Хроматография и биотехнологии
Хроматография
Смолы серии TRILITE MCK представляют собой смолы для хроматографического разделенияс однородным распределением мелких частиц по размеру. С помощью смол могут быть отделены полезные вещества, например, при разделении высокочистого сахара, разделении фруктозы/глюкозы и извлечении сахара из мелассы, а также при различных процессах, таких как регенерация кислоты и т. д.
- Лигандообменная хроматография: разделение с использованием взаимодействия специфичности нескольких компонентов. Пример: разделение фруктозы/глюкозы с использованием MCK-55 (Ca-форма).
- Эксклюзионная хроматография: разделение по величине молекулярной массы. Пример: разделение олигосахаридов с использованием MCK-30 (Na-форма).
- Ионно-эксклюзионная хроматография: разделение за счет отталкивания между ионами одного знака. Пример: сбор сахарозы из мелассы с использованием МСК-22М (K-форма).
Ниже приведены основные области применения различных продуктов TRILITE, таких как сильнокислотная катионообменная смола гелевого типа, сильноосновная анионообменная смола гелевого типа 1 и 2.
| Тип | Ионная форма | Сорта | Применение | |
| SAC с однородным размером частиц, гелевая | Na | MCK-30 | Разделение глюкозы/олигосахаридов, разделение мальтозы/олигосахаридов | |
| K | MCK-22M | Сбор сахарозы из мелассы | ||
| Ca | MCK-55 | Разделение фруктозы/глюкозы, разделение фруктозы/аллулозы, разделение фруктозы/галактозы | ||
| SBA с однородным размером частиц, гелевая | Тип 1 | Cl | MA-13J | Процесс очистки биодизельного топлива |
| Тип 2 | Cl | MA-23F | Очистка кислоты | |
Рекомендации для серии TRILITE MCK — возможности разделения по размеру частиц и степени сшивки
Ионообменные смолы для хроматографического разделения обеспечивают оптимальную разделяющую способность в зависимости от однородности размера частиц, корректировки размера и степени сшивки. Серия TRILITE MCK производится с очень высоким уровнем однородности (менее 1,1), различными размерами частиц и типами ионов, а также обладает превосходными физическими и химическими свойствами благодаря строгому контролю качества.
В таблице ниже указаны данные различных сортов этих смол.
Разделение фруктозы/глюкозы с помощью лигандообменной хроматографии
Изомеризация фруктозы с использованием фермента глюкозы, которая отличается более высокой сладостью (в 1,7 раза больше сахара). Доказано, что крахмальный сахар экономически эффективен и заменяет использование сахара. Однако ферментативная реакция обратима. Изомеризация ограничена до 42% (соответствует 90% сладости сахара) из-за равновесия реакции. Следовательно, требуется увеличить процентное содержание глюкозы до 55%, используя технологию с применением ионообменных смол.
Лигандообменная хроматография представляет собой принцип разделения с использованием характеристик сродства различных компонентов сахара. При прохождении компоненты сахара растворяются во влаге, содержащейся в смоле, а растворенный сахар представляет собой ион кальция смолы. Он взаимодействует с лигандом и образует лигандный комплекс. В это время, поскольку комплекс фруктоза-ион кальция образует более сильное и продолжительное взаимодействие, чем комплекс глюкоза-ион кальция, первой элюируется глюкоза, а затем фруктоза.
Ниже представлена диаграмма, когда обычный смешанный раствор глюкозы и фруктозы обрабатывается в верхней части колонны катионообменной смолой, тип Са. Фруктоза извлекается и поставляется как продукт, а глюкоза вводится в предварительный процесс для повторной реакции с изомеразой.
Разделение фруктоолигосахаридов с использованием размеро-исключающей хроматографии
Олигосахариды получаются в результате конденсационной полимеризации моносахаридов, таких как глюкоза, фруктоза и галактоза, и классифицируются на дисахариды, трисахариды и полисахариды в зависимости от количества связей. Из-за природы конденсационной полимеризации существует ограниченная концентрация дисахаридов и трисахаридов. Концентрация фруктоолигосахаридов может быть увеличена за счет разделения методом эксклюзионной хроматографии с использованием хроматографической смолы, тип Na. Это метод разделения по величине молекулярной массы. Между неподвижной фазой и растворенным веществом нет притяжения, и при прохождении подвижной фазы через пористые смолы с неподвижной фазой, большие молекулы отделяются от малых молекул.
Извлечение сахара из патоки с помощью ионно-эксклюзионной хроматографии
Меласса в основном ферментируется и используется в качестве корма для скота. Корм содержит около 50% или более сахарозы мелассы. За счет такого извлечения количество производимого сахара может быть увеличено за счет производства сахарозы чистотой от 90 до 93% в процессе разделения с помощью ионно-эксклюзионной хроматографии с использованием сильнокислотной катионообменной смолы, тип K. Принцип работы ионно-эксклюзионной хроматографии заключается в том, что электролиты, содержащие ионы того же знака, что и заряд ионита, элюируются раньше неэлектролитов за счет свойства отделяться и отталкиваться друг от друга ионами.
Очистка кислоты
Процесс очистки кислоты основан на принципе замедления реакции кислоты с использованием анионообменных хроматографических смол. Примером типового процесса регенерации кислоты является то, что при электролизе алюминиевых продуктов в ванне с серной кислотой (ванна для анодного окисления) алюминий растворяется в ванне с серной кислотой, и раствор в ванне с серной кислотой постепенно меняет свои свойства. Когда концентрация алюминия достигает определенного уровня, его необходимо заменить новой серной кислотой. В настоящее время нейтрализация использованной серной кислоты или замена новой серной кислотой становится затратной и экологической проблемой.
Установка регенерации кислоты (установка очистки кислоты) состоит из фильтра, удаляющего взвешенные вещества, и разделительной колонны, заполненной хроматографической анионообменной смолой TRILITE MA-23F, которая разделяет серную кислоту и сульфат алюминия. Процесс основан на том принципе, что когда кислота (Кислота, серная кислота) и ее соль (Соль, сульфат алюминия) проходят через ионообменную смолу, кислота адсорбируется на ионообменной смоле, а соль отделяется.
Когда ионообменную смолу промывают водой, не адсорбирующиеся соли вымываются, а кислота адсорбируется, поэтому она отделяется. Фактическая операция делится на восходящий и нисходящий процессы. Во время восходящего процесса соль удаляется хроматографической смолой и выходит в качестве побочного продукта, так как она предшествует кислоте. Во время нисходящего процесса может быть выполнена десорбция и регенерация очищенной кислоты.
В целом, установка очистки кислоты обеспечивает производительность со степенью регенерации кислоты от 70 до 95% или выше, и хотя существует разница в зависимости от характеристик каждого использования, можно удалить от 50 до 90% компонентов металлов, а при наличии загрязняющих веществ, таких как сурьма (Sb) и висмут (Bi), эффективность удаления падает примерно до 50%.
Серия MCK-22 (катионообменные смолы для хроматографии)
| Сорт | MCK-22M | MCK-22K |
| Матрица | Полистирол + ДВБ | |
| Функциональная группа | Сульфоновая кислота | |
| Ионная форма | K+ (скорость конверсии K 98% ↑) | |
| Отгрузочная масса (г/л) | 815 | |
| Удержание влаги (%) | 47~52 (тип K), 59~64 (тип H) | |
| Полная емкость (экв/л) | 1.6 ↑ | |
| Средний диаметр (мкм) | 305±15 | 346±15 |
| Коэффициент однородности | 1.1↓ | |
Серия MCK-30 (катионообменные смолы для хроматографии)
Серия MCK-32 (катионообменные смолы для хроматографии)
| Сорт | MCK-32 | MCK-32J | MCK-32L | MCK-32K |
| Матрица | Полистирол + ДВБ | |||
| Функциональная группа | Сульфоновая кислота | |||
| Ионная форма | K+ (скорость конверсии K 98% ↑) | |||
| Отгрузочная масса (г/л) | 840 | |||
| Удержание влаги (%) | 46~51 | |||
| Полная емкость (экв/л) | 1.6↑ | |||
| Средний диаметр (мкм) | 213±10 | 288±15 | 320±15 | 345±15 |
| Коэффициент однородности | 1.1↓ | |||
Серия MCK-35 (катионообменные смолы для хроматографии)
| Сорт | MCK-35 | MCK-35J | MCK-35M | MCK-35L | MCK-35K |
| Матрица | Полистирол + ДВБ | ||||
| Функциональная группа | Сульфоновая кислота | ||||
| Ионная форма | Ca2+ (скорость конверсии Ca 98% ↑ ) | ||||
| Отгрузочная масса (г/л) | 840 | ||||
| Удержание влаги (%) | 47~51 | ||||
| Полная емкость (экв/л) | 1.6↑ | 1.7↑ | |||
| Средний диаметр (мкм) | 220±10 | 283±10 | 305±10 | 315±10 | 340±10 |
| Коэффициент однородности | 1.1↓ | ||||
Серия MCK-50 (катионообменные смолы для хроматографии)
| Сорт | MCK-50 | MCK-52 | MCK-55 |
| Матрица | Полистирол + ДВБ | ||
| Функциональная группа | Сульфоновая кислота | ||
| Ионная форма | Na+ | K+ (скорость конв. K 98% ↑) | Ca2+ (скорость конв. Ca 98%↑) |
| Отгрузочная масса (г/л) | 855 | 865 | |
| Удержание влаги (%) | 46~50 | 39~43 | 42~46 |
| Полная емкость (экв/л) | 1.9↑ | 2.0 ↑ | |
| Средний диаметр (мкм) | 215±10 | 215±10 | |
| Коэффициент однородности | 1.1↓ | ||
Сильноосновные анионообменные смолы для хроматографии
| Сорт | MA-13J | MA-13F | MA-23F |
| Матрица | Полистирол + ДВБ | ||
| Функциональная группа | Тип 1 (Триметиламмоний) | Тип 2 (ДМЭА) | |
| Ионная форма | Cl- | ||
| Отгрузочная масса (г/л) | 720 | 735 | |
| Удержание влаги (%) | 43~53 | 47~51 | 41~48 |
| Полная емкость (экв/л) | 1.35↑ | 1.4↑ | 1.3↑ |
| Средний диаметр (мкм) | 300±15 | 230±10 | 210±20 |
| Коэффициент однородности | 1.1↓ | ||
