模擬移動床色譜分離技術(shù)在功能糖分離純化中的應用
瀏覽次數(shù):2924 發(fā)布日期:2022-12-19
來源:江蘇漢邦科技
一、技術(shù)特點
模擬移動床(SMB)色譜分離技術(shù)是一種現(xiàn)代化分離技術(shù),具有分離能力強,節(jié)省流動相,運行成本低,便于實現(xiàn)自動控制并有利于分離熱敏性及難以分離的物系等優(yōu)點,在制備色譜技術(shù)中最適用于進行連續(xù)性大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。模擬移動床分離原理是利用不同物質(zhì)在由固定相和流動相構(gòu)成的體系中具有不同的分配系數(shù),當兩相作相對運動時,這些物質(zhì)隨流動相一起運動,并在兩相間進行反復多次的分配,從而使物質(zhì)達到分離。
模擬移動床設備(SMB)
二、應用范圍
模擬移動床色譜分離技術(shù)能夠分離物化性能差別很小的化合物,當混合物各組成部分的化學或物理性質(zhì)十分接近,而其他分離技術(shù)很難或根本無法應用時,模擬移動床色譜技術(shù)便顯示出其優(yōu)勢,其應用范圍遍及精細化工生物發(fā)酵、醫(yī)藥、食品等多個生產(chǎn)領域,尤其在同系化合物、手性異構(gòu)體、糖類、有機酸、活性多糖和氨基酸等混合物的分離中顯示出其性能。SMB色譜技術(shù),尤其在分離兩組分體系上有明顯優(yōu)勢。
三、操作原理
模擬移動床把固定吸附床分為許多段,每段內(nèi)都裝有吸附劑。每段均裝有進出口管道(進出兩用),由中央控制裝置控制其進出。某一瞬間的物料進出口位置(圖1)把整個吸附床層分成了四個區(qū),各區(qū)距離不等長,每段相際傳質(zhì)也不同。如SectionⅠ脫附區(qū),此區(qū)是用洗脫液使慢組分脫附-抽取液。Section Ⅱ脫附區(qū)是用慢組分及洗脫液使快組分脫附。SectionⅢ吸附區(qū)是使原料中快組分與慢組分分離,因此在Ⅲ吸附區(qū)上部取出的提余液中不含慢組分而只含快組分。若吸附劑固定不動,則隨著時間的推移,固相中被分離組分的濃度將自下而上逐漸變大。模擬移動床則是利用一定的結(jié)構(gòu)(如旋轉(zhuǎn)閥),使四個物料的進出口以與固相濃度的變化同步的速度上移。這樣,構(gòu)成一閉合回路,其總的結(jié)果與保持進出口位置不動,而固體吸附劑在吸附器中自上而下移動的效果基本相同。
圖1 模擬移動床工作原理
間歇式順序模擬移動床(6柱)3步示意圖
步驟一:雙進雙出
步驟二:內(nèi)循環(huán)
步驟三:進水(洗脫劑)出慢組分
四、模擬移動床工藝分離技術(shù)優(yōu)勢
(1)可連續(xù)生產(chǎn),產(chǎn)品純度、收率穩(wěn)定;
(2)長期運行經(jīng)濟高效,可減少費用30%~80%;
(3)吸附劑可節(jié)省50%左右;
(4)再生等藥劑可減少30%以上;
(5)產(chǎn)品純度可提高1-10%;
(6)可全自動運行,省時、省工;
(7)裝備占地面積可降低40%。
五、模擬移動床技術(shù)在糖分離純化中的應用
以某代糖1利用模擬移動床進行分離純化為例。該代糖是一種天然來源的新型單糖,甜度與蔗糖相當,是一種很好的低能量食品甜味劑和填充劑,并具有抑制高血糖、改善腸道菌群、不致齲齒等多種生理功效,廣泛應用于食品、醫(yī)藥、化妝品等領域。
代糖1料液主要雜質(zhì)是另外一種常見功能性糖,原料經(jīng)脫鹽脫色處理后得到濃度60%,純度30%、電導20us/cm,PH值為6.5,透明無色糖液。用順序式模擬移動床色譜分離技術(shù)純化得到純度98.5%,收率95%、水料比1.23。
表1 設備及參數(shù)
六、SMB色譜分離技術(shù)在代糖2分離純化中的應用
代糖2是自然界中含量非常低的六碳糖,很難被消化吸收,幾乎不為生命活動提供能量,因此是一種非常有用的低卡路里的甜味劑。
所用原料為濃度60%、純度40%、電導小于20us/cm無色糖液。用順序式模擬移動床色譜分離技術(shù)純化得到代糖2純度98.5%,收率93%、水料比2.2,樹脂載量為0.135kg/(h*L)。
表2 設備及參數(shù)
七、SMB色譜分離技術(shù)在代糖3分離純化中的應用
代糖3為無色黏稠狀液體,常溫下流動性好,無臭,主要由葡萄糖和果糖組成。
所用原料為濃度60%、純度42%、電導小于20us/cm無色糖液。用順序式模擬移動床色譜分離技術(shù)純化得到代糖3純度97%,收率92%、水料比1.7,樹脂載量為0.128kg/(h*L)。
表3 設備及參數(shù)
總之,在功能糖及相關(guān)領域產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中,模擬移動床色譜分離技術(shù)是一種非常有發(fā)展前景的純化技術(shù),分離效果好、能耗低,且對環(huán)境無污染。
SMB分離純化整體工程案例