DE2822721A1

DE2822721A1 - Chromatographisches trennverfahren

Info

Publication number: DE2822721A1
Application number: DE19782822721
Authority: DE
Inventors: Teruo Kezuka; Mitsumasa Moriya; Kenzaburo Yoritomi
Original assignee: Sanmatsu Kogyo Co Ltd
Current assignee: Sanmatsu Kogyo Co Ltd
Priority date: 1977-05-26
Filing date: 1978-05-24
Publication date: 1978-12-14
Also published as: US4379751A; FR2391754A1; FI781662A; JPS53149870A; GB1596911A; JPS6055162B2; US4267054A

Description

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Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur chromatographischen Trennung von löslichen Komponenten eines mehrkomponentigen Gemisches.

Die Säulenchromatographie wurde zur Trennung von vielen Arten von mehrkomponentigen Lösungen verwendet, wobei eine Säule Anwendung fand, die mit einem Feststoffadsorben gefüllt wurde, wobei dieser Stoff selektiv adsorbierte, wie beispielsweise ein Ionenaustauscherharz oder molekulare Siebe.

In den vergangenen Jahren wurde diese Säulenchromatographie zunehmend in großem Maßstab in zahlreichen industriellen Anwendungsgebiten verwendet, beispielsweise in der Lebensmittelindustrie, um Fruktose und Glukose von Invertzuckerlösungen oder Malzzuckerlösungen mit hohem Fruktosegehalt zu trennen, wobei ein Kationenaustauscherharz in Calciumform verwendet wurde, um Maltose und Beta-Dextrin von Stärkehydrolyzat zu trennen. Auf dem Gebiet der Erdölindustrie wurde mit diesem Verfahren Normalparaffin und Isoparaffin unter Verwendung eines Feststoffadsorben getrennt, wobei dieser Stoff ein Aluminiumsilikat enthielt. In anderen Industrien wurden diese Verfahren zur Wiedergewinnung von Kupfer und Ammonium zur Trennung von Nucleinsäure, zur Weichmachung von Wasser und zur Wiedergewinnung von Aminoglutarsäure usw. verwendet.

Bei industriellen chromatographischen Trennungen in großem Maßstab treten jedoch die folgenden Probleme auf: 1) Die Länge der Säule sollte lang genug sein, um lösliche Komponenten in ausreichender Weise zu trennen, jedoch

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gibt es einige Einschränkungen bei der Verwendung einer langen Säule bei der praktischen industriellen Trennung und deshalb ist es erforderlich, daß die Beschickungslösung, die mehrere Komponenten enthält, derart getrennt wird, daß jede Komponente rein ist unter Verwendung einer relativ kurzen Säule. 2) Eine Verdünnung der getrennten löslichen Komponente mit Desorben kann nicht verhindert werden.

Insbesondere bei den üblichen satzweise arbeitenden Verfahren der chromatographischen Trennung werden der Vorderflankenabschnitt und der Hinterflankenabschnitt der Trennzone verdünnt und demzufolge wird die Fraktion, die jeweils die vollständig wiedergewonnene Komponente enthält, zu verdünnt, und es ist der Nachteil vorhanden, daß Desorbensaus jeder Fraktion durch Verdampfen entfernt werden muß und dies erfordert eine große Menge an Brennstoff und Betriebskosten.

Um diese im Vorstehenden aufgeführten Probleme zu lösen, wurden verschiedene Verfahren vorgeschlagen, und eines dieser Verfahren, das Verfahren der gleichzeitigen Bewegung des Bettes (japanische Patentveröffentlichung Nr. 51-18,329 oder japanische Offenlegungsschrift Nr. 51-101,140) weist die folgenden Nachteile auf. Die Säule muß einen sehr komplizierten Aufbau haben und der Betrieb dieses Verfahrens erfordert eine technisch außerordentlich komplizierte Steuerung unter Verwendung eines Rechners. Ein anderes Verfahren, nämlich das bewegliche Bettsystem (japanische Patentveröffentlichung Nr. 46-18124) weist ebenfalls verschiedene Nachteile auf, und es ist beispielsweise schwierig, das Adsorbensmaterial zu bewegen, ohne die Trennung zu stören und die Zuverlässigkeit und Einfachheit der Trennung ist ebenfalls fraglich.

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Es wurde nun gefunden, daß die im Vorstehenden aufgeführten Probleme nur durch kombinierte Verfahrensweisen gelöst werden können, die im folgenden beschrieben werden sollen:

1) Wenn die Beschickungslösung (die zur einfachen Erläuterung Komponenten A und B enthält) nicht vollständig in eine reine Α-Fraktion und in die reine B-Fraktion unter Verwendung einer relativ kurzen Säule getrennt werden kann, wird eine verunreinigte Fraktion, die aus dem unteren Ende der Säule ausströmt, d. h. die Fraktion, die sowohl die Komponente A als auch die Komponente B enthält, wobei fortlaufend die Komponente B zunimmt, direkt der Oberseite der Säule wieder zugeführt und dadurch wird eine vollständigere Trennung erzielt.

2) Danach wird eine verdünnte Fraktion, die einen Hinterflankenabschnitt der Komponente B enthält, der einer Fraktion folgt, die reich an der Komponente B und einen Vorderflankenabschnitt der Komponente A umfaßt, der austritt, ehe eine Fraktion reich an der Komponente A im nächsten Zyklus austritt, ebenfalls zur Oberseite der Säule direkt zurückgeführt.

3) Die Beschickungslösung und das Desorbent werden in die Säule durch speziell angeordnete Einlasse eingeführt. Die Lage dieser Einlasse ist so gewählt, daß die Flüssigkeitszusammensetzung (die Konzentrationsverteilung) des Stromes, der sich in der Säule bewegt, nicht unterbrochen wird.

Die vorliegende Erfindung basiert auf den vorstehend dargelegten Feststellungen.

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Es ist deshalb ein Ziel der Erfindung, ein Verfahren zur chromatographischen Trennung zu schaffen, bei welchen jede der getrennten Komponenten in hoher Konzentration anfällt, wobei eine Säule mit praktisch begrenzter Länge verwendet wird.

Andere Ziele der Erfindung werden in der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung dargelegt.

Gemäß der Erfindung wird eine wirkungsvolle chromatographische Trennung und eine selektive Wiedergewinnung der Hauptkomponenten mit einer wünschenswerten Konzentration dadurch erreicht, daß die Säule als einfacher Bauteil verwendet wird und daß lediglich eine kleine Anzahl von Schiebern betätigt wird, wie es noch beschrieben werden soll.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sollen in der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Ansicht des im Beispiel 1 verwendeten Gerätes,

Fig. 2 eine graphische Darstellung der Art der Änderung der Konzentrationsverteilung der Lösung in der Säule im Beispiel 1; die Abscisse stellt die Säulenhöhe in Metern van Boden aus gemessen vor, die Ordinate, die Zuckerkonzentration in Prozenten, Abedeutet Glukose und Oligomere, B bedeutet Fruktose, W bedeutet Desorbent-(Wasser)-Einlaß, R Beschickungslösungeinlaß und (a) , (b) , (c) und (d) sind die entsprechenden Fraktionen, wobei in Fig. 2,1 die Konzentrationeverteilung in der Säule bei Beginn

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der Ausströmung der (a)-Fraktion gezeigt ist, in Fig. 2, II die Konzentrationsverteilung in der Säule am Ende des Ausfließens der (a)-Fraktion/in Fig. 2, III die Konzentrationsverteilung in der Säule bei Beginn des Ausströmens der (c)-Fraktion und in Fig. 2, IV die Konzentrationsverteilung in der Säule am Ende des Ausfließens der (c)-Fraktion,

Fig. 3 eine schematische Darstellung der Vorrichtung, die im Beispiel 2 verwendet wurde

und
Fig. 4 eine schematische Darstellung der Vorrichtung, die im Beispiel 3 verwendet wurde.

Zur Vereinfachung der Erläuterung der Erfindung soll diese für den Anwendungsfall der Trennung von Fruchtzucker und Glukose aus einer Invertzuckerlösung beschrieben werden, die Glukose oder Traubenzucker (Komponente A) und Fruchtzucker (Komponente B) im gleichen Verhältnis enthält, wobei ein Kationenaustauscherharz in Calciumform verwendet wird.

Es sei jedoch bemerkt, daß durch diese Beschreibung einer speziellen Trennung die Erfindung nicht beschränkt werden soll, und daß die vorliegende Erfindung bei allen chromatographischen Trennungen verwendet werden kann.

Es sind zahlreiche Verfahren zur Trennung von Fruchtzucker (Komponente B) aus einem Lösungsgemisch von Glukose (Komponente A) und Fruchtzucker (Komponente B) bekannt, die auf den Prinzipien beruhen, die in der US-PS 3 044 904 beschrieben werden, und hierbei handelt es sich um ein

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Verfahren zur Trennung von Fruchtzucker, bei der ein Kationenaustauscherharz als Adsorbent verwendet wird.

In der US-PS 3 692 582 wird eines dieser Verfahren beschrieben.

Das beschriebene Verfahren besteht darin, daß die Beschickungslösung, die die Komponenten A und B und Wasser enthält, alternierend dem oberen Ende der Säule zugeführt wird, die mit dem Kationenaustauscherharζ in Calciumform gefüllt ist und daß dann die Beschickungslösung, die mit dem Wasserstrom geführt wird, chromatographisch getrennt wird, und zwar zuerst die an der Komponente A reiche Fraktion, als nächstes eine verunreinigte Fraktion und zuletzt eine an Komponente B reiche Fraktion, und diese Fraktionen strömen aus der Unterseite der Säule der Reihe nach heraus und werden getrennt gesammelt, und die verunreinigte Fraktion wird gespeichert und dann als Beschickungsfraktion zurückgeführt, die im nächsten Verfahrenszyllus getrennt werden soll.

Obwohl mit diesem Verfahren eine Trennung der beiden Komponenten A und B unter Verwendung von verhältnismäßig kurzen Säulen erzielt wird, weist dieses Verfahren die folgenden Nachteile auf. Wie bereits dargelegt, enthält die an der Komponente A reiche Fraktion und die an der Komponente B reiche Fraktion eine Mengean Desorbenzmaterial, wenn eine vollständige Gewinnung einer jeden Komponente in jeder Fraktion erwünscht ist.

Die verunreinigte Fraktion, die aus der Säule als flüssige Zusammensetzung austritt, die sich nacheinander in ihrer Zusammensetzung von der an Komponente A reichen Fraktion

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zu der an Komponente B reichen Fraktion verändert, wird lediglich als Beschickungslösung behandelt, die im nächsten Zyklus getrennt werden soll. Dies bedeutet, daß die Eigenschaften der verunreinigten Fraktion, die partiell getrennt wird, nicht in wirksamer Weise in diesem Verfahren ausgenutzt werden, da nämlich die Vorgänge der Aufbewahrung und der Mischung der verunreinigten Fraktion entgegengesetzt zum Hauptzweck der Trennung verlaufen.

Zur Lösung der im Vorstehenden aufgeführten Probleme wird erfindungsgemäß die Konzentrationsverteilung in der Säule durch die folgenden Verfahrensschritte gesteuert bzw. überwacht :

1) Um eine zufriedenstellende Trennung durch Verwendung einer verhältnismäßig kurzen Säule zu erzielen, wird die verunreinigte Fraktion, die nicht in ausreichender Weise getrennt ist, ohne Speicherung zurückgeführt, wodurch eine vollständigere Trennung erreicht werden kann.

2) Da Wasser und die Beschickungslösung der Säule während der oben beschriebenen Rückführung nicht zugeführt werden kann, werden Wasser und Beschickungslösung während der Zeit behandelt, wenn die an Komponente A reiche Fraktion oder die an der Komponente B reiche Fraktion, die ausreichend getrennt wurden, abgegeben werden.

3) Die Zuführung von Wasser und Beschickungslösung und die Abgabe der an Komponente A reichen Fraktion oder der an der Komponente B reichen Fraktion sollte gleichzeitig erfolgen, wobei jede Lage der Einlasse für Wasser und für die Beschickungslösung speziell so gewählt und angeordnet ist, daß die Konzentrationsverteilung des Stromes, der in der Säule wandert, nicht gestört wird.

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Die Lage des Einlasses für die Beschickungslösung wird an einer Stelle der Säule ausgewählt, an der die Flüssigkeitszusammensetzung (die Konzentrationsverteilung) des Stromes, der sich in der Säule bewegt, eine maximale Konzentration oder ein maximales Verhältnis der Komponenten A zu B in dem Strom in der Säule aufweist, die oder das im wesentlichen gleich demjenigen der Beschickungslösung ist.

Der Wassereinlaß wird an einer Stelle der Säule angeordnet, an der die Flüssigkeitszusammesetzung des Stromes in der Säule die niedrigste Konzentration aufweist.

4) Der Vorderflankenabschnitt und der Hinterflankenabschnitt der Trennzone, d. h. eine Menge der verdünnten Fraktionen vom Hinterkantenabschnitt der an der Komponente B reichen Fraktion und der Vorderflankenabschnitt der an der Komponente A reichen Fraktion werden ebenfalls zurückgeführt, und dies führt dazu, daß die an der Komponente A reiche Fraktion und die an der Komponente B reiche Fraktion mit verhältnismäßig hoher Konzentration gewonnen werden kann.

Die Erfindung soll nunmehr im einzelnen erläutert werden. Eine Säule, die am unteren Ende eine Filterplatte aufweist, wird mit einem Kationenaustauscherharz in Calciumform gefüllt, und dann wird die Beschickungslösung und Wasser durch die speziell angeordneten Einlasse der Säule zugeführt, so daß die Beschickungslösung, die mit dem Wasserstrom mitgeführt wird, chromatographisch in die an Komponente A reiche Fraktion und die an Komponente B reiche Fraktion getrennt wird.

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Weiterhin werden diese Fraktionen nacheinander am Austritt der Säule in die folgenden Fraktionen getrennt;

a) eine an der Komponente A reiche Fraktion, die ausreichend getrennt wurde, mit Ausnahme der verdünnten Vorderflankenfraktion, die in der (d)-Fraktion enthalten ist, die noch beschrieben werden soll,

b) eine verunreinigte Fraktion, die nicht ausreichend getrennt wurde und deren Flüssigkeitszusammensetzung sich fortlaufend von der an der Komponente A reichen Fraktion zu der an der Komponente B reichen Fraktion verändert,

c) eine an der Komponente B reiche Fraktion, die ausreichend abgetrennt wurde, mit Ausnahme der verdünnten Hinterflankenfraktion, die in der (d)-Fraktion enthalten ist, die noch beschrieben werden soll und

d) eine verdünnte Fraktion vom Hinterkantenabschnitt nach der an der Komponente B reichen Fraktion, die bis zur Vorderflanke reicht, ehe die an der Komponente A reiche Fraktion im nächsten Zyklus austritt.

Unter Berücksichtigung des Flüssigkeitszusammensetzungs-(Konzentrationsverteilungs)-Profils des sich bewegenden Stromes in der Säule wird die Stellung des Wassereinlasses, wenn die (a)- oder (c)-Fraktion aus der Säule austritt, an der Stelle der Säule ausgewählt, an der die Flüssigkeitszusammensetzung die niedrigste Konzentration in der Säule zeigt. Die Lage des Einlasses für die Beschickungslösung wird an der Stelle der Säule gewählt, an der die Flüssigkeitszusammensetzung eine maximale Konzentration oder ein maximales Verhältnis der Komponenten A zu B in der Flüssigkeitszusammensetzung des Stromes aufweist, die im wesentlichen gleich dem Wert der Beschickungslösung ist.

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Am Ende der Einlasse sind Verteilungsdüsen eingebaut, um die Beschickungslösung und das Wasser gleichförmig in die Säule einzuführen.

Ein Strömungsmesser, der die Gesamtströmungsrate der Ausströmung aus der Säule mißt, ist in der Leitung angeordnet, die von der Unterseite der Säule fortführt.

Bei diesem Verfahren wird, wenn das Strömungsmeßgerät das voreingestellte Volumen einer jeden Fraktion mißt, ein Signal an die Schiebersteuerung abgegeben, welche den folgenden Betrieb steuert:

Jedes voreingestellte Volumen einer jeden Fraktion wurde derart vorbestimmt, daß die Reinheit und eine entsprechende Konzentration einer (a)- und einer (c)-Fraktion aufrechterhalten wird.

Zuerst wird die Abgabe einer (a)-Fraktion von der Unterseite der Säule und das Zuführen des Wassers oder der Beschickungslösung durch jeden Einlaß gleichzeitig durchgeführt. Wenn der Strömungsmengenmesser das voreingestellte Volumen einer (a)-Fraktion gemessen hat, wird ein Signal der Schiebersteuerung zugeführt, wodurch die Abgabe der (a)-Fraktion und die Zuführung von Wasser oder Beschickungslösung gleichzeitig abgestoppt werden und augenblicklich wird die (b)-Fraktion zurück air Oberseite der Säule über eine Pumpe ohne Zwischenspeicherung geführt. Nachdem das voreingestellte Volumen der (b)-Fraktion zurückgeführt wurde, wird die Ventilsteuerung wirksam, um die Rückfübung der (b)-Fraktion zu stoppen und die Abgabe der (c)-Fraktion wird ausgelöst. Weiterhin wird Wasser oder Beschickungs-

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lösung durch jeden Einlaß gleichzeitig eingeführt. Wenn danach das Strömungsmengenmeßgerät das voreingestellte Volumen der (c)-Fraktion gemessen wird, wird ein Signal der Ventilsteuerung zugeführt und die Abgabe der (c)-Fraktion und die Zuführung von Wasser oder Beschickungslösung werden gestoppt. Die (d)-Fraktion wird in die Säule auf die gleiche Weise zurückgeführt, und zwar zumindest, wenn das voreingestellte Volumen der (d)-Fraktion durch den Strömungsmesser gemessen wurde. Auf diese Weise wird ein Trennzyklus zugeführt, und die Schiebersteuerung beginnt den nächsten Zyklus und wiederholt den gleichen Betrieb in einer zyklischen Weise.

Es ist bevorzugt, den Fühler für die Flüssigkeitskonzentration in der von der Unterseite der Säule fortführenden Leitung anzuordnen, um die Konzentration der wandernden Trennzone und das Profil einer jeden Fraktion zu ermitteln, so daß das Volumen einer jeden Fraktion überwacht und eingestellt werden kann, um das Verfahren immer in einem Normalzustand zu halten.

Beispiel 1

Bie in Fig. 1 dargestellte zylindrische Säule 10 weist einen Durchmesser von 0,8 m und eine Länge von 10 m auf. Diese Säule ist mit einer Filterplatte 11 ausgerüstet, welche das Adsorbent trägt und zurückhält. In einer Entfernung von 1,75 m und 2,5 m von der Oberseite der Säule sind Einlasse W und R für das Wasser und die Beschickungslösung vorgesehen. Jeder Einlaß weist einen eigenen Solenoidschieber 18 und 19 auf. An den Enden der Einlaßleitungen sind Verteilungsdüsen eingebaut, um die Beschickungslösung

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und das Wasser der Säule getrennt zuzuführen. Am unteren Ende oder Boden der Säule ist eine Leitung mit einem Strömungsmengen- oder Strömungsratenmesser 12 verbunden, und diese Leitung führt zu einem Auslaßschieber 14 für die (a)-Fraktion (reich an Glukose), einem Auslaßschieber 15 für die (c)-Fraktion (reih an Fruchtzucker) und zu einem Schieber 16 zur Rückleitung über die Pumpe 17, und diese Rückleitung führt wieder zur Oberseite der Säule.

Der Strömungsmesser 12 zeigt an, wenn die Gesamtströmungsmenge ein vorbestimmtes Volumen erreicht, wodurch eine Schiebersteuerung 13 zu arbeiten beginnt.

Als Adsorbent wurde das Duolite C-2OX4 Kationenaustauscherharz (30 bis 50 mesh) in Calciumform verwendet, und zwar in einer Menge von 5 m eingefüllt, eingetaucht in entionisiertem Wasser. Die Speiselösung enthielt 50 Gew.-% Trockensubstanz, davon 42% Fruchtzucker, 55 % Glukose und 8% Oligosacharide. Die Säule wurde auf einer Temperatur von 60° C gehalten. Die Betriebsweise ist in Tabelle I veranschaulicht.

	Tabelle I	Am Meßgerät vorein gestelltes Volumen
Fraktion	Reihenfolge der Schieber öffnung	52O Liter
a	18, 14	1840 "
b	16	340 "
C	19, 15	1300 "
d	16

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Wenn die Ventile 18 und 14 offen sind, wird Wasser der Säule zugeführt und die (a)-Fraktion, die reich an Glukose ist, wird am unteren Ende der Säule abgeführt. Wenn der Strömungsmesser 12 die Menge von 520 Litern anzeigt, wird ein Signal der Schiebersteuerung 13 zugeführt, und dadurch wurden die Schieber 18 und 14 geschlossen und der Schieber 16 wurde gleichzeitig geöffnet. Dadurch wurde die (b)-Fraktian durch die Pumpe 17 abgepumpt und in die Säule zurückgeführt.

Nachdem 1840 Liter zurückgeführt wurden, wurde der Schieber 16 geschlossen und die Schieber 15 und 19 wurden geöffnet, um die (c)-Fraktion, die reich an Fruchtzucker ist,dadurch abzugeben, daß Rohmaterial, d. h. Beschickungslösung zugeführt wird. Wenn das Strömungsmengenmeßgerät 12 340 Liter anzeigt, wurd die Schiebersteuerung 13 geschaltet, um die Schieber 15 und 19 zu schließen und um den Schieber 16 zu öffnen, damit die (d)-Fraktion zur Oberseite der Säule zurückgeführt werden kann. Wenn 130o Liter der (d)-Fraktion zurückgeführt sind, wird der Schieber 16 geschlossen und die Schieber 14 und 18 werden für den nächsten Zyklus geöffnet, um das gleiche Verfahren zu wiederholen.

Bie Strömungsrate wurde auf 1,25 m /h eingestellt. Die Konzentrationsänderung der Strömung in der Säule wurde, wie es in der Fig. 2, I bis IV dargestellt ist, ermittelt. Die Betriebsergebnisse sind in Tabelle II dargestellt. Die Ausbeute an 96%igem Fruchtzucker betrug 557 kg pro Tag.

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	Tabelle	Volumen	II	Wasser	Trockensubstanz	Glukose (usw.)	kg/Tag
	Liter/Tag	Konzen	kg/Tag	Fruk tose	919	Total
	2,580	tration Gew.-%	1,585	666	0	1 ,585
Beschickung	3,840	50	3,840	0	17	0
Wasser	2,580	0	2,230	540	902	557
Fruktose (c)-Fraktion	3,840	20,	3,187	126		1,028
Glukose und Oligomere (a)-Fraktion		24,
Beispiel 2


r2
,4

Wie Fig. 3 zeigt, wurde ein System mit zwei Säulen im Beispiel 2 verwendet. Beide Säulen 110 und 20 hatten die gleichen Abmessungen wie die im Beispiel 1 und waren miteinander verbunden, um ein Umlaufsystem zu schaffen. Beide Säulen weisen Beschickungslösungseinlässe auf, die 3,8 m von der Oberseite der Säule angeordnet waren und Wassereinlässe in einem Abstand von 4,2m. Die Einlaßleitungen waren mit Schiebern 119, 29, 118 und 28 verbunden.

In der Figur entsprechen die Teile mit den Bezugsziffern 111 bis 117 den Teilen, die in Fig. 1 mit 11 bis 17 bezeichnfet sind. 21 ist eine Filterplatte und 24 ein Schieber für den (a)-Fraktionsauslaß, 25 ein Schieber für den (c)-Fraktionsauslaß und 26 ein Umlaufschieber. Bei diesem Ausführungsbeispiel wurde ein Anionenaustauscherharz Amberlite IRA-411 in Chloridform mit einer Größe von 30 bis 40 mesh verwendet. 5 m Harz wurde in jede Säule gepackt.

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Die Beschickungslösung bestand aus 50 Gew.-% Trockensubstanz eines Stärkezuckers mit hohem Malzzuckergehalt, der durch Betaamylase vetrzuckert wurde. Der Zuckergehalt umfaßt 6,1 % Glukose, 39,0% Malzzucker, 14,5% Maltotriose und an Dextrin-Bestandteilen und anderen Elementen 40,4%. Als Desorbent wurde entionisiertes Wasser verwendet. Die Strömungsrate wurde auf 1,5 m /h eingestellt. Die Temperatur wurde auf 60° C gehalten.

Das System wurde, wie in Tabelle III angegeben, betätigt.

Tabelle III

Fraktion	Säule 20	geöffneter Schieber	29,	26	durch Strömungs
Säule 110	d		29,	24, 118	mengenmesser ein- crestelltes Volumen
C	a	115,	29,	26	160 Liter
C	b	115,	26		680 "
C	b	115,	119	, 116	160
d	C	116,	119	, 114, 28	2000 "
d	C	25,	119	, 116	160 "
a	C	25,	26		680
b	d	25,		160
b	116,	2000 "

Die Betriebsweise war die gleiche wie die beim Beispiel 1, mit Ausnahme einer gewissen Verkomplizierung durch eine Verdoppelung einer jeden Fraktion. Die Betriebsergebnisse sind in Tabelle IV dargestellt. Die Trennung eines Syrups

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geringer Viskosität besteht aus Dextrinmaltose mit einer verhältnismäßig hohen Konzentration, was klar herausgestellt wird.

Tabelle IV

Volumen Wasser Trockensubstanz kg/Tag

L/Tag Gew.-% kg/Tag GIu- Malto- Malto- Dextrin Total

kose se triose

Beschik-

kung 12,0OO 50 7,374 182 3,145 1,069 2,978 7,374 Wasser 8,160 0 8,160 -

Maltose
als

Hauptkompo
nente 12,000 31,9 8,795 172 2,925 962 124 4,183 (C)-Fraktion

Dextrin

(a)-Fraktion 8,160 32,4 6,739 10 220 107 2,854 3,191

Beispiel 3

Wie Fig. 4 zeigt, war die verwendete Säule die gleiche, wie sie in Fig. 1 dargestellt wurde, und zwar auch mit den gleichen Abmessungen und wies Einlasse 2,5 m und 7,5 m von der Oberseite entfernt auf. Der obere Einlaß wies Solenoidschieber 218 und 219 auf und diente für Wasser und Beschikkungslösung, und der untere Einlaß war ebenfalls für Beschickungslösung gedacht und wies einen Solenoidschieber 229 auf.

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In Pig. 4 sind mit 210 bis 217 die gleichen Teile gekennzeichnet, die in Fig. 1 mit 10 bis 17 bezeichnet sind. Mit 229 ist ein Beschickungseinlaßschieber gekennzeichnet. Die Beschickungslösung und die anderen Betriebsbedingungen waren die gleichen wie beim Beispiel 1. Bei diesem Beispiel war jedoch das Verhältnis von Beschickungslösung zu Wasser nicht das gleiche wie bei Beispiel 1 und die Wassermenge, die bei einem Zyklus verwendet wurde, wurde von 520 Liter auf 430 Liter vermindert, und die Menge der Beschickungslösung wurde von 340 Liter auf 430 Liter erhöht.

Die Betriebsweise war die gleiche wie im Beispiel 1, mit der Ausnahme, daß die (a)-Fraktion in zwei Stufen behandelt wurde, wie es Tabelle V zeigt. Die Betriebsergebnisse sind in Tabelle VI dargestellt.

Die Ausbeute an 92%iger Fruktose betrug 720 kg/Tag und der Wasserverbrauch wurde vermindert.

Tabelle V

Fraktion	Reihenfolge der Schieber öffnung	am Strömungsmengenmesser voreingestelltes Volumen
a	218, 214	90 Liter
a	218, 214	430 "
b	216	1,920 "
C	219, 215	340
d	216	1,350 "

809850/072A "²²~

	Tabelle VI	Wasser	Trockensubstanz kg/Tag	1,116	usw. Total
Volumen	Konzen	kg/Tag	Fruktose Glukose	0	1 ,925
Liter/Tag	tration Gew.-%	1 ,925	809	57	0
Beschik- kung 3,124	50	3,124	0	1 ,059	7 20
Wasser 3,124	0	2,082	663	1 ,205
Fruktose _{2 513} (c)-Fraktion	25,8	2,967	146
Glukose und Oligomere _{3 735} (a)-Fraktion	28,7

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Leerseite

Claims

MÜLLER-BORE - DEUFEL · SCHÖN · IIERTEL PAIESTAIfWiI1TE 9 Q 0 O 7 0 1 DR. WOLFGANG MÜLLER-BORE (PATENTANWALTVON 1927- 197S) DR. PAUL DEUFEL. DIPL.-CHEM. DR. ALFRED SCHÖN. DIPL.-CHEM. WERNER HERTEL, D1PL.-PHYS. S 3146-Hl/Gei. SANMATSU KOGYO, LTD., Tokyo / Japan Chromatographisches Trennverfahren Patentansprüche

1. Verfahren zur chromatographischen Trennung einer jeden der löslichen Komponenten einer Beschickungslösung, die als Hauptkomponenten eine Komponente A enthält, von einer Feststoffadsorben, welche eine Ionenaustauscherwirkung oder Molekularsiebwirkung ausübt, weniger adsorbiert wird und eine andere Komponente B, welche selektiv adsorbiert wird, wobei die Adsorptionsfähigkeit dieses Adsorben dadurch wieder hergestellt wird, daß selektiv adsorbierte Komponenten verschoben werden, dadurch gekennzeichnet, daß aufeinanderfolgend die Beschickungslösung und ein Desorbent in eine Säule eingeführt werden, die mit dem Feststoff-Adsorbent gefüllt ist, daß die Ausströmung am unteren Ende der Säule in einem Betriebszyklus

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in vier Fraktionen unterteilt wird, die im folgenden umfassen;

a) eine Fraktion, die reich an der Komponente A ist,

b) eine verunreinigte Fraktion, die beide Komponenten A und B enthält, wobei jedoch beim Durchlauf deren Konzentration an der Komponente B zunimmt,

c) eine Fraktion, die reich an der Komponente B ist und

d) eine verdünnte Fraktion vom Hinterflankenabschnitt der Fraktion (c), die zum Vorderflankenabschnitt

der Fraktion (a) in nächsten Betriebszykius verläuft, daß die Fraktionen (b) und (d) zur Oberseite der Säule augenblicklich zurückgeführt werden und daß eine frische Beschickungslösung oder frisches Desorbent der Säule durch eine vorbestimmte Stellung in der Säule während des Ausströmens der Fraktionen (a) oder (c) zugeführt werden und daß die Fraktionen (a) und (c) getrennt gewonnen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die frische Beschickungslösung der Säule an einer Stelle der Säule zugeführt wird, die an der Stelle oder dicht bei der Stelle liegt, an der die Flüssigkeitszusaramensetzung in der Säule eine maximale Konzentration oder ein maximales Verhältnis der Komponenten A zu B in der Flüssigkeitszusammensetzung hat, die im wesentlichen gleich demjenigen Wert der Beschickungslösung ist, wobei dies während des Ausströmens der Fraktion (a) oder (c) erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß frisches Desorbent der Säule an einer Stelle zugeführt wird, die an dem Punkt oder dicht an dem Punkt liegt, an dem die Flüssigkeitszusammensetzung in der Säule die geringste Konzentration während des Ausströmens der Fraktion (a) oder(c) hat.

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4. Verfahren zur chromatographischen Trennung einer jeden der löslichen Komponenten einer Beschickungslösung, die als Hauptkomponenten eine Komponente A aufweist, die relativ wenig von einem Feststoffadsorben adsorbiert wird, der eine Ionenaustauscher- oder Molekularsiebwirkung hat und eine andere Komponente B, welche selektiv durch diesen Feststoffadsorben adsorbiert wird, wobei die Adsorptionsfähigkeit des Feststoffadsorbens durch eine Verschiebung der selektiv adsorbierten Komponente wieder hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß aufeinanderfolgend die Beschickungslösung und ein Desorbens in ein Umlaufsystem eingeführt wird, welches eine Reihe von Säulen aufweist, von denen jede mit dem Feststoffadsorbens gefüllt ist, daß der Abfluß vom Boden der entsprechenden Säule in vier Fraktionen unterteilt wird, die die folgenden Teile umfassen;

a) eine Fraktion, die reich an der Komponente A ist,

b) eine verunreinigte Fraktion, die sowohl die Komponente A als auch die Komponente B enthält, wobei

beim Durchlauf die Konzentration der Komponente B zunimmt,

c) eine Fraktion, die reich an der Komponente B ist und

d) eine verdünnte Fraktion vom Hinterflankenabschnitt der Fraktion (c) und vom Vorderflankenabschnitt der Fraktion (a) des nächsten Betriebszyklus,

daß die Fraktionen (b) und (d) augenblicklich von jeder Säule einer nachfolgenden Säule zugeführt wird, daß eine frische Lösung oder frisches Desorbent dem Umlaufsystem an einer vorbestimmten Lage im System während des AbfHeßens der Fraktion (a) oder (c) zugeführt wird und daß diese Fraktionen (a) und (c) getrennt aufgefangen werden.

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5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die frische Beschickungslösung dem Umlaufsystem an einer Stelle im System zugeführt wird, die an dem Punkt oder dicht bei dem Punkt liegt, bei dem die Flüssigkeitszusammensetzung im System eine maximale Konzentration oder ein Verhältnis der Komponenten A zu B in der Flüssigkeitszusammensetzung hat, deren Werte im wesentlichen gleich denjenigen der Beschickungslösung während des Abflusses der Fraktionen (a) oder (c) sind.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß frisches Desorbent an einer Stelle im System zugeführt, die an dem Punkt oder dicht bei dem Punkt liegt, bei welchem die FlüssigkeitszusaTunensetzung in dem System die niedrigste Konzentration während des Abflusses der besagten Fraktion (a) oder (c) hat.

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