一种高效工业液相色谱分离方法技术

本发明专利技术涉及一种高效工业液相色谱分离方法，属于生物化工分离科学领域。本发明专利技术实现了从实验室分析型、半制备或制备型液相色谱分离方法向工业生产规模液相色谱分离方法的转化。建立了大流量平流供液、零死体积高压高效分离柱（附图）、溶剂在线配比及在线脱气、高分辨率分流检测、在线超滤灭菌等技术关键指标，适用于天然产物有效成分、精细化学品、食品及保健品、电子化学品等行业的工业规模分离纯化。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，可以广泛应用于天然产物有效成份、精细化学品、食品及保健品、电子化学品等领域的工业规模分离纯化过程。任何液相色谱分离设备均由以下主要部分组成储液器→泵→进样器→分离柱→检测器→收集器→记录仪或工作站现有的液相色谱主要为分析型、半制备型及制备型几类。分析型用于样品的检测，其目的是准确地对微量样品进样准确定性或定量分析，而不获得分离产品。半制备型是利用分析型仪器，仅改用稍大一点的分离柱进行分析及获得微量产品。制备型则在半制备基础上改变部分硬件，进一步增大分离柱，以获得少量分离产品为目的。上述液相色谱分离方法，在硬件部分是分析型液相色谱的简单放大，当用于生产为目的时存在如下缺陷1、泵流量小分析及半制备型液相色谱泵最大流量一般为10ml/min，制备型液相色谱泵最大流量一般小于100ml/min。2.柱体积小现有方法所用分离柱一般为4.6mmI.D.×50mm至100mmI、D.*1000mm范围内，限制了样品负载量。3.检测分辨率低当样品负载量增加时，柱后流出液样品浓度高，检测器流通池需放大，样品峰呈梯形，此时只能粗略地进行峰切割收集，分辨率低导致产率下降。4.淋洗液脱气繁琐上述方法所用流动相均需事先脱气，当遇分离流程较长时淋洗液配制及脱气次数多，操作烦琐。而现有半制备型在线脱气一般采用超滤膜进行，不适于较大流量情况，此时从高效方便而言，使用效果与使用前脱气无大差异。5.收集能力小上述方法采用试管型、多通道小型电磁阀或人工收集方式。适合于实验室试验，而不适合工业规模生产。6.不适于工业生产以上不足决定了上述方法难以应用于大规模工业化生产，主要表现为样品负载量小，一般为几微克至几克数量级；峰切割粗略，增加了分离级数工业规模用大量淋洗液无法实现在线脱气；虽然采用细粒径固定相，但小型柱柱负载能力低，一般只能采用手动或自动阀少量进样；泵流速小，不能配备大型柱生产；上述因素直接导致产量小，一般为几微克至几克级的产量。目前我国的工业液相色谱分离多采用经典的低压开口色谱柱，淋洗液采用高位槽重力自流或采用脉冲泵供液，人工收集，在线无检测，无自动化控制系统，分离效率低，流程长，污染较大，操作烦琐，色谱柱多用自行焊接的不锈钢圆桶或化工玻璃管道代替，严格讲类似于作坊式的生产过程，尤其在中药及天然产物行业较为普遍，不适于规模化、现代化的发展要求。要适应工业化分离纯化产品的要求，靠上述方法的简单放大是无法实现的，本专利技术克服了上述现有方法的不足，建立了一种较先进的现代化工业规模液相色谱分离方法。本专利技术的方法主要包括以下内容1.大流量平流供液流量达到10ml/min-1500ml/min，无脉冲平流供液，采用交流防爆电机，压力达到30MPa，可以满足高压高效色谱分离。2.自动梯度配液及在线脱气本专利技术采用单片机控制实现淋洗液按梯度程序自动配比并采用自动超声在线脱气装置。附图2为在线脱气陷阱，其下部为超声振子1，出液口2；上部有液位监测探头3，进液口4，高压电磁阀5自动放气。其脱气率大于80％，实现了高流速下大量混合溶剂在线脱气，无需考虑混合液放热情况及分子大小。3.采用大型高效分离柱分离柱是液相色谱分离的核心。在分析型或半制备及制备型分离柱基础上简单放大是不能达到工业规模分离柱要求的。原因主要是①上述小型分离柱易于加工，柱内壁光洁度、同圆度、同轴度指标较高，当放大到一定程度时，目前的加工手段无法保持上述指标不降低，柱效会下降。②上述分离柱柱径很小，液体易于在截面均匀分布。当放大到100mmI.D.以上柱径时，淋洗液在高流量情况下，短时间无法达到柱截面均匀分布，死体积增加，紊流、沟流、管壁效应导致柱效严重降低。③上述小型分离柱多采用一次性装填预装柱，不必考虑固定相床层变化。而工业规模分离柱固定相的床层体积大，负载量高，流程长，柱床层的膨胀或压缩会明显影响分离效果甚至会导致生产无法正常进行。附附图说明图1为本专利技术采用的工业色谱分离柱，其内壁按要求加工，必要时其内壁衬塑，提高其光洁度及同轴度、同圆度；柱头采用内嵌式手动或自动升降柱头，柱头内表面为锥型液流分配器1，液体在柱内入口处有倒角喷射孔2，过滤筛板采用不锈钢及ZrO2纳米压电陶瓷球形粉体烧结板3，该板将柱床层变化导致的压力改变值转化为电讯号通过绝缘信号线传递到控制放大器，以此驱动柱外电机4带动柱头自动升降，或通过手柄5进行手动升降，保持柱压平衡及柱床层始终与柱筛板接触，减小死体积。应用上述设计，本专利技术的分离柱最大可为400mmI.D.*4000mm，仍保持较高柱效。4、采用小流通池(8μl-20μl)分流式检测器其入口进行液体分流，分流管路上均有自动调节流量计，该流量计的检测信号控制分流管路上的自动调节电磁阀，保持分流压力平衡及分流后液体流出时间同步，使得高浓度样品的检测分辨率不降低，实现了在线检测及准确的峰切割。5.本专利技术采用圆盘式多通道电磁阀自动收集(5-40通道)，既可以单独定时收集，也可以与在线检测器联接，按检测的峰信号自动收集。6.本专利技术采用自动超滤仪与馏分收集容器联接，所要获得的纯化物质可以直接进入超滤系统灭菌，适合于特殊要求的生物制品及药品制备。7.本专利技术在分离柱前及柱后配备温度、压力、流量、酸碱度在线监测仪，以实现自动化控制及远程监控。8.将以上组件依次用管路连接，建立起，各组件既可以单独操作，也可以进行微机总控。本专利技术的特征在于采用合理的方法，建立了液相色谱工业规模的分离纯化，而且保持了高压、高效、快速、自动化的优势，解决了液相色谱放大时出现的问题，固定相可以选用10μm-60μm粒径范围，柱压最高可达30Mpa，淋洗液流速可达1500ml/min，实现了整个分离过程的全自动化控制。设备加工材料可以根据不同产品的需要采用1Cr18Ni9Ti、316L、钛金、衬塑、玻璃等。其结果的优势体现为适于建立现代化生产线，可以根据不同生产工艺的要求进行现场设计安装，负载量达到几克到几十公斤级，产量可达到几克至几十公斤级，柱效超过普通低压开口色谱的几十倍，分离周期短，操作简便，人工耗费少，生产成本降低。将此负载物加入前置样品柱(200mmI.D.*500mm)中。分别将溶剂储槽、三元电磁阀梯度控制仪，大流量平流供液泵(1500ml/min)，超声脱气装置，样品前置柱、分离柱(200mmI、D、*2000mm，不锈钢内壁衬塑、硅胶G60)、分流式蒸发发光检测器，自动分步收集器依次联接，用三氯甲烷∶甲醇∶氨水＝99∶1.0∶2.0，99∶5.0∶2.0，99∶10∶2.0，99∶15∶2.0(V/V/V)梯度洗脱，抽样经HPLC对照分析，取出环维黄杨宁D收集液部分，旋转蒸发出结晶，低温烘干，得712克白色结晶，测定其纯度大于98％，单流程分离产率达到70％。权利要求1.一种工业规模的高效液相色谱分离方法，可以应用于多种行业的样品分离纯化，实现高效工业化生产。其包含梯度控制仪，高压平流供液泵，在线自地动脱气装置，大型零死体积分离柱，分流式检测器，多通道电磁阀圆盘式自动分步收集器，在线灭菌超滤器，工艺控制工作站。将上述部分依次用管路连接建立起工业规模的高效液相色谱分离方法。2.权利要求1的方法，其特征是采用三元电磁阀梯度控制仪，淋洗液自动按程序设计在线配比，设本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种工业规模的高效液相色谱分离方法，可以应用于多种行业的样品分离纯化，实现高效工业化生产。其包含梯度控制仪，高压平流供液泵，在线自地动脱气装置，大型零死体积分离柱，分流式检测器，多通道电磁阀圆盘式自动分步收集器，在线灭菌超滤器，工艺控制工作站。将上述部分依次用管路连接建立起工业规模的高效液相色谱分离方法。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨雪峰，
申请(专利权)人：杨雪峰，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]