擴張床的建模優(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,擴張床技術(shù)憑借操作簡便、成本低及易于集成化的特點,成為分離純化領(lǐng)域中一項重要的技術(shù)。而在擴張床的發(fā)展中,除了開發(fā)適于擴張床的吸附介質(zhì)外,另一個最受關(guān)注的就是對擴張床流體動力學(xué)和吸附性能的建模研究,利用模型對分

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,最終有一個高效的分離純化效果。
　　到目前為止,擴張床吸附分離的建模研究發(fā)展還較為緩慢,而且主要針對的領(lǐng)域是生物制品的分離純化過程,而對于天然產(chǎn)物,尤其是中藥的分離純化則一直缺乏較為合理的,可以對實際操作進(jìn)行有效指導(dǎo)的數(shù)學(xué)模型,這也限制了擴張床技術(shù)的工程放大研究。本文結(jié)合擴張床技術(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)首先對擴張床的建模和優(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、流體流動研究和吸附動力學(xué)研究的幾個基本模型和模型求解方法,建立了擴張床分離純化的一個普適模型,并用正交配置法進(jìn)行了求解。
　　(3)簡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)敘述了此算法的實現(xiàn)過程,

4、將其用在擴張床吸附菊粉酶的研究上,結(jié)果證明此算法可達(dá)到對模型進(jìn)行優(yōu)化的目的。
　　(4)以用于中藥分離純化的擴張床系統(tǒng)為研究對象,考察了擴張床床層的擴張?zhí)匦院洼S向分散。根據(jù)用于中藥提取液特性的擴張床吸附介質(zhì)的特點,確定了吸附劑顆粒終速度的計算方法。并重新確定了 Richardson-Zaki方程中 n值的計算公式。為中藥擴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,對模型求