食品业SMB技术运用(共4081字).doc
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1、食品业SMB技术运用(共4081字)1SMB技术的发展历史早在1961年Broughton1发表了一篇专利技术,在这篇专利技术中,Broughton详细介绍了仪器的设计情况,这一技术是利用阀切换技术改变进样、流动相注入点及分离物收集点的位置来实现逆流操作,因此称为模拟移动床技术。该篇专利技术的发表,标志着模拟移动床技术的诞生。20世纪60年代,美国通用石油公司(UOP)开发了SMB工艺(Sorbex工艺),并将其商业化。1962年UOP的第一个Sorbex工艺-Molex工艺申请了专利,该工艺是从支链烷烃和芳烃中分离出高纯度正构烷烃。1969年UOP公司将模拟移动床用于对二甲苯和间二甲苯的分离
2、,该过程被称为Parex过程2。美国UOP公司20世纪70年代初对SMB色谱商业化进程的推进,使工业制备工艺取得了长足的发展。但SMB在制药及精细化学品的制备分离中的应用却一直发展缓慢,直到1992年,美国食品药品管理委员会(FDA)对手性药物的上市提高了要求,相应地也从客观上促进了对映体制备技术的发展,因此人们重新来考虑模拟移动床技术以解决对映体制备问题,模拟移动床技术才重见曙光。随着工业界及研究学者们的关注,研究不断深入,人们对模拟移动床的分离机理已有了较透彻的了解,在过程控制和床层的设计方面也有了显著的改进,相继出现了超临界SMB、溶剂梯度SMB和温度梯度SMB等,不断地扩大了SMB技术
3、的发展空间,从而拓宽了SMB技术的应用领域。2SMB技术的工作原理模拟移动床色谱技术的基本工作原理是将几根色谱柱串联在一起,每根色谱柱均设有物料的进出口,并通过操作开关阀组沿着有机溶剂流动相的循环流动方向定时切换,从而周期性改变物料的进出口位置,以此来模拟固定相与流动相之间的逆流移动,实现组分之间的连续分离。模拟移动床色谱的工作原理示意图,流动相入口与萃取口之间的区域为区(洗脱区),在该区强吸附组分被解吸;萃取口与进样口之间的区域为区(精馏区),在未进样条件下,继续用流动相冲洗,相当于精馏;进样口与残余口之间的区域为区(吸附区),紧接进样口,其功能是将样品吸附分离;残余口与流动相入口之间的区域
4、为区(二精区),其作用是吸附弱吸附组分,使干净流动相返回进入区。典型的四带结构的模拟移动床,由8根色谱柱组成,各区均配置2根色谱柱,通过选择合理的设计参数与操作参数,使弱吸附组分富集在残余口流出的残余液中,强吸附组分富集在萃取口流出的萃取液中,从而实现弱吸附组分与强吸附组分的连续分离。3SMB技术在食品工业中的应用20世纪80年代,SMB技术被广泛应用于食品工业中。随着人们生活水平的提高,食品工业的科技需求迅速高涨,从最初的果葡分离开始,目前已逐渐发展到各种高纯度优等食品添加剂以及大规模高纯度氨基酸的生产。3 1糖类的分离模拟移动床在糖工业中主要应用于果糖和葡萄糖的分离。UOP公司开发了以分子
5、筛作吸附剂,用模拟流动床分离果糖的Sarex工艺,这是迄今最佳的从玉米糖浆中分离果糖与葡萄糖的方法,国外已有年产万t果糖的成套商品化设备,果糖回收率达96 7%,浓度97 5%。我国在20世纪80年代初,大庆石化研究院成功地将模拟移动床技术应用于制取高纯度果糖,并同南宁木薯开发中心合作,在中试装置上得到阿勒晶体果糖;广东湛江于1993年也建成模拟移动床吸附分离高级纯果糖工业试验装置,并试车成功3。李纪亮4采用模拟移动床并以含有Ca2+的离子交换树脂作为分离介质,经过模拟移动床的分离操作后,从果葡糖浆中得到果糖的含量高达90%。SMB技术目前已广泛用于其他糖类的生产中,包括双组分的分离,如甘露糖
6、-葡萄糖、葡萄糖-高糖类、麦芽糖-高糖类、异麦芽糖-异麦芽糊精、蔗糖-棉子糖(蜜三糖)、蔗糖-果糖和葡萄糖、糖蜜中蔗糖的回收,还有帕拉金糖-海藻糖、葡萄糖-海藻糖等的分离;三种或三种以上组分的分离,如葡萄糖-麦芽糖-麦芽三糖、葡萄糖-木糖-硫酸、蔗糖-葡萄糖-果糖、单糖-二糖-多聚糖和甜菜碱-蔗糖-其他单糖等的分离。模拟移动床在糖醇的分离中的应用也很多。孙培冬等5利用SMB技术分离木糖醇母液中的木糖和木糖醇,分离后的木糖、木糖醇质量分数分别为99 3%和99 8%。木糖醇母液经分离后,可以重新结晶利用,大大提高了母液的利用价值,具有很好的经济效益。SMB技术还可以将甘露醇结晶母液中的甘露醇与山
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