Cama móvel simulada - Simulated moving bed
Na fabricação, o processo de leito móvel simulado (SMB) é um processo altamente projetado para implementar a separação cromatográfica. É usado para separar um composto químico ou uma classe de compostos químicos de um ou mais outros compostos químicos para fornecer quantidades significativas do material purificado ou enriquecido a um custo mais baixo do que poderia ser obtido usando cromatografia simples (em lote). Não pode fornecer nenhuma separação ou purificação que não possa ser feita por uma simples purificação em coluna. O processo é bastante complicado. A única vantagem que ele traz para uma purificação cromatográfica é que permite a produção de grandes quantidades de material altamente purificado a um custo drasticamente reduzido. As reduções de custos ocorrem como resultado de: o uso de uma menor quantidade de fase estacionária de meios de separação cromatográficos , uma taxa de produção contínua e alta, e menores requisitos de solvente e energia. Este melhor desempenho econômico é obtido por um arranjo de válvula e coluna que é usado para alongar a fase estacionária indefinidamente e permitir cargas de soluto muito altas para o processo.
Na técnica convencional de leito móvel de cromatografia de produção, a entrada da alimentação e a recuperação do analito são simultâneas e contínuas, mas devido às dificuldades práticas com um leito em movimento contínuo, a técnica de leito móvel simulado foi proposta. Na técnica de leito móvel simulado, em vez de mover o leito, a entrada de alimentação, a entrada de solvente ou eluente e a saída de produto desejada e as posições de saída de produto indesejadas são movidas continuamente, dando a impressão de um leito móvel, com fluxo contínuo de partículas sólidas e fluxo contínuo de líquido na direção oposta das partículas sólidas.
A verdadeira cromatografia em leito móvel (TMBC) é apenas um conceito teórico. Sua simulação, SMBC , é alcançada pelo uso de uma multiplicidade de colunas em série e um complexo arranjo de válvula, que fornece fluxo da mistura de alimentação e solvente, e alimentação de " eluente " ou "dessorvente" em qualquer coluna. Os arranjos de válvulas e tubulações e o controle predeterminado destes permitem alternar em intervalos regulares a entrada da amostra em uma direção, a entrada do solvente na mesma direção, mas em um local diferente no circuito contínuo, enquanto muda o produto rápido e as posições de decolagem lenta do produto para também se mover na mesma direção, mas em locais relativos diferentes dentro do loop.
A Ref 3 explica que a vantagem do SMBC é a alta taxa de produção, pois um sistema poderia ser quase contínuo, enquanto a desvantagem é que ele realiza apenas um corte nas misturas. Portanto, é adequado para a separação de uma mistura binária. Com vários cortes, análogos a uma série de colunas de destilação, vários compostos podem ser separados de uma mistura de mais de dois compostos. No que diz respeito à eficiência, ela se compara à técnica de cromatografia simples, como a destilação contínua faz com a destilação em lote .
Construção
Especificamente, um sistema SMB tem duas ou mais colunas idênticas, que são conectadas à bomba de fase móvel , e uma à outra, por uma válvula multiportas. O encanamento é configurado de forma que:
- a) todas as colunas serão conectadas em série, formando um único loop contínuo;
- b) normalmente, entre cada coluna haverá disposições para quatro fluxos de processo: mistura de alimentação de entrada, componente rápido purificado de saída, componente lento purificado de saída e solvente ou eluente de entrada;
e
- c) cada fluxo de processo (duas entradas e duas saídas) irá prosseguir na mesma direção após um tempo definido (o tempo de etapa).
Vantagens
O SMB oferece menor custo de produção ao exigir menos volume de coluna, menos meios de separação cromatográfica ("empacotamento" ou "fase estacionária"), usando menos solvente e menos energia e exigindo muito menos mão de obra.
Em escala industrial, um separador cromatográfico SMB é operado continuamente, exigindo menos resina e menos solvente do que a cromatografia em lote. A operação contínua facilita o controle da operação e a integração nas plantas de produção.
Inconvenientes
As desvantagens do SMB são custos de investimento mais altos em comparação com operações de coluna única, maior complexidade, bem como custos de manutenção mais altos. Mas essas desvantagens são efetivamente compensadas pelo melhor rendimento e um consumo de solvente muito menor, bem como uma produtividade muito maior em comparação com separações de lote simples.
Para purificações, em particular o isolamento de um único componente intermediário ou uma fração de uma mistura de multicomponentes, o SMB não é tão adequado. Normalmente, uma única SMB separará apenas duas frações uma da outra, mas uma série ou "série" de SMBs pode realizar vários cortes e purificar um ou mais produtos de uma mistura de múltiplos componentes. O SMB não é adequado para gradientes de solvente. A purificação por gradiente de solvente pode ser preferida para a purificação de algumas biomoléculas. Uma técnica de cromatografia contínua para superar o limite de duas frações e aplicar gradientes é a purificação por gradiente de solvente em contracorrente em várias colunas (MCSGP).
Formulários
Na cromatografia de exclusão de tamanho , onde o processo de separação é conduzido por entropia , não é possível aumentar a resolução atingida por uma coluna por meio de gradientes de temperatura ou solvente. Consequentemente, essas separações frequentemente requerem SMB, para estender as diferenças de tempo de retenção utilizáveis entre as moléculas ou partículas sendo separadas. O SMB também é muito útil na indústria farmacêutica, onde a separação de moléculas com quiralidade diferente deve ser feita em uma escala muito grande. Para a purificação de frutose , por exemplo, em xarope de milho com alto teor de frutose ou aminoácidos, ácidos biológicos, etc. em escala industrial, a cromatografia de leito móvel simulado é usada para melhorar a economia da produção.