一种利用模拟移动床技术从维生素C母液中分离维生素C和古龙酸的方法

技术领域

本发明涉及分离提纯技术领域，尤其涉及一种利用模拟移动床技术从维生素C母液中分离维生素C和古龙酸的方法。

背景技术

维生素C(Vitamin C，AscorbicAcid)又称为L-抗坏血酸，是一种水溶性维生素，是维持生命活动的必需元素之一，能够促进骨胶原的生物合成；利于组织创伤口的更快愈合，促进氨基酸中酪氨酸和色氨酸的代谢，延长肌体寿命；改善铁、钙和叶酸的利用；改善脂肪和类脂特别是胆固醇的代谢，预防心血管病；促进牙齿和骨骼的生长，防止牙床出血，防止关节痛、腰腿痛；增强肌体对外界环境的抗应激能力和免疫力。

工业生产维生素C一般采用二步发酵法，在结晶生产粗维生素C的过程中会产生大量的维生素C母液。维生素C母液中含有古龙酸和维生素C这两种有用成分，同时还含有大量色素、有机酸等杂质，回收难度较大，但是如果直接排放，又会造成严重的污染和浪费。

公开号为CN101041649 A的中国专利中提供了一种维生素C母液中回收维生素C和古龙酸的方法，其中将需要回收的维生素C母液用水稀释，然后泵入阴离子交换树脂中，用水冲洗得到维生素C，然后用酸解析得到古龙酸。此方法步骤复杂，且需要用到大量的酸，产生许多废液，对环境危害较大。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种利用模拟移动床技术从维生素C母液中分离维生素C和古龙酸的方法。本发明提供的方法工艺简单，无需用酸，无环境污染，且古龙酸和维生素C的纯度和收率高。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种利用模拟移动床技术从维生素C母液中分离维生素C和古龙酸的方法，包括以下步骤：

将维生素C母液通入模拟移动床色谱分离系统中，采用水作为洗脱剂进行分离，得到维生素C和古龙酸；所述模拟移动床色谱分离系统的固定相为金属螯合树脂；

所述模拟移动床色谱分离系统设置有n根串联的色谱柱，依次记为1号柱～n号柱，所述n≥6；每根色谱柱均设置有进料口、进水口、循环口和出料口；

所述模拟移动床色谱分离系统的运行程序包括若干个分离循环；每个分离循环包括依次进行的双进双出阶段、循环阶段和进水出古龙酸阶段；

在第一个分离循环过程中，所述双进双出阶段在1号柱的进水口进水，4号色谱柱的进料口进维生素C母液，在1号柱的出料口接收维生素C，在5号柱的出料口接收古龙酸；循环阶段物料不进不出，色谱柱内的物料循环流动；进水出古龙酸阶段在2号柱的进水口进水，在6号柱的出料口接收古龙酸；

第一个分离循环完成后，进维生素C母液的进料口、进水的进水口、接收维生素C或古龙酸的出料口均沿1号柱至n号柱的方向依次移至下一柱，重复双进双出阶段、循环阶段和进水出古龙酸阶段，完成下一个分离循环，直到分离结束。

优选的，每个分离循环中，所述双进双出阶段的时间为100～2000s，维生素C母液的泵入流速为10～40mL/min，水的泵入流速为10～60mL/min。

优选的，每个分离循环中，所述循环阶段的时间为200～3000s，色谱柱内物料的循环流速为10～50mL/min。

优选的，每个分离循环中，所述进水出古龙酸阶段的时间为10～500s，水的泵入流速为5～50mL/min。

优选的，所述维生素C母液经稀释后再进行分离，所述稀释的倍数为5～20倍，稀释所得维生素C母液稀释液中维生素C的浓度为20～150g/L。

优选的，每根所述色谱柱的体积为400～800mL。

优选的，所述模拟移动床色谱分离系统的操作温度为40～80℃，系统压力为0.1～1.2MPa。

优选的，所述金属螯合树脂的树脂骨架为苯乙烯结构，金属离子为Al

优选的，所述金属螯合树脂在使用前进行预处理，所述预处理的方法包括：将所述金属螯合树脂在乙醇中浸泡后进行装柱，然后依次使用乙醇和去离子水进行流洗。

本发明提供了一种利用模拟移动床技术从维生素C母液中分离维生素C和古龙酸的方法；本发明以水为洗脱剂，采用模拟移动床分离维生素C母液中的维生素C和古龙酸，方法简单，容易操作，成本低，不会产生酸性废液，对环境无污染，且模拟移动床占场地小，自动化程度高，劳动强度小，工作环境卫生；并且，本发明对模拟移动床色谱分离系统的运行程序进行严格控制，能够实现维生素C和古龙酸的快速有效分离，同时能够对样品进行脱色，且节省洗脱剂。实施例结果表明，采用本发明的方法从维生素C母液中分离维生素C和古龙酸，维生素C纯度能达到97％以上，收率达到93％以上，古龙酸纯度达到97％以上，收率达到83％以上。

附图说明

图1为双进双出阶段的操作示意图；

图2为循环阶段的操作示意图；

图3为进水出古龙酸阶段的操作示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种利用模拟移动床技术从维生素C母液中分离维生素C和古龙酸的方法，包括以下步骤：

将维生素C母液通入模拟移动床色谱分离系统中，采用水作为洗脱剂进行分离，得到维生素C和古龙酸；所述模拟移动床色谱分离系统的固定相为金属螯合树脂；

所述模拟移动床色谱分离系统设置有n根串联的色谱柱，依次记为1号柱～n号柱，所述n≥6；每根色谱柱均设置有进料口、进水口、循环口和出料口；

所述模拟移动床色谱分离系统的运行程序包括若干个分离循环；每个分离循环包括依次进行的双进双出阶段、循环阶段和进水出古龙酸阶段：

在第一个循环过程中，所述双进双出阶段在1号柱的进水口进水，4号色谱柱的进料口进维生素C母液，在1号柱的出料口接收维生素C，在5号柱的出料口接收古龙酸；循环阶段物料不进不出，色谱柱内的物料循环流动；进水出古龙酸阶段在2号柱的进水口进水，在6号柱的出料口接收古龙酸；

第一个分离循环完成后，进维生素C母液的进料口、进水的进水口、出料口均沿1号柱至n号柱的方向依次移至下一柱，重复双进双出阶段、循环阶段和进水出古龙酸阶段，完成下一个分离循环，直到分离结束。

在本发明中，所述维生素C母液优选经稀释后再进行分离，所述稀释的倍数优选为5～20倍，更优选为10～15倍，稀释所得维生素C母液稀释液中维生素C的浓度优选为20～150g/L，更优选为50～100g/L。在本发明的具体实施例中，优选将维生素C母液和去离子水搅拌混合后过滤去除不溶物，得到维生素C母液稀释液。

在本发明中，所述模拟移动床色谱分离系统的固定相为金属螯合树脂，所述金属螯合树脂的树脂骨架优选为苯乙烯结构，金属离子优选为Al

在本发明中，所述模拟移动床色谱分离系统设置有n根串联的色谱柱，所述n根色谱柱互相串联，且首尾为一个闭合的系统，依次记为1号柱～n号柱，所述n≥6，优选为6～8，更优选为6；每根所述色谱柱的体积优选为400～800mL，更优选为700mL；每根色谱柱均设置有进料口、进水口、循环口和出料口；所述色谱柱优选通过夹套保温，使得整个系统温度恒定；在本发明的具体实施例中，所述模拟移动床色谱分离系统由电脑系统控制；所述维生素C母液通入模拟移动床色谱分离系统中的方法优选为泵入。

在本发明中，所述模拟移动床色谱分离系统的运行程序包括若干个分离循环；每个分离循环包括依次进行的双进双出阶段、循环阶段和进水出古龙酸阶段，所述双进双出阶段、循环阶段和进水出古龙酸阶段的操作示意图如图1～3所示。

在本发明中，在第一个分离循环过程中，所述双进双出阶段在1号柱的进水口进水，4号色谱柱的进料口进维生素C母液，在1号柱的出料口接收维生素C，在5号柱的出料口接收古龙酸；循环阶段物料不进不出，色谱柱内的物料循环流动；进水出古龙酸阶段在2号柱的进水口进水，在6号柱的出料口接收古龙酸。第一个分离循环完成后，进维生素C母液的进料口、进水的进水口、接收维生素C或古龙酸的出料口均沿1号柱至n号柱的方向依次移至下一柱，重复双进双出阶段、循环阶段和进水出古龙酸阶段，完成下一个分离循环，直到分离结束；例如，当色谱柱的数量为6根时，第二个分离循环中，双进双出阶段在2号柱的进水口进水，5号色谱柱的进料口进维生素C母液，在2号柱的出料口接收维生素C，在6号柱的出料口接收古龙酸；循环阶段物料不进不出，色谱柱内的物料循环流动；进水出古龙酸阶段在3号柱的进水口进水，在1号柱的出料口接收古龙酸；第三个循环依此类推，直至分离结束；在本发明的具体实施例中，完成上述双进双出阶段、循环阶段和进水出古龙酸阶段一次记为一个小循环，当模拟移动床色谱分离系统中n根色谱柱全部进行一次小循环后，记为一次大循环，一个大循环结束后，再以相同的程序进行下一次大循环，直至物料处理结束。

在本发明中，每个分离循环(即小循环)中，所述双进双出阶段的时间优选为100～2000s，更优选为200～1500s，维生素C母液的泵入流速优选为10～40mL/min，更优选为10～30mL/min；水的泵入流速优选为10～60mL/min，更优选为30～40mL/min。本发明通过双进双出阶段将维生素C和古龙酸的出料位置隔开，避免交叉污染。

在本发明中，每个分离循环中，所述循环阶段的时间优选为200～3000s，更优选为500～2000s，色谱柱内物料的循环流速优选为10～50mL/min，更优选为30～40mL/min。在本发明中，所述循环阶段色谱柱内的物料的液流方向为由1号柱向n号柱流动，色谱柱内的溶剂循环运行，使维生素C和古龙酸继续进行分离，达到节约洗脱剂的效果。

在本发明中，每个分离循环中，所述进水出古龙酸阶段的时间优选为10～500s，更优选为50～400s；水的泵入流速优选为5～50mL/min，更优选为10～40mL/min。在所述进水出古龙酸阶段，在进水口端实现对慢组分(即维生素C)的进一步纯化分离，同时有利于提高快组分(即古龙酸)的收率。

在本发明中，所述模拟移动床色谱分离系统的操作温度优选为40～80℃，更优选为50℃，系统压力优选为0.1～1.2MPa，更优选为1.05MPa。

下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

取2L维生素C母液，加入去离子水10L，使得维生素C的含量为80g/L，充分搅拌均匀，过滤去除不溶物，得维生素C母液稀释液；

取K

将维生素C母液稀释液泵入以K

系统参数设置见表1。

表1模拟移动床色谱分离系统参数设置

系统运行3个大循环后达到平衡，平衡状态下的结果：维生素C无色，纯度为99.80％；古龙酸无色，纯度为98.5％。处理完毕后计算维生素C和古龙酸的收率，结果为：维生素C收率95％，古龙酸收率83％。

实施例2

取2L的维生素C母液，加入去离子水10L，使得维生素C的含量为120g/L，充分搅拌均匀，过滤去除不溶物，得维生素C母液稀释液；

取Ca

将维生素C母液稀释液泵入以金属螯合树脂为固定相的模拟移动床色谱分离系统中，以水为洗脱剂，设置分离温度为50℃，系统压力为1.05Mpa，模拟移动床色谱分离系统的运行程序和实施例1相似，仅调节运行参数，系统参数设置如表2所示。

表2模拟移动床色谱分离系统参数设置

系统运行3个大循环后达到平衡，平衡状态下的结果：维生素C无色，纯度为97％；古龙酸无色，纯度为97.5％。处理完毕后计算维生素C和古龙酸的收率，结果为：维生素C收率93.00％，古龙酸收率85％。

实施例3

取2L的维生素C母液，加入去离子水10L，使得维生素C的含量为150g/L，充分搅拌均匀，过滤去除不溶物，得维生素C母液稀释液；

取Ca

将维生素C母液稀释液泵入以金属螯合树脂为固定相的模拟移动床色谱分离系统中，以水为洗脱剂，设置分离温度为50℃，系统压力为1.05Mpa，模拟移动床色谱分离系统的运行程序和实施例1相似，仅调节运行参数，系统参数设置见表3。

表3模拟移动床色谱分离系统参数设置

系统运行3个大循环后达到平衡，平衡状态下的结果：维生素C无色，纯度为98.75％；古龙酸无色，纯度为97.2％。处理完毕后计算维生素C和古龙酸的收率，结果为：维生素C收率95％，古龙酸收率87.5％。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。