含有增稠劑(如羧甲纖維素鈉CMC)的溶液進(jìn)行過濾除菌操作時(shí),前期的濾膜堵塞會(huì)導(dǎo)致工藝時(shí)間延長(zhǎng)和產(chǎn)品損失。本研究的目的就是通過優(yōu)化溶液配制工藝,以改善CMC溶液的可過濾性。
研究方法
對(duì)配制溫度、攪拌時(shí)間、高機(jī)械剪切力進(jìn)行研究。面中心的中心復(fù)合設(shè)計(jì)的因素水平見表1。
表1: 過濾操作DoE實(shí)驗(yàn)的因素與水平
結(jié)果
圖1顯示的是在配制溶液中加入額外剪切作用(20,000RPM)對(duì)過濾的影響。高速剪切能夠提高過濾效率。然而,延長(zhǎng)剪切時(shí)間會(huì)導(dǎo)致聚合物鏈段的斷裂,表現(xiàn)為粘度(η)降低。
圖1:增加剪切時(shí)間對(duì)過濾的影響
進(jìn)一步分析了時(shí)間/通過量(min/g)相對(duì)時(shí)間(min)的關(guān)系,由于濾孔逐漸被堵,濾芯被堵塞(圖2)。直線斜率的倒數(shù)表征了濾芯堵塞的程度(Vm,可過濾性),隨著高剪切時(shí)間的延長(zhǎng),Vm值增加,更易過濾。
圖2:增加剪切時(shí)間的Vm值
由于0和2min間的η值沒有顯著變化(α=0.05),選擇2min額外的機(jī)械高速剪切進(jìn)行研究,評(píng)估三個(gè)因素對(duì)可過濾性的影響(表1)?;旌蠒r(shí)間不是顯著影響因素,而剪切和溫度對(duì)過濾速率有著顯著的影響。圖3描述了DoE實(shí)驗(yàn)的結(jié)果,兩個(gè)顯著性影響因素在一個(gè)等值線圖上。
圖3: DoE實(shí)驗(yàn)得到的顯著影響因素剪切力和溫度的等值線圖
結(jié)論
1. CMC溶液的過濾速率受到不同配制工藝的影響,主要是額外的機(jī)械剪切力。
2. 增加一段時(shí)間的高速剪切(2min)可使得過濾速率加倍。
3. 較低的配制溫度也能帶來更高的過濾速率。
4. 本研究考察的混合時(shí)間對(duì)于過濾速率沒有顯著性影響。
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