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含有增稠劑（如羧甲纖維素鈉CMC）的溶液進行過濾除菌操作時，前期的濾膜堵塞會導(dǎo)致工藝時間延長和產(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

對配制溫度、攪拌時間、高機械剪切力進行研究。面中心的中心復(fù)合設(shè)計的因素水平見表1。

表1: 過濾操作DoE實驗的因素與水平

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）對過濾的影響。高速剪切能夠提高過濾效率。然而，延長剪切時間會導(dǎo)致聚合物鏈段的斷裂，表現(xiàn)為粘度（η）降低。

圖1：增加剪切時間對過濾的影響

進一步分析了時間/通過量（min/g）相對時間（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），隨著高剪切時間的延長，Vm值增加，更易過濾。

圖2：增加剪切時間的Vm值

由于0和2min間的η值沒有顯著變化（α=0.05），選擇2min額外的機械高速剪切進行研究，評估三個因素對可過濾性的影響（表1）?；旌蠒r間不是顯著影響因素，而剪切和溫度對過濾速率有著顯著的影響。圖3描述了DoE實驗的結(jié)果，兩個顯著性影響因素在一個等值線圖上。

圖3: DoE實驗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，主要是額外的機械剪切力。

2. 增加一段時間的高速剪切（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間對于過濾速率沒有顯著性影響。