JP2006518664A5

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Publication number: JP2006518664A5
Application number: JP2006502074A
Authority: JP
Filing date: 2004-02-25
Publication date: 2015-01-15
Anticipated expiration: 2024-02-25

Description

カチオン交換樹脂は、強酸カチオン交換樹脂又は弱酸カチオン交換樹脂であり得る。前記カチオン交換樹脂は、一価及び／又は二価金属型、例えばＮａ⁺及び／又はＫ⁺ 型、或いはＣａ²⁺、Ｂａ²⁺、Ｍｇ²⁺及び／又はＳｒ²⁺ 型であり得る。Ｈ⁺及びＮＨ₄ ⁺ 型である樹脂も有用であり得る。しかしながら、他のイオン型もまた、使用され得る。

アニオン交換樹脂は、好ましくはアクリル骨格を有する、強塩基又は弱塩基アニオン交換樹脂であり得る。前記アニオン交換樹脂はＯＨ^-、Ｃｌ^-又はＳＯ₄ ^-−型であり得る。しかしながら、他のイオン型もまた、使用され得る。

本発明のシステムにおける好ましいカラム充填材の一つは、主にＮａ⁺及び／又はＫ⁺ 型である、一価金属型の強酸カチオン交換樹脂である。本発明のシステムにおける他の好ましいカラム充填材の一つは、主にＮａ⁺及び／又はＫ⁺ 型である、一価金属型の弱酸カチオン交換樹脂である。

流体フロントは、移動相における異なる成分の間の濃度勾配、例えば、供給物と溶離液との間の濃度勾配を意味する。分配及び／又は捕集装置における時間遅延は、装置の容量を流体の流速で割ったものである。時間遅延分布は、分配／捕集時間の広がりである。極小時間遅延分布は、区画及び／又はカラムに導入された流体が、基本的に同時に、分配装置内のそれぞれのポイントから分配されることを、或いは、区画及び／又はカラムから出た流体流が、基本的に同時に、捕集装置内のそれぞれのポイントから捕集されることを意味する。

上記本発明の方法において使用される溶離液は、好ましくは水であるが、しかし、塩類と水との溶液であっても有用である。更に、アルコール、例えばエタノール、並びに、水とアルコールとの混合物、例えば水とエタノールとの混合物も有用な溶離液である。

実施例１．
３５０μｍビーズ径カチオン交換樹脂を用いるＳＭＢクロマトグラフー試験
試験装置は、直列に接続された６本のカラム、供給ポンプ、循環ポンプ、溶離水ポンプ、並びに入口及び種々のプロセス流に対する生成物バルブを含んでいた。前記装置は、供給流、溶離液流及び循環段階流を制御するための流量制御ユニットを含んでいた。伝導度計は、吐出流の伝導度を測定するためにそれぞれのカラムで使用され、そして密度計は、吐出流の密度を測定するために最後のカラムで使用された。それぞれのカラムの高さは４ｍであり、そしてそれぞれのカラムは０．１１１ｍの直径を有していた。前記カラムは、Ｎａ⁺ 型であるビーズ径３５０μｍの強酸ゲル型カチオン交換樹脂［ダウ（ＤＯＷ）９９Ｋ／３５０］で充填された。前記樹脂ビーズの９８％が、平均粒径から±２０％の範囲内にあると測定された。

以下に示された２−プロフィールＳＭＢ法（この方法は、米国特許第６２２４７７６号明細書に詳細に記載されている）の９段階手順により、分画を行った。供給物及び溶離液は８５℃で使用され、そして水が溶離液として使用された。
段階１：供給溶液２．０Ｌを流量４５Ｌ／時間で第一カラムにポンプ移送し、そして、リサイクルフラクションをカラム６から捕集した。
段階２：供給溶液９．８Ｌを流量４２Ｌ／時間で第一カラムにポンプ移送し、そして、残渣フラクションを同じカラムから捕集した。同時に、水１０．１Ｌを流量４３Ｌ／時間でカラム２にポンプ移送し、そして、残渣フラクションをカラム４から捕集した。更に同時に、水を流量７２Ｌ／時間でカラム５にポンプ移送し、そして、最初にリサイクルフラクション４．４Ｌを、次いで蔗糖含有フラクション１２．２Ｌをカラム６から捕集した。
段階３：供給溶液１．８Ｌを流量４５Ｌ／時間で第一カラムにポンプ移送し、そして、
蔗糖含有フラクションをカラム６から捕集した。
段階４：７．５Ｌを流量４８Ｌ／時間で、全カラムを用いて形成したカラムセットループ中で循環させた（分離プロフィール循環を継続した）。
段階５：水１．０Ｌを流量５０Ｌ／時間で第一カラムにポンプ移送し、そして、ベタイン含有フラクションをカラム６から捕集した。
段階６：水１０．２Ｌを流量６２Ｌ／時間で第一カラムにポンプ移送し、そして、残渣フラクションをカラム２から捕集した。同時に、水１０．２Ｌを流量６３Ｌ／時間でカラム３にポンプ移送し、そして、残渣フラクションをカラム５から捕集した。更に同時に、水３．７Ｌを流量２３Ｌ／時間でカラム６にポンプ移送し、そして、ベタイン含有フラクションを同じカラムから捕集した。
段階７：水１０．３Ｌを流量５３Ｌ／時間で第一カラムにポンプ移送し、そして、ベタイン含有フラクションをカラム６から捕集した。
段階８：水１０．１Ｌを流量５９Ｌ／時間で第一カラムにポンプ移送し、そして、残渣フラクションをカラム３から捕集した。同時に、水を流量５８Ｌ／時間でカラム４にポンプ移送し、そして、最初にベタイン含有フラクション３．０Ｌを、次いで残渣フラクション６．８Ｌをカラム６から捕集した。
段階９：８．２Ｌを流量５０Ｌ／時間で、全カラムを用いて形成したカラムセットループ中で循環させた。

実施例２．
２２０μｍビーズ径カチオン交換樹脂を用いるＳＭＢクロマトグラフー試験
試験装置は、直列に接続された６本のカラム、供給ポンプ、循環ポンプ、溶離水ポンプ、並びに入口及び種々のプロセス流に対する生成物バルブを含んでいた。前記装置は、供給流、溶離液流及び循環段階流を制御するための流量制御ユニットを含んでいた。伝導度計は、吐出流の伝導度を測定するためにそれぞれのカラムで使用され、そして密度計は、吐出流の密度を測定するために最後のカラムで使用された。カラム１、３、４及び６の高さは１．５ｍであり、そしてカラム２及び５の高さは１．８ｍであった。それぞれのカラムは０．１１１ｍの直径を有していた。前記カラムは、Ｎａ⁺ 型であるビーズ径２２０μｍの強酸ゲル型カチオン交換樹脂（三菱ＵＢＫ５３０）で充填された。前記樹脂ビーズの９５％が、平均粒径から±２０％の範囲内にあると測定された。

以下に示された２−プロフィールＳＭＢ法（この方法は、米国特許第６２２４７７６号明細書に詳細に記載されている）の８段階手順により、分画を行った。供給物及び溶離液は８５℃で使用され、そして水が溶離液として使用された。
段階１：供給溶液１．２Ｌを流量４０Ｌ／時間で第一カラムにポンプ移送し、そして、リサイクルフラクションをカラム６から捕集した。
段階２：供給溶液３．１Ｌを流量３４Ｌ／時間で第一カラムにポンプ移送し、そして、残渣フラクションを同じカラムから捕集した。同時に、水３．４Ｌを流量３７Ｌ／時間でカラム２にポンプ移送し、そして、残渣フラクションをカラム４から捕集した。更に同時に、水を流量７６Ｌ／時間でカラム５にポンプ移送し、そして、最初にリサイクルフラク
ション１．４Ｌを、次いで蔗糖含有フラクション５．６Ｌをカラム６から捕集した。
段階３：供給溶液０．４Ｌを流量４０Ｌ／時間で第一カラムにポンプ移送し、そして、蔗糖含有フラクションをカラム６から捕集した。
段階４：４．３Ｌを流量４０Ｌ／時間で、全カラムを用いて形成したカラムセットループ中で循環させた（分離プロフィール循環を継続した）。
段階５：水４．０Ｌを流量５５Ｌ／時間で第一カラムにポンプ移送し、そして、残渣フラクションをカラム２から捕集した。同時に、水４．０Ｌを流量５５Ｌ／時間でカラム３にポンプ移送し、そして、残渣フラクションをカラム５から捕集した。更に同時に、水２．５Ｌを流量３２Ｌ／時間でカラム６にポンプ移送し、そして、ベタイン含有フラクションを同じカラムから捕集した。
段階６：水３．９Ｌを流量５０Ｌ／時間で第一カラムにポンプ移送し、そして、ベタイン含有フラクションをカラム６から捕集した。
段階７：水３．４Ｌを流量５５Ｌ／時間で第一カラムにポンプ移送し、そして、残渣フラクションをカラム３から捕集した。同時に、水を流量６２Ｌ／時間でカラム４にポンプ移送し、そして、最初にベタイン含有フラクション１．０Ｌを、次いで残渣フラクション２．７Ｌをカラム６から捕集した。
段階８：２．８Ｌを流量５０Ｌ／時間で、全カラムを用いて形成したカラムセットループ中で循環させた。

実施例３．
１２７μｍビーズ径カチオン交換樹脂を用いるＳＭＢクロマトグラフー試験
試験装置は、直列に接続された６本のカラム、供給ポンプ、循環ポンプ、溶離水ポンプ、並びに入口及び種々のプロセス流に対する生成物バルブを含んでいた。前記装置は、供給流、溶離液流及び循環段階流を制御するための流量制御ユニットを含んでいた。伝導度計は、吐出流の伝導度を測定するためにそれぞれのカラムで使用され、そして密度計は、吐出流の密度を測定するために最後のカラムで使用された。それぞれのカラムの高さは０．５ｍであり、そしてそれぞれのカラムは０．１１１ｍの直径を有していた。前記カラムは、Ｎａ⁺ 型であるビーズ径１２７μｍの強酸ゲル型カチオン交換樹脂［フィネックス（Ｆｉｎｅｘ）ＣＳ１３ＧＣ］で充填された。前記樹脂ビーズの８０％が、平均粒径から±２０％の範囲内にあると測定された。

以下に示された２−プロフィールＳＭＢ法（この方法は、米国特許第６２２４７７６号明細書に詳細に記載されている）の９段階手順により、分画を行った。供給物及び溶離液は８５℃で使用され、そして水が溶離液として使用された。
段階１：供給溶液０．５Ｌを流量４５Ｌ／時間で第一カラムにポンプ移送し、そして、リサイクルフラクションをカラム６から捕集した。
段階２：供給溶液０．７Ｌを流量３０Ｌ／時間で第一カラムにポンプ移送し、そして、残渣フラクションを同じカラムから捕集した。同時に、水１．０Ｌを流量６０Ｌ／時間でカラム２にポンプ移送し、そして、残渣フラクションをカラム４から捕集した。更に同時に、水を流量８０Ｌ／時間でカラム５にポンプ移送し、そして、最初にリサイクルフラク
ション０．５Ｌを、次いで蔗糖含有フラクション０．９Ｌをカラム６から捕集した。
段階３：供給溶液０．４Ｌを流量４０Ｌ／時間で第一カラムにポンプ移送し、そして、蔗糖含有フラクションをカラム６から捕集した。
段階４：１．１Ｌを流量４０Ｌ／時間で、全カラムを用いて形成したカラムセットループ中で循環させた（分離プロフィール循環を継続した）。
段階５：水０．３Ｌを流量６５Ｌ／時間でカラム６にポンプ移送し、そして、残渣フラクションをカラム２から捕集した。
段階６：水０．６Ｌを流量５５Ｌ／時間で第一カラムにポンプ移送し、そして、残渣フラクションをカラム２から捕集した。同時に、水０．９Ｌを流量５２Ｌ／時間でカラム３にポンプ移送し、そして、残渣フラクションをカラム５から捕集した。更に同時に、水０．７Ｌを流量７０Ｌ／時間でカラム６にポンプ移送し、そして、ベタイン含有フラクションを同じカラムから捕集した。
段階７：水１．５Ｌを流量５５Ｌ／時間で第一カラムにポンプ移送し、そして、ベタイン含有フラクションをカラム６から捕集した。
段階８：水１．０Ｌを流量５７Ｌ／時間で第一カラムにポンプ移送し、そして、残渣フラクションをカラム３から捕集した。同時に、水を流量７１Ｌ／時間でカラム４にポンプ移送し、そして、最初にベタイン含有フラクション０．５Ｌを、次いで残渣フラクション０．７Ｌをカラム６から捕集した。
段階９：１．２Ｌを流量４５Ｌ／時間で、全カラムを用いて形成したカラムセットループ中で循環させた。

実施例４．
非常に短い樹脂床及び大きい直径を持つ区画における混合容積の測定
前記実施例は、現在の工業的実施におけるよりも充分に小さいビーズ径を持つ充填材料を使用することにより、分離能力における非常な改善が達成され得ることを示している。これらのＳＭＢ試験は、パイロット規模のカラムを用いて行われた。大きい直径を持つ工業的規模のカラムを用いて同種の改善が達成され得ることを示すため、大きい直径のカラムにおける混合容積を測定するために下記の試験ユニットを構築した。この試験装置は、カラム、供給槽及び溶離液槽、供給溶液ポンプ及び溶離水ポンプ、並びに、両方の供給流用の入口バルブを含む。装置は、吐出流の流量及び密度を測定するための質量流量計［ミクロ・モーション（ＭｉｃｒｏＭｏｔｉｏｎ）社製］、吐出流の伝導度を測定するための伝導度計、並びに、カラムへの供給流及び溶離液流を制御するための流制御ユニットをも含む。

分配装置及び捕集装置は、本出願人による特許出願ＰＣＴ／ＦＩ０３／００９８９の明細書に記載されている。
樹脂床の高さは、カラム区画の高さに対応して２ｃｍであった。カラムの直径は１ｍであった。樹脂床により生じる混合を極小化し、そして、前記樹脂床に結合された供給ポンプ、配管、分配装置、捕集装置及びオンライン機器との組み合わせがどの程度の混合を起こし得るかを明確に示すために、前記の非常に短い樹脂床を選択した。Ｎａ⁺ 型であるビ
ーズ径３５０μｍの強酸ゲル型カチオン交換樹脂［ダウ（ＤＯＷ）９９Ｋ／３５０］を用いて、カラムを満杯に充填した。区画が前記樹脂で満杯に充填されることを確実にするために、前記樹脂を塩溶液中でカラムに充填した。

供給物として、４５質量％の蔗糖−塩溶液を使用した（乾燥物質質量に基づいて、蔗糖８０％及びＮａＣｌ２０％）。供給物及び溶離水を温度８５℃で使用し、試験の前に、カラム及び樹脂を、所定の溶離液流と共に加熱した。第一段階として、供給溶液４０リットルを流量４０Ｌ／時間で、カラム内にポンプ移送した。第二段階として、溶離水１００リットルを流量４０Ｌ／時間で、カラム内にポンプ移送し、そして、供給溶液を、カラムから溶出した。