌设备失效，就会引起大面积染菌，造成生产上极大的损失。无菌空气是指自然界的空气通过除菌处理使其含菌量降低到一个极限的百分数，得到99.999%的净化空气。空气中存在的细微粒子有细菌、油滴、油雾、油气、凝结水、灰尘和污垢等。应用微滤膜的无菌空气系统应满足的条件：①脱除凝结水和油；②完全滤除细菌，达到无菌空气要求；③通量大、阻力小、经久耐用。适合于空气过滤的折叠式微滤过滤器滤膜主要有PP膜、PVDF膜和PTFE膜，这些材料为疏水性材料，空气湿度不影响过滤效率。

应用实例：宜都东阳光制药有限公司发酵罐配套空气除菌系统

2005年，宜都东阳光制药有限公司新上年产1500t红霉素发酵项目，单个发酵罐体积达到了创纪录的370m3（红霉素发酵项目最大罐体积均未超过150m3），配套空气流量要求≥400m3/min，初始压差≤0.005MPa，因此要保证放大后的发酵系统能够平稳运行，需要配套的空气处理系统应具备高容尘量、大通气量、高可靠性等特点。

项目由上海一鸣过滤技术有限公司提供微滤膜技术和设备，建立起大型发酵罐空气过滤系统，其工艺流程见图2-24。

该系统采用两级微滤膜的预过滤器，第一级预过滤采用超细玻纤，第二级预过滤采用涂氟玻纤，拦截空气中粒径为0.2～2.3μm的颗粒，除去大部分附着在气体尘埃上的微生物。终端除菌过滤器采用上海一鸣公司生产的聚四氟乙烯（PTFE）拉伸膜。材料与水接触角为114°，滤膜孔径0.2μm、孔隙率≥80%。组件型号JPE-C-20，进气压力0.2MPa，过滤精度99.999%。蒸汽过滤器为聚四氟乙烯烧结滤芯，可耐受200℃高温，能够拦截蒸汽中铁锈等尖锐颗粒，有效保护微滤膜滤器。

该系统已安全平稳运行8年，三级过滤器综合初始压差≤0.02MPa，连续使用一年的三级综合压差≤0.06MPa，因气体除菌系统导致的染菌率≤0.5%。

（2）茶饮料的过滤和澄清

应用实例：王老吉茶饮料微滤系统

茶饮料工艺源于传统的制作工艺，主要包括浸提、过滤、澄清、浓缩、调配等工序，由于植物提取液成分复杂，尽管进行了澄清过滤还是难以达到保证长货架期，而且液体浓度低运输成本高。厦门三达膜科技针对茶饮料行业的特殊性，开发了全新的茶饮料工艺，采用Sun-CM陶瓷微滤膜和Sun-flo纳滤浓缩技术，完美地融入传统工艺中，在陶瓷膜澄清过滤去除悬浮物和果胶等杂质的同时保留茶饮料特有的风味和营养，通过纳滤浓缩使提取液成为高浓度浓缩汁，可以运输到全国各地再进行分装，节省了成本。

茶饮料膜处理工艺流程见图2-25，图2-26是微滤膜装置实景照片。

该茶饮料工艺已经在加多宝、王老吉、康宝莱等知名品牌饮料工厂使用多年，特别是加多宝凉茶从1995年开始到目前为止已经在东莞市长安镇扩产多次，且先后在北京、武汉等全国多省市建立工厂，其新工厂基本上都采用三达膜科技有限公司的膜分离设备，为其凉茶产品提高了可靠稳定安全的质量保证。

（3）在大输液灌装生产中的应用

大容量注射液俗称大输液（large volume parenteral，LVP），通常是指容量大于等于 50mL并直接由静脉滴注输入体内的液体灭菌制剂，按其临床用途，大输液大致可分为 5类：体液平衡用输液、营养用输液、血容量扩张用输液、治疗用药物输液和透析造影类。

应用实例1：葡萄糖大输液过滤净化

葡萄糖大输液的灌装生产是微滤膜的典型应用。由图2-27可见，整个灌装生产有三个主要工序均采用微滤膜过滤来除微粒和细菌。

①葡萄糖溶液制备　配溶液的蒸馏水通过筒式微孔膜过滤器，滤膜公称孔径为1.2μm，进行一级过滤除去水中较大的微粒。进入大输液调配槽与药物和添加剂混合后，药液经泵压入筒式微孔膜过滤器，滤膜公称孔径为0.45μm，进行二级过滤以减少粒子和微生物，而后进入储槽。在进入灌装机前，药液再用加压泵加压，经板式微滤膜过滤器进行三级过滤，滤膜公称孔径为0.45μm，最终滤去粒子和微生物。

②输液瓶洗涤　药瓶的洗涤，先用洗涤剂热水溶液洗涤，再用漂洗水初漂洗和终洗。初洗漂洗水，用自来水通过筒式预过滤器（公称孔径为0.5μm），除去水中粒子及细菌等杂质，再通过筒式微孔膜过滤器，滤膜公称孔径为1.2μm，进行第二道过滤。终洗用蒸馏水经过筒式微孔膜过滤器，滤膜公称孔径为1.2μm，作为药瓶终洗水。

③盖塞的洗涤　为了最大限度地除去盖塞上的微粒污染物，盖塞经过两次洗涤，首先在洗涤机上清洗，清洗水用自来水先通过筒式预过滤器，公称孔径为0.5μm，除去粗大微粒，然后再用筒式微滤膜过滤器，滤膜公称孔径为1.2μm，除去所有大于其公称孔径的微粒。第二次经过喷洗室，喷洗，洗涤用自来水首先经过筒式预过滤器（公称孔径为0.5μm），再通过筒式微孔膜过滤器（滤膜公称孔径为1.2μm）两次过滤，喷洗后的盖塞，通过吹气室，通入的净化空气吹干除去盖塞上的水分，防止空气中带入的微粒和微生物黏附于潮湿的盖塞上。净化空气经筒式微滤膜过滤器进行过滤，滤膜的公称孔径为0.45μm。干燥后的盖塞送入落盖机。

通过灌装机和落盖机后，包装好的大输液送去热压灭菌。

应用实例2：科伦药业集团大输液除菌过滤系统

科伦集团目前共有108个品种共257种规格的大容量注射剂产品，是全球最大的大输液专业制造商，其子（分）公司分布于四川、浙江、湖南、黑龙江和云南等11个省区。

该公司大输液除菌过滤系统采用杭州安诺过滤器材公司的技术和设备，按照2010版GMP法规要求，除菌过滤系统主要工艺流程见图2-28。

脱炭过滤采用杭州安诺过滤器材有限公司（ANOW）MT系列钛滤芯，孔径3μm，去除浓配过程中添加的颗粒活性炭，防止下游滤芯堵塞；预过滤采用ANOW 聚丙烯系列折叠滤芯（一级孔径为0.45μm，二级孔径为0.22μm），具有高流速、高纳污量特性，能有效去除药液中颗粒物质，是最经济的预过滤滤芯；除菌过滤采用ANOW 聚醚砜（PES）系列微孔滤膜（2级滤器的膜孔径均为0.22μm），每支滤芯出厂均通过细菌挑战测试，良好的耐热性确保多次重复使用之后大输液产品的完整性。2级除菌过滤确保药液的高质量，做到安全、稳定、无菌、无热原。图2-29是科伦集团大输液除菌过滤系统的实景照片。