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连续反应分离提取壳低聚糖的集成装备研究

金兵华  
【摘要】: 六丁寡糖是一种具有独特生理活性的壳低聚糖,在抗肿瘤、环保和农业等方面具有良好的应用价值。为了从壳聚糖降解产物的多组分混合物中分离出聚合度为6的六丁寡糖,本论文在我们已授权的国家发明专利《多元分流式反应分离装置及其方法》的设计思路上,开发了一种综合色谱分离特点和自动控制技术的连续反应分离制备装置,并利用这套连续反应分离装置,从实验和理论的角度探讨了壳寡糖的多组分集成分离特性及方法,获得了较好的应用效果。 首先,根据分离过程中的相间传质特点,分别在液相和颗粒相中建立了传质方程,并利用吸附等温线方程进行耦合,结合系统的初始条件,建立了壳寡糖、壳单糖等在连续色谱分离中的数学模型,并利用Matlab的ODE偏微分方程求解器编程求解,从而为对连续反应分离制备壳寡糖进一步地研究提供了理论指导。 其次,按照上述专利设计思路,自行搭建出实验平台,对壳寡糖、壳单糖的分离性能进行了具体的实验研究,获得了壳寡糖、壳单糖体系最佳的分离PH控制,以及最佳的切换时间控制,为进一步进行多柱、多组分集成分离提供了工艺控制参数。此外,通过实验分别测定了壳寡糖、壳单糖在温度为20℃时,在填料弱酸性聚甲基丙烯酸(C115E)上的等温吸附特性曲线以及床层的柱隙率等工艺参数,为对壳寡糖、壳单糖连续色谱分离模型的建立和数值模拟提供了必要条件。 最后,通过对该色谱分离系统分离模型的仿真,获得了壳寡糖在色谱柱内的浓度分布曲线和突破曲线,并将其结果与实验获得的相关曲线进行了对比,结果表明,二种途径获得的浓度分布曲线和突破曲线符合较好,从而验证了本论文建立的数学模型的有效性;还获得了壳寡糖、壳单糖分别在提取液出口和提余液出口处的浓度变化情况,并研究了柱隙率、轴向传质系数和色谱柱长度等物性参数以及切换时间等操作条件对该色谱连续分离系统模型分离性能的影响,为设计其新型连续色谱分离系统,提供了最佳分离参数确定方法和具体的理论指导。


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