Способ хроматографического разделенияМНОгОКОМпОНЕНТНыХ СМЕСЕй Советский патент 1981 года по МПК B01D15/00 

(54) СПОСОБ ХРОМАТОГРАФИЧЕСКОГО РАЗДЕЛЕНИЯ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ СМЕСЕЙ

1

Изобретение относится к усоверяиенствованному способу технического разделения многокомпонентных смесей с помощью непрерывно циклической .колоночной хроматографии.

Известен способ разделения многокомпонентной смеси, содержащей,например, фруктозу, глюкозу и сахарозу, с помощью циклической хроматографии на колонке с помощью адсорбентов и элюентов, известных для данньах смесей. Данная колонка представляет собой систему из 6 последовательно соединенных стеклянных трубок каждая 2 м; длиной fl .

Недостатком этого способа является низкая селективность разделения высококачественного компонента кргисмальной патоки - фруктозы, что обусловлено длительным периодом цикла и большей скоростью перемещения загрязнений в сравнении со скоростью главной компоненты.

. Цель изобретения - повышение разделительной способности указанного выше способа.

Поставленная цель достигается способом, который заключается в том, что разделительную колонку делят на два участка, смесь BetjecTB вводят в,

первый участок, промывают элюентом, не разделенные в конце первого участка разделительной колонки фракции подают во второй участок, тогда как

разделенные фракции удаляют в конце первого участка колонки, одновременно с этим во второй участок подают элюентную жидкость в количестве, эквивалентном отобранной фракции,

после разделения фракции во втором участке оба участка колонки снова соединяют до тех пор, пока не появится заново разделяемая фракция следующего цикла.

Предпочтительным вариантом осуществления способа является: разделение глюкозо-фруктозной патоки, загрязненной дисахаридами и полисахаридами, на катионообменных

смолах а форме щелочных или щелочноземельных мета.ллических солей с йс:пользованием воды в качестве элюента, разделение гидролизатов крахмала на катионообменных смолах в форме

щелочных или щелочноземельных метгшлических солей с использованием воды в качестве элюента, участки колонки обычно имеют соотношение 1: (2-3), Предложенный способ может использоваться во всех крупнотехнических разделительных процессах, где время прохождения загрязнений отличается от времени прохождения выделяемых главных компонентов. Описание способа проиллюстрировано фиг.1 и 2. Из резервуара S раствор многокомпонентной смеси перекачивают насосом 1 по трубопроводу 2 в первый участок колонны. Спустя определенное время, насос 1 отключают и одновременно из резервуара с элюирующей средой W насосом 4 по трубопроводу 5 в первый участок 3 колонны перекачивают элюирующую жидкость, причем производительность обоих насосов 1 и 4 одинакова. По окончании фазы элюирования насос 4 отключают, а насос 1 вновь включают. Насосы 1 и 4 управляются часовым механизмом 6 с эмпирически определенными и жестко установленными интервалами времени. Покидающая участок 3 колонны жидкость протекает через анализатор 7, который в зависимости от концентраций отдельных фракций включает через регулирующий прибор 12 клапан 8. Когда фракция, содержащая одни загрязнения, достигает анализатора 7, то клапан 8 включается таким образом, что жидкость, покидающая участок 3 колонны направляется в резервуар D Одновременно включают насос 9, перекачивающий жидкость из резервуар W. в участок 10 колонны, причем производительность этого насоса совершенно одинакова с производительностью насосов 1 и 4. Начиная с определенной концентрации жидкости, текущей через анализатор 7, т.е. после удаления загрязнения и достижения определенного уровня концентрации первой главной фракции, клапан 8 переключают таким образом, что анализатор 7 оказывается непосредственно соединенным с подводящим трубопроводом (см.фиг.2). Насос в этом положении выключен, так что между резервуаром D и резервуаром W никакой связи нет Встроенный в анализатор 12 логический/элемент сохраняет такое вклю чение неизменным до тех пор, пока концентрация вытекающей из анализатора 7 жидкости возрастет от нуля до некоторой небольшой величины. Это происходит тогда, когда после промежуточного пропуска чистого элюирующего средства в анализатор 7 вновь попадут загрязнения очередного цикла. Предложенный способ обеспечивает попадание в более длинный участок 1 колонны только главных фракций, под лежащих дальнейшему разделению. Дальнейшее разделение производит ся следующим образом. .Анализатор 13 включает через регулирующий прибор 14 клапан 15 таки образом, что первая Фракция накапли вается в резервуаре G , а вторая фракция - в резервуаре Г . Промежу-, точные фракции, содержащие обе компоненты, направляются в резервуар G/F. Разделительная установка имеет три регулирующих узла, обра1иленных на фиг.1 и 2 штриховыми линиями.Узел 1, в состав которого входит часовой механизм 6 и насосы 1 и 4, работает совершенно независимо и при пуске разделительной системы устанавливается эмпирически таким образом,чтобы попадающие в узел Л1 фракции следовали безразрывно с как можно меньшим перекрытием. Узел II, состоящий из анализатора 7 с регулирующим прибором 12, клапаном 8 и насосом 9, предназначен для удаления фракции, содержащих загрязнения. Анализатор состоит из простого измерителя концентрации, например проточного рефрактометра, результаты которого сообщаются в виде пропорционального измеренному параметру напряжения регулирующему прибору 12. Последний имеет так -называемый логический элемент, представляющий собой, например, следящее реле, благодаря которому клапан 8 и насос 9 включаются при определенной концентрации только в том случае, если в момент включения концентрация жидкости, протекающей через анализатор, находится в стадии повышения. Регулирующий прибор отключает водяной насос 9 к во время забора содержащих загрязнения фракций. Узел 11 , предназначенный для отделения фруктозы и глюкозы, состоит из анализатора 13 с управляющим прибором 14 и клапана 15. Узел предназначен для направления главных фракций в соответствующие резервуары G, G/F и F. Анализатор 13 состоит из одного измерительного прибора для угла вращения и одного - для индекса преломления. Измерительные приборы оборудованы проточными кюветами и результаты своих измерений сообщают прибору 14 в виде пропорциональных параметру напряжений. Управляющий прибор 14 содержит вычислительное устройство, рассчитывающее частичные концентрации глюкозы и фруктозы. При отклонении от допустимых предельных концентраций включается клапан 15. Для контролирования процесса разделения к вычислительному устройству регулирующего прибора 14 можно подключить многоцветный самописец, записывающий концентрации глюкозы и фруктозы в виде непрерывной диаграммы элюирования. На фиг.2 узел II включен таким образом, что участок 3 колонны непосредственно соединен клапаном 8 и подводящим трубопроводом 11 с участ,ком колонны 10.

Пример 1, Получение чистой фруктозы из эпимеризованной крахмалной патоки.

Размеры колонны: участок 3 колонны: диаметр 10 см, длина 4,5 м,

участок 10 колонны:диаметр 10 см длина 9,0 м.

При скорости перемещения б л/ч 2 л 3.5%-ного по весу эпимеризован-. ного раствора крахмальной патоки подаются в участок 3 колонны. Спустя 20 мин насос 1 отключают и насосом 4 подают в течение 2,6 .ч воду в количестве б л/ч из резервуара W в участок 3 колонны. Насосы 1 и 4 обеспечивают попеременно в том же ритме загрузки участка 3 колонны. Спустя примерно 90 мин анализатор 12 замеряет первые изменения индекса преломления. Клапан 8 включается таким образом, чтобы элюат стекал, в резервуар О . Теперь в участок 10 колонны насос 9 подает воду. Спустя еще 90 мин колонна будет очищена от загрязнений. При концентрации около 190 г глюкозы/л клапан 8 переключается и участок 3 колонны оказывается соединенным с участком 10 колонны. Элюат обычным образом дальше разделяется в участке 10 колонны и направляется в резервуары G, G/F и F. Для фруктозы угол вращения составляет примерно 92°, что соответствует требованиям чистоты Германской фармакологии (ОАВ 7)

Пример 2. Получение чистой декстрозы из гидролизатов крахмала.

Размеры КОЛОННЫ: 1-ый участок колонны: диаметр 1,2 м, длина 5,0 м,

2-ой участок колонны: диаметр 1,2 м, длина 10,0 м.

Заполнение колонны: DOWEKC50WX4 в Са форме. (полистиролсульфонатная смола, сетчатая структура молекул в которой создана дивенилбензолом) .

50%-ный по весу обессоленный гидролизат крахмала подают в колонну со скоростью 1200 л/ч. Спустя 60 мин подачу прекращают и другим насосом 4 в течение 3 ч подают воду со скоростью, также равной 1200 л/ч. Колонна много сот раз без перерыва загружается с таким 4-часовым циклом времени. Спустя 80-90 мин после подачи гидролизата крахмала анализатор обнаруживает в конце первого участ-. ка колонны образование быстро перемещающихся загрязнений (олигосахаридов). Элюат отвбдится в течение 30-40.мин в соответствующий резервуар и замещается таким же количеством воды. После того, как в анализатор попадет первая декстроза, участок 3 колонны соединяют с участком 10 колонны и в соответствии с показаниями второго анализатора в конце второго участка колонны элюат разделяют на фракцию олигосахаридов и фракцию декстрозы.

После выпаривания злюата получа. ют в расчете на введенное количество гидролизата крахмала примерно 5 90% декстрозы 98-99%-ной чистоты, 8-10% олигосахаридов, отбираемых в конце первого участка колонны и 1-3% олигосахаридов, отбираемых в конце второго участка колонны. Циклическая загрузка гидролизатом крахмала позволяет разделить за день 7200 л гидролизата крахмала, т.е.получать около 3500-4000 кг декстрозы за день.

Пример 3. Получение альбу15мина, лактозы и лактата кальция из сыворотки.

Размер колонны:

1-й участок колонны: диаметр

10 см, длина 1 м, 0 2-ой участок колонны: диаметр

10 см, длина 3 м.

Заполнение колонны: Лефатит

TSW-iiO в кальциевой форме (полистирольная смола с сульфокислот5 ными группами).

Кислую сыворотку концентрируют в вакууме при 40°С до 6-ти кратного содержания твердого вещества. Полученный концентрат порциями по 1 л Q подают при температуре 20с в верхнюю часть разделительной колонны и при 20°С производят элюирование дистиллированной водой.

После каждых 10 л элюирующего средства в колонну вновь вводят 1 л концентрата. На выходе обоих участков колонны непрерывно определяют содержание твердого вещества с помощью проточного рефрактометра.

После введения 2,5-3 л элюирую- . 0 щего средства на выходе первой колонны наблюдают появление быстро перемещающихся фракций, содержащих белок и лактозу. После прибавления приблизительно 6 л эти фракции полностью 5 переходят во вторую часть колонны, после чего вторую часть колонны непосредственно соединяют с трубопроводому -подающим элюирующее средство, а жидкость, выходящую затем из перQ вой части колонны, отводят для получения лактата кальция. Основное количество лактата кальция получают во время добавления 8-11-ого л элюирующего средства в первую часть колонны. Между 12-ым и ;13-ым л элю5ирующей жидкости появляется следующая фракция белка и лактозы, так что обе колоннц вновь соединяют друг с другом и соответствующим образом производят дальнейшую работу. 0 На конце второго участка колонны после добавления 10 л элюирующей жидкости получают белковую фракцию. После добавления 13,5-19 л получают фракцию, содержащую лактозу. Проме5 жуточные фракции до появления еледующей белковой фракции после 20 л где содержались остатки лактата кальция, отбрасывают. Белковые фракции собирают и осторожно упаривают в вакууме при 4О°С., Продукт получают в форме бесцветных чешуек. Фракции, содержащие лактозу и лактат кальция, упаривают, причем после перекристаллизации из воды получают кристаллические продукты. В результате из каждого литра сывороточного концентрата получают 50 г белка, 280 г лактозы и 80 г лактата кальция. .Пример 4. Способ непрерывного получения чистых стероидов из смеси, полученной путем восстановления тестостерона. Наполнитель для колонны: Sephadex LH20. Элюент; метиленхлорид/метанол 96/4. Размеры колонны: участок колонны ,3: диаметр 3 см, длина 50 см, участок колонки 10, диаметр 3 см длина 100 см. Со скоростью 300 мл/ч с помощью насоса 1 в участок колонны 3 подают 30 мл раствора стероидов (полученных путем восстановления 5 г тестостерона) в злюенте.. Через б мин насос 1 выключается, а насос 4 в тече ние 9 ч подает элюент из емкости W Затем насосы 1 и 4 попеременно в постоянном ритме подают указанные вещества в участок колонки 3. Через 3 ч на анализаторе 7 отмечаются пер вые изменения на основании содержания тестостерона в растворе и вентиль 8 становится в такое положение чтобы злюат стекал в емкость О . Сейчас же в участок колонны 10 с помощью насоса 9 подают элюат.Через последующие 3 ч необработанный тест стерон удаляют из колонны 3 и не по ностью разделенные продукты восстановления определяют с помощью анали затора 7 (4-10 ч). Вентиль 8 переклю чается и колонна 3 соединяется с колонкой 10 до тех пор, пока с помо щью анализатора 7 не будет снова обнаружен тестостерон (12- 15-ый часы), после чего вентиль 8 становится снова в исходное положение. Зате элюат снова обычным порядком делится на участке колонны 10, цосле чего получают чистый ЗЛ,17|Ь-андростан диол (12-15-ый часы) Зр|,171 -андростандиол (15-18-ый часы) и 3|4, дростендиол {18-21-ый часы).При ритм задания в 9 ч все мероприятия и фра ции повторяются через указанное вре мя. Без отделения тестостерона, кото рый протекает через колонку в 3-4 раза быстрее, чем андрост андиол, ри задания должен быть удлинен, по меньшей мере, до 27 ч во избежание сливания двух следующих друг за другом циклов. Пример 5. Хроматографическое получение пуриновых оснований из смеси сырых (неочищенных) оснований нуклеозидов. Наполнитель для колонкикатионнообменная смола OowexSO в кислой форме. Элюент: метанол/2м водный раствор соляной кислоты 1/9. Размеры колонны: участок колонны 3, диаметр 9 см, длина 1 м, участок колонки 10,диаметр , длина 3м. В участок колонны 3 со скоростью б л/ч с помощью насоса 1 подают 300 мл 2%-ного раствора урацила, цитозина, гуанина и аденина. Через 3 мин насос 1 выключают и с помощью насоса 4 в течение последующих 4 ч в колонну 3 подают элюат из емкости W . Затем насосы 1 и 4 подают попеременно указанные вещества в колонку 3. Примерно через 1,2 ч на анализаторе отмечаются первые изменения, а вентиль 8 включается так, чтобы злюат стекал в емкость О . В это время насос 9 подает элюат в участок колонны 10. В течение последукнцих 2,8 ч основания пиримидина оказываются полностью вымытыми из участка колонны и вентиль 8 переключается так, чтобы участки КОЛОННЫ 3 и 10 были бы снова соединены вместе. Элюат отделяется обычным способом в участке колонны 10 и получают последовательно чистый гуанин и аденин. Формула изобретения 1.Способ хроматографического разделения многокомпонентных смесей путем циклической хроматографии, о т лича.ющийся тем, что, с целью повышения разделительной способности способа, разделительную колонку делят на два участка, смесь веществ вводят в первый участок, промывают элюентом, не разделенные в конце первого участка разделительной колонки фракции подают во второй участок, тогда как разделенные фракции удаляют в, конце первого участка колонки, одновременно с этим во второй участок подают элюентную жидкость в количестве , эквивалентном отобранной фракции, после разделения фракций во втором участке оба колонки снова соединяют до тех пор, пока не появится заново разделяемая фракция следуквдего цикла. 2,Способ ПОП.1, отличающийся тем, что разделяют глюкоэо-фруктозную патоку, загрязненную щсахаридами и пол исахавидами, н§ катйонообменных смолах в форме щелочных или щелочноземельных металлических солей с использованием в качестве элюента.

колонки имеют соотношение 1: (2-3). Приоритет по пункта м :

принятые во внимание при экспертиз

fO

гг

п