模擬移動床色譜分離技術在功能糖分離純化中的應用

一、技術特點
 模擬移動床（SMB）色譜分離技術是一種現代化分離技術，具有分離能力強，節省流動相，運行成本低，便于實現自動控制并有利于分離熱敏性及難以分離的物系等優點，在制備色譜技術中最適用于進行連續性大規模工業化生產。模擬移動床分離原理是利用不同物質在由固定相和流動相構成的體系中具有不同的分配系數，當兩相作相對運動時，這些物質隨流動相一起運動，并在兩相間進行反復多次的分配，從而使物質達到分離。  
二、應用范圍
模擬移動床色譜分離技術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十分接近，而其他分離技術很難或根本無法應用時，模擬移動床色譜技術便顯示出其優勢，其應用范圍遍及精細化工生物發酵、醫藥、食品等多個生產領域，尤其在同系化合物、手性異構體、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，尤其在分離兩組分體系上有明顯優勢。
 
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，各區距離不等長，每段相際傳質也不同。如SectionⅠ脫附區，此區是用洗脫液使慢組分脫附-抽取液。Section Ⅱ脫附區是用慢組分及洗脫液使快組分脫附。SectionⅢ吸附區是使原料中快組分與慢組分分離，因此在Ⅲ吸附區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構（如旋轉閥），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，構成一閉合回路，其總的結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。
   
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：內循環  
步驟三：進水（洗脫劑）出慢組分
四、模擬移動床工藝分離技術優勢
（1）可連續生產，產品純度、收率穩定；
（2）長期運行經濟高效，可減少費用30%~80%；
（3）吸附劑可節省50%左右；
（4）再生等藥劑可減少30%以上；
（5）產品純度可提高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、醫藥、化妝品等領域。
代糖1料液主要雜質是另外一種常見功能性糖，原料經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純化得到純度98.5%，收率95%、水料比1.23。  
六、SMB色譜分離技術在代糖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，在功能糖及相關領域產品的生產過程中，模擬移動床色譜分離技術是一種非常有發展前景的純化技術，分離效果好、能耗低，且對環境無污染。