Обзор технологии хроматографического разделения

Наш передовой процесс SSMB (пошагово имитируемая движущаяся насадка) обеспечивает динамическую многоколонную схему потока, превосходящую классическую SMB. Используя высокоэффективные ионообменные смолы и индивидуальные стратегии управления процессом, он достигает высочайшей чистоты, выхода продукта и экономичности при работе в непрерывном и полунепрерывном режимах.

​

1. Основные принципы

Разделение двух компонентов
Каждый компонент смеси классифицируется как «быстрый» или «медленный» на основе его коэффициента распределения (𝐾) и фактора разделения (α) на смоле.

Типичные факторы разделения:

• Сахара: α ≥ 1,2

• Органические кислоты: α ≥ 1,1

Пошагово имитируемая движущаяся насадка (SSMB)
Имитирует перемещение смолы через несколько колонн, уменьшая обратное смешивание на 20–30 % по сравнению с фиксированной насадкой SMB.

Расположение зон:

1. Адсорбция (питание)

2. Промывка

3. Выделение (экстракт)

4. Рафинат

5. Регенерация

Ключевые параметры:

• Время переключения: оптимизировано в диапазоне 5–20 с

• Общий объем смолы: масштабируется блоками по 1–10 м³

​​

2. Конфигурация системы и режимы работы

Фиксированный режим на шести колоннах
В этой конфигурации система работает с шестью хроматографическими колоннами и шестью насосами. Расход питания регулируется от 500 до 5 000 л/ч, а перепад давления на колонну составляет 0,2–0,5 бар на метр высоты насадки. Такая схема обеспечивает чрезвычайно высокую резкость разделения, что делает ее идеальной для сложных задач очистки. Диаметр каждой колонны — 200–400 мм, высота насадки — 1,5–2,5 м.

Гибридный режим «шесть-к-четырем» колоннам
Этот гибкий режим также начинается с шести колонн и шести насосов, но автоматически перенастраивается на работу только с четырьмя колоннами в периоды низкого спроса. Расход в гибридном режиме — 300–3 000 л/ч, перепад давления на колонну — 0,15–0,4 бар/м. Переключение между шестиколонным режимом в периоды высокого спроса и четырехколонным в периоды низкого позволяет оптимизировать как пропускную способность, так и энерго- и ресурсосбережение.

Характеристики смолы

• Размер частиц: 300–600 мкм

• Объем пор: 0,5–0,8 мл/г

• Химическая стабильность: pH 1–14

• Температурный диапазон: –20 °C до 120 °C

Оборудование и приборы

• Клапаны: многопозиционные 4/2 и 6/2 из нержавеющей стали

• Насосы: с температурным контролем, точность дозирования ±0,5 %

• Датчики:

  • Рефрактометр или УФ (200–400 нм) для онлайн-контроля концентрации

  • Термопары/RTD для контроля температуры с точностью ±0,1 °C

  • Пробы pH и проводимости для мониторинга процесса

• Система управления: резервированный PLC + SCADA; интеграция OPC-UA; удаленный сбор данных по MQTT

​​

3. Технологические преимущества

Высокая эффективность разделения

• 15–25 теоретических тарелок на метр (N)

• Чистота продукта ≥ 99,5 %

Сокращение потребления энергии и воды

• Непрерывные циклы CIP продлевают интервалы между очистками; экономия воды и реагентов 30–50 %.

• Восстановление 80 % регенерирующих химикатов (NaCl, HCl) с помощью модулей рециркуляции.

Модульная масштабируемость

• Блоки plug-and-play поддерживают линии производительностью от 1 до 500 т/сут.

• Легкое наращивание мощности путем добавления колонн последовательно или параллельно.

Простота обслуживания и запуска

• Быстросъемные коллекторы и сменные уплотнения (FKM/EPDM).

• Полная независимость оператора после трехдневного обучения на месте.

• Автоматические самотесты и алгоритмы мониторинга износа.

Комплексное сервисное обслуживание

• Моделирование процесса (gPROMS/Aspen Chromatography Modeler), пилотные испытания, поставка «под ключ» и ввод в эксплуатацию.

• Круглосуточный удаленный мониторинг и полугодовые проверки производительности на месте.

Экономия затрат на инвестиции

• CAPEX на 25–40 % ниже по сравнению с международными аналогами.

• Локальное производство и сеть запасных частей обеспечивают доставку менее чем за 2 недели.

​​

4. Сферы применения и примеры процессов

Сиропы глюкозы/фруктозы

• Условия питания: 40 % твердых; pH 4,5; 40 °C

• Мощность: 50 т/сут

• Целевая чистота: ≥ 99,0 %

• Типичный выход: 96–98 %

• Примечание: идеально для обработки сиропов из кукурузного крахмала или фруктового сока.

Маточный раствор лимонной кислоты

• Условия питания: 55 % твердых; pH 1,3; 60 °C

• Мощность: 60 т/сут сухих веществ

• Целевая чистота: ≥ 97,7 %

• Типичный выход: ≥ 98 %

• Примечание: соответствует требованиям к чистоте и характеристикам в пищевой, фармацевтической и полимерной промышленности.

Молочная кислота

• Условия питания: 10 % твердых; pH 2,5; 25 °C

• Мощность: 1 т/сут

• Целевая чистота: ≥ 95,0 %

• Типичный выход: 90–92 %

• Примечание: подходит для производства биоразлагаемых пластиков и пищевых добавок.

Лизин

• Условия питания: 5 % твердых; pH 3,0; 30 °C

• Мощность: 0,5 т/сут

• Целевая чистота: ≥ 98,5 %

• Типичный выход: 94–96 %

• Примечание: широко используется для очистки аминокислот пищевых добавок.

Сорбитол/маннитол

• Условия питания: 30 % твердых; pH 7,0; 45 °C

• Мощность: 10 т/сут

• Целевая чистота: ≥ 99,2 %

• Типичный выход: 97–99 %

• Примечание: идеально для производства подсластителей и косметических спиртов.

Примечание: Значения являются ориентировочными; окончательные спецификации подтверждаются после детальной характеристики питания и моделирования процесса.

​

Для консультаций, пилотных тестов и полномасштабных установок обращайтесь в Shandong Changcheng Biotechnology Co.