SIMULATED MOVING BED (SMB) - A POWERFUL TOOL FOR CONTINUOUS PURIFICATION OF XYLITOL

Význam tématu

Xylitol je významný cukerný alkohol s využitím v potravinářství a farmaceutickém průmyslu. Separace a čištění z biotechnologických zdrojů vyžaduje efektivní metody s vysokou výtěžností. Simulované průtočné vrstvené chromatografie (SMB) nabízí kontinuální proces, který snižuje spotřebu elučního činidla a zvyšuje produktivitu ve srovnání s klasickou dávkovou chromatografií.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo optimalizovat a aplikovat SMB chromatografii pro purifikaci xylitolu z fermentačního moku získaného konverzí xylozy kvasinkou rodu Candida. Studie poskytuje podrobný popis nastavení procesu, determinuje klíčové parametry a porovnává výtěžnost s dávkovou metodou, přičemž zdůrazňuje možnosti průmyslového využití.

Použitá metodika a instrumentace

• Chromatografický systém AZURA Lab SMB se čtyřmi multipozicními ventily a pumpami P 4.1S
• Řízení průtoku pomocí dvou CORI-Flow M13, temperování v SMB pieci
• Osm separačních kolon Eurokat Ca (150 × 20 mm, 25–56 µm), analytické kolony Eurokat Ca (300 × 8 mm, 10 µm)
• Softwarová optimalizace procesu pomocí PurityChrom MCC
• Rychlá analytická metoda pro stanovení složek fermentačního moku

Hlavní výsledky a diskuse

• Optimální teplota separace byla stanovena na 50 °C
• Při 1:2 ředění fermentačního moku bylo dosaženo téměř základního rozlišení xylitolu a mannitolu
• Po šesti cyklech SMB se v extraktu dosáhlo 100 % čistoty xylitolu a 100 % návratnosti
• Produktivita procesu dosáhla 1,8 g/h xylitolu, což představuje sedminásobné zvýšení oproti dávkové chromatografii

Přínosy a praktické využití metody

• Kontinuální provoz umožňuje vyšší průtok a ekonomičtější spotřebu eluentu i chromatografického náplně
• Proces je robustní vůči kolísání koncentrace substrátu a snadno škálovatelný
• Možnost integrace do výrobních linek pro biotechnologickou přeměnu xylozy

Budoucí trendy a možnosti využití

• Další zvýšení koncentrace vstupního moku bez ztráty kvality separace
• Aplikace SMB pro purifikaci dalších bioalkoholů a cukerných derivátů
• Automatizace a inline monitorování kvality produktu

Závěr

SMB chromatografie představuje efektivní řešení pro kontinuální čištění xylitolu s vysokou čistotou a výtěžností. Vyšší produktivita a nižší provozní náklady činí tento proces atraktivním pro průmyslový provoz, přičemž metoda vykazuje značný potenciál dalšího rozvoje a aplikací.

Reference

• Krauke Y., Benkhäuser C., Lübbert M., Monks K. Simulated moving bed (SMB) – a powerful tool for continuous purification of xylitol. KNAUER Wissenschaftliche Geräte GmbH, Application Note VFD0157.
• European Union’s Seventh Framework Programme, grant agreement no FP7-KBBE-2013-7-613802.
• KNAUER Wissenschaftliche Geräte GmbH. Application Note VFD0151: Analytical sugar system.