JP2017533817A - クロマトグラフィー生成物の組成を調整するための方法 - Google Patents
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Abstract
Description
[0001] 本出願は、2014年10月14日に出願された、米国仮特許出願番号第62/063,476号の優先権を主張する。
[0022](a)フルクトース濃縮混合物中のグルコース対フルクトースの確定した比率によって悪影響を受けた際に、グルコースイソメラーゼカラムを交換すること;
[0023](b)SMB装置中の陽イオン樹脂を交換する頻度;
[0024](c)SMB装置およびグルコースイソメラーゼカラムのいずれかまたは両方の排出ストリームからの水の除去;ならびに
[0025](d)単位費用当たりの目標の異性化糖生成物の生成を最大化すること。
[0060] 本発明の方法を、例えばJohnson Matthey Co.(New Jersey, USA)から入手可能なUBK555−Ca樹脂で満たしたSemba Biosciences(Wisconsin USA)からの8−カラム標準実験室規模のSMBシステムを使用して実施した。HFCSを90%まで濃縮するために、商業プラントで実際に使用されるSMB樹脂に適用されるフィード速度のパーセントを模倣するように算出した異なる投入速度で、多くの実験を実行した。したがって、135%のプラント樹脂利用率は、90%のフルクトースシロップを生成するのに典型的に使用されるベッドボリューム当たりの流速より35%速い総流速(すなわち、ベッドボリューム当たりの合併した投入ストリームの流速)で、実験が実行されたことを意味し、200%のプラント樹脂利用率は、流速が典型の2倍の速度であったことを意味する。実験を、ラフィネートの再充填を使用してもしくは使用せず、または溶離液に水を添加した42%のフルクトースシロップを用いて行った。再充填は、主なラフィネートストリームが収集された後のラフィネートゾーン内で、ラフィネートストリームの一部が、あるカラム位置で、例えば図2および3のカラム位置12で、再循環してSMBに戻ったことを意味する。こうして、収集されたラフィネートの溶解固形物濃度を増加させる。
[0063] 水を単独で溶離液として使用した90%のプラント樹脂利用率、および120%のプラント樹脂利用率(図7)、または溶離液に添加した42%のフルクトースシロップを使用した120%のプラント樹脂利用率によって、実施例1に記載の方法を、変更した。各実験の操作パラメーターを、図7および8に詳述する。各場合において、投入フィードは、42%のフルクトースシロップであり、溶離液フィードは、水単独(図7)または42%のシロップと混合した水(図8)を含んでいた。単に溶離液として水を使用して、抽出生成物は、再び、24%〜32.5%の範囲の溶解固形分を有する90%超のフルクトースシロップであった。42%のシロップを使用した場合、フルクトースシロップを、48%〜50.9%(「抽出総糖類」と表示された列)の範囲の溶解固形分で、フルクトースが55.7%〜59.3%(「抽出フルクトース純度」と表示された列)の範囲のフルクトース含有量を有する溶離ゾーンから抽出した。これは、投入フィードの溶解固形分が60%であると仮定すると、投入フィードに対する溶離液の溶解固形分の比が0.80〜0.84に相当する。
[0064] Dowex 99 Ca樹脂(総容量310mL)で充填した12−カラムカルーセル実験室規模SMBを使用して、本発明の方法を実施した。カルーセルは、2つの排出口、抽出物30(生成物)ならびにラフィネート32(副生成物)、および2つの注入口、フィード16ならびに溶離液26を有した。糖シロップ55〜60%(フルクトース42〜44%、乾燥ベース)を、フィードゾーン16に8mL/分で送り出した。溶離液は2つのポンプを有し:1つのポンプは、各ステップの時間の最初の33%に、溶離液26に11.7mL/分でフィードシロップを導入し、第2のポンプは14.5ml/分38でステップの残りに対して同じゾーンに水を送出した。抽出物は、糖37.8%(フルクトース67.2%、乾燥ベース)を含有した。ラフィネートは、糖26.1%(フルクトース9.6%、乾燥ベース)を含有した。
Claims (18)
- クロマトグラフィー生成物の組成を調整して、所望成分の目標比率を達成するための方法であって、
陽イオン樹脂を含む擬似移動床(「SMB」)クロマトグラフィー装置の投入ゾーンを、投入フィード各比率の所望成分および第2成分を含み、投入フィード溶解固形分を有する投入フィードと接触させること;
SMB装置の溶離ゾーンを、溶離液フィード各比率の所望成分および第2成分を含み、溶離液フィード溶解固形分を有する溶離液フィードと接触させること;
SMB装置の濃縮ゾーンを介して送出された投入フィード由来の所望成分を、溶離ゾーンを介して送出された溶離液フィード由来の所望成分とブレンドするようにSMB装置を操作して、目標比率の所望成分および抽出溶解固形分を含む抽出生成物を形成することであって、
ここで、所望成分の目標比率は、所望成分の投入フィード比率よりも大きく、かつ
抽出溶解固形分は、投入フィード溶解固形分の少なくとも50%、少なくとも60%または少なくとも80%であること;ならびに
SMB装置から目標比率の所望成分を有する抽出生成物を収集すること
を含む方法。 - 前記溶離液フィード比率の所望成分を、濃縮ゾーンを介して送出される投入フィード由来の所望成分とブレンドするように選択して、抽出生成物中の所望成分の目標比率をもたらす、請求項1に記載の方法。
- 溶離液フィードが投入フィードと同じである、請求項1に記載の方法。
- 溶離液フィードが、溶離ゾーンと接触する前に0.2容量以下の水で希釈される、請求項1に記載の方法。
- 溶離液フィードを連続的に水と混合し、希釈された溶離液フィードと溶離ゾーンを接触させ、その際溶離液フィードと水の容量比が1:2である、請求項1に記載の方法。
- 溶離液フィードが、ある時間溶離ゾーンと接触し、その後、水が溶離液フィード無しで溶離ゾーンと接触している第2の時間が続き、
第1の時間および第2の時間が、溶離液フィードと水の容量比がSMB装置中のステップ移動の前に1:2になるように選択される、請求項1に記載の方法。 - 所望成分の溶離液フィード比率が、所望成分の投入フィード比率よりも大きい、請求項1に記載の方法。
- ラフィネート各比率の前記所望成分および前記第2成分を有するラフィネートストリームをSMB装置から収集することをさらに含み、前記第2成分のラフィネート比率が、第2成分の投入フィード比率よりも高い、請求項1に記載の方法。
- 前記所望成分がフルクトースであり、前記第2成分がグルコースである、請求項1から8のいずれかに記載の方法。
- 前記所望成分がフルクトースであり、前記第2成分がグルコースである、請求項8に記載の方法であって、
グルコースを含む投入ストリームにラフィネートストリームを添加して、混合されたグルコース濃縮ストリームを形成すること;
グルコースイソメラーゼを含むグルコースイソメラーゼクロマトグラフィーカラムを、カラム中のフルクトース比率を濃縮するのに十分な時間、混合されたグルコース濃縮ストリームと接触させること;ならびに
グルコースイソメラーゼカラムからフルクトース濃縮混合物を溶離すること
をさらに含む方法。 - 投入ゾーンを投入フィードと接触させる工程が、溶出したフルクトース濃縮混合物と投入ゾーンを接触させることを含む、請求項10に記載の方法。
- グルコースイソメラーゼカラムを接触させる前記工程が、フルクトースとグルコースの比率をグルコースイソメラーゼに対する平衡点にするのに必要な時間未満、前記カラムを接触させることを含み、これによって、溶出したフルクトース濃縮混合物が、フルクトースとグルコースの比率をグルコースイソメラーゼに対する平衡点にするのに必要な時間、グルコースイソメラーゼカラムに接触することによって得られるより低いフルクトース比率を有する、請求項10に記載の方法。
- 投入ゾーンを投入フィードと接触させる工程が、溶出したフルクトース濃縮混合物を投入ゾーンと接触させることを含む、請求項12に記載の方法。
- 投入フィード溶解固形分と比較して抽出溶解固形分を希釈することになる水を、SMB装置に添加しない、請求項1に記載の方法。
- 前記所望成分がフルクトースであり、前記第2成分がグルコースであり、フルクトースの投入フィード比率が42〜44%であり、残りがグルコースであり、抽出生成物中のフルクトースの目標比率が55%〜60%であり、残りが主にグルコースである、請求項1に記載の方法。
- 投入フィード溶解固形分および抽出溶解固形分が、それぞれ、少なくとも50%wt/volである、請求項15に記載の方法。
- 異性化糖生成物中のフルクトース比率を調整して、前記フルクトースの目標比率を達成する方法であって、
擬似移動床(「SMB」)クロマトグラフィー装置のフルクトース濃縮ゾーン中で、グルコースに対するフルクトースの濃縮を促進する陽イオン樹脂を含有するSMB装置を、投入フィードおよび溶離液フィードと接触させることであって、前記投入フィードおよび前記溶離液フィードのそれぞれが、フルクトースとグルコースの混合物を含み、溶解固形分を有すること;
SMB装置を操作して、フルクトース濃縮ゾーン中で、フルクトースの目標比率および生成物溶解固形分を有する異性化糖生成物を生成すること;ならびに
目標比率のフルクトースを有する異性化糖生成物を、SMB装置のフルクトース濃縮ゾーンから収集すること
を含み、
異性化糖生成物が、投入フィードの溶解固形分の少なくとも50%、少なくとも60%または少なくとも80%である溶解固形分を有する、方法。 - 目標比率のフルクトースを有する異性化糖生成物を生成する運転コストを最適化する方法であって、
擬似移動床(「SMB」)装置を操作して、請求項15に記載の方法によるフルクトースの目標比率を達成すること;
グルコース濃縮ラフィネートストリームをSMB装置から収集すること、ここで前記ラフィネートストリーム中のグルコース比率は、前記投入フィード中のグルコース比率より高い;
グルコースイソメラーゼカラムに対する投入ストリームとしてグルコース濃縮ラフィネートストリームを使用すること;
投入ストリーム中のグルコースをフルクトースに変換するようにグルコースイソメラーゼカラムを操作して、確定した各比率のフルクトースおよびグルコースを有するフルクトース濃縮混合物を生成することであって、前記接触工程の前記投入フィードが、フルクトース濃縮混合物を含むこと;ならびに
線形プログラムモデルを使用して、以下に起因する総費用を最小限に抑えること、
(a)フルクトース濃縮混合物中のグルコース対フルクトースの確定した比率によって悪影響を受けた場合、グルコースイソメラーゼカラムを交換すること;
(b)SMB装置中の陽イオン樹脂を交換する頻度;
(c)SMB装置およびグルコースイソメラーゼカラムのいずれかまたは両方の排出ストリームからの水の除去;ならびに
(d)単位費用当たりの目標の異性化糖生成物の生成を最大化すること
を含む、方法。
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