模擬移動(dòng)床色譜分離技術(shù)在功能糖分離純化中的應(yīng)用

一、技術(shù)特點(diǎn)
 模擬移動(dòng)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(qiáng)，節(jié)省流動(dòng)相，運(yùn)行成本低，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制并有利于分離熱敏性及難以分離的物系等優(yōu)點(diǎn)，在制備色譜技術(shù)中最適用于進(jìn)行連續(xù)性大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。模擬移動(dòng)床分離原理是利用不同物質(zhì)在由固定相和流動(dòng)相構(gòu)成的體系中具有不同的分配系數(shù)，當(dāng)兩相作相對運(yùn)動(dòng)時(shí)，這些物質(zhì)隨流動(dòng)相一起運(yùn)動(dòng)，并在兩相間進(jìn)行反復(fù)多次的分配，從而使物質(zhì)達(dá)到分離。  
二、應(yīng)用范圍
模擬移動(dòng)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(dāng)混合物各組成部分的化學(xué)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(yīng)用時(shí)，模擬移動(dòng)床色譜技術(shù)便顯示出其優(yōu)勢，其應(yīng)用范圍遍及精細(xì)化工生物發(fā)酵、醫(yī)藥、食品等多個(gè)生產(chǎn)領(lǐng)域，尤其在同系化合物、手性異構(gòu)體、糖類、有機(jī)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(dòng)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(jìn)出口管道（進(jìn)出兩用），由中央控制裝置控制其進(jìn)出。某一瞬間的物料進(jìn)出口位置（圖1）把整個(gè)吸附床層分成了四個(gè)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(dòng)，則隨著時(shí)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(dòng)床則是利用一定的結(jié)構(gòu)（如旋轉(zhuǎn)閥），使四個(gè)物料的進(jìn)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(jìn)出口位置不動(dòng)，而固體吸附劑在吸附器中自上而下移動(dòng)的效果基本相同。
   
間歇式順序模擬移動(dòng)床（6柱）3步示意圖
步驟一：雙進(jìn)雙出 步驟二：內(nèi)循環(huán)  
步驟三：進(jìn)水（洗脫劑）出慢組分
四、模擬移動(dòng)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(yùn)行經(jīng)濟(jì)高效，可減少費(fèi)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(dòng)運(yùn)行，省時(shí)、省工；
（7）裝備占地面積可降低40%。
 
五、模擬移動(dòng)床技術(shù)在糖分離純化中的應(yīng)用
以某代糖1利用模擬移動(dòng)床進(jìn)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(dāng)，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(yīng)用于食品、醫(yī)藥、化妝品等領(lǐng)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(dǎo)20us/cm，PH值為6.5，透明無色糖液。用順序式模擬移動(dòng)床色譜分離技術(shù)純化得到純度98.5%，收率95%、水料比1.23。  
六、SMB色譜分離技術(shù)在代糖2分離純化中的應(yīng)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(dòng)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(dǎo)小于20us/cm無色糖液。用順序式模擬移動(dòng)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）。  
七、SMB色譜分離技術(shù)在代糖3分離純化中的應(yīng)用
代糖3為無色黏稠狀液體，常溫下流動(dòng)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(dǎo)小于20us/cm無色糖液。用順序式模擬移動(dòng)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）。  
總之，在功能糖及相關(guān)領(lǐng)域產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，模擬移動(dòng)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。