專利名稱：一種高效工業(yè)液相色譜分離方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高效工業(yè)液相色譜分離方法，可以廣泛應(yīng)用于天然產(chǎn)物有效成份、精細化學(xué)品、食品及保健品、電子化學(xué)品等領(lǐng)域的工業(yè)規(guī)模分離純化過程。
任何液相色譜分離設(shè)備均由以下主要部分組成儲液器→泵→進樣器→分離柱→檢測器→收集器→記錄儀或工作站現(xiàn)有的液相色譜主要為分析型、半制備型及制備型幾類。分析型用于樣品的檢測，其目的是準確地對微量樣品進樣準確定性或定量分析，而不獲得分離產(chǎn)品。半制備型是利用分析型儀器，僅改用稍大一點的分離柱進行分析及獲得微量產(chǎn)品。制備型則在半制備基礎(chǔ)上改變部分硬件，進一步增大分離柱，以獲得少量分離產(chǎn)品為目的。上述液相色譜分離方法，在硬件部分是分析型液相色譜的簡單放大，當用于生產(chǎn)為目的時存在如下缺陷1、泵流量小分析及半制備型液相色譜泵最大流量一般為10ml/min，制備型液相色譜泵最大流量一般小于100ml/min。
2.柱體積小現(xiàn)有方法所用分離柱一般為4.6mmI.D.×50mm至100mmI、D.*1000mm范圍內(nèi)，限制了樣品負載量。
3.檢測分辨率低當樣品負載量增加時，柱后流出液樣品濃度高，檢測器流通池需放大，樣品峰呈梯形，此時只能粗略地進行峰切割收集，分辨率低導(dǎo)致產(chǎn)率下降。
4.淋洗液脫氣繁瑣上述方法所用流動相均需事先脫氣，當遇分離流程較長時淋洗液配制及脫氣次數(shù)多，操作煩瑣。而現(xiàn)有半制備型在線脫氣一般采用超濾膜進行，不適于較大流量情況，此時從高效方便而言，使用效果與使用前脫氣無大差異。
5.收集能力小上述方法采用試管型、多通道小型電磁閥或人工收集方式。適合于實驗室試驗，而不適合工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)。
6.不適于工業(yè)生產(chǎn)以上不足決定了上述方法難以應(yīng)用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，主要表現(xiàn)為樣品負載量小，一般為幾微克至幾克數(shù)量級；峰切割粗略，增加了分離級數(shù)工業(yè)規(guī)模用大量淋洗液無法實現(xiàn)在線脫氣；雖然采用細粒徑固定相，但小型柱柱負載能力低，一般只能采用手動或自動閥少量進樣；泵流速小，不能配備大型柱生產(chǎn)；上述因素直接導(dǎo)致產(chǎn)量小，一般為幾微克至幾克級的產(chǎn)量。
目前我國的工業(yè)液相色譜分離多采用經(jīng)典的低壓開口色譜柱，淋洗液采用高位槽重力自流或采用脈沖泵供液，人工收集，在線無檢測，無自動化控制系統(tǒng)，分離效率低，流程長，污染較大，操作煩瑣，色譜柱多用自行焊接的不銹鋼圓桶或化工玻璃管道代替，嚴格講類似于作坊式的生產(chǎn)過程，尤其在中藥及天然產(chǎn)物行業(yè)較為普遍，不適于規(guī)?；?、現(xiàn)代化的發(fā)展要求。
要適應(yīng)工業(yè)化分離純化產(chǎn)品的要求，靠上述方法的簡單放大是無法實現(xiàn)的，本發(fā)明克服了上述現(xiàn)有方法的不足，建立了一種較先進的現(xiàn)代化工業(yè)規(guī)模液相色譜分離方法。本發(fā)明的方法主要包括以下內(nèi)容1.大流量平流供液流量達到10ml/min-1500ml/min，無脈沖平流供液，采用交流防爆電機，壓力達到30MPa，可以滿足高壓高效色譜分離。
2.自動梯度配液及在線脫氣本發(fā)明采用單片機控制實現(xiàn)淋洗液按梯度程序自動配比并采用自動超聲在線脫氣裝置。附圖2為在線脫氣陷阱，其下部為超聲振子1，出液口2；上部有液位監(jiān)測探頭3，進液口4，高壓電磁閥5自動放氣。其脫氣率大于80％，實現(xiàn)了高流速下大量混合溶劑在線脫氣，無需考慮混合液放熱情況及分子大小。
3.采用大型高效分離柱分離柱是液相色譜分離的核心。在分析型或半制備及制備型分離柱基礎(chǔ)上簡單放大是不能達到工業(yè)規(guī)模分離柱要求的。原因主要是①上述小型分離柱易于加工，柱內(nèi)壁光潔度、同圓度、同軸度指標較高，當放大到一定程度時，目前的加工手段無法保持上述指標不降低，柱效會下降。②上述分離柱柱徑很小，液體易于在截面均勻分布。當放大到100mmI.D.以上柱徑時，淋洗液在高流量情況下，短時間無法達到柱截面均勻分布，死體積增加，紊流、溝流、管壁效應(yīng)導(dǎo)致柱效嚴重降低。③上述小型分離柱多采用一次性裝填預(yù)裝柱，不必考慮固定相床層變化。而工業(yè)規(guī)模分離柱固定相的床層體積大，負載量高，流程長，柱床層的膨脹或壓縮會明顯影響分離效果甚至會導(dǎo)致生產(chǎn)無法正常進行。附

圖1為本發(fā)明采用的工業(yè)色譜分離柱，其內(nèi)壁按要求加工，必要時其內(nèi)壁襯塑，提高其光潔度及同軸度、同圓度；柱頭采用內(nèi)嵌式手動或自動升降柱頭，柱頭內(nèi)表面為錐型液流分配器1，液體在柱內(nèi)入口處有倒角噴射孔2，過濾篩板采用不銹鋼及ZrO2納米壓電陶瓷球形粉體燒結(jié)板3，該板將柱床層變化導(dǎo)致的壓力改變值轉(zhuǎn)化為電訊號通過絕緣信號線傳遞到控制放大器，以此驅(qū)動柱外電機4帶動柱頭自動升降，或通過手柄5進行手動升降，保持柱壓平衡及柱床層始終與柱篩板接觸，減小死體積。應(yīng)用上述設(shè)計，本發(fā)明的分離柱最大可為400mmI.D.*4000mm，仍保持較高柱效。
4、采用小流通池(8μl-20μl)分流式檢測器其入口進行液體分流，分流管路上均有自動調(diào)節(jié)流量計，該流量計的檢測信號控制分流管路上的自動調(diào)節(jié)電磁閥，保持分流壓力平衡及分流后液體流出時間同步，使得高濃度樣品的檢測分辨率不降低，實現(xiàn)了在線檢測及準確的峰切割。
5.本發(fā)明采用圓盤式多通道電磁閥自動收集(5-40通道)，既可以單獨定時收集，也可以與在線檢測器聯(lián)接，按檢測的峰信號自動收集。
6.本發(fā)明采用自動超濾儀與餾分收集容器聯(lián)接，所要獲得的純化物質(zhì)可以直接進入超濾系統(tǒng)滅菌，適合于特殊要求的生物制品及藥品制備。
7.本發(fā)明在分離柱前及柱后配備溫度、壓力、流量、酸堿度在線監(jiān)測儀，以實現(xiàn)自動化控制及遠程監(jiān)控。
8.將以上組件依次用管路連接，建立起一種高效工業(yè)液相色譜分離方法，各組件既可以單獨操作，也可以進行微機總控。
本發(fā)明的特征在于采用合理的方法，建立了液相色譜工業(yè)規(guī)模的分離純化，而且保持了高壓、高效、快速、自動化的優(yōu)勢，解決了液相色譜放大時出現(xiàn)的問題，固定相可以選用10μm-60μm粒徑范圍，柱壓最高可達30Mpa，淋洗液流速可達1500ml/min，實現(xiàn)了整個分離過程的全自動化控制。設(shè)備加工材料可以根據(jù)不同產(chǎn)品的需要采用1Cr18Ni9Ti、316L、鈦金、襯塑、玻璃等。其結(jié)果的優(yōu)勢體現(xiàn)為適于建立現(xiàn)代化生產(chǎn)線，可以根據(jù)不同生產(chǎn)工藝的要求進行現(xiàn)場設(shè)計安裝，負載量達到幾克到幾十公斤級，產(chǎn)量可達到幾克至幾十公斤級，柱效超過普通低壓開口色譜的幾十倍，分離周期短，操作簡便，人工耗費少，生產(chǎn)成本降低。
將此負載物加入前置樣品柱(200mmI.D.*500mm)中。分別將溶劑儲槽、三元電磁閥梯度控制儀，大流量平流供液泵(1500ml/min)，超聲脫氣裝置，樣品前置柱、分離柱(200mmI、D、*2000mm，不銹鋼內(nèi)壁襯塑、硅膠G60)、分流式蒸發(fā)發(fā)光檢測器，自動分步收集器依次聯(lián)接，用三氯甲烷∶甲醇∶氨水＝99∶1.0∶2.0，99∶5.0∶2.0，99∶10∶2.0，99∶15∶2.0(V/V/V)梯度洗脫，抽樣經(jīng)HPLC對照分析，取出環(huán)維黃楊寧D收集液部分，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)出結(jié)晶，低溫烘干，得712克白色結(jié)晶，測定其純度大于98％，單流程分離產(chǎn)率達到70％。
權(quán)利要求
1.一種工業(yè)規(guī)模的高效液相色譜分離方法，可以應(yīng)用于多種行業(yè)的樣品分離純化，實現(xiàn)高效工業(yè)化生產(chǎn)。其包含梯度控制儀，高壓平流供液泵，在線自地動脫氣裝置，大型零死體積分離柱，分流式檢測器，多通道電磁閥圓盤式自動分步收集器，在線滅菌超濾器，工藝控制工作站。將上述部分依次用管路連接建立起工業(yè)規(guī)模的高效液相色譜分離方法。
2.權(quán)利要求1的方法，其特征是采用三元電磁閥梯度控制儀，淋洗液自動按程序設(shè)計在線配比，設(shè)置高壓及低壓保護，壓力及流量在線監(jiān)測，自動返饋。
3.權(quán)利要求1的方法，其特征是采用高壓平流大流量供液泵，最高流量可達1500ml/min，最高壓力可達30MPa。
4.權(quán)利要求1的方法，其特征是采用自動超聲在線脫氣裝置，脫氣率大于80％，液位監(jiān)測，高壓電磁閥自動放氣。
5.權(quán)利要求1的方法，其特征是采用大型高效分離柱。柱體材料可以是玻璃、塑料、不銹鋼、鈦金、內(nèi)壁襯塑材料等。柱頭采用內(nèi)嵌式活動柱頭，其內(nèi)表面為錐型液流分配器，液體在柱內(nèi)的入口有倒角噴射孔，過濾篩板可以是不銹鋼、工程陶瓷、玻璃等燒結(jié)板；柱內(nèi)壓力反饋信號驅(qū)動柱外馬達并傳動柱頭升降。
6.權(quán)利要求1的方法，其特征為采用液路分流檢測器，分流管路配備自動調(diào)節(jié)流量計及自動調(diào)節(jié)電磁閥。
7.權(quán)利要求1的方法，其特征為采用圓盤式多通道電磁閥自動分步收集器，檢測器的信號可以驅(qū)動該收集器按檢測的組分出峰信號分步收集。
8.權(quán)利要求1的方法，其特征為采用柱后超濾在線滅菌裝置，直接實現(xiàn)分離產(chǎn)品的凈化處理。
9.權(quán)利要求1的方法，其特征為所用固定相可以選自硅膠、硅膠基質(zhì)的有機包覆球形材料、硅膠鍵合烷基球形材料、有機合成高聚物材料、無機材料。
10.權(quán)利要求1的方法，其特征為該方法適用于分離克級至幾十公斤級的樣品。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高效工業(yè)液相色譜分離方法,屬于生物化工分離科學(xué)領(lǐng)域。本發(fā)明實現(xiàn)了從實驗室分析型、半制備或制備型液相色譜分離方法向工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模液相色譜分離方法的轉(zhuǎn)化。建立了大流量平流供液、零死體積高壓高效分離柱(附圖)、溶劑在線配比及在線脫氣、高分辨率分流檢測、在線超濾滅菌等技術(shù)關(guān)鍵指標,適用于天然產(chǎn)物有效成分、精細化學(xué)品、食品及保健品、電子化學(xué)品等行業(yè)的工業(yè)規(guī)模分離純化。
文檔編號G01N30/00GK1379243SQ0111037
公開日2002年11月13日 申請日期2001年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月9日
發(fā)明者楊雪峰 申請人:楊雪峰