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Die präparative Chromatografie und damit die Simulated Moving Bed Chromatografie (SMB) wird in zunehmenden Maße als Trenntechnologie in der pharmazeutischen Industrie und im Bereich des Bio-Engineering erfolgreich eingesetzt. SMB ist eine prozesschromatografische Methode, mit der Sie Substanzgemische kontinuierlich in zwei Fraktionen auftrennen.
Warum Simulated Moving Bed?
Durch wiederholte Anwendung des SMB-Prinzips können Sie jede Fraktion erneut in zwei Fraktionen auftrennen, bis am Ende ein binäres Gemisch vorliegt. Typischerweise wird der SMB-Prozess von Hause aus auf die Trennung eines Zweikomponentengemischs ausgelegt. Sie gewinnen auf diese Weise kontinuierlich jede Komponente in hochreiner Form und in Größenordnungen von bis zu 1.000 kg pro Jahr.
In welchen Bereichen setzen Sie SMB-Prozesse ein?
Das SMB-Prinzip zur kontinuierlichen Gewinnung von Reinsubstanzen im präparativen Maßstab wird erfolgreich in vielen Gebieten der Chemie und Biochemie eingesetzt. Sie können mit einem SMB-System von KNAUER zwischen 100 und 1.000 kg pro Jahr an Reinsubstanz produzieren. Typische Einsatzgebiete sind:
| Pharmazeutische Chemie |
Chirale Komponenten wie z.B. cis-trans-Phytol, Steroide oder Antibiotika |
| Lebensmittelchemie |
Fettsäuren, Kohlenhydratgemische wie z.B. Sucrose und Molasse oder Fruktose und Glukose |
| Biochemie |
Peptide, Phenylalanin, Zitronensäure |
| Petrochemie |
C8-Kohlenwasserstoffe wie z.B. Xylen und Toluen |
Wann ist die Auslegung eines SMB-Prozess sinnvoll?
Die Gewinnung von Reinsubstanzen über den Weg eines SMB-Prozess ist immer dann sinnvoll, wenn Sie entsprechende Mengen benötigen. Die Anwendung eines SMB-Prozess ist dabei an einige Voraussetzungen geknüpft:
- Sie haben ein Zweikomponentengemisch
- Es besteht gute Löslichkeit in der flüssigen Phase
- Die Trennung muss isokratisch durchführbar sein
- Die Retentionszeiten liegen unter 20 Minuten
- Sie kennen den Verlauf der Adsorptionsisothermen
Vorteile der SMB-Technologie gegenüber klassischen präparativen Verfahren
- Die gesamte stationäre Phase ist kontinuierlich mit Substanzgemisch bedeckt. Dadurch arbeitet ein SMB-System wesentlich effizienter.
- Der Lösungsmittelverbrauch wird um bis zu 90 % gesenkt, da ein Lösungsmittelrecycling erfolgt
- Hohe Bodenzahlen bzw. kleine Partikelgrößen des Sorbents spielen eine untergeordnete Rolle. Dadurch ergeben sich Kosteneinsparungen beim Packungsmaterial von bis zu 80 %.
- Extrakt und Raffinat werden jeweils in hoher Konzentration verarbeitet. Dies erleichtert das Entfernen des Lösungsmittels.
- Das patentierte Multifunktionsventil sorgt für ein extrem kleines Totvolumen im gesamten SMB-System.
Wie wird ein SMB-Prozess ausgelegt?
- Bestimmung des Phasenvolumenverhältnisses (bzw. der Porosität) zwischen stationärer und mobiler Phase
- Bestimmung der Adsorptionsisothermen basierend auf dem Überladungschromatogramm jeder Komponente bzw. des Gemischs
- Bestimmung der Isothermenparameter mit Hilfe der Software IsothermFit®
- Definition des Prozess (Hardware)
- Simulation des Prozess und Optimierung der Ergebnisse mit Hilfe der Software SMB_Guide®
- Durchführung des realen SMB-Prozess auf einem SMB-System anhand der zuvor errechneten Parameter
- Optimierung der Produktivität des SMB-Systems
Vergleich zwischen einem präparativen und einem
SMB-System
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| Parameter |
Präp. System |
SMB-System |
| Trennprozess |
Batch-Verfahren |
kontinuierlich |
| Stationäre Phase |
nur teilweise beladen |
maximal beladen |
| Mobile Phase |
hoher Eluentenverbrauch |
bis zu 90 % geringerer Eluentenverbrauch |
| Trennung |
mehrere Komponenten |
2-3 Komponenten |
| Fraktionierung |
individuell je Substanz |
Trennung in zwei Fraktionen, jede Fraktion kann selbst wieder ein Gemisch sein |
| Betriebsart |
isokratisch oder Gradientenbetrieb |
isokratisch |
| Prozesssimulation |
möglich |
möglich |
KNAUER SMB-Systeme im täglichen Einsatz ...
In den letzten Jahren konnte KNAUER immer mehr große Forschungs- und Entwicklungsunternehmen von der Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit unserer SMB-Systeme überzeugen. SMB-Systeme sind täglich im Einsatz, zum Beispiel bei:
IICT, Hyderabad, Indien (seit 2006)
Technikrom, Evanston, Illinois, USA (seit 2005)
Fluka Chemicals, Buchs, Schweiz (seit 2004)
University of Applied Science, Winterthur, Schweiz (seit 2004)
University of Shenjang, China (seit 2003)
Gedeon Richter, Budapest, Ungarn (seit 2003)
NCL, Pune, Indien (seit 2002)
Yonsei University, Seoul, Korea (seit 2002)
Schering Plough Corp., New Jersey USA (seit 2002)
Merck Rahway, New Jersey USA (seit 2001)
Dow Chemicals Midland, Michigan USA (seit 2001)
EISAI Research Institute, Andover, Massachusetts (seit 2001)
Pfizer, Holland, Michigan, USA (seit 2001)
Wuxi University, China (seit 2000)
Roche Diagnostics, Mannheim, Germany (seit 1999)
Goedecke Parke Davis, (Pfizer) Freiburg, Germany (seit 1998)
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