工業(yè)色色譜分離技術(shù)

1、 工業(yè)色譜分離技術(shù)工業(yè)色譜技術(shù)是廣泛應(yīng)用于淀粉深加工行業(yè)的現(xiàn)代分離技術(shù)，隨著人們對(duì)色譜分離機(jī)理的理解日漸深入，自動(dòng)控制程序和大型舍普柱的設(shè)計(jì)取得的巨大進(jìn)展，近二十年來，色譜分離技術(shù)在淀粉深加工行業(yè)的工業(yè)化應(yīng)用方面頁取得了巨大成功，法國(guó)諾華賽公司作為世界主要色譜分離技術(shù)的核心供應(yīng)商之一，已經(jīng)將此技術(shù)成功的應(yīng)用于果/葡糖漿、功能性糖醇、檸檬酸、低聚糖等工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。在此，我們將有機(jī)會(huì)將連續(xù)色譜分離系統(tǒng)的基本工作原理及在淀粉深加工領(lǐng)域中的工業(yè)化應(yīng)用情況作一些介紹，供淀粉深加工行業(yè)的同行同饗：一 色譜分離樹脂在淀粉深加工領(lǐng)域，典型的色譜分離載體是磺酸化交聯(lián)苯乙烯和二乙烯基苯的陽離子樹脂，對(duì)某些特定產(chǎn)品

2、，陰離子樹脂頁可以得到利用。1. 色譜分離樹脂型式通常情況下，糖于糖之間的分離選用鈣型樹脂，而糖于非糖物質(zhì)的分離則選用鉀型樹脂，表一給出了用于制糖工業(yè)的已商業(yè)化的分離介質(zhì)。 表一 針對(duì)不同產(chǎn)品分離的介質(zhì)類型分離載體 應(yīng)用范圍鈣型陽離子樹脂果糖/葡萄糖 山梨糖醇/甘露糖醇 甘露糖/葡萄糖 葡萄糖/半乳糖鈉型陽離子樹脂葡萄糖/聚合物 麥芽糖/聚合物鉀型/鈉型陽離子樹脂蔗糖/果糖和葡萄糖 蔗糖/糖蜜硫酸鹽型陽離子樹脂檸檬酸/糖/色素/雜質(zhì)2. 色譜分離樹脂特性對(duì)分離性能的影響分離載體的主要物理特性是顆粒尺寸、顆粒和孔徑分布、以及承受滲透沖擊的能力。2.1通常而言，規(guī)則的球形，小而均一的顆粒尺寸分布會(huì)

3、實(shí)現(xiàn)更好的分離性能；但如果樹脂粒徑太小，則床層壓降會(huì)顯著增加，從而造成樹脂破碎及運(yùn)行成本提高；2.2 樹脂對(duì)由高水壓和樹脂膨脹/收縮形成的機(jī)械壓力是非常敏感的，因此樹脂的抗?jié)B透性必須要很高。機(jī)械性能是和樹脂的交聯(lián)度相關(guān)的，即二乙烯苯的含量（dvb），通常這個(gè)比例是48%。 二 連續(xù)式色譜分離系統(tǒng)1. 利用樹脂作為分離載體單額工業(yè)級(jí)色譜系統(tǒng)的通常要求：用于色譜處理的進(jìn)料液必須有穩(wěn)定較高的濃度（5070%ds）和較高的溫度（6080攝氏度），不能有任何懸浮物，溫度和干基濃度的調(diào)整可以最優(yōu)化系統(tǒng)操作。進(jìn)料之前必須要進(jìn)行去離子處理，以避免樹脂的離子在系統(tǒng)中進(jìn)行離子交換而降低系統(tǒng)的分離效果。具有氧化性的

4、物質(zhì)也必須要去除，因?yàn)樗鼈儠?huì)影響樹脂的穩(wěn)定性、為防止樹脂的氧化，通常進(jìn)料流體在進(jìn)入分離器之前必須進(jìn)行脫氣，以避免在分離器內(nèi)發(fā)生氣泡影響分離，所以要預(yù)防空氣進(jìn)入系統(tǒng)。為保持樹脂的特定形式，原料流體中的離子要得到控制，通常使用去離子或良好質(zhì)量的冷凝水作為洗脫液。 在長(zhǎng)時(shí)間的操作過程中，可能會(huì)形成一些細(xì)小的樹脂顆粒，這些顆粒會(huì)引起床層壓降的升高及流體形態(tài)的改變，因此運(yùn)行一定時(shí)間后進(jìn)行一些反洗是必要的；2. 連續(xù)色譜分離系統(tǒng)的種類：模擬移動(dòng)床，多級(jí)模擬床，順序式模擬移動(dòng)床及ns2p2.1模擬移動(dòng)床（smb）該體系由broughton公司于60年代根據(jù)石油工藝的需要在改進(jìn)間歇色譜的基礎(chǔ)上發(fā)明，這是一套連

5、續(xù)式的體系，分離器在各個(gè)區(qū)域的階段性移動(dòng)促進(jìn)了樹脂和液相的反向運(yùn)動(dòng)；在80年代，該技術(shù)應(yīng)用于甘蔗糖和甜菜糖蜜的凈化，后來被普及應(yīng)用到55型果葡糖漿的生產(chǎn)中。模擬移動(dòng)床通常被定義為一個(gè)連續(xù)進(jìn)料和連續(xù)出料的分離系統(tǒng)，適用于二組分的分離。原則上來說分離器分成4個(gè)區(qū)域，各個(gè)區(qū)域的定義如表二所示 表二 連續(xù)式模擬移動(dòng)床的原理 a water -b z1a b z2 a b z3ab z4aorb a b extract ratnnate zone 1 zone2 zone3 zone4 adesorptionadsorption adsorption adsorption b desorption de

6、sorption desorption adsorption elution separationsafety zonea is the slow compound nb: as example for the glucose/fructose separationb is the fast compound a=fructose b=glucose a 解吸 吸附 吸附 吸附、 b 解吸 解吸 解吸 吸附 洗提帶 分離帶 安全區(qū)域a代表慢分組（果糖）；b代表快分組（葡萄糖） 每個(gè)區(qū)域是由床層體積；（bv）來定義的，它是根據(jù)液體的流速和順序的時(shí)間而決定的，這個(gè)bv值是由洗提液的bv來調(diào)整的。表

7、3 不同區(qū)域內(nèi)，分離調(diào)節(jié)的適宜規(guī)則 每個(gè)區(qū)的bv 產(chǎn)品bv1 bv2 bv3 bv4a組份 bvbva bvbva bvbva bvbvb bvbvb bvbvb bv95%,母液中葡萄糖收率90%以上； 低聚糖組分：主要成分為低聚糖，母液中有10%左右的葡萄糖繼續(xù)保留在殘留液中；運(yùn)行成本：采用諾華賽公司ssmb連續(xù)色譜分離工藝，總體運(yùn)行成本大約為100元/噸干物質(zhì)左右（包括蒸發(fā)成本電耗樹脂更換成本等）；4. 采用色譜分離技術(shù)一步法生產(chǎn)高質(zhì)量葡萄糖漿（可用于山梨醇或無水葡萄糖的生產(chǎn)）色譜分離技術(shù)的應(yīng)用，可以直接將低dx值的葡萄糖漿（90-96%）進(jìn)行有效分離， 從而得到dx99-99.7% 的

8、高純度葡萄糖漿； 在山梨醇的生產(chǎn)工藝中，現(xiàn)行工藝需要先得到結(jié)晶葡萄糖，回溶后再進(jìn)行氫化制得山梨醇，但高效色譜技術(shù)的應(yīng)用后，可以直接從糖化液制得高純度的糖漿進(jìn)行氫化反應(yīng)，從而大大提高了生產(chǎn)效率及收得率，整個(gè)工藝過程大大減化，運(yùn) 行成本顯著降低。 采用色譜分離技術(shù)，工藝科簡(jiǎn)化為： 進(jìn)料 產(chǎn)品殘液純度（%）葡萄糖二糖三糖低聚糖總計(jì)934.20.72.1100.0099.30.40.00.3100.0059.124.64.312100.00收率（%）葡萄糖二糖三糖低聚糖90.08.02.010.010.092.098.090.0出料濃度42.24.3液化糖化膜過濾(或轉(zhuǎn)鼓過濾+活性炭脫色)離交色譜分離

9、氫化山梨醇在無水葡萄糖的生產(chǎn)工藝中，一般也需要先得到結(jié)晶葡萄糖，回溶后再進(jìn)行無水葡萄糖的生產(chǎn)，在采用色譜分離技術(shù)后，可直接得到99.5%純度的高質(zhì)量糖漿，該糖漿可以直接用于無水葡萄糖的生產(chǎn)：5.采用色譜分離技術(shù)生產(chǎn)多元醇及低聚糖色譜分離技術(shù)也廣泛應(yīng)用于功能性糖醇的生產(chǎn)領(lǐng)域，如甘露醇、麥芽糖醇、低聚果糖等；以結(jié)晶麥芽糖醇生產(chǎn)為例，由于其溶解度非常大，只有在經(jīng)濟(jì)分離條件下得到高純度的麥芽糖醇溶液，才有可能在結(jié)晶收率，分離效率上得到滿意結(jié)果，最終實(shí)現(xiàn)在生產(chǎn)成本的核心競(jìng)爭(zhēng)力，采用諾華賽公司ssmb色譜分離技術(shù)，根據(jù)原料的物料特征我們可以得到純度在9598%的高純度麥芽糖醇溶液，為后續(xù)的結(jié)晶分離干燥劑提高最終收率創(chuàng)造良好的工業(yè)基礎(chǔ)。6.基于固定床的連續(xù)離子交換技術(shù)：基于ssmb（順序式模擬移動(dòng)床）的工藝模式，諾華賽公司開發(fā)了基于自動(dòng)控制系統(tǒng)的連續(xù)式離子交換工藝，并成功應(yīng)用于維生素c（歐洲），賴氨酸（韓國(guó)某企業(yè)）等生產(chǎn)工藝過程中；ssmb與傳統(tǒng)的“機(jī)械大閥式”移動(dòng)床離交系統(tǒng)相比較，完全避免了因受災(zāi)柱移動(dòng)而帶來的閥門磨損現(xiàn)象，易于維修且維護(hù)成本低；在系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)產(chǎn)時(shí)，可以在對(duì)原系統(tǒng)的工藝軟件及系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)單更改的情況下，增加相應(yīng)規(guī)模的樹脂柱即可，具有其它系統(tǒng)無法比擬的生產(chǎn)靈活性。7.其它應(yīng)用，在此不再一一概述。五 關(guān)于諾華賽：除工業(yè)色譜技術(shù)外，諾華賽作為淀粉深加工行業(yè)下游分離