美国兰博连续制备色谱（模拟移动床）及其在氨基酸工业中的应用

氨基酸具有重要的生物、药物和营养价值。工业生产中一般采用发酵法生产。发酵产生氨基酸后, 发酵液中还含有残糖、蛋白质、色素、胶体物、无机盐以及原料中带入的各种杂质, 因此, 要获得符合高质量标准要求的氨基酸成品, 必须采取一系列物理和化学方法进行提纯处理。

由于氨基酸是一种热敏性生化物质, 传统的分离手段如蒸馏、吸附、萃取、结晶、沉降分离等在其分离中受到限制, 而色谱过程无需热再生, 能耗低, 分离效率高且适应性强, 在氨基酸的生产中得到广泛的应用。

色谱法是一种重要的分离和分析技术。色谱技术依据分离机制的不同可分为吸附色谱、分配色谱、离子交换色谱和凝胶过滤色谱等;按操作方式的不同又可分为间歇色谱和连续色谱2 大类。

连续色谱系统是以层析为单元, 引入化工中的逆流、回流等机制, 因此分离效率较一般固定床层析技术高出很多。另外, 连续色谱过程能有效地利用填充剂(固定相)床层, 提供质量恒定的产品, 特别适合用于象氨基酸等这类生化物质的生产之中。作为连续色谱技术中的zui适于工业化大规模连续生产的一类, 模拟移动床(SimulatedMoving Bed)色谱技术更是以其操作连续化、总柱效高、流动相耗量少等优点而愈来愈受到人们的广泛重视。

模拟移动床色谱的操作单元是色谱层析, 色谱对不同组分进行分离, 主要是利用各种组分在色谱柱中的迁移速率不同来完成的。

SMB（模拟移动床色谱） 在氨基酸工业的应用

在赖氨酸工业中的应用

赖氨酸是10 种必需的氨基酸之一。这10 种必需的氨基酸不是由人体合成的, 而是必须从食物中摄取。赖氨酸的主要市场就是作为猪和家禽饲料的附加物。另外, L-赖氨酸在保健行业中还作为静脉液的组分, 它是通过葡萄糖的好氧发酵生产的。发酵后, 醪液用酸进行pH 值调整, 然后经精密过滤除去生物体来进行净化。滤掉的生物体送去进行废料处理;从精密过滤中渗透出来的液体送到SMB 离交系统中进行L-赖氨酸的回收和净化。净化后的L-赖氨酸用酸进行酸化, 然后以高纯度(98.5 %)酸盐-赖氨酸盐酸盐(含78.8 %的自由赖氨酸)的形式回收。

在其他氨基酸工业中的应用

SMB 技术除了在赖氨酸中广为应用外(国内厂家有泉州大泉赖氨酸公司、广西赖氨酸厂), 还被用于苏氨酸、色氨酸等产品的精制。南京工业大学与江阴的800 万t L-苯丙氨酸项目中就成功引入了SMB 技术, 其提取收率大于97 %, 产品纯度大于99 %。提取过程中树脂利用率提高了30 %, 酸碱用量降低了80 %, 提取能力提高了3 ～ 5 倍。产品成本大为下降, 具有很大的市场优势。另外, 学校还正在进一步研究SMB 技术在缬氨酸发酵液分离中的应用。

模拟移动床技术是分离技术的一次革新, 是一种真正的连续制备色谱技术, 它的出现使色谱分离产生了新的飞越。由于其分离效率高、连续操作、填料和洗脱剂消耗少, 以及可实现调节和控制自动化的诸多优点, 在氨基酸工业中引起人们的广泛关注, 在其中正扮演着越来越重要的角色。并且随着SMB 与其他单元操作的结合, 如SMBR(模拟移动床反应器)、SF-SMB(超临界流模拟移动床)等, 赋予了SMB 更强大的威力, 使其成为氨基酸分离领域中zui有前景的一门技术。