JP5699710B2

JP5699710B2 - 液体クロマトグラフィー装置及び充填剤の充填方法

Info

Publication number: JP5699710B2
Application number: JP2011058034A
Authority: JP
Inventors: 聡志三輪
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 2011-03-16
Filing date: 2011-03-16
Publication date: 2015-04-15
Anticipated expiration: 2031-03-16
Also published as: JP2012194047A

Description

本発明は、液体クロマトグラフィー装置に係り、特にクロマトカラム内の充填剤又はそのスラリーを可動栓で加圧するよう構成した液体クロマトグラフィー装置に関する。また、本発明は、このクロマトカラム内に充填剤の充填層を形成する方法に関する。

液体クロマトグラフィーは、天然物や発酵生産物、遺伝子組み替え等による培養生産物、合成反応物中の目的物質を目的の純度、精製速度で分離精製する手段として広く用いられている。

クロマトカラム（液体クロマトグラフィー用カラム）へ充填剤を充填する場合、クロマトカラム内に充填剤スラリーを供給した後、可動栓を駆動手段で駆動させて該スラリーを加圧し、多孔板を有したクロマトカラム蓋又は該可動栓を介してスラリー中の溶媒をクロマトカラム外に押し出し、充填剤の充填層を形成することが行われている。充填終了後は、可動栓による充填層の加圧を維持する（特許文献１，２）。

特開２０００−３４６８３３特開２００５−３２１３０２

上記特許文献１，２では、カラム内に充填剤スラリーを供給した後、可動栓を前進させて充填剤スラリーを加圧するときに、可動栓と充填剤スラリーとの間にある空気が抜けにくく、カラム内に気泡として残り、容易には抜けきらない。例えば、可動栓でスラリーを加圧して、可動栓側の多孔質板を通してスラリー溶剤を押し出す操作によっても、容易には抜けきらない。可動栓と充填剤スラリーとの間に残留した気泡は、可動栓による加圧の結果、可動栓と充填剤層の間で広がるか、又は、充填剤層の中に潜り込む。可動栓と充填層の間で気泡が広がった領域や、充填層中で気泡が潜り込んだ領域には液が流れない。この為、分離精製工程における液の均一分散流れを阻害し、分離精製効率を大きく低下させる。

また、上記特許文献１，２では、クロマトカラム内に充填剤スラリーを供給するときには、可動栓をクロマトカラム外に離脱させておき、充填剤スラリーを供給した後、可動栓をクロマトカラムに嵌合させ、前進させるようにしている。このように可動栓をクロマトカラム外に位置させて充填剤スラリーを供給する場合、クロマトカラム内に大気中から異物が混入するおそれが大きい。

本発明は、充填時の気泡の残留が防止され、分離性能の良好な充填剤層を形成することができると共に、充填剤スラリーをクロマトカラムに供給して充填剤の充填層を形成する際の異物の混入が防止される液体クロマトグラフィー装置と、充填剤の充填方法を提供することを目的とする。

請求項１の液体クロマトグラフィー装置は、カラム軸心方向を上下方向にして配置されたクロマトカラムと、該クロマトカラム内に供給された充填剤又はそのスラリーを加圧するための可動栓とを有する液体クロマトグラフィー装置において、該クロマトカラムの上端側には、該クロマトカラムに充填剤スラリーを供給する供給口及びクロマトカラム内から気体と液体の双方又は液体を流出させる流出口が同レベルに設けられており、該供給口及び流出口は、該クロマトカラムの軸心に対する中心角θが７０〜１６０°となるように配置されていることを特徴とするものである。

請求項２の液体クロマトグラフィー装置は、請求項１において、前記中心角θが８０〜１５０°であることを特徴とするものである。

請求項３の充填剤の充填方法は、請求項１又は２に記載の液体クロマトグラフィー装置に対し充填剤を充填する方法であって、前記可動栓を、その下端が前記供給口及び流出口の上縁に又は上縁と下縁との間に位置するように配置しておき、前記供給口から充填剤スラリーを前記クロマトカラム内に供給し、その後、該可動栓を下降させて充填層を形成することを特徴とするものである。

請求項４の充填剤の充填方法は、請求項３において、充填剤スラリーが前記流出口から溢出するまでクロマトカラム内に供給し、その後、流出口から流出した液を気液分離し、液分を供給口に循環させてクロマトカラム内の気泡を除去し、その後、該可動栓を下降させて充填層を形成することを特徴とするものである。

本発明の液体クロマトグラフィー装置及び充填剤の充填方法では、可動栓をクロマトカラムの上縁端側に位置させておき、供給口から充填剤スラリーをクロマトカラム内に供給する。本発明では、クロマトカラムの供給口と流出口とがクロマトカラムの軸心に対し中心角が８０〜１６０°となるように配置されている。また、可動栓を、その下端が供給口及び流出口の上縁と下縁との間に位置するように配置しておく。そのため、供給口からクロマトカラム内に流入したスラリーがクロマトカラム内で旋回し、クロマトカラム内に滞留していた気泡が旋回流に伴われて流出口から流出する。このように気泡を流出させてから、可動栓を前進させてスラリー中の液分を搾り出すと共に充填剤を加圧することにより、気泡を含まない充填剤の充填層を形成することができる。また、充填剤スラリーの供給から充填層の形成に至る間、可動栓がクロマトカラム内に位置するので、クロマトカラム内に異物が混入することが防止（抑制を含む。）される。

なお、請求項４の方法によれば、流出口から流出した液を有効利用することができる。

実施の形態に係る液体クロマトグラフィー装置の断面を示すものであり、図２のＩ−Ｉ線断面図である。図１のII−II線断面図である。充填層の形成方法を示す説明図である。充填層の形成方法を示す説明図である。

以下、図面を参照して実施の形態について説明する。第１図は実施の形態に係る液体クロマトグラフィー装置１を示しており、クロマトカラム２が筒軸心方向を上下方向（この実施の形態では鉛直方向）として設置されている。

この液体クロマトグラフィー装置１は、クロマトカラム２と、可動栓３と、該可動栓３を進退させるためのシリンダ装置（ピストンロッド以外は図示略）等を備えている。クロマトカラム２の下端には底蓋６がボルト１０によって着脱可能に取り付けられている。底蓋６の上面には、充填剤を通さない通液性の多孔板７が設けられており、この多孔板７の下側に形成された流路８が液取出口９に通じている。

可動栓３の下面には、充填剤を通さない通液性の多孔板１２が設けられ、この多孔板１２の上側に流路１３が形成されている。この流路１３は、液流路１５を介して可動栓３外に連通している。

前記シリンダ装置は、シリンダと、該シリンダ内のピストン（いずれも図示略）と、該ピストンに連なるピストンロッド１６等を備えている。このピストンロッド１６の下端が可動栓３に対しコネクタ１７を介して着脱可能に連結されている。

クロマトカラム２の上部の側周面に充填剤スラリーの供給口２０が設けられ、それから周方向にずれた位置の側周面に気体の流出口２１が設けられている。クロマトカラム２の軸心に対する供給口２０と流出口２１との中心角θは７０〜１６０°好ましくは８０〜１５０°最も好ましくは約８０〜１２０°である。

クロマトカラム２の内周面における供給口２０及び流出口２１のレベルは同レベルであり、可動栓３をクロマトカラム２の上端部（待機位置）に位置させた状態において可動栓３の下端が供給口２０及び流出口２１の上縁に又は上縁と下縁との間に位置するレベルとなっている。

次に、以上の構成を有する液体クロマトグラフィー装置１への充填剤の充填方法を第１図〜第４図に基づいて説明する。

この充填方法ではまず第１図の通り、可動栓３を、その下端が供給口２０と流出口２１の上縁又は上縁と下縁との間となるクロマトカラム２の上端部の待機位置に位置させる。この状態で充填用溶媒に充填剤を分散させてなる所定濃度の充填剤スラリーを供給口２０からクロマトカラム２内に供給する。充填剤スラリーの流入に伴って、クロマトカラム２内の気体（空気）は流出口２１を通ってクロマトカラム２外に流出する。

クロマトカラム２内がスラリーでほぼ満杯となり、スラリーが流出口２１から溢出するようになった後、第３図の通り、流出口２１から流出する液を気液分離器２２に受け入れ、気液分離する。そして、液分をポンプ２３及び配管２４を介して供給口２０に戻す。このように供給口２０からクロマトカラム２内に供給されたスラリー又は液は、クロマトカラム２内で旋回流を形成する。即ち、供給口２０と流出口２１とが周方向にずれた配置となっており、クロマトカラム２の直径方向には対峙していないので、供給口２０からの流入スラリー又は液の少なくとも一部がクロマトカラム２内で旋回する。そして、この旋回流に伴われるようにして、クロマトカラム２内に滞留していた気泡がクロマトカラム２外へ流出し、気液分離器２２で分離され、大気等へ放出される。

このように、クロマトカラム２内の気泡がすべて流出した後、第４図の通り、シリンダ装置のピストンロッド１６を突出させて可動栓３を下降させ、充填剤の充填層を加圧する。この際、液流路１５に配管（第４図では図示略）を接続しておき、充填層から可動栓３側へ搾り出されたスラリー溶媒を抜き出す。底蓋６側へ搾り出された溶媒は液取出口９から流出する。

可動栓３が下降し、所定の圧力または所定の可動栓位置まで充填層を加圧することにより、気泡を含まない充填剤層が形成される。

なお、クロマトカラム２は透明であることが好ましく、アクリルなど透明合成樹脂であることが望ましい。合成樹脂製のクロマトカラムは、強度上、供給口を接線方向に設けるのが困難であり、供給口２０を求心方向（半径方向）に設けざるを得ない。流出口も同様である。そこで、本発明では、供給口２０とクロマトカラム２の軸心と流出口２１とを結ぶ線分の交角すなわち中心角θを７０〜１６０°とすることにより、クロマトカラム２内に旋回流を形成させる。種々の実験の結果、中心角θが７０°よりも小さかったり、中心角が１６０°よりも大きいと、旋回流が形成されにくいことが認められた。

上記実施の形態では、供給口及び流出口は１個となっているが、２個以上であってもよい。

上記実施の形態では、クロマトカラム２を鉛直に設置するように図示しているが、流出口２１を供給口２０よりも上側にするようにしてクロマトカラム２を若干（例えば鉛直線に対し数度ないし十数度程度）傾けてもよい。

１液体クロマトグラフィー装置
２クロマトカラム
３可動栓
７，１２多孔板
２０供給口
２１流出口
２２気液分離器

Claims

カラム軸心方向を上下方向にして配置されたクロマトカラムと、該クロマトカラム内に供給された充填剤又はそのスラリーを加圧するための可動栓とを有する液体クロマトグラフィー装置において、
該クロマトカラムの上端側には、該クロマトカラムに充填剤スラリーを供給する供給口及びクロマトカラム内から気体と液体の双方又は液体を流出させる流出口が同レベルに設けられており、
該供給口及び流出口は、該クロマトカラムの軸心に対する中心角θが７０〜１６０°となるように配置されていることを特徴とする液体クロマトグラフィー装置。
請求項１において、前記中心角θが８０〜１５０°であることを特徴とする液体クロマトグラフィー装置。
請求項１又は２に記載の液体クロマトグラフィー装置に対し充填剤を充填する方法であって、
前記可動栓を、その下端が前記供給口及び流出口の上縁に又は上縁と下縁との間に位置するように配置しておき、前記供給口から充填剤スラリーを前記クロマトカラム内に供給し、その後、該可動栓を下降させて充填層を形成することを特徴とする充填剤の充填方法。
請求項３において、充填剤スラリーが前記流出口から溢出するまでクロマトカラム内に供給し、その後、流出口から流出した液を気液分離し、液分を供給口に循環させてクロマトカラム内の気泡を除去し、その後、該可動栓を下降させて充填層を形成することを特徴とする充填剤の充填方法。