अपकेंद्री विभाजन क्रोमैटोग्राफी

केन्द्रापसारक विभाजन क्रोमैटोग्राफी एक विशेष क्रोमैटोग्राफी तकनीक है जहां स्थिर और मोबाइल चरण दोनों तरल होते हैं, और स्थिर चरण एक मजबूत केन्द्रापसारक बल द्वारा स्थिर होता है। केन्द्रापसारक विभाजन क्रोमैटोग्राफी में निष्कर्षण कोशिकाओं का एक श्रृंखला-जुड़ा नेटवर्क होता है, जो मौलिक एक्सट्रैक्टर्स के रूप में कार्य करता है, और दक्षता की गारंटी कैस्केड द्वारा दी जाती है।

इतिहास
1940 के दशक में क्रेग ने प्रतिधारा विभाजन करने के लिए पहले उपकरण का आविष्कार किया; उन्होंने इस काउंटरकरंट डिस्ट्रीब्यूशन क्रेग उपकरण को ग्लास ट्यूबों की एक श्रृंखला कहा है जो डिज़ाइन और व्यवस्थित हैं कि हल्का तरल चरण एक ट्यूब से दूसरे में स्थानांतरित किया जाता है। अगला प्रमुख मील का पत्थर ड्रॉपलेट काउंटरकरंट क्रोमैटोग्राफी (DCCC) था। यह मोबाइल चरण को स्थिर चरण के माध्यम से स्थानांतरित करने के लिए केवल गुरुत्वाकर्षण का उपयोग करता है जो श्रृंखला में जुड़े लंबे ऊर्ध्वाधर ट्यूबों में आयोजित होता है। सीसीसी का आधुनिक युग इटो द्वारा ग्रहों के अपकेंद्रित्र के विकास के साथ शुरू हुआ, जिसे पहली बार 1966 में एक बंद पेचदार ट्यूब के रूप में पेश किया गया था, जिसे एक ग्रहीय अक्ष पर घुमाया गया था, जो सूर्य की धुरी पर मुड़ा हुआ था। केन्द्रापसारक विभाजन क्रोमैटोग्राफी को 1982 में जापान में पेश किया गया था; पहला उपकरण Sanki Eng में बनाया गया था। लिमिटेड क्योटो में। पहले उपकरण में अपकेंद्रित्र के रोटर के चारों ओर व्यवस्थित बारह कारतूस शामिल थे; 50 चैनलों के लिए प्रत्येक कार्ट्रिज की आंतरिक मात्रा लगभग 15 एमएल थी। 1999 में रेडियल सेल के साथ पहले एफसीसीसी का क्रोमैटन विकसित किया गया था। सेल के विकास के दौरान, Z सेल को 2005 में और ट्विन सेल को 2009 में पूरा किया गया था। 2017 में RotaChrom ने कंप्यूटेड फ्लुइड डायनामिक सिमुलेशन सॉफ़्टवेयर के माध्यम से अपने शीर्ष प्रदर्शन करने वाले CPC सेल डिज़ाइन किए। हजारों सिमुलेशन के बाद, इस टूल ने पारंपरिक सीपीसी सेल डिजाइनों की कमियों का खुलासा किया और रोटाक्रोम की असमान लोड क्षमता और स्केलेबल सेल डिजाइन पर प्रकाश डाला।

ऑपरेशन
निष्कर्षण कोशिकाओं में तरल कनेक्शन के इनलेट्स और आउटलेट्स के साथ खोखले निकाय होते हैं। कोशिकाओं को पहले स्थिर चरण के लिए चुने गए तरल से भर दिया जाता है। रोटेशन के तहत, मोबाइल फेज की पंपिंग शुरू की जाती है, जो इनलेट से कोशिकाओं में प्रवेश करती है। मोबाइल चरण के प्रवाह में प्रवेश करते समय स्टोक्स के नियम के अनुसार छोटी-छोटी बूंदें बनती हैं, जिसे परमाणुकरण कहा जाता है। ये बूंदें स्थिर चरण के माध्यम से गिरती हैं, एक उच्च इंटरफ़ेस क्षेत्र बनाती हैं, जिसे निष्कर्षण कहा जाता है। कोशिकाओं के अंत में ये बूँदें पृष्ठ तनाव के कारण आपस में जुड़ जाती हैं, जिसे निक्षेपण कहते हैं।

जब एक नमूना मिश्रण को मोबाइल चरण के प्रवाह में एक प्लग के रूप में इंजेक्ट किया जाता है, तो मिश्रण के यौगिकों को उनके विभाजन गुणांक के अनुसार एल्यूट किया जाता है: $$V_{elution}=V_{dead-volume}+K_{upper/lower}*V_{stationary-phase}$$ केन्द्रापसारक विभाजन क्रोमैटोग्राफी में सॉल्वैंट्स के केवल एक द्विध्रुवीय मिश्रण की आवश्यकता होती है, इसलिए विलायक प्रणाली के संविधान को अलग-अलग करके विभिन्न यौगिकों के विभाजन गुणांक को ट्यून करना संभव है ताकि उच्च चयनात्मकता द्वारा अलगाव की गारंटी हो।

प्रतिधारा क्रोमैटोग्राफी
के साथ तुलना

प्रतिधारा क्रोमैटोग्राफी और केन्द्रापसारक विभाजन क्रोमैटोग्राफी एक ही तरल-तरल क्रोमैटोग्राफिक सिद्धांत के दो अलग-अलग वाद्य बोध हैं। प्रतिधारा क्रोमैटोग्राफी आमतौर पर रोटरी सील के बिना ग्रहीय गियर गति का उपयोग करती है, जबकि केन्द्रापसारक विभाजन क्रोमैटोग्राफी तरल कनेक्शन के लिए रोटरी सील के साथ परिपत्र रोटेशन का उपयोग करती है। CCC में कॉइल ट्यूब में इंटरचेंजिंग मिक्सिंग और सेटलिंग जोन हैं, इसलिए एटमाइजेशन, एक्सट्रैक्शन और सेटलमेंट टाइम और जोन अलग-अलग हैं। केन्द्रापसारक विभाजन क्रोमैटोग्राफी के अंदर, तीनों चरण एक समय में कोशिकाओं के अंदर लगातार होते हैं।

केन्द्रापसारक विभाजन क्रोमैटोग्राफी के लाभ:
 * समान मात्रा आकार प्रयोगशाला पैमाने के लिए उच्च प्रवाह दर उदाहरण: 250 एमएल केन्द्रापसारक विभाजन क्रोमैटोग्राफी में 5-15 एमएल/मिनट की इष्टतम प्रवाह दर है, 250 एमएल प्रतिधारा क्रोमैटोग्राफी में 1-3 एमएल/मिनट की इष्टतम प्रवाह दर है। प्रक्रिया पैमाने का उदाहरण: 25 एल प्रतिधारा क्रोमैटोग्राफी में 100-300 मिली/मिनट की इष्टतम प्रवाह दर है, 25 एल केन्द्रापसारक विभाजन क्रोमैटोग्राफी में 1000-3000 मिली/मिनट की इष्टतम प्रवाह दर है।
 * उच्च उत्पादकता (उच्च प्रवाह दर और तेज पृथक्करण समय के कारण)
 * प्रति माह टन तक स्केलेबल
 * अधिकांश चरणों के लिए बेहतर स्थिर चरण प्रतिधारण

केन्द्रापसारक विभाजन क्रोमैटोग्राफी के नुकसान:
 * CCC से अधिक दबाव (40-160 बार बनाम 5–25 बार का विशिष्ट संचालन दबाव)
 * रोटरी सील समय के साथ घिस जाती है

प्रयोगशाला पैमाने
केन्द्रापसारक विभाजन क्रोमैटोग्राफी का 40 वर्षों से प्राकृतिक उत्पादों के अलगाव और शुद्धिकरण के लिए बड़े पैमाने पर उपयोग किया जाता है। बहुत उच्च चयनात्मकता प्राप्त करने की क्षमता, और कण पदार्थ वाले नमूनों को सहन करने की क्षमता के कारण, पारंपरिक तरल क्रोमैटोग्राफी के विपरीत, बायोमास के सीधे अर्क के साथ काम करना संभव है, जहां अशुद्धियां ठोस स्थिर चरण को नीचा दिखाती हैं ताकि अलगाव असंभव हो जाए।

दुनिया भर में कई प्रयोगशाला पैमाने पर केन्द्रापसारक विभाजन क्रोमैटोग्राफी निर्माता हैं, जैसे गिलसन (आर्मेन इंस्ट्रूमेंट), क्रोमेटन (रूसेलेट रोबटेल), और एईसीएस-क्विकप्रेप। ये यंत्र 1-500 एमएल/मिनट की प्रवाह दर पर काम करते हैं। 40-80% के स्थिर चरण प्रतिधारण के साथ।

उत्पादन पैमाने
केन्द्रापसारक विभाजन क्रोमैटोग्राफी किसी ठोस स्थिर चरण का उपयोग नहीं करती है, इसलिए यह उच्चतम औद्योगिक स्तरों के लिए लागत प्रभावी पृथक्करण की गारंटी देती है। प्रतिधारा क्रोमैटोग्राफी के विपरीत, 80% से अधिक के सक्रिय स्थिर चरण अनुपात के साथ बहुत उच्च प्रवाह दर (उदाहरण के लिए 10 लीटर / मिनट) प्राप्त करना संभव है, जो अच्छे पृथक्करण और उच्च उत्पादकता की गारंटी देता है। केन्द्रापसारक विभाजन क्रोमैटोग्राफी के रूप में, सामग्री को भंग कर दिया जाता है, और द्रव्यमान / आयतन इकाइयों में स्तंभ को लोड किया जाता है, लोडिंग क्षमता मानक ठोस-तरल क्रोमैटोग्राफिक तकनीकों की तुलना में बहुत अधिक हो सकती है, जहां सामग्री को स्थिर चरण के सक्रिय सतह क्षेत्र में लोड किया जाता है, जो लेता है कॉलम के 10% से कम ऊपर।

औद्योगिक उपकरण जैसे गिलसन (आर्मेन इंस्ट्रूमेंट), क्रोमटन (रूसेलेट रोबेटेल) और रोटाक्रोम टेक्नोलॉजीज (RotaChrom) संतोषजनक स्थिर चरण प्रतिधारण (70-90) के साथ लागू प्रवाह दर से प्रयोगशाला पैमाने के उपकरणों से भिन्न होते हैं। %)। औद्योगिक उपकरणों में कई लीटर / मिनट की प्रवाह दर होती है, जबकि प्रति माह 10 किलोग्राम से लेकर टन तक सामग्री को शुद्ध करने में सक्षम होते हैं।

उत्पादन पैमाने के उपकरण को संचालित करने के लिए औद्योगिक मात्रा विलायक तैयारी (मिक्सर / सेटलर) और विलायक वसूली उपकरण की आवश्यकता होती है।

यह भी देखें

 * रेडियल क्रोमैटोग्राफी

संदर्भ

 * Centrifugal partition Chromatography - Chromatographic Science Series - Volume 68, Editor: Alain P. Foucault, Marcel Dekker Inc