从批处理到连续色谱
色谱法作为一种重要的分析技术广泛的应用于化学、化工、医药和食品等工业。色谱分离的实质是吸附和分离，它利用混合物组分在固定相中吸附和分配系数的微小差别，达到各组分彼此分离的目的。色谱分离过程的优点是分离效率高、无须热再生且能耗低，且对于那些用传统的分离方法难以分离的物质以及热敏性物质，该方法具有明显的优越性。因此，色谱法用于制备和规模化生产有着巨大的发展潜力。
为了适应精细化工、生物化工产品分离的需要，设计有效的色谱分离系统的重要性显而易见。在过去的四十年中，人们研制出了许多种生产规模的色谱系统。它们根据操作过程的特性可分为：批处理色谱系统（Batch Chromatography Process）和连续色谱系统（Continuous Chromatography Process）。批处理色谱系统是在分析型色谱的基础上，通过色谱柱的放大、增加进样量来提高分离能力的。其分离过程可简要介绍如下：在一根封闭的空心柱中紧密地填装固体填料（固定相），与固定相不相混溶的溶剂（流动相），通过泵的作用连续地按一定的速度流过柱子。如果在的顶端（流动相的入口处），注入样品混合物，则混合物的各组分流经柱子时会逐渐地分离，以不同的时间从柱子下端的出口流出，通过检测器检测后可知道组分的组成，再把理想的馏分收集在一起。分析型色谱从三十年代开始广泛应用，批处理色谱系统从六十年代开始最早实现了工业规模的物质分离与提纯。其最大优点是操作简单、设备投资低，而且只要有合适的条件、足够的流动相就能把各种组分分开。但是，这种系统不能实现连续进样，而且也存在一些缺点：分离不连续、色谱柱的利用低、溶剂的消耗大、产品的浓度低；而且，色谱柱的放大十分复杂。由于以上缺点促进了人们对连续色谱系统的研究和开发。连续制备型色谱根据固定相和流动相相对运动的不同可分为：连续错流色谱（Continuous Cross-current Chromatography Process）和连续逆流色谱（Continuous Counter-current Chromatography Process）, 与批处理色谱系统相比，连续逆流色谱对分离的作用是明显的。
连续逆流色谱的研究最早是从移动床系统（Moving bed system）开始的，在移动床系统中，流动相在泵的作用下由下向上流动，而填料依靠重力作用向下流动，柱的中部连续进料，分离的结果是弱吸附组分从塔顶流出，而强吸收组分在固定相的作用下从塔底流出。由于是靠填料本身的移动来实现逆流操作，吸附剂的磨损是很严重的，填充的不均匀性以及大的空隙率使传质效率大大降低，而且由于固体填料的逆流移动很难控制，因此这种真正的移动床系统在实践中很难实现。为了避免固定相移动所带来的一系列问题，可将固定相装在许多柱子里，各柱子之间依次首尾相连，这样就产生了移动柱系统（Moving Column）。移动柱系统通过柱的移动来代替填料的直接移动，克服了真正逆流移动床色谱系统的不足，但其本身有不逾越的缺陷，即在较高的系统操作压力下，在移动的色谱柱与静止的出口之间很难实现可靠的机械密封。
正是在这种情况下，模拟移动床（Simulated Moving Bed）应运而生，第一个模拟移动床系统是在六十年代由美国的万过油品公司（Universal oil products Co. ）开发出来的。在此类系统中，整个吸附床层被分为若干个互相连接的塔节，或者吸附相有若干个互相连接的色谱柱组成，通过沿流动相方向有次序地移动与出口的位置，从而有效的模拟了固定相与流动相的相对逆流流动。1975年，Szpesy建立了一套实验室装置的模拟移动床系统，其原理与Sorbex过程相似。不同的是，他们将12根14mm×300mm的玻璃柱用金属配件首尾连接成椭圆形，连接处有与旋转阀相配的进、出口，进样、洗脱液以及两个管路均与阀连接。该系统的逆流移动是通过液流方向上的旋转来实现的，同时柱保持静止。UOP和Szpesy系统的主要区别在于后者不需要循环泵，而且由于将UOP系统中单一的柱子分为若干个独立的柱子以后，其操作更加灵活。 Maki等人也报道了一个类似的系统，该系统由一系列柱、一个用于模拟逆流操作的阀以及一台类似UOP的流动相循环泵组成。将其用与谷胱甘肽（GSH）和甘氨酸（GLU）的分离，残余液中谷胱甘肽的纯度及产率达到99%。Hoshiomoto等人也建立了一套模拟移动床吸附分离器，采用相同的原理，但机械结构不同而且更加复杂。但是化学工业大多要求液相环境，大平面移动密封的不可靠性以及上面提及的各种系统设计方面的局限性导致了Barker与其合作者的称为半连续精制器（SCCR）的发明。多柱设计使操作非常灵活，系统中各个组分的更换与再填充更加容易。柱数越多，间隔越小，操作就越接近真正逆流。近期又有一种类似于模拟移动床系统的分离吸收系统被提出，即闭路稳定回收系统（正式称为CLRPIPI），稳定回收系统和模拟移动床系统两个都是稳定状态、二元色谱技术，它们都是把原料注进循环液相色谱流内部，从每一个循环液相流的后部各收集一个馏分或产品流。然而，模拟移动床是一个连续过程，但稳定回收系统的结果与模拟移动床中相应的分离外消旋药物中间体的结果相比较，使用相同的手性固定相和流动相，产量（稳定回收系统，225克外消旋药物/千克手性固定相/天；模拟移动床，240克外消旋药物/千克手性固定相/天），纯度（稳定回收系统，两种对映体都是98%；模拟移动床，两种对映体都是98%），回收率，（稳定回收系统，两种对映体都是99%；模拟移动床，两种对映体都是99%）对于两种技术都是相似的，只是稳定回收系统回收每克外消旋药物中间体比模拟移动床使用较多的流动相，但是比批处理HPLC使用较少的流动相。
