擴(kuò)張床的建模優(yōu)化研究及其在中藥分離純化上的應(yīng)用.pdf

1、在一些生物制品、天然產(chǎn)物制品等的生產(chǎn)過程中,往往都需要一個(gè)下游的分離純化步驟,因此大大增加了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本,這就要求人們開展相關(guān)研究工作,來降低成本。近年來,一些現(xiàn)代高新技術(shù)不斷被應(yīng)用到分離純化中來,大大促進(jìn)了相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。其中,擴(kuò)張床技術(shù)憑借操作簡(jiǎn)便、成本低及易于集成化的特點(diǎn),成為分離純化領(lǐng)域中一項(xiàng)重要的技術(shù)。而在擴(kuò)張床的發(fā)展中,除了開發(fā)適于擴(kuò)張床的吸附介質(zhì)外,另一個(gè)最受關(guān)注的就是對(duì)擴(kuò)張床流體動(dòng)力學(xué)和吸附性能的建模研究,利用模型對(duì)分

2、離純化過程進(jìn)行模擬,這樣就可得到更優(yōu)的操作條件,最終有一個(gè)高效的分離純化效果。
　　到目前為止,擴(kuò)張床吸附分離的建模研究發(fā)展還較為緩慢,而且主要針對(duì)的領(lǐng)域是生物制品的分離純化過程,而對(duì)于天然產(chǎn)物,尤其是中藥的分離純化則一直缺乏較為合理的,可以對(duì)實(shí)際操作進(jìn)行有效指導(dǎo)的數(shù)學(xué)模型,這也限制了擴(kuò)張床技術(shù)的工程放大研究。本文結(jié)合擴(kuò)張床技術(shù)在生物制品領(lǐng)域的最新發(fā)展水平和方向,進(jìn)行了擴(kuò)張床用于中藥分離純化的建模研究,獲得了一些研究結(jié)果。本文的主

3、要工作如下:
　　(1)首先對(duì)擴(kuò)張床的建模和優(yōu)化研究進(jìn)展及其在中藥分離純化上的應(yīng)用進(jìn)行了綜述,總結(jié)了現(xiàn)階段研究的局限性和可能的發(fā)展方向。
　　(2)對(duì)于分離純化過程,詳細(xì)論述了其中吸附平衡研究、流體流動(dòng)研究和吸附動(dòng)力學(xué)研究的幾個(gè)基本模型和模型求解方法,建立了擴(kuò)張床分離純化的一個(gè)普適模型,并用正交配置法進(jìn)行了求解。
　　(3)簡(jiǎn)介了幾種用于分離純化過程模型優(yōu)化的算法。并選取了粒子群算法做研究,詳細(xì)敘述了此算法的實(shí)現(xiàn)過程,

4、將其用在擴(kuò)張床吸附菊粉酶的研究上,結(jié)果證明此算法可達(dá)到對(duì)模型進(jìn)行優(yōu)化的目的。
　　(4)以用于中藥分離純化的擴(kuò)張床系統(tǒng)為研究對(duì)象,考察了擴(kuò)張床床層的擴(kuò)張?zhí)匦院洼S向分散。根據(jù)用于中藥提取液特性的擴(kuò)張床吸附介質(zhì)的特點(diǎn),確定了吸附劑顆粒終速度的計(jì)算方法。并重新確定了 Richardson-Zaki方程中 n值的計(jì)算公式。為中藥擴(kuò)張床吸附過程的建模研究打下了基礎(chǔ)。
　　(5)以中藥梔子為例,建立了用于中藥分離純化的數(shù)學(xué)模型,對(duì)模型求