COMSOL软件在枸杞多糖超滤膜生物反应器中膜阻塞模型构建中的应用

作     者：王博 罗方 孙彦招 胡静雯 刘俊妙 WANG Bo;LUO Fang;SUN Yan-Zhao;HU Jing-Wen;LIU Jun-Miao

作者机构：浙江药科职业大学制药工程学院宁波315100 湖北文理学院汽车与交通工程学院襄阳441053 

出 版 物：《应用化学》 (Chinese Journal of Applied Chemistry)

年 卷 期：2022年第39卷第12期

页      面：1912-1919页

学科分类：0710[理学-生物学] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 081704[工学-应用化学] 07[理学] 0817[工学-化学工程与技术] 08[工学] 070302[理学-分析化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0703[理学-化学] 0702[理学-物理学] 

基　　金：浙江省教育厅一般科研项目(No.Y202045027) 宁波市自然科学基金项目(No.2019A610371) 浙江医药高等专科学校校级课题(No.2019011) 浙江省大学生科技创新活动计划(新苗人才计划No.2019R458004)资助 

主　　题：COMSOL软件 枸杞多糖 超滤膜 生物反应器 膜阻塞 

摘      要：基于聚砜中空纤维超滤膜分离技术精制枸杞多糖(Lycium barbarum polysaccharide),通过COMSOL软件对枸杞多糖膜阻塞逆流提取及超声设备参数进行修正,获得更优的纯化工艺。采用微波-超声法提取枸杞多糖,并利用聚砜中空纤维超滤膜对枸杞多糖进行分离,采用单因素分析及正交实验考察枸杞多糖提取和分离过程中的重要参数,通过COMSOL软件对重要膜阻塞参数进行修正。结果表明,枸杞多糖提取较优工艺条件为:提取温度50~70℃之间,超声功率50 W,固液比例1∶8~1∶12(mg∶mL),提取时间40~60 min;当超滤膜截留相对分子质量为1×10~4时,膜通量较好;正交实验结果表明,膜通量与料液温度关系最大,其次是膜pH值和分离操作压;COMSOL软件对枸杞多糖连续逆流提取设备进行仿真计算,结果发现与全封闭叶片相比,开孔叶片能够显著降低溶剂短路现象,使得最低流速提升高达65倍。基于COMSOL软件数据修订,枸杞多糖分离效率得到大幅度提升,为枸杞多糖工业化生产提供必要的数据积累。