Development of a three-zone simulated moving bed process based on partial-discard strategy for continuous separation of valine from isoleucine with high purity, high yield, and high product concentration

Abstract

The issue of separating valine from isoleucine has been a major concern in the biotechnological process for production of valine. To address this issue, an optimal three-zone simulated moving bed (SMB) process for continuous separation of valine was developed in this study. It was first found that an AmberchromCG161C resin was highly suitable for the adsorbent of such SMB process. The adsorption isotherm and mass-transfer parameters of valine and isoleucine on the Amberchrom-CG161C adsorbent were then determined through multiple frontal experiments. The determined parameters were used in the next stage of optimizing the SMB for valine separation, which was performed on the basis of genetic algorithm. For the optimized SMB process, a partial-discard strategy was applied to the raffinate port in order to make a further improvement in the valine product concentration. Finally, the optimized SMB based on the partial-discard strategy was tested experimentally using the self-assembled SMB equipment. The experimental results showed that the developed process in this study was highly effective in continuous separation of valine from isoleucine while ensuring the attainment of high product concentration. The experimental data for the SMB effluent histories and the SMB column profiles were also in close agreement with the model predictions. (c) 2013 Elsevier Ltd. All rights reserved.이소레우신으로부터 발린을 분리하는 쟁점은 발린의 생산을 위한 생물 공학적 처리에 주된 관심사였다. 이 쟁점을 다루기 위해, 발린의 연속 분리법을 위한 최적 3영역 모사 이동층 (SMB) 프로세스는 이 연구에서 개발되었다. Amberchrom-CG161C 수지가 대단히 그와 같은 SMB 프로세스의 흡착제에 적합했다는 것이 첫째로 발견되었다. Amberchrom-CG161C 흡착제 위의 발린과 이소레우신의 흡착 작용 등온선과 대량 이동 파라미터는 그리고 나서 다중 정면 실험으로 결정되었다. 결정된 매개변수는 발린 분리에 대하여 SMB을 최적화하는 다음 단계에서 사용되었며, 그것은 유전자 알고리즘을 기초로 하여 수행되었다. 최적화된 SMB 프로세스를 위해, 부분적 폐기 전략은 발린 생성물 농도의 추가적 향상 하기 위해 라피네이트 포트에 적용되었다. 마침내, 부분적 폐기 전략을 기반으로 하는 최적화된 SMB은 자동 조립식 SMB 장비를 사용하여 실험적으로 시험되었다. 높은 생성물 농도의 달성을 보증하는 동안 이 연구의 고도로 발달한 과정이 이소레우신으로부터 발린의 연속 분리법에 대단히 효과적이었다는 것을 실험 결과는 보여주었다. SMB 유츌액 역사와 SMB 열 프로필에 대한 실험 데이터는 모델 예측과 밀접하게 일치하여 또한 있었다.