模拟移动床分离技术在生物质纯化过程中的应用

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1、新技术专题模拟移动床分离技术在生物质纯化过程中的应用应化07，22010年1月3日摘要:模拟移动床技术的快速发展广泛应用于各个领域，如糖类分离制备、结构异构体分离制备、光学对映体的分离制备等在未来将会有更好的发展。关键词：模拟移动床分离技术，原理，发展，应用。自1992年美国FDA提出对外消旋药物要尽可能进行拆分的要求之后，国际上关于手性药物研究与开发逐年增长。从1993年紫杉醇抗癌药物被批准销售以来，生物药物的研制及开发也呈上升趋势。近年来随着生命科学的发展，蛋白质及生物制品的研究也迅猛发展。上述这些都对精细分离技术的发展提出了更为迫切的要求。模拟移动床

2、色谱技术是近代吸附分离技术的一项重要分支，70年代到80年代模拟移动床色谱主要用于石油及食品分离。90年代以来，模拟移动床色谱技术开始用于药物尤其是手性药物的分离。目前，国际上几个主要工业发达国家如美国、法国及日本都已出现了提供上述分离技术的产业，如美国的UOP、AST，法德于前年联合建的NOVASEP(主要服务于药物分离和精细化工)及日本的SOKEN综合化学公司(Hi-Sep)。值得注意的是日本的SOKEN去年已开始占领韩国市场，最近正在与我国某公司谈判，准备提供上述分离技术。工业强国对这一领域的关注与投入，明确说明这种精细分离技术对未来的化工与药物生产

3、的重要意义及重要的商业价值。从国内情况看，相关的研究很少，产业化成果也未见报导。模拟移动床色谱的运行是通过控制各个连接点的各个阀来实现的，在运行中控制各个阀的开闭，使进样和出样的位置沿流动相运动方向依次变换，其目的很简单，就是通过进样位置的向前移动，模拟固定相的逆流。以提高固定相与流动相的利用效率，同时也实现了色谱分离的连续化。由于在模拟移动床中被分离物质不断在循环，因此实际上填料被反复利用，文献称这是模拟移动床中柱的‘伸长’效应，这使得模拟移动床可以用较少的柱实现较好的分离，因此系统体积将比批处理系统的体积小得多，一次性投资也比批处理小。有关专家认为，模

4、拟移动床技术是化工分离技术发展中的一次重大革新。模拟移动床分离技术1）模拟移动床(SimulationMovingBed)的原理在逆流模拟移动床的色谱分离系统中，可将固定相设想为是逆向于流体移动方向运动。待分离混合物在分离工作区中部的某一点被连续输入。选定双向流速比率，料液自入口处就分离成相互双向流动的两部分。以进料入口为参考点，吸附介质似乎吸附了产品向上移动，因此称“模拟移动床(SimulationMovingBed,简称SMB)”。在进料点以上的位置越高，产品纯度就越高，而副产品却是在相反方向富集。SMB系统常可分为四个区，每区都有各自特有的流速。在相

5、对于全程分离系统中，一旦达到稳定的浓度曲线，它将会在再循环流的助动下缓慢流过系统。在系统分离中保持浓度稳定是通过移动料液入口和解吸剂注入进口位置以及产品和副产品的出口位置来实现的，如下图所示。进出料位置的变换是由多孔旋转阀或自控阀来实现的。2）模拟移动床的发展模拟移动床技术20世纪60年代问世，经过40余年的发展，特别是近10年的快速发展，己被应用于许多领域。国外法国Seperex公司将模拟移动床技术用于药物和精细化工制备领域，成功推出一种叫Licosep的模拟移动床工业制备设备；美国UOP公司最先开发了以分子筛作吸附剂，用模拟流动床分离果糖的生产工艺，这

6、是迄今最佳的从玉米糖浆中分离果糖与葡萄糖的方法,果糖回收率达96%以上。国内于20世纪80年代成功地将模拟移动床技术应用于制取高纯果糖和结晶果糖，1993年在广东湛江建成模拟移动床吸附分离高纯果糖工业装置，并试车成功。项目主要负责人金树人现为中国淀粉工业协会糖醇专业委员会会长，江苏省粮食科学研究设计院高级顾问，主持、组织国内模拟移动床技术的开发和应用。3）模拟移动床的应用模拟移动床吸附分离技术己成功地应用于石油化工、食品工程和生物化工等领域。主要集中在以下几个方面：A：糖类分离制备；B：结构异构体分离制备；C：光学对映体的分离制备。与传统的制备色谱技术相比

7、，模拟移动床技术采用连续操作，这一点有利于实现自动化操作，制备效率高，制备量大。大型模拟移动床设备每年制备量可在百万吨级水平。同时试剂的消耗量很少，可以节约试剂高达90%以上，在石油、精细化工、食品工业、药物工业(特别是手性药物工业)等诸多领域必将发挥很大作用，应用前景广阔。模拟移动床得已成功地应用，在生产55%高果糖浆时可将果糖自葡萄糖中分离；将多糖从葡萄糖中分离而生产高纯葡萄糖；在生产高纯甜菜糖蜜时可将蔗糖自盐和氨基酸中分离；以及替代结晶法从芳烃同系物中分离二甲苯。4）国内模拟移动床在糖醇行业上的开发应用国内由中国淀粉工业协会糖醇专业委员会、江苏省粮食

8、科学研究设计院和南京凯通粮食生化研究设计有限公司联合组织模拟移动床