Chromatographie industrielle

Types de chromatographie industrielle

La chromatographie industrielle est un processus de séparation chimique qui sépare les mélanges en fonction de la façon dont ils se déplacent à travers un milieu stationnaire. La chromatographie industrielle se décline en trois principaux types : la chromatographie d'affinité, la chromatographie d'échange d'ions et la chromatographie d'adsorption.

• Chromatographie d'affinité : Cette technique de chromatographie industrielle fonctionne en séparant et en purifiant les protéines et les enzymes en fonction de leurs affinités naturelles pour des ligands spécifiques. Ces ligands sont liés de manière covalente au support de chromatographie. La protéine ou l'enzyme cible se lie au ligand tandis que les autres protéines ou enzymes non cibles traversent la colonne. Une fois la liaison terminée, l'élution se produit en modifiant certaines conditions telles que la température, le pH ou la concentration en sel. Pour améliorer la conception et obtenir des séparations plus sélectives, une chromatographie d'affinité en deux étapes est souvent utilisée, impliquant une cascade de colonnes différentes.
• Chromatographie d'échange d'ions : Cette méthode repose sur les charges électriques pour la séparation. Elle distingue les ions et les molécules neutres en fonction de leur affinité pour la phase stationnaire chargée. Les molécules ayant une charge opposée à celle de la phase stationnaire sont attirées et s'y lient, tandis que les autres molécules ne le sont pas. Finalement, les molécules liées sont libérées ou éluées en modifiant le pH et la concentration en sel de la solution. La chromatographie d'échange d'ions industrielle est largement utilisée dans les industries du traitement de l'eau, pharmaceutique et chimique.
• Chromatographie d'adsorption : Ce type de chromatographie est basé sur le comportement des différentes molécules qui adhèrent ou sont attirées par la phase stationnaire. La phase mobile les transporte ensuite à travers la colonne. Le processus de séparation se produit lorsque les différentes molécules présentent des degrés d'attraction ou d'adhésion différents à la phase stationnaire. La chromatographie d'adsorption peut se décliner en différentes versions en fonction du type de phase stationnaire utilisé, par exemple, la chromatographie en phase normale ou la chromatographie en phase inverse.

Spécification et entretien de la chromatographie industrielle

Étant donné que les différents types et échelles de chromatographie peuvent avoir des spécifications variées, il est préférable de les décomposer en quelques composants clés.

• Colonne

  Taille : Les colonnes utilisées peuvent varier considérablement en fonction de ce qui est traité avec elles. Pour certaines chromatographies industrielles à grande échelle, les colonnes peuvent avoir une largeur d'un mètre et atteindre 5 mètres de longueur. Cependant, dans les chromatographies de plus petite échelle ou de laboratoire, les dimensions typiques des colonnes sont de 5 à 25 mm avec des longueurs de 25 à 300 mm.

• Détecteur

  Les détecteurs typiques utilisés en chromatographie comprennent les détecteurs UV/Vis, les détecteurs de fluorescence, les détecteurs d'indice de réfraction et les détecteurs de diffusion de lumière évaporative, pour n'en citer que quelques-uns. Chaque détecteur a sa propre façon de détecter et de mesurer différentes substances, ainsi que des limites de détection, des plages et des sensibilités variables.

• Logiciel

  Récemment, la chromatographie industrielle a de plus en plus utilisé l'intelligence artificielle pour améliorer l'efficacité du logiciel. Certaines fonctionnalités clés que l'on retrouve couramment dans les logiciels de chromatographie sont l'intégration des pics, la quantification, la recherche dans les bibliothèques, la génération de rapports, l'analyse comparative et le développement de méthodes.

• Pompes

  Parmi les pompes courantes utilisées en chromatographie, on peut citer les pompes à seringue, les pompes péristaltiques, les pompes à piston et les pompes à gradient binaire, pour n'en citer que quelques-unes. Les spécifications de la pompe utilisée dépendront du débit et de la pression requis pour l'application de chromatographie.

Un bon entretien est impératif si l'on veut continuer à obtenir des résultats précis avec sa chromatographie industrielle. Il existe quelques conseils et méthodes d'entretien généraux que l'on peut suivre.

• Nettoyer : Le nettoyage régulier de la colonne de chromatographie est très important pour éviter l'accumulation d'échantillon ou de résidus. L'utilisation d'un solvant de nettoyage approprié pour la colonne peut contribuer à maintenir son intégrité.
• Vérifier les fuites : Il est également judicieux de vérifier périodiquement les fuites dans les tubulures et les raccords, car cela peut affecter considérablement les résultats obtenus avec l'appareil de chromatographie industrielle.
• Étalonner les détecteurs : L'étalonnage régulier des détecteurs permet de garantir des mesures précises. Il est important de suivre les instructions du fabricant et d'utiliser les étalons d'étalonnage appropriés si l'on souhaite des détecteurs précis.

Scénarios de chromatographie industrielle

• Produits pharmaceutiques et médicaments

  La chromatographie industrielle a de nombreuses applications dans l'industrie pharmaceutique. Pour la séparation, l'identification et la détection de la pureté des composés, la chromatographie est utilisée au cours de la phase de R&D et pour le contrôle qualité des médicaments. Cela garantit que les médicaments sont fabriqués correctement et qu'ils ne contiennent aucune impureté.

• Alimentation et boissons

  Les fabricants d'aliments et de boissons utilisent la chromatographie industrielle lors du traitement, de l'analyse ou de la détection d'additifs et de contaminants. Par exemple, elle peut séparer et quantifier des composants tels que les arômes, les pigments, les vitamines et les conservateurs dans les boissons. De plus, elle peut identifier les résidus de pesticides et les contaminants dans les matières premières. En outre, la chromatographie industrielle est utilisée pour le contrôle qualité de l'antioxydation et de l'anti-fermentation dans la durée de vie des produits alimentaires.

• Surveillance environnementale

  La chromatographie industrielle peut analyser les polluants présents dans le sol, l'eau, l'air et d'autres milieux environnementaux. Elle peut identifier et quantifier des substances telles que les métaux lourds, les pesticides, les produits chimiques industriels et les composés organiques. Cela aide les régulateurs et les agences de protection de l'environnement à surveiller et à évaluer la qualité de l'environnement.

• Industrie pétrochimique

  Dans l'industrie pétrochimique, la chromatographie industrielle est appliquée à l'analyse et à la séparation du pétrole et du gaz. Elle peut identifier la composition et la concentration des hydrocarbures, des gaz et des additifs présents dans les produits pétroliers. Cela aide à l'exploration, à la production et au contrôle qualité du pétrole et du gaz.

• Diagnostic clinique

  La chromatographie industrielle a de nombreuses applications dans le diagnostic clinique. Par exemple, elle peut séparer et quantifier les biomarqueurs, les hormones, les enzymes et les métabolites présents dans des échantillons biologiques tels que le sang, l'urine et la salive. De plus, elle peut détecter des maladies spécifiques et des troubles génétiques en analysant les acides nucléiques et les protéines.

• Cosmétiques

  La chromatographie industrielle peut séparer les composants des cosmétiques, tels que les tensioactifs, les émulsifiants, les conservateurs et les substances fonctionnelles. Elle peut identifier les contaminants et les substances nocives dans les cosmétiques, tels que les métaux lourds et les composés organiques volatils, afin de garantir la sécurité et la conformité des produits.

• Aromathérapie et extraction d'huiles essentielles

  La chromatographie industrielle joue un rôle important dans l'extraction et la séparation des huiles essentielles. Par exemple, les composants de l'arôme de l'huile peuvent être séparés et identifiés à l'aide de la chromatographie gazeuse ou de la chromatographie liquide. De plus, la qualité et la pureté des huiles essentielles peuvent être assurées en utilisant la chromatographie préparative pour la purification des huiles essentielles.

• Industrie textile

  Dans l'industrie textile, la chromatographie industrielle analyse la composition des fibres, les additifs colorants, les agents de finition et les contaminants. Elle contribue au contrôle qualité et garantit la conformité aux normes et réglementations pertinentes. De plus, elle peut être appliquée pour évaluer les performances des produits textiles, telles que la durabilité, la stabilité et la résistance.

Comment choisir la chromatographie industrielle

Lors du choix d'une machine de chromatographie pour l'utilisation prévue, les acheteurs doivent rechercher les produits chimiques et les solvants que leurs clients devront séparer. Les différents types de chromatographie fonctionnent avec différents produits chimiques. Par exemple, la chromatographie gazeuse n'est applicable que dans les situations où le solvant ou le produit chimique peut se vaporiser. Si les clients doivent séparer les protéines des solutions, une machine de chromatographie sur colonne peut être idéale. La chromatographie sur colonne utilise une colonne spéciale remplie d'un matériau adsorbant pour séparer les matériaux en fonction de leur affinité pour la colonne.

La puissance d'une machine de chromatographie est déterminée par sa pression. Il existe des systèmes à très haute pression, à haute pression et à basse-moyenne pression pour servir des objectifs différents. Les machines de chromatographie à très haute pression sont applicables dans les situations où il est nécessaire de séparer des produits chimiques ayant une faible masse molaire ou qui sont très solubles dans la phase mobile. Les machines de chromatographie à haute pression sont idéales dans les situations où il est nécessaire de séparer des matériaux biologiques tels que les protéines et les hormones peptidiques. La pression moyenne à basse n'a pas toujours une utilisation définie, mais elle est principalement utilisée dans l'industrie alimentaire et environnementale.

Outre la puissance et la pression d'une machine de chromatographie, les acheteurs doivent également tenir compte du type de matériau que la machine est destinée à séparer. Le matériau déterminera souvent les spécifications de la machine de chromatographie. Par exemple, lors de l'achat d'une machine de chromatographie pour l'analyse environnementale des métaux toxiques ou des éléments traces dans l'eau ou le sol, il peut être nécessaire de recourir à une chromatographie liquide ultra-performante (UPLC), à une chromatographie gazeuse (GC) ou à une GC-MS (chromatographie gazeuse-spectrométrie de masse). Ces machines seraient idéales pour séparer et quantifier les composés organiques, les polluants ou les contaminants traces présents dans les échantillons environnementaux.

La chromatographie à l'échelle industrielle sépare les matériaux en grandes quantités. Elle utilise à cette fin une colonne spéciale, généralement plus longue et plus large que celles utilisées dans les milieux non industriels. Un exemple de machine de chromatographie à grande échelle est un instrument de biochromatographie. Lors de l'achat, les fabricants doivent déterminer quel produit chimique ou solvant doit être séparé en grandes quantités. La puissance nécessaire pour le faire efficacement doit également être déterminée.

Enfin, tenez compte du niveau d'automatisation. En général, les machines automatisées plus avancées auront des capacités d'injection d'échantillons autonomes, de surveillance en temps réel, de développement automatisé de méthodes et d'analyse de données. Ces fonctionnalités améliorent généralement le débit et réduisent l'intervention de l'utilisateur. Mais en même temps, ces machines peuvent être plus chères.

Questions-réponses sur la chromatographie industrielle

Q1 Quelles sont les tendances récentes concernant le marché de la chromatographie industrielle ?

A1 Le marché de la chromatographie industrielle connaît quelques tendances. L'augmentation de la demande de produits pharmaceutiques purs et technologiquement avancés a stimulé le segment du marché de la chromatographie pharmaceutique. De plus, l'adoption de pratiques écologiques dans diverses industries a conduit à une utilisation accrue des techniques de chromatographie verte, telles que la chromatographie éclair, en milieu industriel. Enfin, les développements technologiques constants des produits de chromatographie, tels que l'arrivée de systèmes automatisés et à haut débit, sont en train de remodeler le paysage de la chromatographie industrielle.

Q2 Pourquoi le processus de chromatographie est-il important ?

A2 Le processus de chromatographie est important car il permet de séparer, de purifier et d'analyser les composants de mélanges de composés. Le processus contribue également à identifier les substances qui sont d'une grande importance dans les industries chimique, biotechnologique, alimentaire, environnementale et pharmaceutique, entre autres.

Q3 Quelles sont les limites de la chromatographie ?

A3 Même si la chromatographie présente un large éventail d'applications et d'avantages, la méthode est soumise à certaines limites. Par exemple, le processus ne peut pas être utilisé pour séparer et analyser certains mélanges homogènes complexes. La méthode est également limitée lorsqu'il s'agit de séparer et d'analyser des substances ayant des propriétés chimiques et physiques similaires. De plus, la chromatographie nécessite une préparation préalable des échantillons, ce qui peut être long et fastidieux.

Q4 Quelles sont les alternatives à la chromatographie ?

A4 La meilleure façon de séparer les échantillons et les composés dépendra des propriétés des substances et des objectifs de l'analyse. Parmi les alternatives courantes, on peut citer la distillation, qui est utilisée pour séparer les mélanges liquides en fonction des différences de point d'ébullition, l'extraction et la spectrométrie de masse.