新型現代分離技術—— 模擬移動床（SMB）

2010-12-24

                                        新型現代分離技術—— 模擬移動床（SMB）

     模擬移動床（SMB）是近年發展的新型現代分離技術，便于自動控制，有利于分離遇熱易分解、難以分離的物質。有制備型色譜中SMB適用于實現連續性大規模的工業化生產。
     傳統的單柱色譜從柱頭進樣后，樣品中的組分按保留由弱到強先后色譜柱后洗脫下來。例如分離B、B兩組分。A組分保留強，移動慢；B組分保留弱，移動快。能使A、B兩組分分離，并在同一方向被洗脫下來。猶如成語故事《龜兔賽跑》，如不出意外的話，一般兔子等到達終點。如果跑道與龜兔賽跑的方向逆向移動，而且移動的速度介于龜、兔速度之間。這樣綜合的效果龜在往后走，兔子往前走，龜與兔分別從跑道的兩頭掉下來。這就是SMB分離模式的形象比喻。
     同樣，若從色譜柱中部進含有A、B兩組分的混合樣品，固定相心界于A、B移動速度之間的速度移動，后從兩個出口得到提取液（純組分A+洗脫液）和提液（純組分B+洗脫液）。這種真實的移動床（固定相移動）分離度不理想，產品的純度取決于色譜峰形的尾部。
     實際應用的移動床結構：移動床分成4個區域，含A、B組分的樣品從二、三區之間進入。洗脫液從一區加入，固定相先后脫去組分A、B后在四區返回再進入下一個循環。
     真實移動床在運行中由于固定相移動會產生固定相磨損、混合等問題，操作也比較麻煩。如果改變運行方式，使固定相不動，而周期性移動洗脫液的進出口來模擬固定相的移動，就是SMB運動模式。SMB與真實移動床相比是不連續的。為了使SMB更接近于真實移動床的運動模式，每個區雙分成若干小區，所以小型的SMB由8根色譜柱組成，而大型的SMB由24根色譜柱組成，并且每個區的色譜柱數目可以不同。
      SMB在石油化工中的應用較為普遍，如對甲苯酚與間甲苯酚的制備分離；芳烴的制備分離等，有的產品年產可達10萬噸。
     果糖的分解不需經胰島素的作用，適用于糖尿病患者。蔗糖的水解產物為果糖和葡萄糖，果糖和葡萄糖是同分異構體，普通色譜方法很難分離開。應用SMB是分離果糖和葡萄糖的更佳方法，可以成規模地制備果糖和葡萄糖。
     SMB也可用于手性化合物、蛋白質、氨基酸、抗癌藥物紫杉醇、同位素、生物制藥、發酵工業等方面的制備。
     但是，目前SMB色譜技術僅限于二無組分離系的分離制備。在建立分離制備的方法時需要建立SMB色譜模型，不斷優化SMB色譜過程，才能達到很好的分離效果，獲得100%的純產品。
     木糖醇市售價為2萬元/噸，在生產木糖醇過程中產生的母液還含有30%的木糖醇，而其價格僅為200元/噸，采用SMB從木糖醇母液中制備木糖醇能獲得巨大的經濟效益。
     木糧醇母液中主要含木糖和木糖醇，為了準確地掌握SMB分離行為，先配制木糖和木糖醇的標準品進樣，當SMB系統運行穩定后，用分析型HPLC測定每種出口的木糖和木糖醇模式，達到分離效果，獲得100%純度的木糖醇每一分離步驟測得木糖醇和木糖的含量和純度，并用每一分離步驟在SMB的色譜柱內木糖醇和木糖的分布情況。