KR200202197Y1 - 유사이동층 분리 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 대량의 키랄성(chiral) 화합물과 같은 혼합 시료로부터 유용물질을 효과적으로 분리할 수 있는 유사이동층(Simulated Moving Bed, SMB) 분리장치의 개선에 관한 것으로, 혼합시료를 분리하기 위한 일련의 크로마토그래피 컬럼, 용액 분배수단(distributer) 및 멀티포지션 밸브(multi-position valve, MPV)를 포함하는 컬럼부, 펌프와 같은 컬럼유입용액 공급부 및 컴퓨터와 같은 제어부를 포함하는 유사이동층(simulated moving bed) 형태 분리장치에 있어서, 컬럼부에서 일련의 컬럼들을 원형으로 배치하여 공간효율을 높이고 상호연결선의 길이를 최소화하며 멀티포지션 밸브를 컬럼의 원형 배열 안쪽에 배치하여 사용함으로써 솔레노이드 밸브(solenoid valve) 없이 제어와 모니터링을 간편하게 할 수 있다.
Description
본 고안은 두 가지의 입체이성질체가 섞여 있는 키랄 화합물과 같은 혼합시료로부터 유용물질을 연속적으로 분리하는 유사이동층 형태 분리장치의 개선에 관한 것이다.
두 가지 이상의 성분으로 이루어진 혼합 시료의 분리는 통상 크로마토그래피법에 의해 수행되고 있는데, 종래에는 단일 컬럼에 시료를 주입하고 용매를 흘려주어 각각의 피크를 분획하는 방법을 사용하였다. 그러나, 이 방법은 대량의 시료를 분리할 경우 컬럼의 효율이 떨어지고 고가의 용매를 대량으로 소비하게 되며 분획한 시료의 농도가 낮아 농축해야 하는 단점이 있어서, 이를 보완하기 위한 방법으로 유사이동층 분리장치가 개발되었다.
유사이동층 분리장치는 컬럼을 일련의 시리즈로 여러 개, 보통 8개 이상을 사용하여 각 컬럼에서 동일한 분리공정을 수행함으로써 한 개의 컬럼으로 분획하기 힘든 물질들을 분획할 수 있고, 사용된 용매가 재순환됨으로써 그 사용량을 줄일 수 있는 장치로서, 예를 들면 커스터의 논문에 제시되어 있다(Kusters E., Gerber, G., Antia, F. D. Chromatographia vol. 40, No. 7/8, pp 387-393, 1995). 그러나, 기존의 유사이동층 분리장치는 각각의 컬럼들이 직렬로 배치되어 있어 넓은 공간을 차지할 뿐 아니라 컬럼과 컬럼 사이를 연결해주는 연결선의 길이가 길어 미분리 분획이 유입되는 문제가 있고, 또한 고가의 솔레노이드 밸브가 여러 개 사용될 뿐 아니라 그의 정확한 제어가 어려운 단점이 있었다.
따라서, 본 고안의 목적은 유지보수가 용이하고 미분리 분획의 유입이 최소화되며 용액 공급의 제어와 모니터링이 간편하고 고장율이 낮은, 모듈화된 유사이동층 분리장치를 개발하는 것이다.
도 1은 유사이동층 분리시스템의 일반적인 모식도이고,
도 2는 본 발명에 따른 유사이동층 분리시스템의 평면도이며,
도 3는 본 발명의 분리시스템에 있어서, 멀티포지션 밸브 및 용액분배장치에 의한 용액의 이동흐름을 도시한 모식도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1, 11: 크로마토그래피 컬럼 2, 13: 펌프
3, 10: 멀티포지션밸브 4: 역류방지용 밸브
5: 시료 6: 용매
7: 추출액 8: 잔여액
9, 12: 제어부
상기 목적을 달성하기 위해, 본 고안에서는, 혼합 시료를 분리하기 위한 일련의 크로마토그래피 컬럼, 컬럼유입용액 분배수단(distributer) 및 멀티포지션 밸브(MPV)를 포함하는 컬럼부, 컬럼유입용액 공급부 및 제어부를 포함하는 유사이동층 분리 장치에 있어서, 컬럼부에서 일련의 컬럼 및 컬럼유입용액 분배수단이 원형으로 배열되고 상기 원형 배열 안쪽에 제어부에 의해 제어되는 멀티포지션 밸브가 위치된 것을 특징으로 하는 유사이동층 분리장치를 제공한다.
본 고안은 키랄 화합물 또는 생리활성물질과 같은 혼합시료에 대한 보다 경제적이고 효율적인 연속분리시스템을 구축하기 위하여 유사이동층 장치에 사용되는 일련의 수단들, 즉 컬럼부, 공급부 및 제어부 등을 3부분으로 모듈화하여 설계한 것을 특징으로 한다. 특히, 컬럼부에, 컴퓨터와 같은 제어부로 제어되는 멀티포지션 밸브를 원형의 컬럼 배열 안쪽에 배치하고, 컬럼과 밸브를 쉽게 분해가능하도록 설계하여 유지보수의 편의성을 도모하였으며, 컬럼을 원형 방사상으로 배치함으로써 컬럼과 컬럼 사이의 연결부 및 장치 설치 규모를 최소화하였다.
이하 첨부한 도면에 의거하여 본 고안을 보다 상세히 설명한다.
도 1은 유사이동층 분리시스템의 일반적인 모식도로서, 컬럼유입용액 분배수단이 연결된 12개의 컬럼과 컴퓨터에 의해 제어되는 4개의 멀티포지션 밸브 및 펌프의 설치, 시료/용매 등의 이동을 도시하고 있다. 시료를 연속적으로 흘려주었을 때 추출액 부분에서 원하는 물질을 얻을 수 있고 나머지는 잔여액 부분에서 포집하게 되며, 컬럼으로의 유입/유출은 멀티포지션 밸브가 담당하게 된다.
도 2는 본 발명에 따른 유사이동층 분리시스템의 평면도로서, 왼편에는 컬럼 및 멀티포지션 밸브의 배치를 평면도로 표현하여 전체 시스템이 원통 모양을 하고 있음을 보였고, 오른편에서는 컴퓨터 제어부와 공급부 그리고 멀티포지션 밸브 사이의 연결 관계를 보였다. 이러한 원형 배치가 본 고안이 갖는 가장 큰 특징으로, 컬럼을 일렬로 나열하는 기존의 시스템보다 연결선이 짧아짐으로 인해 연결선 내에서 시료의 섞임과 같은 문제가 발생하지 않게 되는 장점이 있다. 또한, 일련의 컬럼 및 컬럼유입용액 분배수단은 원통 모양 장치의 원통 부분에 고정하고 멀티포지션 밸브는 상기 원통 모양 장치의 원통 내부의 밑부분에 고정하여 원통 부분과 밑부분을 간단히 분리할 수 있도록 장치를 설계함으로써, 컬럼 및 밸브 부분에서의 고장 발생시 쉽게 수리할 수 있도록 하였다. 12개의 컬럼을 사용하는 기존의 유사이동층 시스템의 경우, 실제 작동하는 밸브는 펌프와 연결된 4개 뿐이지만 48개 (12개의 컬럼 x 4개의 솔레노이드 밸브)의 솔레노이드 밸브가 필요하였던 것에 비해 (문헌[Cavoy, E., Deltent, M. F., Lehoucq, C., Miggiano, D. Journal of Chromatography, 769, pp 49-57, 1997]참조), 본 고안에서는 솔레노이드 밸브를 멀티포지션 밸브로 대체하여 컬럼의 개수에 상관없이 4개의 멀티포지션 밸브만 있으면 되도록 하고 제어를 보다 간단히 할 수 있게 하였다.
본 고안에 따른 장치에서의 멀티포지션 밸브 및 용액분배수단에 의한 용액의 이동흐름을 도시한 모식도를 도 3에 나타내었다. 도 3에서 볼 수 있듯이 각각의 유입/유출 용매는 펌프에 의해 멀티포지션 밸브로 이송되고 멀티포지션 밸브에서는 컴퓨터의 신호를 받아 각각의 컬럼으로 이송시키는 역할을 하게 된다. 또한, 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 멀티포지션 밸브와 컬럼 사이에 용액의 분배를 돕는 용액분배수단을 설치하여 멀티포지션 밸브의 역할인 시료의 주입 및 추출을 용이하게 하였다.
이상에서와 같이, 본 고안은 컬럼, 컬럼유입용액 분배수단 및 멀티포지션 밸브를 포함하는 컬럼부와 컬럼유입용액 공급부 및 제어부 등의 3부분으로 모듈화함으로써 시스템 운영 및 제작을 용이하게 한 유사이동층 분리장치로, 컬럼 및 컬럼유입용액 분배수단을 원형으로 배치하고, 멀티포지션 밸브를 원형 배열 안쪽에 설치하여 설치 공간의 최적화를 달성할 수 있으며, 컬럼 및 멀티포지션 밸브의 배치 최적화를 통해 연결선 내에서 시료의 섞임을 방지할 수 있고, 용매의 제어를 보다 용이하게 할 수 있으며, 이상 발생시 쉽게 대처할 수 있다.
Claims (3)
- 혼합 시료를 분리하기 위한 일련의 크로마토그래피 컬럼, 컬럼유입용액 분배수단(distributer) 및 멀티포지션 밸브(MPV)를 포함하는 컬럼부, 컬럼유입용액 공급부 및 제어부를 포함하는 유사이동층 분리 장치에 있어서, 컬럼부에서 일련의 컬럼 및 컬럼유입용액 분배수단이 원형으로 배열되고 상기 원형 배열 안쪽에 제어부에 의해 제어되는 멀티포지션 밸브가 위치된 것을 특징으로 하는 유사이동층 분리장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 혼합시료가 키랄 화합물 또는 생리활성물질인 것을 특징으로 하는, 유사이동층 분리장치.
- 제 1 항에 있어서,컬럼부에서 일련의 컬럼 및 컬럼유입용액 분배수단이 원통 모양 장치의 원통부에 고정되어 원형 배열되고, 멀티포지션 밸브가 상기 원통 모양 장치의 밑부분에 상기 원형 배열 안쪽 위치에서 고정되며, 상기 원통 부분과 상기 밑부분이 분리되는 구조로 된 것을 특징으로 하는, 유사이동층 분리장치.
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