The continuous separation of a glucose and fructose aqueous mixture was experimentally performed by a simulated moving bed adsorber packed with the $Ca^{++}$ ion form of ion exchange resin. In the SMB system, the continuous counter-current contact of liquid phase with the solid adsorbent was simulated by advancing inlets and outlets of liquid phase against the fixed adsorption beds without actual movement of the solid phase.
Equilibrium constants and kinetic parameters were determined from the chromatographic measurements. The equilibrium constants of glucose and fructose were 0.123 and 0.310, respectively and the effective overall mass transfer resistances could be represented with the velocity dependence. The estimated values could be successfully used to estimate the phenomena in the chromatographic column and also the performance of the SMB system.
The more realistic plate model with a velocity dependent mass transfer resistance was used to estimate the performance of the SMB system. The suggested model could accurately predict the phenomena in the SMB system and the theoretical concentration profiles were well agreed with the experimental profiles in this present work.
Various operating conditions, such as the eluent flow rate, a margin α, column configuration and total column numbers, were tested to find the optimal condition on the separation of glucose and fructose in the SMB system. Among those, effects on eluent flow rate and column configuration had shown little sensitivity, while the total column number was the important variable with respect to the complexity of the operation and the additional cost of the nuit.
Under properly selected conditions, the purity of 86% to 99% and the recovery of 74% to 98% could be obtained.
칼슘이온 교환 수지가 충진된 의사 향류 흡착계 (Simulated counter-current system)을 이용하여 포도당과 과당의 연속적인 분리를 실험으로 수행하였다. 본 실험에서는 소위 Simulated moving-bed system (SMB)으로 불리우는 분리공정과 같은 조건으로서, 실제로는 고정상의 이동이 없지만 고정된 bed에 대하여 이동상의 출입구를 이동상이 흐르는 방향을 따라 일정한 시간간격을 두고 이동시켜 감으로써 이동상과 고정상간의 연속적인 향류접촉을 유발시키는 방법으로 분리를 이루었다.
포도당과 과당의 등온 흡착곡선은 고농도에서 까지도 선형이므로 본 실험에 필요한 매개변수들은 Moment analysis 에 의하여 구했으며 그 결과 포도당과 과당의 흡착 평형상수들은 각각 0.310 과 0.123 의 값을 갖음을 알았고 총괄 물질전달 계수들은 이동상의 속도에 따라 영향을 받는다는 것을 알았다. 기초실험에서 얻어진 매개변수 값들은 column 내부의 현상들 및 SMB system의 성능을 평가하는데 사용되었다. 속도에 의존하는 물질전달 저항이 고려된 보다 현실적인 모델식을 제시하였고 이로부터 SMB system 의 성능을 보다 정확하게 예측할수 있었다.
Eluent flow rate, column의 구성, 매개변수 α 및 SMB system 내의 전체 길이는 일정하도록 하고 column의 수를 바꾸는 등 여러가지 조건하에서 실험을 진행하고 제시된 모델식에 의한 SMB system 내부에서의 농도곡선은 같은 조건하에서 수행된 실험치와 잘 일치함을 보여주었다. Eluent flow rate 이나 column의 구성에는 SMB의 성능 에는 별다른 영향을 미치지 못하였으나 사용되는 column의 수를 줄였을 때는 다른조건에서의 분리성능보다는 좋은성과를 얻을수 없었지만 실험을 수행하는 작업이 비교적 간단해짐으써 생산물의 조건이 까다롭지 않다면 SMB를 구성하는 column의 수를 줄이는 것이 바람직함을 알 수 있었다.
결과적으로 적당한 조건하에서 수행된 분리는 순도를 86 % 에서 부터 99 % 까지 얻을수 있었으며 회수율은 74 % 에서 98 % 까지 가능 하였다.
