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模拟移动床色谱分离技术在功能糖分离纯化中的应用

2022-12-19     来源:江苏汉邦科技     点击次数:3842


一、技术特点
 模拟移动床(SMB)色谱分离技术是一种现代化分离技术,具有分离能力强,节省流动相,运行成本低,便于实现自动控制并有利于分离热敏性及难以分离的物系等优点,在制备色谱技术中最适用于进行连续性大规模工业化生产。模拟移动床分离原理是利用不同物质在由固定相和流动相构成的体系中具有不同的分配系数,当两相作相对运动时,这些物质随流动相一起运动,并在两相间进行反复多次的分配,从而使物质达到分离。
 
模拟移动床设备(SMB)
 
二、应用范围
模拟移动床色谱分离技术能够分离物化性能差别很小的化合物,当混合物各组成部分的化学或物理性质十分接近,而其他分离技术很难或根本无法应用时,模拟移动床色谱技术便显示出其优势,其应用范围遍及精细化工生物发酵、医药、食品等多个生产领域,尤其在同系化合物、手性异构体、糖类、有机酸、活性多糖和氨基酸等混合物的分离中显示出其性能。SMB色谱技术,尤其在分离两组分体系上有明显优势。
 
三、操作原理
模拟移动床把固定吸附床分为许多段,每段内都装有吸附剂。每段均装有进出口管道(进出两用),由中央控制装置控制其进出。某一瞬间的物料进出口位置(图1)把整个吸附床层分成了四个区,各区距离不等长,每段相际传质也不同。如SectionⅠ脱附区,此区是用洗脱液使慢组分脱附-抽取液。Section Ⅱ脱附区是用慢组分及洗脱液使快组分脱附。SectionⅢ吸附区是使原料中快组分与慢组分分离,因此在Ⅲ吸附区上部取出的提余液中不含慢组分而只含快组分。若吸附剂固定不动,则随着时间的推移,固相中被分离组分的浓度将自下而上逐渐变大。模拟移动床则是利用一定的结构(如旋转阀),使四个物料的进出口以与固相浓度的变化同步的速度上移。这样,构成一闭合回路,其总的结果与保持进出口位置不动,而固体吸附剂在吸附器中自上而下移动的效果基本相同。
 
 
 图1  模拟移动床工作原理
 
间歇式顺序模拟移动床(6柱)3步示意图
步骤一:双进双出
 
步骤二:内循环
 
 
步骤三:进水(洗脱剂)出慢组分
 

四、模拟移动床工艺分离技术优势
(1)可连续生产,产品纯度、收率稳定;
(2)长期运行经济高效,可减少费用30%~80%;
(3)吸附剂可节省50%左右;
(4)再生等药剂可减少30%以上;
(5)产品纯度可提高1-10%;
(6)可全自动运行,省时、省工;
(7)装备占地面积可降低40%。
 
五、模拟移动床技术在糖分离纯化中的应用

以某代糖1利用模拟移动床进行分离纯化为例。该代糖是一种天然来源的新型单糖,甜度与蔗糖相当,是一种很好的低能量食品甜味剂和填充剂,并具有抑制高血糖、改善肠道菌群、不致龋齿等多种生理功效,广泛应用于食品、医药、化妆品等领域。
代糖1料液主要杂质是另外一种常见功能性糖,原料经脱盐脱色处理后得到浓度60%,纯度30%、电导20us/cm,PH值为6.5,透明无色糖液。用顺序式模拟移动床色谱分离技术纯化得到纯度98.5%,收率95%、水料比1.23。
 
表1  设备及参数
 
六、SMB色谱分离技术在代糖2分离纯化中的应用
代糖2是自然界中含量非常低的六碳糖,很难被消化吸收,几乎不为生命活动提供能量,因此是一种非常有用的低卡路里的甜味剂。
所用原料为浓度60%、纯度40%、电导小于20us/cm无色糖液。用顺序式模拟移动床色谱分离技术纯化得到代糖2纯度98.5%,收率93%、水料比2.2,树脂载量为0.135kg/(h*L)。
 
表2  设备及参数
 
七、SMB色谱分离技术在代糖3分离纯化中的应用
代糖3为无色黏稠状液体,常温下流动性好,无臭,主要由葡萄糖和果糖组成。
所用原料为浓度60%、纯度42%、电导小于20us/cm无色糖液。用顺序式模拟移动床色谱分离技术纯化得到代糖3纯度97%,收率92%、水料比1.7,树脂载量为0.128kg/(h*L)。
 
表3  设备及参数
 
总之,在功能糖及相关领域产品的生产过程中,模拟移动床色谱分离技术是一种非常有发展前景的纯化技术,分离效果好、能耗低,且对环境无污染。
 
 SMB分离纯化整体工程案例
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