專利名稱：五區(qū)模擬移動(dòng)床色譜分離系統(tǒng)及其分離方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種五區(qū)模擬移動(dòng)床，用于從三組分或三組分以上的混合物中一步分離出中等保留的目標(biāo)組分，具體涉及一種五區(qū)模擬移動(dòng)床色譜分離系統(tǒng)及其分離方法。
背景技術(shù)：
模擬移動(dòng)床(SMB)是一種連續(xù)的色譜分離技術(shù)。它將多根色譜柱首尾相接，沿液相流動(dòng)方向周期性切換物料進(jìn)出口位置，實(shí)現(xiàn)液固兩相之間的“模擬”逆流移動(dòng)，以增加液固兩相間的傳質(zhì)推動(dòng)力，從根本上提高了色譜分離效率。SMB最初主要應(yīng)用于石化領(lǐng)域的CS分離和食品工業(yè)的糖類分離。因SMB最適于分離雙組分，故在上世紀(jì)90年代被成功地引入到手性藥物分離領(lǐng)域，獲得廣泛關(guān)注，SMB在雙組分分離方面的原理與工藝優(yōu)化等已被研究得十分深入和透徹。但在有些場(chǎng)合，原料中除目標(biāo)組分外，還含兩個(gè)或以上其他組分，按照各個(gè)組分在色譜柱上的出峰順序，可將先于目標(biāo)組分(中等保留組分)出峰的雜質(zhì)稱為前雜，而晚于目標(biāo)組分出峰的雜質(zhì)則稱為后雜。這種情況在天然產(chǎn)物分離純化領(lǐng)域尤為常見，此時(shí)顯然無法用常規(guī)SMB經(jīng)一步分離獲得目標(biāo)組分。例如林炳昌教授研究組在用SMB純化槲皮素時(shí)，就遇到這一問題，為此他們先后用到兩步SMB分離先用一步SMB分離除去前雜(即弱保留組分)，得到槲皮素和后雜(即強(qiáng)保留組分)的混合物，然后再進(jìn)行第二步SMB分離得到中等保留的目標(biāo)組分一一槲皮素。這種策略應(yīng)用起來不是很方便，必須等第一步分離完成后方可進(jìn)行第二步分離，一方面增加溶劑和儀器的消耗，另一方面增加了生產(chǎn)成本、步驟繁瑣，有必要采取一些更為合理的方案以解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種五區(qū)模擬移動(dòng)床色譜分離系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)從多組分混合物中一步分離出中等保留的目標(biāo)組分的目的。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的一種五區(qū)模擬移動(dòng)床色譜分離系統(tǒng)，以色譜柱為操作單元，包括I區(qū)、II區(qū)、III區(qū)、IV區(qū)和V區(qū)，其特征在于所述的II區(qū)、III區(qū)與IV區(qū)依次連接，而V區(qū)與I區(qū)連接，但I(xiàn)區(qū)與II區(qū)斷開，且IV區(qū)與V區(qū)斷開；其中，I區(qū)位于循環(huán)液入口與第二產(chǎn)品出口之間，II區(qū)位于第一個(gè)洗脫液入口與原料液入口之間，III區(qū)位于原料液入口與循環(huán)液出口之間，IV區(qū)位于循環(huán)液出口與第一個(gè)產(chǎn)品出口之間，V區(qū)則位于第二個(gè)洗脫液入口與循環(huán)液入口之間。上述的第一個(gè)產(chǎn)品出口、第二個(gè)產(chǎn)品出口，其中第一、第二是對(duì)出口即第一個(gè)出口，第二個(gè)出口的限定；同理，第一個(gè)洗脫液入口、第二個(gè)洗脫液入口，其中第一、第二是對(duì)入口的限定。本發(fā)明所述的I區(qū)、II區(qū)、III區(qū)、IV區(qū)和V區(qū)的每個(gè)區(qū)均由彡I根的色譜柱串聯(lián)rfu 。本發(fā)明提供的一種利用上述五區(qū)模擬移動(dòng)長(zhǎng)色譜分離系統(tǒng)從多組分混合物中一步分離出中等保留目標(biāo)組分的分離方法，包括下述步驟(I)同時(shí)在原料液入口、第一個(gè)洗脫液入口和第二個(gè)洗脫液入口分別用泵加入原料液、洗脫液I和洗脫液2 (根據(jù)實(shí)際分離體系，洗脫液I和洗脫液2的組成可以相同，亦可不同)；將III區(qū)的流出液分成兩部分一部分流入IV區(qū)，另一部分則作為循環(huán)液從V區(qū)與I區(qū)的連接處流入I區(qū)；在第一個(gè)產(chǎn)品出口收集中等保留的目標(biāo)組分，而在第二個(gè)產(chǎn)品出口收集后雜和前雜。(2)每隔一定時(shí)間，第一個(gè)洗脫液入口、第二個(gè)洗脫液入口和原料液入口均沿液體流動(dòng)方向切換至下一根柱子(色譜柱)入口，而第一個(gè)產(chǎn)品出口和第二個(gè)產(chǎn)品出口沿液體流動(dòng)方向移動(dòng)至下一根柱子出口。作為優(yōu)選，上述步驟(I)中作為循環(huán)液從V區(qū)與I區(qū)的連接處流入I區(qū)的循環(huán)液，可以先濃縮后再流入I區(qū)，這樣有利于提高I區(qū)出口液中目標(biāo)組分的濃度。其中濃縮比(濃縮后體積/濃縮前體積)小于0. 8。 作為優(yōu)選，原料液為含有三個(gè)組分的原料液，按照其出峰順序，依次為前雜、目標(biāo)組分和后雜，其中在第一個(gè)產(chǎn)品出口收集目標(biāo)組分，而在第二個(gè)產(chǎn)品出口收集后雜和前雜。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果從附圖可得，本發(fā)明的五區(qū)模擬移動(dòng)床色譜分離系統(tǒng)中，I至IV區(qū)組成一個(gè)四區(qū)模擬移動(dòng)床，將原料分成兩部分:后雜從I區(qū)出口流出，前雜和目標(biāo)物則從循環(huán)液出口流出。循環(huán)液與V區(qū)流出液匯總后流入I區(qū)，此時(shí)IV區(qū)、V區(qū)和I區(qū)又組成了另外一個(gè)沒有液相再生區(qū)的三區(qū)模擬移動(dòng)床，它將前雜和目標(biāo)組分分離目標(biāo)組分從IV區(qū)出口流出，而前雜則從I區(qū)出口流出。由上分析，本發(fā)明的五區(qū)模擬移動(dòng)床相當(dāng)于由一個(gè)四區(qū)模擬移動(dòng)床和一個(gè)三區(qū)模擬移動(dòng)床組合而成，其中的四區(qū)模擬移動(dòng)床由I區(qū)至IV區(qū)依次構(gòu)成，而三區(qū)模擬移動(dòng)床則由IV區(qū)、V區(qū)和I區(qū)依次構(gòu)成。因?yàn)檫@兩個(gè)模擬移動(dòng)床共用IV區(qū)和I區(qū)，故實(shí)際上只需五個(gè)區(qū)，從而，本發(fā)明的五區(qū)模擬移動(dòng)床既實(shí)現(xiàn)一次分離出目標(biāo)產(chǎn)物的目的，又能節(jié)約時(shí)間、能耗和降低生產(chǎn)成本。


附圖為本發(fā)明的五區(qū)模擬移動(dòng)床色譜分離系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所不1.第一個(gè)洗脫液入口，2.原料液入口，3.循環(huán)液出口，4.第一個(gè)產(chǎn)品出口，5.第二個(gè)洗脫液入口，6.循環(huán)液入口，7.第二個(gè)產(chǎn)品出口。
具體實(shí)施例方式下面以辣椒總堿的分離作為例子，詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案。辣椒總堿原料購自鄭州貝拜歐生物技術(shù)有限公司。在反相硅膠柱上，辣椒總堿中各個(gè)組分的出峰順序依次為降二氫辣椒堿、辣椒堿、二氫辣椒堿和高二氫辣椒堿。其中目標(biāo)組分為辣椒堿，前雜為降二氫辣椒堿，后雜為二氫辣椒堿和高辣椒堿。用五區(qū)模擬移動(dòng)床從辣椒總堿中一步分離出辣椒堿。I.五區(qū)模擬移動(dòng)床色譜分離系統(tǒng)五區(qū)模擬移動(dòng)床色譜分離系統(tǒng)包括進(jìn)料泵、第一個(gè)和第二個(gè)洗脫液泵、循環(huán)液泵、旋轉(zhuǎn)閥和色譜柱。如附圖所示，同時(shí)在原料液入口 2、第一個(gè)洗脫液入口 I和第二個(gè)洗脫液A 口 5分別用泵加入原料液、洗脫液I和洗脫液2 (此處的洗脫液I和2為配比和組成相同的溶液)；將III區(qū)流出液分成兩部分一部分流入IV區(qū)，另一部分則經(jīng)過循環(huán)液出口 3從V區(qū)與I區(qū)連接處(循環(huán)液入口 6)流入I區(qū)；在第一個(gè)產(chǎn)品出口 4收集中等保留的目標(biāo)組分(辣椒堿)，而在第二個(gè)產(chǎn)品出口 7收集后雜(二氫辣椒堿和高辣椒堿)和前雜(降二氫辣椒堿)。操作溫度30°C。2.分離步驟分別配制原料液、洗脫液。同時(shí)將原料液、兩股洗脫液分別從原料液入口、第一個(gè)洗脫液入口和第二個(gè)洗脫液入口泵入分離系統(tǒng)。在IV區(qū)出口(第一個(gè)產(chǎn)品出口)收集目標(biāo)組分-辣椒堿，在I區(qū)出口(第二個(gè)產(chǎn)品出口)則收集后雜和前雜。每隔一定時(shí)間，第一洗脫液入口、原料液入口和第二洗脫液入口均沿液體流動(dòng)方向切換至下一根柱子入口，而第一個(gè)產(chǎn)品出口和第二個(gè)產(chǎn)品出口沿液體流動(dòng)方向移動(dòng)至下一根柱子出口。 3.成品檢驗(yàn)流動(dòng)相甲醇/水(體積比70/30)流速0.5mT ,/mi n栗KnauerK501栗色譜柱AgilentTC-C18,4. 6 X 150mm, 5 u m檢測(cè)器Knauer K2501檢測(cè)器檢測(cè)波長(zhǎng)280nm柱溫30°C在上述色譜條件下，將辣椒總堿溶液注入色譜柱，各個(gè)組分的洗脫順序依次為降二氫辣椒堿、辣椒堿、二氫辣椒堿和高辣椒堿。 下面通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明給予進(jìn)一步說明。實(shí)施例中，模擬移動(dòng)床為德國Knauer公司產(chǎn)CSP9116。但該模擬移動(dòng)床為傳統(tǒng)的4區(qū)模擬移動(dòng)床，故需將該模擬移動(dòng)床進(jìn)行如圖I的改進(jìn)。色譜柱2X 10cm，填料為日本富士公司產(chǎn)C18硅膠，粒徑20 45 iim，共8根，其中I區(qū)、II區(qū)和IV區(qū)各安排2根柱子，而III區(qū)和V區(qū)則各安排I根。辣椒總堿原料溶于甲醇/水(體積比70/30)，配制成濃度為30mg/mL的原料液，并將其從原料液入口 2以2. OmL/min流量泵入分離系統(tǒng)；配制甲醇/水(體積比70/30)溶液，作為洗脫液分別從第一個(gè)洗脫液入口 I和第二個(gè)洗脫液入口 5泵入分離系統(tǒng)。I至V區(qū)流量分別設(shè)定為6. 5,5. 0,7. 0、4. 0和3. 5mL/min，切換時(shí)間設(shè)定為6min。分別用高效液相色譜檢測(cè)III區(qū)出口液和V區(qū)出口液，結(jié)果表明辣椒堿目標(biāo)組分已與前雜和后雜獲得完全分離，從IV區(qū)出口可得到純的目標(biāo)組分，而在I區(qū)出口液中只含有后雜和如雜。以上實(shí)施例是對(duì)專利的說明和進(jìn)一步解釋，而不是對(duì)本發(fā)明的限制，在本發(fā)明的精神和權(quán)利保護(hù)范圍內(nèi)所做的任何修改，都落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種五區(qū)模擬移動(dòng)床色譜分離系統(tǒng)，以色譜柱為操作單元，包括I區(qū)、II區(qū)、III區(qū)、IV區(qū)和V區(qū)，其特征在于11區(qū)、III區(qū)與IV區(qū)依次連接，而V區(qū)與I區(qū)連接，但I(xiàn)區(qū)與II區(qū)斷開，且IV區(qū)與V區(qū)斷開；其中，I區(qū)位于循環(huán)液入口與第二個(gè)產(chǎn)品出口之間，II區(qū)位于第一個(gè)洗脫液入口與原料液入口之間，III區(qū)位于原料液入口與循環(huán)液出口之間，IV區(qū)位于循環(huán)液出口與第一個(gè)產(chǎn)品出口之間，V區(qū)則位于第二個(gè)洗脫液入口與循環(huán)液入口之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的五區(qū)模擬移動(dòng)床分離系統(tǒng)，其特征在于所述I區(qū)、II區(qū)、III區(qū)、IV區(qū)和V區(qū)每個(gè)區(qū)均由> I根的色譜柱串聯(lián)而成。
3.一種利用權(quán)利要求I或2所述的五區(qū)模擬移動(dòng)床分離系統(tǒng)分離多組分混合物的方法，其特征在于分離步驟包括(1)同時(shí)在原料液入口、第一個(gè)洗脫液入口和第二個(gè)洗脫液入口分別用泵加入原料液、洗脫液I和洗脫液2 ;將III區(qū)的流出液分成兩部分一部分流入IV區(qū)，另一部分則作為循環(huán)液從V區(qū)與I區(qū)的連接處流入I區(qū)；在第一個(gè)產(chǎn)品出口收集中等保留的目標(biāo)組分，而在第二個(gè)產(chǎn)品出口收集后雜和前雜；(2)每隔一定時(shí)間，第一個(gè)洗脫液入口、第二個(gè)洗脫液入口和原料液入口均沿液體流動(dòng)方向切換至下一根柱子入口，而第一個(gè)產(chǎn)品出口和第二個(gè)產(chǎn)品出口沿液體流動(dòng)方向移動(dòng)至下一根柱子出口。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的五區(qū)模擬移動(dòng)床分離系統(tǒng)分離多組分混合物的方法，其特征在于所述步驟(I)中從V區(qū)與I區(qū)的連接處流入I區(qū)的循環(huán)液，先濃縮后再流入I區(qū)，其中濃縮比即濃縮后體積/濃縮前體積小于O. 8。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的五區(qū)模擬移動(dòng)床分離系統(tǒng)分離多組分混合物的方法，其特征在于原料液含有三個(gè)組分，按照其出峰順序，依次為前雜、目標(biāo)組分和后雜，其中在第一個(gè)產(chǎn)品出口收集目標(biāo)組分，而在第二個(gè)產(chǎn)品出口收集后雜和前雜。
全文摘要
本發(fā)明公開一種五區(qū)模擬移動(dòng)床色譜分離系統(tǒng)，以色譜柱為操作單元，包括I區(qū)、II區(qū)、III區(qū)、IV區(qū)和V區(qū)。II區(qū)、III區(qū)與IV區(qū)依次連接，而V區(qū)與I區(qū)連接，但I(xiàn)區(qū)與II斷開，且IV區(qū)與V區(qū)斷開；其中，I區(qū)位于循環(huán)液入口和第二個(gè)產(chǎn)品出口之間，II區(qū)位于第一個(gè)洗脫液入口與原料液入口之間，III區(qū)位于原料液入口與循環(huán)液出口之間，IV區(qū)位于循環(huán)液出口與第一個(gè)產(chǎn)品出口之間，V區(qū)則位于第二個(gè)洗脫液入口與循環(huán)液入口之間。本發(fā)明的模擬移動(dòng)床色譜分離系統(tǒng)能夠從多組分混合物中一步分離出中等保留的目標(biāo)物，從而節(jié)約能耗，降低生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)B01D15/08GK102631795SQ20121010402
公開日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2012年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月11日
發(fā)明者危鳳, 趙迎憲, 陳明杰 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)寧波理工學(xué)院