KR20100065140A - 슬러리 농도의 결정 - Google Patents

Abstract

상부 말단 (3)과 하부 말단 (2)를 가지며, 그 안에 크로마토그래피 매질을 보유하도록 제조된 컬럼 (1)을 제공하는 단계, 소정 용적의 슬러리 (15)를 컬럼 (1)에 도입하는 단계, 컬럼의 상부 말단에서 하부 말단으로 컬럼 (1)을 통해 액류를 제공하여 컬럼 내에 크로마토그래피 매질을 정착시키는 단계, 압밀된 크로마토그래피 매질의 베드 높이 또는 이와 관련된 값을 측정하는 단계, 및 측정된 베드 높이 또는 이와 관련된 값으로부터 슬러리 중 크로마토그래피 매질의 농도 또는 농도에 관련된 값을 결정하는 단계를 포함하는 액체 슬러리 중 크로마토그래피 매질의 농도를 결정하는 방법이 제공된다. 상기 방법을 수행하는 장치 및 특히 대규모의 컬럼을 패킹하는 데 있어서 상기 방법의 용도가 또한 개시된다.

Description

슬러리 농도의 결정 {DETERMINATION OF SLURRY CONCENTRATION}

본 발명은 액상 슬러리 또는 현탁물 중의 크로마토그래피 매질의 농도를 결정하는 방법 및 장치에 관한 것이며, 또한 크로마토그래피 컬럼 패킹에 있어서 상기 방법의 용도에 관한 것이다.

크로마토그래피는 일반적으로 정제에서 뿐만 아니라 제조 및 분석 작업에서 잘 확립되고 유용한 기술이다. 전형적으로 산업용 크로마토그래피 장치는, 통상 입자상 매질인 패킹 물질의 베드(bed)가 투과성 보유층에 대하여 놓여있는 직립 하우징 또는 컬럼을 가진다. 유체 이동상은 입구, 예를 들어, 컬럼의 상부로 들어가서, 통상 다공성의 천공된 메쉬 또는 다른 제한적 투과성의 층을 지나, 패킹된 베드를 통해 이동하고, 전형적으로 제한적 투과성 층의 하부의 출구로 나온다.

패킹 물질의 베드는 통상 소정의 양의 매질 슬러리를 컬럼에 가하고 컬럼을 통과하는 액류에 의해 매질을 컬럼에 정착시킴으로써 컬럼에 채워진다. 임의의 스케일에서, 가장 중요하게 스케일을 수행하기 위해 파일럿에서 컬럼을 패킹할 때 정확한 양의 매질이 컬럼에 도입될 수 있도록, 슬러리 농도를 아는 것은 매우 중요하다. 이는 정확한 압축에서 정확한 베드 높이를 재현성있는 방식으로 달성하는 데 필요하다. 이는 현재 컬럼 패킹에서 가장 조절되지 않는 측면 중 하나이고 수많은 시도를 실패로 끝내는 원인이 된다.

현재, 슬러리 농도는 자주 하루밤 동안 메스실린더에서의 중력 정착에 의해 측정된다. 이 방법은 계획성과 정확성이 필요하지만 자주 이는 결여된다. 또한, 많은 매질이 표준방법인 하룻밤의 정착 후 완전히 정착되지 않아 보다 긴 시간을 요구한다. 이는 자주 무시되고 측정된 슬러리 농도는 자주 정확한 값으로부터 많이 벗어나게 된다.

그러므로, 농도 결정을 단순화시킬 수 있고, 베드 압축, 베드 높이 또는 둘 다를 다양화시킴으로써 공정에서 보다 적은 차이를 가져오는 상기 결정의 질을 증가시키는 방법의 필요성이 있다.

발명의 요약

본 발명의 하나의 목적은 슬러리 농도를 결정하는 향상된 방법을 제공하는 것이다. 이는 청구항 제1항에 따른 방법으로 달성된다. 이 방법으로, 슬러리 농도를 짧은 시간, 예를 들면 1시간 내에 정확하게 측정할 수 있다. 상기 방법의 일반적인 응용가능성은 모든 타입의 크로마토그래피 매질에 적합하게 만든다.

본 발명의 또 하나의 목적은 컬럼 패킹의 향상된 방법을 제공하는 것이다. 이는 청구항 제8항에 따르는 방법으로 달성되고 슬러리 농도를 결정하기 위한 상기한 방법의 컬럼 패킹에서의 용도를 포함한다.

또한 본 발명의 또 하나의 목적은 슬러리 농도의 결정 장치를 제공하는 것이다. 이는 청구항 제11항에 따른 장치로 달성된다. 이 장치는 간단하게 제조될 수 있고 선택적으로 일회성 타입일 수 있다.

슬러리 농도를 결정하는 방법의 바람직한 실시양태에서, 상기 방법은 농도가 측정되기 전에 농도 결정을 위해 사용되는 일정 용적의 슬러리 매질을 세정하는 단계를 포함한다.

추가의 적합한 실시양태는 종속항에 기재되어 있다.

이하에서, 본 발명은 제한없는 실시예만에 의해, 부속하는 도면을 참고로 하는 이하의 발명의 상세한 설명에 의해, 더 상세하게 기재될 것이다.

도 1은 소정 용적의, 농도가 결정될 슬러리로 채워진 컬럼에서 슬러리 농도를 결정하는 본 발명에 따른 장치의 도식도이다.
도 2는 컬럼 상부 말단이 캡으로 폐쇄된 도 1의 간략도이다.
도 3은 슬러리의 세정이 컬럼의 하부에서 상부로 액체의 역류로 개시되는 도 2의 간략도이다.
도 4는 세정액 및 세정액에 혼합된 매질이 컬럼의 상부로 확장된(매질은 상부 쪽으로 패킹을 시작함) 도 3의 간략도이다.
도 5는 매질 압밀(consolidation)이 액류를 컬럼의 상부에서 하부로 도입함으로써 시작되는 도 3 및 도 4의 간략도이다.
도 6은 패킹이 완성되고 베드 높이/슬러리 농도가 컬럼 상에서 읽혀질 수 있는 도 5의 간략도이다.

상기한 바와 같이, 본 발명은 액상 슬러리(현탁물) 중의 크로마토그래피 매질의 농도를 측정하는 방법 및 장치를 제공한다. 슬러리 농도를 아는 것은, 정확한 압축에서 정확한 베드 높이를 얻기 위해 정확한 양의 매질로 특히 대규모의 컬럼을 패킹하는 데 슬러리를 사용하도록 한다. 간략하게, 상기 방법은 흐름(즉, 대규모의 컬럼에서 매질 패킹과 유사하나 반드시 동일한 유속은 아님)을 사용하여 컬럼에서 슬러리를 정착시킨 후 슬러리 농도, 또는 슬러리 농도에 관련된 값 또는 측정치를 얻기 위해 압밀된 매질의 높이를 측정하는 것을 포함하다. 본 발명의 방법은 임의의 스케일로 컬럼을 패킹하는 것과 관련하여 사용될 수 있는데, 스케일을 수행하기 위한 파일럿에서 컬럼을 패킹하는 데 가장 이점을 가지는 것으로 생각된다. 장치의 실시양태는 이제 도 1 내지 6을 참고로 하여 기재될 것이다. 상응하는 부분은 도 전체를 통하여 동일한 참조 부호를 가진다.

도 1 내지 6에 나타낸 장치는 컬럼에 크로마토그래피 매질을 보유하기 위해 필터 등을 포함하는 하부 캡 (2) 및 상부 캡 (3)의 형태로 말단 피스(piece)를 가지는 크로마토그래피 컬럼 (1)을 포함한다(도 1에서, 상부 캡 (3)은 컬럼 상부 말단으로부터 제거된다). 하부 캡 (2)는 도관 (5)을 통해 셀렉터 밸브 (6)에 연결된 입구/출구 (4)를 가진다. 유사하게, 상부 캡 (3)은 도관 (8)을 통해 밸브 (6)에 연결된 입구/출구 (7)을 가진다. 밸브 (6)은 또한 도관 (9)을 통해 펌프 (10)에 연결되고, 이는 또한 도관 (11)을 통해 예를 들어, 물 등의 액체(완충액) (13)를 가진 용기 (12)에 연결된다. 액체 (13)은 바람직하게 대규모의 컬럼을 패킹하게 위해 사용될 수 있는 액체와 동일하거나 적어도 그러한 액체의 대표이다(통상, 슬러리는 저장 용액, 예를 들어 20% 에탄올 중에 있고, 이는 대규모 컬럼을 패킹할 때 대체될 것이다). 도관 (14)는 셀렉터 밸브 (6)을 통해 펌프 (10)을 폐기물(나타내지 않음)에 연결시킨다. 컬럼 (1)은 눈금 (15)(그러나 투명 자 등의 다른 수단으로 대체될 수 있다)가 제공되는 예시된 케이스 내에 있다. 컬럼 (1)에서 슬러리의 농도의 측정은 다음과 같이 수행될 수 있다.

먼저, 도 1을 참고하여, 컬럼 상부로부터 상부 캡 (3)을 제거하고, 농도 (또는 농도와 관련된 값)이 측정될 소정 용적의 슬러리 (16)을 화살표 (17)로 표시되는 열린 컬럼 상부를 통해 예를 들어, 미리 결정된 수준, 예를 들어, 100 mm 높이까지 첨가하여 컬럼 (1)에 채운다. 컬럼이 슬러리 (16)으로 완전히 채워지지 않을 때, 물 (18)을 첨가하여 컬럼을 완전히 채운다. 이어서, 상부 캡 (3)을 도 2에 나타낸 바와 같이 컬럼 상에 장착한다.

이제 도 3을 참고하여, 셀렉터 밸브 (6)는 펌프 (10)를 컬럼 하부 입구 (4)에 연결하고, 컬럼 출구 (7)을 폐기물에 연결하도록 고정하고, 펌프를 화살표 (19)로 나타낸 바와 같이 컬럼의 하부에서 상부의 방향으로 세정 완충액 (13)의 흐름이 용기 (12)로부터 컬럼 (1)을 통해 움직이도록 한다. 이 과정에서, 매질은 도 4에 나타낸 바와 같이 컬럼 용적 전체에서 액체와 혼합될 것이다. 적절한 양의 세정액, 예를 들어, 컬럼의 다섯 용적 분이 컬럼을 통해 통과한 후, 슬러리 (16)은 저장용액이 존재하지 않도록 세정된다.

이후 컬럼 하부 입구 (4)를 통한 액체의 흐름은 멈추고, 밸브 (6)을 펌프 (10)이 컬럼의 상부 입구 (7)에, 하부 입구 (4)가 폐기물에 연결되도록 고정한다. 선택적으로, 컬럼 내의 내용물은 이제 혼합되거나 수동으로 재현탁된다(상부 캡 (3)을 제거한 후). 이어서, 펌프 (10)은 도 5의 화살표 (19)에 나타낸 바와 같이, 완충액 (13)을 용기 (12)로부터 상부 입구 (7)을 통해 펌프하여 컬럼 (1)을 통한 하류방향의 흐름이 형성되도록 한다. 컬럼의 통한 흐름은 매질이 컬럼의 하부 부위에 정착될 때까지 계속되고, 압밀된 매질 베드 위의 액체 (13)은 표 6에 나타낸 바와 같이 눈으로 보여지는 매질 입자를 가지지 않는다. 흐름이 멈춘 후, 매질 베드는 소정 시간, 예를 들어 30분 동안 안정화되도록 둔다. 이어서 매질 베드의 상부 수준의 값을 도 6에서 화살표 (20)으로 나타낸 바와 같이 컬럼 (1) 상에 눈금 (15) 상에서 읽는다. 상기한 바와 같이, 이 값은 베드 높이 또는 이에 관련된 값일 수 있다. 이어서 이 값은 정확한 베드 높이와 베드 압축을 얻기 위해 대규모의 컬럼에 첨가될 슬러리의 양을 계산하기 위해 사용될 수 있다. 적합하게, 슬러리 양이 눈금 상에 읽혀진 값과 상이하게 읽히도록, 바람직하게는 상이한 크로마토그래피 매질에 대해서도 또한 읽히도록 표, 도형, 그래프 또는 유사한 것이 제공된다.

매질을 세정하고 정착(압밀)시키는 적절한 유속 및 시간은 사용되는 특정 매질에 따라 다양할 수 있다. 그러나, 이러한 최적화는 당업자에게 쉽게 이루어질 수 있다.

선택적으로, 흐름의 방향은 세정 과정 동안 한번 이상(펄스를 가진 흐름) 역류될 수 있다.

높은 슬러리 농도(예를 들어, 60부피% 이상)에서, 매질이 덜 밀집하여 문제가 발생할 수 있다. 이는 슬러리를 첨가하기 전에 미리 결정된 수준으로 소정의 양의 액체, 예를 들어 물을 컬럼에 첨가하고 간단한 계산을 수행함으로써 쉽게 교정될 수 있다.

상기한 방법 및 장치는 편리하게 자동화될 수 있음이 쉽게 인식될 것이다.

하기 특정 실시예에서, 상기하고 도 1 내지 도 6에 나타낸 바와 같은 장치를 사용할 수 있으나, 펌프, 밸브 및 관련 도관 대신 시린지를 사용한 본 발명의 방법의 하나의 실시양태가 기재된다.

슬러리 농도의 측정

본 방법은 트리콘™ 10(Tricorn™ 10) 컬럼을 사용하여 수행된다. 하기한 방법에서 시린지가 사용되나 펌프 또한 사용될 수 있다. 슬러리를 컬럼에 첨가하고 세정하고 재현탁하고 30 분 동안 정착시킨 후 농도를 측정한다. 상기 방법은 60%(부피) 이하 슬러리 농도에서 정확하다. 보다 높은 농도에서, 정확하게 물 4 ml를 트리콘™ 컬럼에 첨가하여 슬러리를 희석한 후 단계 5에서 매질을 첨가한다. 측정된 농도를 희석 팩터 0.6으로 나눔으로써 배럴 또는 탱크(슬러리 샘플 용적이 취해진) 중의 농도를 측정한다.

컬럼 채우기

1. 트리콘™ 10 컬럼에 필터를 가진 하부 말단 피스를 장착한다.

2. 컬럼의 옆면에 투명 자를 테이프로 조심스럽게 붙여 자의 0 점이 하부 필터의 표면과 일치하도록 한다.

3. 하부 출구에 스탑퍼(Stopper)를 놓는다.

4. 컬럼을 직립 위치로 놓는다.

5. 컬럼 벽에 매질이 닿지 않도록 10 cm 마크 아래로 완전히 혼합된 슬러리를 파스츄어 피펫을 사용하여 컬럼에 첨가한다. 10 cm에 도달할 때까지 채운다.

6. 컬럼의 유리 몸체가 채워질 때까지 물을 첨가한다.

7. 컬럼의 상부에 필터를 가진 말단 피스를 장착한다.

세정 단계

1. 증류수로 채워진 20 ml 시린지를 컬럼의 상부에 장착한다.

2. 컬럼의 하부 출구에서 스탑퍼를 제거한다.

3. 6-10 ml/min의 적절한 흐름으로 시린지를 눌러 세정한다.

4. 총 50 내지 60 ml의 증류수로 세정하고 컬럼에 공기가 눌러져 들어가는 것을 피한다.

5. 스탑퍼를 다시 되돌려 놓는다.

재현탁 및 정착

1. 상부 말단 피스를 제거한다.

2. 컬럼 내의 매질을 적당한 도구를 사용하여 교반하면서 완전히 혼합한다.

3. 상부 말단 피스를 되돌려 놓는다. 공기를 피한다.

4. 증류수로 채워진 20 ml 시린지를 상부 말단 피스에 장착한다.

5. 스탑퍼를 컬럼의 하부 출구로부터 제거한다.

6. 매질 베드 위의 액체에서 입자가 없어질 때까지 6-10 ml/min으로 시린지를 누른다.

7. 흐름을 멈춘다.

8. 스탑퍼를 되돌려 놓는다.

슬러리 농도의 결정

1. 베드를 흐름없이 30 분 동안 안정화시킨다.

2. 베드 높이를 읽는다.

30 분 후의 높이는 샘플에서 슬러리의 농도에 해당한다. 상기 방법은 저장 용액에 매우 느슨하게 정착하는 매질(예를 들어, 동일한 매질의 용적은 저장 용액에서 59%(부피)이고, 물에서 53%(부피)이다)인 캡토™ 에스 (Capto™ S) (스웨덴 업살라의 쥐이 헬스케어 라이프 사이언스(GE Healthcare Life Sciences)제)에서 입증되었다. 이 매질이 저장 완충액이 존재하지 않도록 완전히 세정되지 않으면, 농도 측정에 상당한 오류가 있을 것이다. 완충액에서 임의의 전도도(conductivity)가 이러한 결과를 유도한다.

상기로부터, 본 발명의 특정 실시양태가 예시의 목적으로 본 명세서에 기재되었으나, 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않는 한 다양한 변형이 만들어질 수 있음이 인식될 것이다. 따라서, 본 발명은 부속된 청구범위에 의한 것 외에 제한되지 않는다.

Claims (16)

1. 상부 말단 (3)과 하부 말단 (2)를 가지며, 그 안에 크로마토그래피 매질을 보유하도록 제조된 컬럼 (1)을 제공하는 단계,
   소정 용적의 슬러리 (15)를 컬럼 (1)에 도입하는 단계,
   컬럼의 상부 말단에서 하부 말단으로 컬럼 (1)을 통해 액류를 제공하여 컬럼내에 크로마토그래피 매질을 정착시키는 단계,
   압밀된 크로마토그래피 매질의 베드 높이 또는 이와 관련된 값을 측정하는 단계, 및
   측정된 베드 높이 또는 이와 관련된 값으로부터 슬러리 중 크로마토그래피 매질의 농도 또는 농도에 관련된 값을 결정하는 단계
   를 포함하는 액체 슬러리 중 크로마토그래피 매질의 농도를 결정하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 크로마토그래피 매질을 정착시키기 전에, 매질을 컬럼 (1)에서 세정하는 단계를 거치는 방법.
3. 제2항에 있어서, 세정단계가 컬럼의 하부 말단 (2)에서 상부 말단 (3)으로 컬럼 (1)을 통해 액체를 흐르게 하는 것을 포함하는 것인 방법.
4. 제2항에 있어서, 세정단계가 컬럼 (1)의 상부 말단 (3)에서 하부 말단 (2)으로 컬럼 (1)을 통해 액체를 흐르게 하는 단계, 및 컬럼 중에 매질이 정착되기 전에 컬럼 내에서 매질을 혼합하는 단계를 포함하는 것인 방법.
5. 제2항에 있어서, 세정단계가 컬럼의 하부 말단 (2)에서 상부 말단 (3)으로, 및 상부 말단 (3)에서 하부 말단 (2)으로 교대로 컬럼 (1)을 통하여 액체를 흐르게 하는 것을 포함하는 것인 방법.
6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 세정단계에서의 액체가 슬러리의 액체가 아닌 것인 방법.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 정착된 매질을 베드 높이 또는 이와 관련된 값을 측정하기 전에 소정의 시간 동안 안정화시키는 방법.
8. 제2 컬럼 (1)을 사용하여 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따르는 방법에 의해 슬러리 중의 크로마토그래피 매질의 농도 또는 농도와 관련된 값을 결정하는 단계,
   결정된 슬러리 농도 또는 이와 관련된 값으로부터 원하는 베드 높이를 얻기 위해 컬럼에 도입되는 슬러리의 양을 결정하는 단계, 및
   결정된 슬러리 양으로 컬럼을 채우는 단계
   를 포함하는, 컬럼에서 원하는 베드 높이의 패킹된 매질을 얻기 위해 크로마토그래피 매질의 슬러리로 제1 컬럼을 패킹하는 방법.
9. 제8항에 있어서, 제2 컬럼 (1)이 제1 컬럼보다 실질적으로 작은 것인 방법.
10. 제8항에 있어서, 제1 컬럼은 파일럿 타입 컬럼 또는 공정 타입 컬럼이고 제2 컬럼 (1)은 실험실 타입 컬럼인 방법.
11. 상부 말단 (3)과 하부 말단 (2)를 가지며, 그 안에 크로마토그래피 매질을 보유하도록 제조된 컬럼 (1),
    컬럼 (1)의 상부 말단 (3)에서 하부 말단 (2)로 컬럼을 통하여 액체를 흐르게 하는 수단 (4, 5, 6, 7, 8, 9, 10), 및
    컬럼 (1)의 크로마토그래피 매질의 압밀된 베드의 베드 높이 또는 이와 관련된 값을 측정하는 수단 (15)
    를 포함하는, 제1항 내지 제7항에 따르는 방법에 의한 액체 슬러리 중의 크로마토그래피 매질의 농도를 결정하는 장치.
12. 제11항에 있어서, 베드 높이 또는 이와 관련된 값을 측정하는 수단이 컬럼 (1) 상에 제공되는 눈금 (15)를 포함하는 것인 장치.
13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 컬럼의 하부 말단 (2)에서 상부 말단 (3)으로 컬럼을 통하여 액체를 흐르게 하는 수단 (4, 5, 6, 7, 8, 9, 10)을 추가로 포함하는 장치.
14. 제11항에 있어서, 컬럼의 상부 말단 (3)에서 하부 말단 (2)으로 컬럼 (1)을 통하여 액체를 흐르게 하는 수단이 시린지 또는 펌프 (10)를 포함하는 것인 장치.
15. 제13항에 있어서, 컬럼의 하부 말단 (2)에서 상부 말단 (3)으로 컬럼 (1)을 통하여 액체를 흐르게 하는 수단이 시린지 또는 펌프 (10)을 포함하는 것인 장치.
16. 제11항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 부분적으로 자동화된 장치.

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