Имитация движущейся кровати

В производстве процесс имитации подвижного слоя (SMB) представляет собой высокотехнологичный процесс для реализации хроматографического разделения. Он используется для разделения 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 стоимости, чем можно было бы получить с помощью простой (пакетной) хроматографии. Он не может обеспечить никакого разделения или очистки, которые не могут быть выполнены простой колоночной очисткой. Процесс довольно сложен. Единственное преимущество, которое он дает хроматографической очистке, заключается в том, что он позволяет производить большие количества высокоочищенного материала по значительно более низкой стоимости. Снижение стоимости достигается в результате: использования меньшего количества хроматографической разделительной среды неподвижной фазы , непрерывной и высокой скорости производства и снижения потребности в растворителе и энергии. Это улучшенное экономическое исполнение достигается за счет клапанно-колоночной компоновки, которая используется для неограниченного удлинения неподвижной фазы и допускает очень высокие нагрузки растворенного вещества в процессе.

В обычной технике подвижного слоя производственной хроматографии вход подачи и извлечение аналита происходят одновременно и непрерывно, но из-за практических трудностей с непрерывно движущимся слоем была предложена техника имитируемого движущегося слоя. В технике имитируемого движущегося слоя вместо перемещения слоя непрерывно перемещаются вход подачи, вход растворителя или элюента и желаемый выход продукта и нежелательные позиции выхода продукта, создавая впечатление движущегося слоя с непрерывным потоком твердых частиц и непрерывным потоком жидкости в противоположном направлении твердых частиц. ^{[1] [2]}

В частности, система SMB имеет две или более идентичных колонн, которые соединены с насосом подвижной фазы и друг с другом многопортовым клапаном. Трубопроводная система сконфигурирована таким образом, что:

а) все колонны будут соединены последовательно, образуя единый непрерывный контур;

б) как правило, между каждой колонной будут предусмотрены четыре технологических потока: входящая исходная смесь, выходящий очищенный быстрый компонент, выходящий очищенный медленный компонент и входящий растворитель или элюент;

и

в) каждый технологический поток (два входа и два выхода) будет двигаться в одном направлении по истечении заданного времени (времени шага).

Технология SMB обеспечивает более низкую себестоимость продукции, поскольку требует меньшего объема колонки, меньшего количества хроматографической разделительной среды («насадки» или «стационарной фазы»), использует меньше растворителя и меньше энергии, а также требует гораздо меньше труда.

В промышленных масштабах хроматографический сепаратор SMB работает непрерывно, требуя меньше смолы и растворителя, чем пакетная хроматография. Непрерывная работа облегчает контроль работы и интеграцию в производственные установки.

Недостатками SMB являются более высокие инвестиционные затраты по сравнению с операциями с одной колонной, более высокая сложность, а также более высокие расходы на обслуживание. Но эти недостатки эффективно компенсируются лучшим выходом и гораздо меньшим потреблением растворителя, а также гораздо более высокой производительностью по сравнению с простыми пакетными разделениями.

Для очистки, в частности, выделения промежуточного отдельного компонента или фракции из многокомпонентной смеси, SMB не так идеально подходит. Обычно один SMB разделяет только две фракции друг от друга, но серия или «поезд» SMB может выполнять множественные разрезы и очищать один или несколько продуктов из многокомпонентной смеси. SMB не всегда подходит для градиентов растворителей. Очистка градиентом растворителя может быть предпочтительной для очистки некоторых биомолекул. Метод непрерывной хроматографии для преодоления предела двух фракций и применения градиентов — это многоколоночная противоточная очистка градиентом растворителя (MCSGP). ^[3]

В гель-хроматографии , где процесс разделения управляется энтропией , невозможно увеличить разрешение, достигаемое колонкой, с помощью градиентов температуры или растворителя. Следовательно, эти разделения часто требуют SMB, чтобы расширить полезные различия во времени удерживания между разделяемыми молекулами или частицами. SMB также очень полезен в фармацевтической промышленности, где разделение молекул с различной хиральностью должно быть выполнено в очень больших масштабах. Для очистки фруктозы , например, в кукурузном сиропе с высоким содержанием фруктозы , или аминокислот, биологических кислот и т. д. в промышленных масштабах, используется имитационная хроматография с подвижным слоем для улучшения экономики производства.

• Хроматография
• Многоколоночная противоточная очистка градиента растворителя