清新大道大型管道过滤器的除菌守护者

在20世纪60年代,膜过滤器的出现被认为是对抗微生物污染的重要一步。最初,被视为“除菌级”的薄膜过滤器,其孔径达到0.45微米,这种技术曾广泛应用于药品和生物制品的生产中,以筛除细菌、酵母、霉菌以及非生物颗粒物。但不幸的是,在60年代末期,一种名为粘质沙雷氏菌(Serratia marcescens)的微生物竟然能够穿透这些看似坚固的防线。当时美国FDA的一位科学家Bowman博士发现,当这种细菌接近10⁴-10^6个细胞/c㎡密集分布于0.45微米滤膜上时,它们就能成功穿透这个屏障。后来,这种顽强的小敌人被命名为缺陷短波单胞菌(Brevundimonas diminuta),即“微小短波单胞菌”。从此,我们认识到必须使用更具挑战性的材料,比如0.2或0.22微米孔径的滤膜才能确保真正无菌。

今天,尽管我们已经有了更先进的技术,但仍然依赖于这项基础工作。现在,用作检验除菌级过滤器标准之一的是一种名为B.diminuta ATCC®19146™的大型细小短波单胞体。此外,最近一项研究揭示了一种比之前已知的小型细丝状杆形细菌,即Leptospira licerasiae,可以通过传统0.1μm过滤网。这意味着未来,我们可能需要进一步提高过滤设备性能,或是在工艺流程中加入额外措施,如巴氏消毒或紫外线消毒,以确保产品安全性。

那么为什么选择定义一个标准点在0.22μm?根据以下公式可以计算出实际孔径:d = 毛细管直径 (k * σ) / P + θ,其中 d 是毛细管直径,k 是形状校正因子,σ 是液体表面张力,而 P 和 θ 分别是克服表面张力所需压力和液体与毛细管壁之间的接触角。因此,不同材料和条件下都有不同的最优点,因此定义"除菌级"并不是指特定尺寸,而是一个功能性的描述。在实践中,如果一个超过1×107cfu/cm²有效面积缺陷短波单胞虫(Brevundimonas diminuta)能够稳定通过而不破坏原有的物理、化学和生物学属性,那么它就是合格用于无害化处理液体中的病原体。

采用过滤法去除病原体最大的好处在于其同时维护了物料各方面稳定的特性,从巴斯德时代早期开始,就有人尝试利用这种方法来清洁物质。不过直到二次世界大战后的商业化生产才变得普及,并经历了瓷质、石棉纺织材料以及现代薄膜技术三个主要阶段发展。(Levy, 2001)

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