模擬移動床色譜分離吳茱萸堿和吳茱萸次堿

姚傳義，鄭震瑋，涂志賢，盧英華

（廈門大學化學化工學院，福建廈門361005）

引 言

吳茱萸是蕓香科植物吳茱萸、石虎、疏毛吳茱萸的干燥近成熟果實，為著名中草藥，具有散寒止痛、降逆止嘔、助陽止瀉的功能[1]。吳茱萸堿和吳茱萸次堿是吳茱萸中的重要活性成分及質(zhì)量控制指標，然而，現(xiàn)代醫(yī)藥研究揭示二者具有不同的藥理功能。其中吳茱萸堿具有抗腫瘤[2-3]、抗老年癡呆[4]、減肥[5]、舒張血管及調(diào)節(jié)血壓[6-7]等功能，而吳茱萸次堿則具有增強藥物代謝酶活性[8]、治療心血管疾病[9]及抗癌[10]的功效。因此，吳茱萸堿和吳茱萸次堿的分離純化具有潛在的藥物開發(fā)價值，對中藥現(xiàn)代化有重要意義。

由于吳茱萸堿和吳茱萸次堿的結(jié)構(gòu)相似（圖1）、理化性質(zhì)接近，很難利用常規(guī)分離方法如萃取、結(jié)晶等實現(xiàn)分離。張起輝等[11]利用硅膠柱色譜梯度洗脫從吳茱萸中分離得到5 個成分，鑒定為吳茱萸堿、去氫吳茱萸堿、吳茱萸內(nèi)酯、對羥基苯甲酸乙酯及小檗堿，但硅膠色譜分離具有分離效率低、不可逆吸附、操作煩瑣的缺點。Liu 等[12]利用高速逆流色譜，以正己烷/乙酸乙酯/甲醇/水=5/5/7/5（體積比）為溶劑體系分離了5種生物堿，包括吳茱萸堿、吳茱萸次堿、吳茱萸卡品堿（evocarpine）、1-甲基-2-[(6Z，9Z)]-6,9-十五二烯基-4-(1H)-喹諾酮和1-甲基-2-十二烷基-4-(1H)-喹諾酮，純度均達到96%以上，但適宜溶劑系統(tǒng)的選擇是一個挑戰(zhàn)。

圖1 吳茱萸堿和吳茱萸次堿的化學結(jié)構(gòu)Fig.1 Chemical structures of evodiamine and rutaecarpine

模擬移動床（SMB）是一種連續(xù)制備色譜技術(shù)，由多根色譜柱首尾相連構(gòu)成一個閉環(huán)系統(tǒng)，洗脫液進口、萃取液出口、進料口、萃余液出口將系統(tǒng)分為四個區(qū)帶，通過進出口沿流動相方向的切換來模擬固定相的反向移動，避免了真實移動固定相的困難。SMB 因具有高效、高生產(chǎn)能力及連續(xù)操作的優(yōu)點，已成功用于石油化工[13-14]、食品工業(yè)[15-16]、手性藥物[17]及天然產(chǎn)物[18]的分離領域。近年來，人們又開發(fā)了很多SMB 過程的變體，如異步切換模型移動床或稱Varicol 過程[19-23]、PowerFeed[24]和ModiCon[25]過程等，通過改變SMB 的操作模式進一步提升分離過程效能，其中，Varicol 過程通過異步切換，使得各區(qū)帶柱子數(shù)目不局限于整數(shù)，從而實現(xiàn)了固定相的靈活分配，提高了產(chǎn)品的分離純度或生產(chǎn)能力。本課題組建立了三區(qū)帶Varicol 過程[26]，并用于香蘭素與丁香醛的分離，在不增加設備投資的情況下，僅通過異步切換使生產(chǎn)能力較傳統(tǒng)SMB 過程提高了40%以上[19]。

本研究擬采用模擬移動床技術(shù)分離吳茱萸堿和吳茱萸次堿，通過建模實現(xiàn)過程的優(yōu)化設計，并利用異步切換策略提高生產(chǎn)能力。

1 數(shù)學模型

1.1 柱模型

對柱子取微元橫截面進行質(zhì)量衡算可得傳質(zhì)擴散模型：

初始條件為：

邊界條件為：

式中，L為柱子長度；cini為流入柱子的液相濃度，它與柱子所在位置有關。

對各進出口節(jié)點物料衡算可得：洗脫液進口節(jié)點

萃取液出口節(jié)點

進料口節(jié)點

萃余液出口節(jié)點

圖2 Varicol過程實現(xiàn)平均構(gòu)型[1,1.5,1.5,1]的異步切換策略Fig.2 Asynchronous switching strategy in Varicol for achieving the average configuration of [1,1.5,1.5,1]

式中，Q為流量；上角標in 表示進口，out表示出口；下角標Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分別表示區(qū)帶Ⅰ、區(qū)帶Ⅱ、區(qū)帶Ⅲ和區(qū)帶Ⅳ；下角標D、E、F、R 分別表示洗脫液、萃取液、進料和萃余液。

1.2 異步切換過程

在傳統(tǒng)SMB 過程中各進出口同時切換，因而各區(qū)帶中柱子數(shù)目或稱系統(tǒng)構(gòu)型是固定不變的，而Varicol 技術(shù)中各進出口可以異步切換。圖2 以5 柱四區(qū)帶系統(tǒng)為例說明Varicol 操作過程，系統(tǒng)初始構(gòu)型為[1,1,2,1]，在切換周期的中點即0.5ts時刻切換進料口F，此時構(gòu)型變?yōu)閇1,2,1,1]，在切換周期結(jié)束時切換洗脫液口D、萃取液口E 及萃余液口R，恢復初始構(gòu)型。因而在一個切換周期內(nèi)，前0.5 個周期構(gòu)型為[1,1,2,1]，后0.5 個周期構(gòu)型為[1,2,1,1]，則平均構(gòu)型為[1,1.5,1.5,1]。Varicol 技術(shù)中各區(qū)帶柱子數(shù)目不再局限于整數(shù)，有利于固定相在各個區(qū)帶的合理分配，從而提高系統(tǒng)效能。

為描述Varicol過程，沿用文獻[23]所做的定義。初始構(gòu)型，即一個切換周期開始時各區(qū)帶柱子數(shù)目：

平均構(gòu)型，即一個切換周期各區(qū)帶平均柱子數(shù)目：

各進出口的切換時間：

歸一化切換時間，即各進出口切換時間除以切換周期ts：

由于每一個進出口在一個切換周期中都切換一次，因而歸一化切換時間必然介于0～1之間：

各進出口的相對切換時間定義為:

由于在一個切換周期內(nèi)，任意兩個進出口的歸一化切換時間之差必然介于-1～1之間，因此有：

前文已經(jīng)證實，對切換時間的平移不影響分離效果[23]。對歸一化切換時間向量δt平移得到虛擬切換時間向量δt0：

可以發(fā)現(xiàn)δt0僅由3 個相對切換時間決定，但其分量值有可能為負數(shù)。要由δt0得到δt只需對其平移使各分量均為正值即可，按照習慣，通常令D口在切換周期的結(jié)束時刻進行切換，即令δt第一個分量δtD=1。

另外，利用相對切換時間很容易由初始構(gòu)型得到平均構(gòu)型[23]：

在對Varicol 優(yōu)化過程中，可以利用相對切換時間δx、δy、δz作為決策變量，約束條件式（22）～式（27）構(gòu)成一個十二面體[28]，其體積比式（22）～式（24）所限定的正立方體小了50%。利用優(yōu)化得到的相對切換時間由式（29）～式（32）可得到平均構(gòu)型，要得到切換策略，先構(gòu)建δt0，然后通過平移得到δt。

下面以圖2 所示Varicol 過程為例進行說明，由N0=[1,1,2,1]及Nˉ=[1,1.5,1.5,1]，由式（29）～式（32）易得δx=0，δy=-0.5，δz=0.5，構(gòu)建δt0=[0, δx, δx+δy，δx+δy+δz]=[0, 0, -0.5, 0]，平移得到δt=δt0+1=[1, 1,0.5,1]，δt向量清晰指出洗脫液口D、萃取液口E、萃余液口R的切換時間為ts，而進料口F的切換時間為0.5ts。

對三區(qū)帶Varicol 過程，由于不包含區(qū)帶Ⅳ，即Nc,Ⅳ=Nˉc,Ⅳ=0，由式（32）可得δx+δy+δz=0，因而獨立的相對切換時間只有兩個，通常取δx和δy。

2 材料和方法

2.1 實驗材料

吳茱萸堿(純度99.9%)和吳茱萸次堿(純度99.5%)購于成都瑞芬思生物科技有限公司，甲醇（HPLC 級）購于天津光復精細化工研究所，硫脲、乙酸銨、乙酸、異丙醇、辛烷均為分析純，購于國藥集團化學試劑有限公司。

C18 填料（粒徑75μm）購于青島海洋化工有限公司，采用干法裝填于內(nèi)徑1 cm、長度15 cm 的不銹鋼柱制備柱中。模擬移動床小試設備由作者實驗室搭建，該系統(tǒng)包含3 臺P230 Ⅱ泵（大連伊利特分析設備有限公司）及4 個EMTCSD8UW 高壓選擇閥（美國Valco 公司），單向閥用于避免流體的反向流動，萃取液口外接反壓閥以方便流量的控制，萃余液口放空，其流量由系統(tǒng)壓力自行控制，具體流程圖請參考前文[19]。實驗溫度控制在30℃，所有實驗均需等系統(tǒng)穩(wěn)定（運行80個切換周期后），連續(xù)收集3個切換周期樣品檢測產(chǎn)品純度。

樣品分析采用大連伊利特P230 ⅡHPLC 系統(tǒng)進行，分析柱（4.6 mm×250 mm）固定相為10μm C18填料，分析流動相為甲醇/水=80/20(體積比)，流量為1 ml?min-1，進樣量20 μl，檢測溫度30℃，紫外檢測波長254 nm。

2.2 孔隙率的測定

硫脲被廣泛用作反相C18 色譜的不保留指示劑[29]。將硫脲溶于流動相中配制濃度為1 mg?ml-1的溶液，在不同流動相流速條件下，測定其在制備柱上的保留時間t0，t0與總孔隙率εt的關系為：

式中，Vc=πd2L/4 為柱管內(nèi)總體積，d為制備柱內(nèi)徑。

采用總孔堵塞法[30]測定外部孔隙率εb，其原理是先用疏水性溶劑堵塞固定相內(nèi)孔，然后利用親水性溶液測定不保留物質(zhì)的保留時間。選用辛烷為疏水性溶劑，10 mmol?L-1的乙酸銨水溶液（利用乙酸調(diào)pH到3.0）作為親水性溶液。其操作步驟為：(1)利用異丙醇為流動相沖洗色譜柱120 min，流量為1 ml?min-1；(2)以辛烷為流動相沖洗色譜柱120 min，流量為1 ml?min-1；(3)拆下色譜柱，以二通連接管路，以5 ml?min-1異丙醇沖洗管路5 min，再以2 ml?min-1親水性溶液沖洗管路5 min；(4)重新連接柱子，以1 ml?min-1親水性溶液沖洗色譜柱至穩(wěn)定；(5)以1 mg?ml-1硫脲溶于親水性溶液為樣品，在不同流速下測定其保留時間tb0。tb0與外部孔隙率εb的關系為：

根據(jù)總孔隙率和外部孔隙率，內(nèi)部孔隙率可按式（35）計算：

2.3 吸附等溫線測定

采用前沿分析法測定吸附等溫線。將吳茱萸堿或吳茱萸次堿溶于流動相中配制不同濃度的溶液，每隔25 min，將進口溶液切換為更高一級濃度的樣品溶液，流量恒定于3 ml?min-1，記錄多個濃度平臺的穿透曲線。平衡濃度可由式（36）計算[30]：

式中，ck為第k級平臺的進口濃度；t0,k為第k級平臺的開始時間；tR,k為第k級平臺的保留時間，取平臺半高濃度的洗脫時間。

2.4 軸向擴散系數(shù)及有效傳質(zhì)系數(shù)的估算

軸向擴散系數(shù)利用Chung and Wen 關聯(lián)式[31]計算：

式中，dp為填料粒徑，Re為Reynolds數(shù)。

有效傳質(zhì)系數(shù)按式(38)估算[32]：

式中，H為亨利系數(shù)；Dp為粒子內(nèi)擴散系數(shù)；kf為膜傳質(zhì)系數(shù)。具體估算過程可參見文獻[19]。

3 結(jié)果與討論

3.1 總孔隙率及外部孔隙率

在不同流速下測定硫脲的停留時間，如圖3 所示，t0與Vc/Q之間呈線性關系，通過線性回歸可得總孔隙率εt=0.707。利用疏水溶劑辛烷進行孔堵塞后，再次測定不同流速下硫脲的保留時間，結(jié)果亦示于圖3，通過線性回歸得到外部孔隙率εb=0.353。根據(jù)式(35)可得內(nèi)部孔隙率εp=0.547。

圖3 C18制備柱上孔堵塞前后硫脲保留時間與Vc/Q之間的關系Fig.3 Relationship between retention time of thiourea and Vc/Q on the C18 preparative column before and after pore blocking

圖4 前沿分析法測定吳茱萸堿和吳茱萸次堿的吸附等溫線Fig.4 Adsorption isotherms of evodiamine and rutaecarpine by frontal analysis

3.2 吸附等溫線

利用前沿分析法測定吳茱萸堿和吳茱萸次堿在30℃的吸附等溫線三次，其中一次的實驗結(jié)果如圖4(a)所示。根據(jù)式(36)計算得平衡固相濃度，從圖4(b)可知，兩種物質(zhì)的吸附等溫線均可用線性關系描述，通過線性回歸得吸附等溫線方程：

需要強調(diào)一點，本研究中所使用溶質(zhì)濃度較低（0.05 g?L-1），這是由于吳茱萸堿和吳茱萸次堿在甲醇/水體系中的溶解度太低所致。

3.3 軸向擴散系數(shù)與有效傳質(zhì)系數(shù)

利用經(jīng)驗關聯(lián)式(37)估算不同流速下的軸向擴散系數(shù)，如圖5 所示，軸向擴散系數(shù)與流量Q之間呈線性關系，這是由于在實驗條件范圍內(nèi)，Reynolds數(shù)很小，根據(jù)式(37)，Da與u呈正比也即與Q呈正比，經(jīng)線性回歸得到：

圖5 不同流量下的軸向擴散系數(shù)與有效傳質(zhì)系數(shù)Fig.5 Axial diffusion coefficient and mass-transfer coefficients at different flow rates

利用式(38)估算吳茱萸堿和吳茱萸次堿在30℃的有效傳質(zhì)系數(shù)，結(jié)果如圖5 所示，可以看到，兩組分的有效傳質(zhì)系數(shù)隨流量變化很小，這是因為流量主要影響外擴散即膜傳質(zhì)系數(shù)kf，而本研究所采用的固定相粒徑較大，內(nèi)擴散成為傳質(zhì)阻力的控制因素。為方便起見，取實驗流量范圍內(nèi)的均值作為傳質(zhì)系數(shù)，得到ke,A=13.62 min-1，ke,B=21.73 min-1。

3.4 SMB操作

三角形理論被廣泛用于SMB 過程操作條件的設計[33]，該理論中定義了第j區(qū)帶的液固流速比mj:

對于二元線性體系，要實現(xiàn)有效分離，第Ⅱ、Ⅲ區(qū)帶的流速比mⅡ與mⅢ均需要介于兩組分的亨利系數(shù)HA與HB之間，因而在mⅡ-mⅢ平面上，兩組分完全分離限定了一個三角形區(qū)域，即圖6 中w、a、b 所圍成的三角形區(qū)域。圖中對角線上的操作點（包括a和b）生產(chǎn)能力為0（QF=0），不具有實際意義；w 點具有最大的生產(chǎn)能力，但由于它位于分離區(qū)域的邊界上，操作并不穩(wěn)定。因此，本研究中選擇了5個操作點，即圖6 中的P1～P5進行實驗，這五個操作點與對角線的距離相同，即具有相等的進料流量。原料液濃度為cA=cB=0.05 g?L-1，操作條件及實驗結(jié)果如表1所示。

圖6 mⅡ-mⅢ平面內(nèi)的操作點Fig.6 Operation points in the mⅡ-mⅢplane

由表1 可看出，從P1到P5，隨著QE增大，萃取液純度下降，萃余液純度上升，但萃余液純度最高為96.1%，未能達到吳茱萸堿和吳茱萸次堿均大于99%的高純度分離。這是因為三角形理論基于理想色譜條件，忽略了軸向擴散及傳質(zhì)阻力對柱效的影響，因而只適用于操作條件的粗略估計[19]。雖然可以降低操作點位置，使其與對角線距離更近，從而提高產(chǎn)品純度，但進料流量也會隨之下降。為了在保證產(chǎn)品純度的要求下，盡量提高系統(tǒng)生產(chǎn)能力，采用基于數(shù)學模型的優(yōu)化方法，設置第一區(qū)帶流量固定在2 ml?min-1，產(chǎn)品純度大于99.5%，優(yōu)化決策變量QE、QF和ts，優(yōu)化目標為最大化進料流量，該優(yōu)化問題可描述為：

在優(yōu)化過程中，由優(yōu)化算法產(chǎn)生決策變量即QE、QF和ts的值，通過求解模型方程式（1）～式（13）得到產(chǎn)品純度PE和PR，并檢驗其是否滿足純度要求。優(yōu)化算法采用復合形法[34]，該方法是單純形算法在有約束優(yōu)化問題中的擴展，即根據(jù)用戶提供的初始點，構(gòu)建2k個頂點的復合形（k為決策變量數(shù)目，對本問題為3），對最差點進行反射以獲得一個新頂點，利用新頂點取代最差點以構(gòu)成新的復合形，由此不斷搜索以收斂到最優(yōu)點。復合形法的優(yōu)點是適用范圍廣，不需要對目標函數(shù)求導，缺點是收斂速度較慢[34]。

利用基于模型的優(yōu)化得到SMB 過程最優(yōu)操作條件如表2 所示，相對應的操作點位于圖6 中P6位置。實驗驗證該操作點的純度列于表1 中，吳茱萸堿和吳茱萸次堿的純度均達到99%以上，實現(xiàn)了高純度分離。與脈沖進樣的間歇制備色譜[11]相比，SMB 分離過程連續(xù)進料，因而生產(chǎn)能力大幅提高；與高速逆流色譜[12]相比，SMB 利用了固定相的高選擇性能力，可實現(xiàn)高純度分離，且不需要使用復雜的溶劑系統(tǒng)。

表1 不同操作點的操作條件及產(chǎn)品純度Table 1 Operation conditions and product purities at different operation points

表2 SMB及Varicol過程的最優(yōu)操作條件Table 2 Optimum operation conditions for the SMB and Varicol processes

3.5 Varicol操作

由于Varicol 過程通過異步切換可實現(xiàn)固定相的靈活分配，從而提高系統(tǒng)效能[20]，因此，本研究嘗試通過異步切換提高處理量。對于三區(qū)帶過程，相對切換時間只有δx與δy兩個獨立變量[19]，同時，對于初始構(gòu)型N0=[1, 1, 2]，為了確保在異步切換過程的任何時刻，三個區(qū)帶均存在，需要Nˉc,j≥1（j=Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ），相應地要求δx、δy和δx+δy介于-1～0 之間。因此，優(yōu)化問題可描述為：

利用復合形法優(yōu)化得到相對切換時間δx=δy=-0.16，其他條件列于表2。根據(jù)式（29）～式（31）可得平均構(gòu)型為Nˉ=[Nc,Ⅰ-δx，Nc,Ⅱ-δy，Nc,Ⅲ+δx+δy]=[1.16，1.16，1.68]，該操作點對應于圖6 中P7位置。根 據(jù) 相 對 切 換 時 間，構(gòu) 建δt0=[0，δx，δx+δy]=[0，-0.16，-0.32]，通過平移δt0得到δt=δt0+1 =[1，0.84，0.68]，切換策略如圖7所示。

通過求解數(shù)學模型，可得Varicol 過程中吳茱萸堿和吳茱萸次堿在各柱中濃度分布情況，切換周期中點時刻的濃度曲線如圖8所示，為了對比，SMB 過程的濃度分布曲線亦示于圖8。由圖8可見，強保留物質(zhì)吳茱萸次堿的濃度波主要位于區(qū)帶Ⅱ，弱保留物質(zhì)吳茱萸堿濃度波主要位于區(qū)帶Ⅲ。由于Varicol 過程的進料流量增加，因而吳茱萸堿的濃度波平臺高于SMB 過程，但吳茱萸次堿的濃度波平臺高度相差不大，這是因為相比于SMB 過程，Varicol過程區(qū)帶Ⅱ長度增加，而液相流量減小（參考表2），其結(jié)果是流動相在區(qū)帶Ⅱ的停留時間增加，由于擴散及傳質(zhì)阻力的作用，使吳茱萸次堿濃度波變得更加扁平，降低了平臺高度。由于Varicol 過程進料口在2.32 根柱子的位置，相比于SMB 過程右移了0.32根柱子的距離，因而從圖8可以看出，Varicol過程兩個物質(zhì)的濃度波相比于SMB 過程右移，但吳茱萸堿的濃度波前沿是個例外，它在兩個過程中基本重合，這是因為Varicol 過程中區(qū)帶Ⅲ長度減小，為1.68根柱子，而SMB 過程區(qū)帶Ⅲ有2根柱子，對三區(qū)帶過程吳茱萸堿的濃度波最多遷移到R 口的位置（即4 柱出口位置），因而區(qū)帶Ⅲ長度的減小導致吳茱萸堿濃度波變窄，即其濃度波前沿左移，而進料口的右移又驅(qū)使其濃度波前沿右移，兩種因素共同作用使得Varicol 中吳茱萸堿的濃度波前沿與SMB過程處于非常接近的位置。顯然，Varicol 中吳茱萸堿濃度波后沿的右移有利于提高萃取液口產(chǎn)品純度，而吳茱萸次堿的濃度波前沿右移則可能降低萃余液口產(chǎn)品純度，但實際上萃余液口仍然得到高純度吳茱萸堿，這是由于Varicol 中區(qū)帶Ⅲ長度的減小及流量的增加，使得液相在區(qū)帶Ⅲ中停留時間減小，因而擴散及傳質(zhì)阻力對柱效的影響降低，從圖8也可以看出，吳茱萸次堿的濃度波前沿比SMB 過程更為陡峭，因此，雖然Varicol 中吳茱萸次堿的濃度波前沿整體右移，但其末端位置卻幾乎與SMB 過程的吳茱萸次堿濃度波前沿末端處于相同位置，因而并未引起萃余液口產(chǎn)品純度下降。

圖7 實現(xiàn)平均構(gòu)型[1.16,1.16,1.68]的切換策略Fig.7 Switching strategy for achieving the average configuration of[1.16,1.16,1.68]

圖8 SMB及Varicol過程在切換周期中點時刻的柱內(nèi)濃度分布曲線Fig.8 Concentration profiles of SMB and Varicol processes at the mid-point of switching period

對優(yōu)化得到的Varicol 過程操作條件進行實驗驗證，結(jié)果列于表1，萃取液口及萃余液口純度都達到99%以上，與標準SMB 過程相比，在產(chǎn)品純度要求相同的前提下，進料流量即生產(chǎn)能力提高了12%。文獻中[35-38]經(jīng)常將Varicol 過程的異步切換策略作為離散變量來進行優(yōu)化，即列出所有可能的構(gòu)型組成構(gòu)型空間，將切換周期四等分為四個亞區(qū)間，對每一個亞區(qū)間由優(yōu)化算法從構(gòu)型空間中選擇一個構(gòu)型來模擬其分離效果。這種方法的結(jié)果是每個區(qū)帶的平均柱子數(shù)目均為1/4 的倍數(shù)，無法充分發(fā)揮Varicol 靈活分配固定相的優(yōu)勢，例如本文優(yōu)化得到的平均構(gòu)型[1.16,1.16,1.68]就無法利用這種方法獲得。而本文方法將切換策略轉(zhuǎn)換為連續(xù)變量即三個相對切換時間的優(yōu)化，能更為精細地調(diào)控固定相在各區(qū)帶中的分配，以充分發(fā)揮Varicol 過程的優(yōu)勢。

4 結(jié) 論

利用三區(qū)帶模擬移動床進行吳茱萸堿和吳茱萸次堿的高純度分離，以C18 為固定相，甲醇/水=70/30（體積比）為流動相。通過前沿分析法測定了兩種生物堿的吸附等溫線，均符合線性吸附等溫線，吳茱萸堿和吳茱萸次堿的亨利系數(shù)分別為3.11和5.25。基于數(shù)學模型對標準模擬移動床及Varicol過程操作條件進行了優(yōu)化，并對優(yōu)化操作條件進行了實驗驗證，采用4柱三區(qū)帶模擬移動床，吳茱萸堿和吳茱萸次堿的純度都達到了99%以上，Varicol 過程較標準SMB過程生產(chǎn)能力提高12%。

符 號 說 明

c——液相濃度，mg?ml-1

Da——軸向擴散系數(shù)，cm2?min-1

dp——固定相粒徑,cm

H——亨利系數(shù)

ke——有效傳質(zhì)系數(shù)，min-1

L——色譜柱長度，cm

Nc——柱子數(shù)目

Q——流量，ml?min-1

q,q*——分別為固相濃度及與液相濃度平衡的固相濃度，mg?ml-1

ts——切換周期，min

δt——歸一化切換時間

u——間隙流速，cm?min-1

Vc——色譜柱體積，ml

δx,δy,δz——相對切換時間

εb,εp,εt——分別為外部、內(nèi)部及總孔隙率

上角標

in——進口

out——出口