В производстве процесс имитации движущегося слоя (SMB) представляет собой высокотехнологичный процесс для реализации хроматографического разделения. Он используется для отделения одного химического соединения или одного класса химических соединений от одного или нескольких других химических соединений.для получения значительных количеств очищенного или обогащенного материала по более низкой цене, чем можно было бы получить с помощью простой (периодической) хроматографии. Он не может обеспечить какое-либо разделение или очистку, которые не могут быть выполнены простой очисткой на колонке. Процесс довольно сложный. Единственное преимущество, которое он дает хроматографической очистке, заключается в том, что он позволяет производить большие количества высокоочищенного материала при значительном снижении затрат. Снижение затрат происходит в результате: использования меньшего количества среды для хроматографического разделения, стационарной фазы., непрерывная и высокая производительность, а также снижение потребности в растворителях и энергии. Эти улучшенные экономические характеристики достигаются за счет расположения клапана и колонны, которое используется для неограниченного удлинения стационарной фазы и позволяет вносить в процесс очень высокие нагрузки растворенных веществ.
В традиционной методике производственной хроматографии с движущимся слоем подача сырья и извлечение аналита являются одновременными и непрерывными, но из-за практических трудностей с непрерывно движущимся слоем была предложена технология имитации движущегося слоя. В методе имитации движущегося слоя вместо перемещения слоя входное отверстие для подачи, вход для растворителя или элюента, а также желаемый выход продукта и нежелательные положения выхода продукта перемещаются непрерывно, создавая впечатление движущегося слоя с непрерывным потоком твердых частиц и непрерывный поток жидкости в направлении, противоположном направлению твердых частиц. [1] [2]
Хроматография с истинным движущимся слоем (TMBC) - это только теоретическая концепция. Его имитация, SMBC , достигается за счет использования множества последовательно соединенных колонн и сложной конструкции клапанов, которая обеспечивает поток исходной смеси и растворителя, а также исходный « элюент » или «десорбент» в любой колонне. Клапанного и трубопроводы устройства и заранее определенный контроль их можно переключать через регулярные промежутки времени ввод образца в одном направлении, ввод растворителя в том же направлении , но в другом месте в непрерывном цикле, в то время как изменение быстрый продукт и медленный продукт позиции взлетно также двигаться в том же направлении, но в разных относительных точках внутри цикла. [3]
В [3] поясняется, что преимуществом SMBC является высокая производительность, поскольку система может быть почти непрерывной, а его недостатком является то, что она выполняет только одну резку смесей. Таким образом, он хорошо подходит для разделения бинарной смеси. С помощью нескольких фракций, аналогично ряду дистилляционных колонн, можно выделить несколько соединений из смеси, состоящей из более чем двух соединений. Что касается эффективности, он сравним с простой методикой хроматографии, такой как непрерывная дистилляция с периодической дистилляцией .
Строительство
В частности, система SMB имеет две или более идентичных колонны, которые соединены с насосом подвижной фазы и друг с другом с помощью многопортового клапана. Сантехника настроена таким образом, что:
- а) все колонны будут соединены последовательно, образуя единую непрерывную петлю;
- б) обычно между каждой колонной предусмотрены четыре технологических потока: входящая сырьевая смесь, выходящий очищенный быстрый компонент, выходящий очищенный медленный компонент и входящий растворитель или элюент;
а также
- c) каждый технологический поток (два входа и два выхода) будет идти в одном направлении через заданное время (время шага).
Преимущества
SMB обеспечивает более низкую стоимость производства за счет меньшего объема колонки, меньшего количества среды для хроматографического разделения («насадка» или «неподвижная фаза»), использования меньшего количества растворителя и энергии, а также гораздо меньших затрат труда.
В промышленных масштабах хроматографический сепаратор SMB работает непрерывно, требуя меньше смолы и растворителя, чем периодическая хроматография. Непрерывная работа облегчает управление операциями и интеграцию в производственные предприятия.
Недостатки
Недостатками SMB являются более высокие инвестиционные затраты по сравнению с операциями с одной колонкой, более высокая сложность, а также более высокие затраты на обслуживание. Но эти недостатки эффективно компенсируются лучшим выходом и гораздо меньшим расходом растворителя, а также гораздо более высокой производительностью по сравнению с простым периодическим разделением.
Для очистки, в частности выделения промежуточного отдельного компонента или фракции из многокомпонентной смеси, SMB не так идеально подходит. Обычно один SMB отделяет друг от друга только две фракции, но серия или «цепочка» SMB может выполнять несколько разрезов и очищать один или несколько продуктов от многокомпонентной смеси. SMB плохо подходит для градиентов растворителей. Очистка в градиенте растворителя может быть предпочтительной для очистки некоторых биомолекул. Методом непрерывной хроматографии для преодоления ограничения двух фракций и применения градиентов является многоколоночная противоточная очистка в градиенте растворителя (MCSGP). [4]
Приложения
В эксклюзионной хроматографии , где процесс разделения управляется энтропией , невозможно увеличить разрешение, достигаемое колонкой, за счет градиентов температуры или растворителя. Следовательно, для такого разделения часто требуется SMB, чтобы увеличить полезную разницу во времени удерживания между разделяемыми молекулами или частицами. SMB также очень полезен в фармацевтической промышленности, где разделение молекул, имеющих разную хиральность, необходимо проводить в очень большом масштабе. Для очистки фруктозы , например, в кукурузном сиропе с высоким содержанием фруктозы , или аминокислот, биологических кислот и т.д. в промышленном масштабе используется хроматография с имитируемым движущимся слоем, чтобы улучшить экономические показатели производства.
Смотрите также
Рекомендации
- ^ Байи, М. и Никуд, Р.-М. (LSGC-ENSIC, 1, rue Grandville, 54001 Nancy и SEPAREX, 5, rue Monod, 54250, Champigneulle, Франция): смоделированный движущийся слой: мощный процесс очистки
- ^ Рива, С и Штольц, JF (Национальный институт Санте и де ла отборный MEDICALE (Франция)) (1993). Биотехнология белков крови - очистка, клиническое и биологическое применение . Джон Либби Евротекст. ISBN 2-7420-0007-0.CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
- ^ «Что такое хроматография с имитацией движущегося слоя (хроматография SMB)?» (PDF) . Проверено 7 мая 2008 года .
- ^ «Непрерывные процессы полировки: MCSGP» (http) . Проверено 8 августа 2016 года .