Способ хроматографического разделениямногокомпонентных смесей - SU797547A3

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 альбу15 мина, 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 элю5 ирующей 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.

3.Способ ПОП.1, отличающийся тем, что разделяют гидролиэаты крахмала на «катионообменных, смолах в форме их щелочных или щелочноземельных металлических солей, используя воду в качестве элюента.

4.Способ по пп.1-3, о т л и чающийся тем, что участки

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

23.07.70по пп.1,2 и 4;

13.03.71по п.З. Источники информации,

принятые во внимание при экспертиз

1. Патент ФРГ № 1567325, кл, С 23 к 11/00, ВЫЛОЖ.16.04.70 (прототип) .

fO

гг

п