KR20110128323A

KR20110128323A - 연속 역류식 유동화 이동상（ｆｍｂ）및/또는 팽창화 이동상（ｅｍｂ）

Info

Publication number: KR20110128323A
Application number: KR1020117022903A
Authority: KR
Inventors: 아르빈드 마리나스 라리; 산딥 바스카르 카레; 비노드 딘카르 파카레; 요게시와르 나라얀라오 타카레
Original assignee: 아르빈드 마리나스 라리
Priority date: 2009-03-09
Filing date: 2010-03-09
Publication date: 2011-11-29
Also published as: CA2754700A1; US8673225B2; WO2010103541A3; WO2010103541A2; EP2406001A2; CN102421514B; CA2754700C; US20120094364A1; WO2010103541A4; CN102421514A; KR101370986B1

Abstract

관심 대상의 단일 혹은 다중 성분들을 함유하는 액체 상을 연속 역류 방식으로 고체 흡착체와 접촉시킴에 의해 이들 성분들의 회수, 정제 또는 반응 등의 공정을 수행하는 복합 연속 역류식 유동화 이동상 (FMB) 및/또는 팽창화 이동상 (EMB). 이러한 복합 유동화 이동상 및/또는 팽창화 이동상 시스템에 있어서, 고체의 순 이동은 스테이지/컬럼을 통해 위쪽으로 흐르는 액체에 반대되며, 하나의 스테이지/컬럼으로부터의 침전 고체는 이전 스테이지/컬럼의 아래에 또는 나란히 위치되고 또한 유동상/팽창상 방식으로 운전되는 다른 스테이지/컬럼의 최상부로 연속적으로 공급되고, 여기서, 상기 고체와 위로 흐르는 액체와의 역류식 접촉이 수행된다. 본 명세서에 기재된 시스템은 공정의 요구 사항에 따른 개수의 스테이지/컬럼으로 이루어진다. 최종 유동상 또는 팽창상 스테이지/컬럼으로부터의 침전 흡착 고체는 연속적으로 꺼내어져 제1 스테이지/컬럼의 최상부로, 공급 호퍼를 통하여 다시 공급되고, 상기 공급 호퍼로는 흡착체 고체가 펌프 또는 액체 고체 배출기에 의해, 혹은 그 외 임의의 적절한 장치에 의해 이송된다. 공급 호퍼는 적절하게 설계되고 운전되어 고체 흡착체를 연속적으로 제어된 방식으로 제1 스테이지/컬럼의 최상부로 운반한다. 상기 고체 강수관 튜브(들)를 통한 고체 흡착체의 흐름은 하향의 흡착체 흐름에 대한 제어를 제공하는 적절한 밸브를 사용하여 조절된다. 상기 FMB/EMB 시스템은 다양한 생성물의 연속 회수, 정제, 또는 반응을 위한 공정에서 사용될 수 있다.

Description

연속 역류식 유동화 이동상（ＦＭＢ）및/또는 팽창화 이동상（ＥＭＢ）{CONTINUOUS COUNTERCURRENT FLUIDIZED MOVING BED (FMB) AND/OR EXPANDED MOVING BED (EMB)}

본 발명은 연속 역류식 유동화 이동상 (fluidized moving bed: FMB) 및/또는 팽창화 이동상 (expanded moving bed: EMB)에 대한 것으로, 보다 구체적으로는, 흡착성 분리 및/또는 반응에 유용한 멀티스테이지 연속 역류형 유동화 이동상 및/또는 팽창화 이동상 배열에 대한 것이다. 본 개시 내용은 상기 연속 역류식 유동화 이동상 및/또는 팽창화 이동상을 사용한 활성 성분의 추출 공정을 제공한다.

흡착 공정은 분리 및 다양한 화학 반응을 수행하는 등의 여러가지 상이한 응용분야에서 사용되어 왔다. 흡착을 위한 접촉 장치(contactor) 설계의 관점에서, 유동상 및 팽창상 흡착은 혁신적인 기술이다. 이들 흡착 장치의 설계로 인해, 공정 공학도들은, 선택 흡착 전의 여과, 청정화, 및 농축 단계 등 지루하고 많은 비용이 소요되는 단계를 폐기할 수 있게 되었는데, 이는 흡착체 입자들이 흐르는 유체 내에서 유동화되거나 부유되어 미립자 물질 함유 용액이 막힘 혹은 패색을 일으키지 않고 흡착체 층을 통해 자유롭게 흐를 수 있게 되기 때문이다. 또한, 이들 기술은 정제된 생성물 혹은 추가의 정제 및 가공을 위해 적절한 생성물을 함유하는 청정화된 스트림도 운반한다. 이들 2가지 기술 중, 팽창상은 적절하게 설계된 흡착체 입자의 안정화된 유동상을 제공함을 통해 낮은 역혼합(back mixing)의 이점을 제공한다.

그러나, 흡착체 입자의 유동상, 팽창상, 혹은 팩킹상(packed bed)을 사용하는 것은, 이들이 배치식 조작이고 특히 대규모 운전의 경우 다량의 흡착체 입자를 필요로 한다는 단점이 있다. 뿐만 아니라, 상당 부분의 흡착체가 종종 포화된 상태로 남아있거나 혹은, 종래의 팩킹상, 유동상, 또는 팽창상을 통과하는 흡착 구역의 통행 중에 용질과 접촉하려고 대기하고 있는 점 때문에, 그리고, 통상의 흡착성 정제 사이클은 평형화(equilibration), 부가(loading), 세정, 용출(elution) 및 재생(regeneration)과 같이 배치 조작의 다수개의 단계를 순차적으로 수행해야 하는 점 때문에, 특히, 대규모 운전의 경우 흡착상(adsorbent bed) 부피가 더 커짐에 따라, 흡착체 리터 당 시간 당 정제된 용질의 킬로그램으로 표현되는 흡착체의 전체 생산성이 낮아진다.

이러한 문제점들을 피하기 위해 연속 역류식 흡착 접촉 장치를 설계하는 몇몇의 시도가 이루어져 왔다.

Ryan O. Owen, Graham E. McGreath 및 Howard Chase의 기술 논문 "A new approach to continuous counter current protein chromatography: direct purification of maleate dehydrogenase from a Saccharomyces cerevisiae homogenate as a model system", Biotechnol. Bioengg. 53 (4), 427-441 (1997)은 연속 크로마토그라피 정제를 위한 팽창층을 기술하고 있다. 상기 시스템은 몇몇 문제점을 가지며, 일정한 층 높이를 유지하기 위해서 연속적인 조작을 필요로 한다. 또한 흡착체의 제거를 위해 사용된 흡착체 제거 장치(extractor)는 이러한 설계를 복잡하게 만들고 팽창층의 안정성에 영향을 준다.

Burns, M. A. 및 D. J. Graves의 "Continuous Affinity Chromatography Using a Magnetically Stabilized Fluidized Bed", Biotechnology Progress 1 , 95-103 (1995) 은 생화학적 생성물의 연속 크로마토그라피를 위한 2개의 컬럼의 자기적으로 안정화된 유동상 시스템을 제안하고 있다. 이러한 자기적으로 안정화된 유동상 시스템은 대체로 복잡하고 고가의 것으로 생각된다.

Gordon, N. F., H. Tsujimura 및 C. L. Cooney의 "Optimization and Simulation of Continuous Affinity Recycle Extraction", Bioseparation 1 , 9-12 (1990)은 유동상에 반대되는 잘 혼합된 흐름 반응기를 사용하는 공정을 기술하고 있으며, 단백질의 연속적 친밀성 재순환 추출을 보고하고 있다. 이 시스템은, 간단하고 제어가 쉽지만, 스테이지 당 낮은 효율을 제공하는 교반형 탱크 시스템을 사용하는 점에서 불리하며, 심지어 중간 정도의 처리량에 대하여도 커다란 처리 부피가 필수적이다.

"액체 고체 순환 유동상"에 대한 미국특허 제6,716,344B1호 (2004) 및 "이온 생성물의 회수 방법"에 대한 미국특허 공개공보 제2004/0226890A1호 (2004)는 바람직하게는 이온 교환기로서의 사용을 위한 액체 고체 순환 유동상 (liquid solid circulating fluidized bed : LSCFB)을 개시하고 있으며, 이는 2개의 유동상 컬럼으로 이루어져 있고, 하나의 유동상 흡착기(강수관 (downcomer))는 관심 대상 이온의 흡착을 위해 기존의 유동상 방식으로 작동하고, 상향 흐름의 유체가 흡착체 입자를 유동 상태로 유지시키고, 흡착체 입자들 자신은 순 하향 흐름(net downward flow) 내에 있어 상(bed)으로부터 나와 라이져(riser) 모드로 작동하는 제2 유동상으로 들어가고, 흡착체 입자를 용출 매질의 병류(concurrent flow) 내에서 위쪽으로 실어 나르는 한편, 이온의 용질 탈착을 수행하여 용출된 용질뿐만 아니라 재생된 흡착체 입자를 제공한다. 나아가, 상기 발명에 따르면, 이온 교환 흡착체 입자들은 분리되어 제1 흡착체 강수관 베드의 최상부로 재공급된다. 따라서, 사실상, 흡착체 입자들은 라이져와 강수관 사이를 연속적으로 순환한다. 다시 말해 흡착기 내의 흡착된 이온을 가진 입자들이 강수관으로부터 탈착 라이져 (desorber riser)까지 통과하여 여기서 용출이 일어나고 상기 입자들은 흡착기 컬럼의 최상부 근처에서 흡착기로 돌아온다. LSCFB 내에서 하나가 다른 하나의 옆에 위치된 팽창상과 유동상의 이러한 강수관-라이져 조합은 관심 대상 이온의 연속적 회수를 위한 공정에서 사용될 수 있다. 그러나, 개시된 장치는 단지 단일 단계 운전을 위해서만 유용하며, 이 경우 단지 하나의 성분이 흡착되고 용출되어 재생된 흡착체를 제공하거나, 혹은 1세트의 성분이 흡착되고 1세트의 흡착된 성분으로서 용출되어 재생된 흡착체를 제공한다. 나아가, 2개의 조작, 다시 말해, 용출과 재생이 동일한 컬럼 (라이져) 내에서 병류(cocurrent) 방식으로 수행되어, 용출 효율이 낮고, 흡착 성분의 희석된 용출을 가져오는 반면, 다수의 경우에 있어 흡착체의 재생도 충분치 못하다. 개시된 장치는 흡착된 성분의 선택적 용출 및 흡착체 입자의 재생을 위해 별개의 단계가 필요한 경우에 대하여, 흡착체 입자의 용출 및 재생을 위한 별개의 체임버 또는 섹션으로 구성되어 있지 않다. 나아가, 이 시스템의 또 다른 단점은, 안정된 조작을 위해서 상기 시스템은 고체의 소망하는 순환을 위해 까다로운 압력 밸런스를 필요로 한다는 점이다.

미국특허 제3,879,287호, "연속 이온교환 공정 및 그 장치" (1975)는 연속 이온 교환 분리를 위한 장치에 대한 것이다. 그러나, 기재된 공정은 반-연속(semi-continuous) 공정이고, 추천된 용출 수단은 배치 방식인 기존의 고정상 이온 교환 공정이다.

미국특허 제4,279,755호 "연속 역류형 이온 교환 공정" (1993)은 입자에 흡수되면 입자 밀도의 증가를 초래하는 이온을 함유한 공급 액체로부터 이온 교환 입자 상으로 관심 대상 이온을 흡수하기 위한 연속 역류식 이온 교환 공정에 대한 것이다. 상기 공정은 (1) 흡수 컬럼의 주 체임버 내에 포함된 이온 교환 수지 입자의 메인 베드를 통해 위쪽 방향으로 공급 액체를 흐르게 하고, 이로써 상기 베드를 유동화 상태로 유지하는 단계; (2) 상기 흡수 컬럼의 하부 영역으로부터 조밀하게 부가된(loaded) 입자를 연속적으로 수집하는 단계; (3) 상기 공급액의 유출액을 주 체임버의 상부 영역으로부터 위쪽 방향으로 유동화 이온 교환 수지 입자의 제2 베드를 포함하는 폴리싱 체임버의 하부 영역으로 지나가게 하여 관심 대상의 잔류 이온이 상기 액으로부터 폴리싱되도록 하는 단계; 및 (4) 상기 폴리싱 체임버의 상부 영역으로부터 흘러 나온 불모 상태(barren)의 액을 생산하는 단계를 포함한다. 상기 발명도 반-연속형 공정으로서, 부가된 이온 교환 입자의 스트립핑(stripping)과 재생이 상기 장치 내에서 수행될 수 없다.

참조를 목적으로 본 명세서에 통합되는, 미국특허 제3,207,577호; 미국특허 제3,235,488호; 미국특허 제3,152,072호; 미국특허 제3,240,556호; 미국특허 제3,551,118호; 미국특허 제4,018,677호; 미국특허 제4,035,292호; 미국특허 제4,035,292호 및 미국특허 제4,035,292호는, 흡착, 세정, 용출 및 재생 단계들이 연속 역류 방식으로 수행되는, 처리 대상 액체와 고체입자 사이의 연속적 역류 접촉을 위한 장치 및 특히 유동화 이동상 및/또는 팽창형 이동상을 개시하고 있지 않다.

따라서, 높은 효율과 생산성을 가진 신규의 연속 역류식 유동형/팽창형 이동상의 설계가 요구되고 있다.

본 발명의 목적은 연속 역류식 유동화 이동상 및/또는 팽창화 이동상, 보다 구체적으로는, 관심 대상인 단독의 혹은 다수개의 성분(들), 예를 들어 생체 분자, 합성/반합성 활성 약학 성분, 중간체, 유도체, 오염물/불순물, 부가가치 제품, 금속 등을 함유한 액체 혼합물을 고체 흡착체와 역류 방식으로 접촉시킴으로써 이들 성분들의 회수, 정화, 및 화학/촉매 반응을 위한 멀티 스테이지 연속 역류식 유동화 이동상 및/또는 팽창화 이동상을 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 목적은 혼합물로부터의 분자(들)의 연속적 회수, 정제, 및 반응을 위한, 그리고 각각 상이하거나 유사한 액상을 사용하여 상기 액상과 고체 흡착체를 연속 역류 방식으로 접촉시키는, 흡착 단계뿐만 아니라 세정, 용출, 재생 및 평형화 단계를 수행하기 위한 효율적인 장비 및 공정을 제공하는 것이다. 나아가, 본 발명의 목적은 개개의 조작, 다시 말해 흡착, 세정, 용출, 재생 및 평형화의 총체적 용이함 및 제어를 위하여 모든 단계에서의 공정 변수를 독립적으로 제어할 수 있는 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 구현예는 (n)개의 유동화/팽창화 이동상 스테이지/컬럼; 제1 스테이지/컬럼의 최상부로 그 위의 고체 흡착체 공급 호퍼로부터; 상기 제1 스테이지/컬럼의 저부로부터 상기 제1 스테이지/컬럼 아래에 위치한 제2 스테이지/컬럼의 최상부로; 그리고 계속하여 n 번째의 스테이지/컬럼 위에 위치한 (n-1) 번째 스테이지/컬럼의 저부로부터 최종의 n 번째 스테이지/컬럼의 최상부까지 고체 흡착체를 공급하는 하나 이상의 수단; 상기 고체 흡착체를 상기 n 번째 스테이지/컬럼으로부터 고체 흡착체 수집 탱크로 수집하는 수단; 하나의 스테이지/컬럼으로부터 다음 스테이지/컬럼으로의 상기 고체 흡착체의 흐름을 제어하는 수단; 각각의 스테이지/컬럼의 저부 단부에 인접한 제1 액체를 공급하는 수단, 및 각각의 스테이지/컬럼의 저부에서 제2/보조 액체를 공급하는 수단과 함께, 상기 각각의 스테이지/컬럼 내부로 들어가는 동안 제1 액체 및 제2/보조 액체 모두를 고르게 분배하는 수단; 및 각각의 스테이지/컬럼의 최상 단부에서 두 액체를 함께 유출시키기 위한 수단; 최종의 저부 n 번째 스테이지/컬럼으로부터 상기 고체 흡착체를 수집하는 수단; 및 수집 탱크로부터 상기 제1 스테이지/컬럼의 최상부로 상기 고체 흡착체 공급 호퍼를 통해 상기 고체 흡착체를 다시 이송하는 수단을 포함하는, 복합 연속 역류식 유동화 이동상 및/또는 팽창화 이동상 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 바람직한 구현예는, 복합 연속 역류식 유동화 이동상 및/또는 팽창화 이동상 시스템을 제공하는 바, 상기 시스템은 차례로 수직으로 쌓여지고, 동일하거나 상이한 고도에서 다른 것과 나란히, 혹은 원형으로, 혹은 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 공지된 다른 적절한 배열로 위치된, (n)개의 유동화/팽창화 이동상 스테이지 컬럼을 포함한다.

본 발명의 다른 바람직한 구현예는, 각각의 스테이지/컬럼에서 연속 역류 방식으로 흡착체 입자의 흡착/바인딩, 세정, 탈착/용출, 재생/제자리 정화(cleaning in place)/제자리 위생 처리 및 평형화/컨디셔닝을 순차적으로 수행하기 위해 차례로 수직으로 쌓여진 유동화/팽창화 이동상 스테이지/컬럼을 포함하는, 상기 연속 역류식 유동화 이동상 및/또는 팽창화 이동상 시스템을 제공한다.

본 발명의 또 다른 바람직한 구현예는, 상기 고체 흡착체 공급 호퍼로부터 상기 제1 스테이지/컬럼의 최상부에, 그리고 상기 제2 스테이지/컬럼 윗쪽에 위치한 상기 제1 스테이지 컬럼으로부터 상기 제2 스테이지 컬럼의 최상부에, 그리고 비슷하게 상기 n 번째 스테이지/컬럼 윗쪽에 위치한 상기 (n-1) 번째 스테이지/컬럼으로부터 상기 최종의 n 번째 스테이지/컬럼의 최상부로, 고체 흡착체를 공급하는 하나 이상의 수단을 제공하며, 이는 '고체 강수관 튜브/라인'이라고 불리운다. 제2 분배판(distributor plate) 혹은 보조 유동화/팽창화 섹션으로부터 유래하고, 아래에 있는 다음 유동상/팽창상의 최상부에 개방되는, 하나 이상의 고체 강수관 튜브(들)은, 하부 스테이지/컬럼 내의 액체 수준에 잘 잠길 수 있지만 흡착체 상의 팽창화/유동화 층 위에 닿지 않도록 하기에 충분한 길이를 가져서, 밖으로 나가는 액체와 함께 흘러 넘침에 의해 고체 흡착체가 손실되는 것을 방지한다.

본 발명의 다른 바람직한 구현예는 상기 제2 스테이지/컬럼의 위쪽에 위치한 상기 제1 스테이지/컬럼으로부터 상기 제2 스테이지/컬럼의 최상부에, 그리고 계속하여 비슷하게 상기 n 번째 스테이지/컬럼 위쪽에 위치한 상기 (n-1) 번째 스테이지/컬럼으로부터 상기 최종의 n 번째 스테이지/컬럼의 최상부까지 상기 고체 흡착체를 공급하는 상기 하나 이상의 '고체 강수관 튜브'를 제공하며, 상기 '고체 강수관 튜브(들)'은 중앙에 혹은 측면에 위치한다.

본 발명의 바람직한 구현예에서, 상기 고체 강수관 튜브(들)을 통한 고체 흡착체의 흐름은 하향의 흡착체 슬러리 흐름에 대한 제어를 제공하기에 적절한 밸브를 사용하여 제어된다.

본 발명의 다른 바람직한 구현예는 모든 고체 강수관 튜브(들)로부터 다함께 스테이지/컬럼의 단면 상에 떨어지는 고체 흡착체를 고르게 분배하기 위한 임의의 수단을 제공한다.

본 발명의 다른 바람직한 구현예에서, 고체 강수관 튜브(들)의 저부 구멍에서 상기 수단은, 천공부를 가지거나 천공부가 없는 고체-액체 분배기(solid-liquid distributor)이다. 천공형 고체 분배기가 사용되는 경우, 천공부의 크기와 배열은 상기 고체 흡착체의 크기 및 크기 분포에 의해 결정된다.

본 발명의 또 다른 바람직한 구현예는, 1차 액체, 예를 들어 제1 스테이지로의 조 공급물(crude feed), 제2 스테이지로의 세정액, 제3 스테이지로의 용출액, 제4 스테이지에서 재생액, 및 제5 스테이지에서 평형화 액을 공급하는 수단을 상기 유동화 이동상/팽창화 이동상 시스템의 각각의 스테이지/컬럼의 저부 단부에 인접하여 제공하며, 이 경우 상기 액체는 각각의 스테이지/컬럼의 저부로부터 지정된 높이에 위치된, 중앙 위치형 제1 천공형 분배기를 통해 혹은 천공형 판 분배기를 통해 고르게 분배되어, 유동화/팽창화 섹션을 만들고, 이 때 아래쪽 방향으로 이동하는 상기 고체 흡착체와 위쪽 방향으로 이동하는 액체의 효과적인 연속적 역류식 접촉이 일어나고, 개개의 스테이지/컬럼으로 주입된 상기 액체의 배출은, 각각의 스테이지/컬럼의 최상 단부에 인접하여 위치된, 액체의 유출을 위한 (하나 이상의) 수단을 통해 이루어진다.

본 발명의 또 다른 바람직한 구현예는, 각 스테이지/컬럼 저부에서 제2의 천공형 분배기를 통해 제2/보조 액체를 공급하는 수단을 제공하여, 상기 흡착체의 효과적 세정이 연속 역류 방식으로 일어나도록 하기 위해 제1 유동화/팽창화 섹션 아래에 보조 유동화/팽창화 섹션을 생성하고, 2개의 인접한 스테이지/컬럼들 사이에서 2종의 상이한 액체들이 상호 혼합되는 것을 방지하며, 각각의 스테이지/컬럼으로 주입된 상기 액체의 배출은 각각의 스테이지/컬럼의 최정상 단부에 인접하여 위치한, 액체의 유출을 위한 (하나 이상의) 수단을 통해 이루어진다.

본 발명의 또 다른 바람직한 구현예는, 액체, 즉, 제1 및 제2/보조 액체의 유출을 위한 수단을, 상기 제1 및 제2/보조 액체의 공급점으로부터 멀리 떨어진 곳에 제공한다. 유출을 위한 상기 수단과, 상기 제1 및 제2/보조 액체 공급점 사이의 거리는 상기 스테이지/컬럼과 동일하거나 상이하며, 스테이지/컬럼의 타입, 즉, 흡착, 세정, 용출, 재생, 및 평형화 스테이지/컬럼에 의해 정해진다. 상기 액체와 상기 고체 흡착체의 접촉은 각각 이들 스테이지/컬럼 내에서 역류 방식으로 수행된다.

본 발명의 또 다른 바람직한 구현예는 고체 강수관 튜브(들)에 의해 n 번째 또는 최종 스테이지/컬럼으로부터 고체 흡착체 수집 탱크로 상기 고체 흡착체를 수집하는 수단을 제공하며, 여기서 상기 고체 흡착체는 재생 혹은 평형화 액체를 주입함으로써 유동화/팽창화 상태로 유지된다.

본 발명의 또 다른 바람직한 구현예는, 상기 고체 흡착체를, 상기 고체 흡착체 공급 호퍼를 통해 펌프(들)을 사용함에 의해 혹은 하나 이상의 고체-액체 배출기(ejector) 시스템에 의해 상기 제1 스테이지/컬럼으로 다시 이송하는 수단을 제공한다. 공급 호퍼 내의 상기 고체 흡착체는 공급 호퍼의 저부를 통해 재생 혹은 평형화 액체를 펌핑함으로써 유동화/팽창화 상태로 유지되고, 이로써 상기 고체 강수관 튜브(들)을 통해 상기 제1 스테이지/컬럼으로의 상기 고체 흡착체의 원활한 흐름이 유지된다.

본 발명의 연속 역류식 유동화 이동상 및/또는 팽창화 이동상 시스템의 바람직한 구현예에서, 상기 제1 스테이지/컬럼은 유동상/팽창상 방식으로 작동되고, 여기에 고체가 상기 강수관 튜브(들)를 사용하여 최상부로부터 연속적으로 공급되고, 지정된 체류 시간 후에 상기 제1 스테이지/컬럼의 바닥으로부터 연속적으로 꺼내어지며, 이 때, 고체의 순 이동(net movement)은 상기 스테이지/컬럼을 통해 위쪽 방향으로 흐르는 액체에 반대되고, 상기 제1 스테이지/컬럼으로부터의 침전 고체는, 또한 연속 역류식 유동상/팽창상 방식으로 작동하는 제2 스테이지/컬럼의 최상부로 연속적으로 공급되고, 여기서, 다시 상기 고체 흡착체와 제2의 위로 흐르는 액체의 역류식 접촉이 수행된다. 상기 제2 스테이지/컬럼으로부터의 상기 침전 고체는 이제 상기 제2 스테이지/컬럼의 저부로부터 제거되어, 역시 연속 역류식 유동상/팽창상 방식으로 작동하는 제3 스테이지/컬럼의 최상부로 공급되고, 추가로 다음 스테이지/컬럼으로 운반되어 전술한 바와 비슷한 방식으로 역류 방식으로 각각 위쪽으로 흐르는 액체상과 접촉한다. 여기에 기술된 시스템은 특정 공정에 연관되거나 요구되는 스테이지의 개수에 따라 단일 혹은 다중 스테이지/컬럼일 수 있다. 상기 유동화 이동상 또는 팽창화 이동상의 최종 스테이지/컬럼으로부터의 침전 흡착체 고체는 연속적으로 꺼내어져 상기 제1 스테이지/컬럼의 최상부로, 상기 고체 공급 호퍼를 통해 다시 공급되고, 상기 공급 호퍼로는, 흡착체 고체가 펌프 혹은 액체 고체 배출기, 또는 당해 기술 분야의 통상의 기술자들에게 공지된 임의의 다른 적절한 장치에 의해 이송되고, 여기서 상기 고체 공급 호퍼는 예를 들어, 유동화/팽창화 이동상 방식으로, 적절하게 설계되고 작동되어 고체를 상기 제1 스테이지/컬럼의 최상부로 제어된 방식으로 연속적으로 운반한다. 하강류 침전 방식으로의 한 스테이지로부터 다른 스테이지로의 흡착체 상(phase)의 흐름은 스테이지들 사이에서 작동 가능한 밸브에 의해 제어된다.

본 발명의 다른 바람직한 구현예는 전술한 바와 같은 최초 4개의 단계들을 수행하기 위해 4개의 스테이지/컬럼을 포함하며, 필요한 농도의 슬러리를 가지도록 상기 공급 호퍼 내에서 상기 고체 흡착체 입자의 유동화/팽창화를 위한 평형화 액체를 제공함으로써 상기 고체 공급 호퍼 그 자체 내에서 평형화 단계를 수행하는 연속 역류식 유동화/팽창화 이동상 시스템을 제공하고, 이는 상기 고체 강수관 튜브(들)을 통하여 상기 제1 스테이지/컬럼의 최상부에 공급된다. 따라서, 상기 고체 공급 호퍼는, 필요한 고체 농도 및 유속에서 상기 제1 스테이지/컬럼의 최상부에 미사용/재생 고체를 제공할 뿐만 아니라, 평행화의 2중 역할을 수행할 수 있다.

본 발명의 또 다른 구현예는, 수직으로 차례로 쌓여 있는 다수개의 유동화/팽창화 이동상 스테이지/컬럼을 제공하며, 각 스테이지/컬럼의 길이는 공정 요구조건에 따라 동일하거나 상이하다. 개개의 스테이지/컬럼에서 팽창화/유동화 흡착체 베드의 높이는 상기 고체 강수관 튜브(들)을 통해 모든 스테이지/컬럼 내의 고체 재고분(inventory)을 조절함에 의해, 그리고 제1 및 제2/보조 액체상의 유량을 제어함에 의해 유지된다.

본 발명의 다른 구현예는 하나의 스테이지/컬럼을 다른 스테이지/컬럼으로 연결하는 수단을 제공하며, 이는 상기 고체 흡착체들이 하나 이상의 상기 고체 강수관 라인을 통해 다음 스테이지/컬럼의 최상부로 공급되기 전에 이들을 세정하기 위한 세정 구역을 더 포함한다.

복합 연속 역류식 유동화 이동상 및/또는 팽창화 이동상 시스템에 대한 본 발명의 바람직한 구현예에서, 임의의 스테이지/컬럼은 연속 역류식 유동상/팽창상 방식으로 작동하는 흡착기(adsorber)로서 작동하도록 선택되며, 제1 중앙 분배기를 통해 들어오는 공급물 내의 성분 중 일부 혹은 이들 전부는 상기 흡착체 입자상에서 흡착된다. 흡착된 성분을 가진 역류식 침강 흡착체 상은, 보조 유동화/팽창화 섹션 내에서 저부 천공형 제2 분배기를 통해 들어오는 상향 흐름 보조 유체에 의해 동일 스테이지/컬럼 내에서 역류 방식으로 세정된다. 흡착체 상은 상기 고체 강수관 튜브(들)을 통해 다음 스테이지/컬럼으로 운반된다. 이러한 다음 스테이지/컬럼은 선택적인 세정 스테이지로서의 역할을 하는데, 이 경우 침강 입자는 상향 이동하는 세정 액체에 의해 역류 방식으로 추가로 세정되고, 이렇게 세정된 흡착 입자들은 이들이 흡착기 스테이지/컬럼으로부터 들어온 것과 동일한 방식으로 다음 스테이지/컬럼으로 운반되되, 차이점은 제2 스테이지에서 제1상 및 보조상은 단순히 세정 액체 상이다. 다음 스테이지/컬럼은 탈착 스테이지/컬럼이며, 여기서, 상기 흡착 입자상은 순차적으로 탈착 액체(들)과 역류 방식으로 접촉하여, 상기 흡착 상으로부터 하나 이상의 흡착된 성분을 순차적으로 탈착하고, 최종 탈착 스테이지/컬럼 이후의 흡착 상은 적절한 재생 액체 상으로 처리함에 의해 역류 방식으로 재생을 위한 다음 스테이지 컬럼으로 운반된다. 재생된 고체 흡착체 상은 다음의 평형화 또는 컨디셔닝 스테이지/컬럼으로 흘러 들어가고, 여기서, 상기 고체 흡착체가 흡착기 스테이지/컬럼으로 다시 공급되기 전에 이를 평형화하기 위해 적절한 평형화 액체가 사용된다.

본 발명의 또 다른 구현예에서, 만일 평형화 스테이지/컬럼이 최종 스테이지/컬럼으로 사용된 경우, 상기 고체 흡착체 상은 최종 스테이지/컬럼으로부터 고체 흡착체 수집 탱크 내로 흘러간다. 이어서, 저부 고체 흡착체 수집 탱크 내에 수집된 평형화된 고체 흡착체 상은 상기 제1 스테이지/컬럼의 상면에 위치한 상기 고체 공급 흡착체 호퍼로 다시 재순환되거나 혹은 상기 제1 스테이지/컬럼의 최상부로 제어된 유속으로 직접 지나간다. 제1 스테이지/컬럼의 최상부로의 혹은 고체 공급 호퍼로의 재생된 혹은 평형화된 고체 상의 이송은 펌프를 사용하거나 혹은 하나 이상의 액체-고체 배출기와 유압식 이송 시스템의 조합을 사용하여 수행된다.

본 발명의 또 다른 구현예는, 탈착/용출이 역류 방식으로 수행되고 재생된 고체 흡착체가 전술한 바의 방식으로 평형화된 후에 상기 제1 스테이지/컬럼의 최상부로 또는 상기 고체 공급 호퍼로 재순환되는 스테이지/컬럼을 제공한다.

본 발명의 또 다른 바람직한 구현예에서, 상기 고체 흡수체는 다음 스테이지/컬럼으로 들어가기 전에 모든 스테이지/컬럼의 저부에서 각 스테이지의 저부에 위치한 천공 분배기를 통해 흐르는 보조 액체에 의해 세정된다. 각 스테이지/컬럼에서의 제1 액체상은 각 스테이지/컬럼의 저부 위쪽의 지정된 높이에 위치된 중앙 분배기를 통해 공급된다. 위쪽으로 흐르는 제1 및 보조 액체 상의 합쳐진 유량은 고체 입자 흡착체 상을 아래쪽으로 침강하는 유동화/팽창화 상태로 유지한다.

본 발명의 또 다른 구현예는 원형으로 혹은 그 외 당해 기술분야의 통상의 기술자들에게 공지된 배열로, 동일하거나 상이한 고도에서 다른 것과 나란히 위치된 스테이지/컬럼을 제공한다. 이러한 스테이지/컬럼의 개수는 공정에 관련된 단계의 개수에 의존한다. 고체 흡착체는 하나의 스테이지/컬럼의 바닥으로부터 꺼내어져 펌프, (하이드로사이클론과 같은) 호퍼, 및 고체 이송 라인 또는 액체-고체 배출기, (하이드로사이클론과 같은) 호퍼, 및 고체 이송 라인 또는 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 공지된 임의의 다른 수단에 의해 다른 스테이지/컬럼으로 이송된다. 최종 스테이지/컬럼으로부터의 상기 고체 흡착체는 전술한 고체 이송 시스템에 의해 상기 제1 스테이지/컬럼으로 다시 이송된다.

본 발명의 또 다른 바람직한 구현예는 별개의 스테이지/컬럼에서 수행되는, 흡착, 세정, 용출(들), 재생 및 평형화와 같은 흡착성 크로마토그라피 분리/정제에서의 모든 단계를 수행하는 복합 연속 역류식 유동화 이동상 및/또는 팽창화 이동상 시스템을 제공하며, 모든 스테이지/컬럼은 연속 역류형 방식으로 작동되어 생산성에 유리하다.

다른 구현예에서, 본 발명의 상기 연속 역류식 유동화 이동상 및/또는 팽창화 이동상 시스템은 순수한, 혹은 부분적으로 순수한, 혹은 불순물이 섞인 형태의 공급원으로부터 관심 대상의 단일 혹은 다중 생성물의 추출, 회수, 단리, 분리, 정제, 및 반응에 유용하다.

따라서, 적절하게는, 본 개시 내용의 잠재적 응용 분야는, 개질 혹은 미개질의 천연 혹은 비천연(non-natural) 공급원으로부터 인체, 수의학적, 환경적, 또는 농업적 응용에 유용한 이온성, 비이온성, 양성 이온성 활성 성분, 중간체, 금속 혹은 이들의 혼합물의 추출, 회수, 단리, 분리, 정제 및 반응을 포함하나 이에 제한되지 않는다. 따라서, 본 개시 내용은 공업적 규모로 용이하게 적용 가능하다.

바람직하게는, 전체의 연속 역류식 유동화 이동상 및/또는 팽창화 이동상 시스템은 이온성, 비이온성, 혼합 방식, 혹은 양성 이온성 방식의 상호작용을 이용하여 흡착에 의해 혼합물로부터 성분들을 회수 및/또는 정제하기 위해 사용될 수 있다. 성분들의 혼합물은 화학 반응, 효소 변환/촉매 반응 등의 화학적/생화학적 합성에 의해; 유전적으로 개질, 향상, 혹은 미개질된 미생물에 의한 발효에서의 생합성에 의해; 식물(들) 또는 식물 세포 배지, 동물(들) 또는 동물 세포 배지로부터; 이식 유전성(transgenic) 식물; 이식 유전성 동물; 해수; 공업용 혹은 다른 활동으로부터의 폐수; 및/또는 전술한 것들 중 어느 하나의 조합에 의해, 당해 기술분야의 통상의 기술자들에게 공지된 방법으로 수득될 수 있다.

바람직하게는, 흡착된 성분(들)은 이온성, 비이온성, 또는 양성 이온성이고, 단백질(류), 폴리사카라이드(류), 핵산(류), 단백질 응집물(류), 내독소(endotoxins) 등과 같은 대형 분자이고, 전술한 바와 같은 임의의 공급원 또는 기술에 의해 수득된다.

바람직하게는, 흡착된 성분은 이온성, 비이온성, 또는 양성 이온성이고, 펩타이드(류), 비타민(류), 항체(류), 스테로이드(류), 당(류), 금속(류) 또는 임의의 공지된 화학/생화학 화합물 및 그 유도체와 같은 작은 분자이다.

바람직하게는, 흡착된 성분(들)은 식물/동물/미생물 세포, 유전자 치료 벡터류, 바이러스류, 바이러스 유사 입자들, 파지류(phages) 등의 마이크로 또는 나노입자(들) 또는 유사한 본성을 가지는 입자이다.

바람직하게는, 여기 기재된 장치는 통합형 혹은 비통합형 방식으로 흡착성 정제와 조합된 화학 또는 생화학 반응을 수행하기 위해 사용된다.

바람직하게는, 공급 액체는, 고체 또는 미립자 물질 및 비교적 낮은 농도의 표적 성분을 함유하는 발효 죽(fermentation broth)과 같이, 성분의 회수 및/또는 정제를 위해 사용된다. 이러한 경우, 고체 또는 미립자 물질의 취급을 위한 단위 조작의 전통적 선택은 여과 또는 원심 분리 또는 이들의 조합인데, 이는 운전 비용과 자본 비용의 증가를 가져올 뿐만 아니라 공정 중 추가의 단계로 인해 생성물의 손실의 증가도 가져온다. 본 발명의 연속 역류식 유동화 이동상 및/또는 팽창화 이동상 (FMB 및/또는 EMB) 시스템은 통합형 단위 조작으로, 부유 고체 또는 미립자 물질을 함유한 것과 같이 미정제 상태의 공급 원료로부터 성분의 회수와 정화를 수행할 수 있다.

바람직하게는, 시스템은 모든 스테이지/컬럼에서 액체 이동 상과 고체 상의 역류식 접촉과 함께 유동화 또는 팽창화 이동상 방식으로 연속적으로 운전되는 바, 상기 고체는 흡착체 입자 또는 촉매 입자로서, 다공성 또는 비다공성이고, 상업적으로 입수 가능하거나 혹은 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 공지된 임의의 수단에 의해 제조된다.

바람직하게는, 시스템은 모든 스테이지/컬럼에서 위쪽으로 흐르는 액체와 침강하는 고체 입자들의 역류식 접촉과 함께 팽창화 또는 유동화 이동상 방식으로 연속적으로 운전되며, 이 경우, 상기 고체는 흡착 입자 또는 촉매이고, 상업적으로 입수 가능하거나 혹은 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 공지된 임의의 수단에 의해 제조된다.

상기 시스템은 효율적인 흡착을 위해서 뿐만 아니라, 흡착체 또는 촉매 입자의 효율적이고 작은 부피의 탈착, 재생 및 평형화를 위해서도 유용하다. 따라서, 본 발명은 추가적이고 별개의 단위 조작에 대한 필요성을 없앨 뿐만 아니라, 기존의 배치식, 반-연속식 혹은 연속식 (흡착) 공정과 관련된 문제들을 피해갈 수 있도록 한다.

본 개시 내용에서, 단수 형태의 경우, 문맥상 명확히 달리 지시된 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함하는 것이다. 따라서, 예를 들어, "스테이지/컬럼" 이라는 언급은 단독의 혹은 복수개의 이러한 스테이지/컬럼을 포함하는 것이고, "액체"라는 언급은 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 공지된 하나 이상의 액체 등가물들에 대한 언급이다. 유사한 구문적 원리(syntactical principal)가 흡착체, 성분, 고체 이송 라인 및 밸브와 같이 다른 예들에도 적용된다.

추가의 특색, 목적 및 장점이, 첨부된 도면과 함께 선택된 본 발명의 후술하는 바람직한 구현예에 대한 상세한 설명으로부터 자명해질 것인 바, 여기서
도 1은 고체 흡착체의 이송을 위한 액체-고체 배출기 시스템 및 사이드 고체 강수관 튜브(들)을 구비한 연속 역류식 유동화 이동상 및/또는 팽창화 이동상 시스템의 모식도이고,
도 2는 고체 흡착체의 이송을 위한 펌프 시스템 및 사이드 고체 강수관 튜브(들)를 구비한 연속 역류식 유동화 이동상 및/또는 팽창화 이동상 시스템의 모식도이고,
도 3은 고체 흡착체의 이송을 위한 액체-고체 배출기 시스템 및 중앙 위치형 고체 강수관 튜브(들)을 구비한 연속 역류식 유동화 이동상 및/또는 팽창화 이동상 시스템의 모식도이고,
도 4는 고체 흡착체의 이송을 위한 펌프 시스템 및 사이드 고체 강수관 튜브(들)를구비한 연속 역류식 유동화 이동상 및/또는 팽창화 이동상 시스템의 모식도이고,
도 5는 고체 흡착체 공급 호퍼를 구비하고 스테이지/컬럼을 구비한 고체 강수관 튜브(들)의 상이한 조합을 보여주는 모식도이고,
도 6은 복합 역류식 유동화 이동상 및/또는 팽창화 이동상 시스템을 보여주는 모식도이다.

발명의 바람직한 구현예들에 대한 상세한 기술

도 1, 도 2, 도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명은 공정의 소망하는 조작에 관련된 흡착, 세정, 용출, 재생, 평형화 등의 단계의 개수와 동일한 개수의 유동화/팽창화 스테이지/컬럼으로 이루어져 있다. 이들 스테이지/컬럼은 차례로 쌓여 있고, 이들 각각은, 2개의 섹션 내에서 주 액체 이동상을 분리 상태로 유지하면서 고체 입자 상을 아래쪽으로 통과시키는, 하나 이상의 강수관 튜브들에 의해 아래의 다음 섹션에 연결되어 있다. 본 발명의 각 스테이지/컬럼은 독립 제어를 가지고, 역류 방식으로 연속적으로 작동된다.

공급 탱크 (1)은 미사용의 혹은 재순환된, 재생 및/또는 평형화된 고체 입자상 (예를 들어, 흡착 입자들)을 최상부 고체 이송 라인 (2)를 통해 제1 스테이지/컬럼의 최상부로 부가하는 공급 호퍼로서 사용되고, 이 때, 고체 슬러리 유량은 밸브(3)에 의해 제어된다. 공급 호퍼(1) 내의 고체는 공급 호퍼(1)의 저부 유입구(4)를 통해 부가된 물 또는 평형화 액체상과 같은 액체에 의해 흐름 분배판 (5) 상에서 유동화/팽창화 상태로 유지된다. 상기 공급 호퍼(1)는 상기 호퍼로 들어가는 과량의 액체의 배출을 위한 최상부 유출구 (6) 및 상기 액체를 여과하는 수단(7)을 구비하여 고체를 유지하고 그의 임의의 손실을 방지한다.

본 발명의 바람직한 구현예에서, 최상부 고체 강수관 라인 (2)를 통해 고체가 최상부에서 공급되는 제1 스테이지/컬럼 (8)은, 제1 및 주요 팽창상/유동상 섹션 또는 제1 스테이지 컬럼 (8) 내에 고체의 고른 분산을 보장하는 장치(9)를 고체 강수관 라인(2)의 개구부에 구비한다. 제1 액체 (예를 들어, 흡착 용질을 함유하는 공급물)는 유입구(10)을 통해 저부에서 제1 스테이지/컬럼 (8)로 공급되고, 분배기를 통해 스테이지/컬럼 (8)에서 고르게 분배되는데, 상기 분배기는 도 1 및 도 2에서와 같이 천공판 분배기(53)이거나, 도 3 및 도 4에서와 같이 중앙 분배기(11)이다. 제2 또는 보조 액체는 유입구(12)를 통해 펌핑되고, 천공판 분배기(13 또는 55)를 통해 위쪽 방향으로 통과하며, 상기 분배기는 아래로 침강하는 고체 상을, 제2 또는 보조 섹션(65)라 불리우는 곳에서, 팽창화/유동화 상태로 지지한다. 제1 스테이지/컬럼으로 공급되어 제1 또는 주요 섹션과 제2 또는 보조 섹션을 포함하는 제1 및 제2의 합쳐진 액체는, 주 섹션(8)의 최상부에서 도 1 및 도 2에서와 같이 유출구 (57-b)를 통해, 그리고 도 3 및 도 4에서와 같이 유출구 (14)를 통해 배출된다. 상기 제1 스테이지/컬럼 (8)을 통해 위쪽 방향으로 흐르는 액체는, 고체를 유동상/팽창상 모드로 유지하는 소정의 유속으로 조정되고, 이 경우 상기 고체와 상기 상향류 액체의 접촉은, 아래로 침강하는 고체상에 대하여 역류 상태로 이루어져서, 전통적인 팩킹상 또는 팽창/유동상에서와 같이 고체의 순 흐름(net flow)이 0인 경우와 비교하여 스테이지/컬럼 (8)의 효율이 더 높아진다. 침전 고체들은 스테이지/컬럼 (8)의 저부로부터 연속적으로 제거되고, 이들은, 중앙 위치형 (15) (도 3 및 도 4) 또는 사이드 암(side arm) 형태 (16) (도 1 및 도 2)의 하나 이상의 고체 강수관 라인 또는 튜브를 통해 보조 섹션 내로 지나간다. 강수관에서의 고체 유량은 밸브 (도 3 및 도 4의 경우, 17, 도 1 및 도 2의 경우, 18)에 의해 각각 제어되고, 다음 스테이지/컬럼 (20)의 최상부로 공급된다. 분배기 (11) (도 3 및 도 4) 또는 (53)은 천공판 분배기(13 또는 55)로부터 지정된 높이(19)에 위치한다.

본 발명의 바람직한 구현예에서, (도 1, 2, 3, 4, 및 6에 개략적으로 도시한) 전술한 스테이지/컬럼의 설계는, 공정에서 요구되는 단계의 개수에 따라 단일 스테이지, 2개의 스테이지, 또는 다중 스테이지/컬럼의 유동화 이동상 및/또는 팽창화 이동상 시스템을 위해 사용될 수 있다.

도 2를 참조하는 본 발명의 바람직한 구현예에서, 제1 스테이지/컬럼에서는 제1 액체가 유입구(52)를 통해 부가되어 분배기(53)을 통과하고, 제2 또는 보조 액체는 유입구(54)를 통해 부가되어 분배기(55)를 통과한다. 두 액체들은 침전 고체에 대항하여 위쪽 방향으로 흐르고, 상기 스테이지/컬럼의 최상부에 위치한 배출구(56)을 통해 배출된다. 위쪽으로 흐르는 액체에 의해 고체는 유동화/팽창화 상태로 유지되며, 이로써 고체 입자들과 액체 간의 접촉이 역류 방식으로 된다. 2개의 분배기 (53)과 (55) 사이에는, 예를 들어, 세정 영역과 같은, 영역이 제공되며, 이는 제2 또는 보조 섹션(65)라고도 불리운다. 고체들은 밸브(18)을 통해 제어되는, 사이드 암(16)에 의해 하나의 스테이지/컬럼으로부터 다른 스테이지/컬럼으로 운반된다.

본 발명의 바람직한 구현예에서, (도 2에 대하여) 전술한 스테이지/컬럼의 설계는 공정 중의 단계 수에 때라 단일 스테이지, 2개의 스테이지, 혹은 다중 스테이지/컬럼 유동화 이동상 및/또는 팽창화 이동상의 설계를 위해 사용된다.

본 발명의 바람직한 구현예에서, 최종 스테이지/컬럼(32)로부터의 고체는 저부 강수관 배출구(39)로부터 연속적으로 제거되어 탱크(42) 내에 수집되고, 여기서 고체들은 교반(43)에 의해 또는 저부 유입부를 통해 공급되는 액체를 사용함에 의해 부유 상태로 유지될 수 있거나 그렇지 않을 수 있다. 이들 고체는 슬러리 펌프 또는 액체 고체 배출기(45)를 장착한 공급 탱크(44)로 연속적으로 이송된다. 대안으로서, 스테이지/컬럼의 보조 섹션의 강수관은 고체들을 공급 탱크(44)로 직접 방출할 수도 있다. 액체 고체 배출기(45)를 구비한 공급 탱크(44) 및 탱크(42)에 연결된 고체 이송 라인(47) 내에 위치한 비반송 밸브 (non return valve: 46)를 사용함에 의해 고체 슬러리의 역류가 방지된다. 이어서, 상기 고체들은 액체 고체 배출기(45)를 사용하여 최상부 공급 호퍼(1)로 연속적으로 공급된다. 공급 탱크(44)는 최적화된 거리에 노즐 (48)을 구비하고, 호퍼(1)로 고체 입자들을 운반하기 위해 요구되는 구동 액체는 펌프(49)를 사용하여 상기 노즐(48)을 통해 펌핑된다. 대안으로서, 탱크(42) 내에 수집된 고체들은 도 2에 나타낸 바와 같이 펌프(51)을 사용함으로써 호퍼(1)로 이송될 수 있다. 상기 슬러리는 유입구(50)을 통해 호퍼(1)로 연속적으로 공급된다. 상기 유입구(50)은 호퍼(1)의 최상부에 존재할 수 있거나 혹은 저부(4)에 있을 수 있다. 기술된 방식으로 호퍼(1)에 의해 수용된 고체들은 위에서 설명된 바와 같이 연속적으로 제1 스테이지/컬럼(8)의 최상부로 제어된 방식으로 공급될 수 있다.

도 1 내지 도 4를 참조하는 본 발명의 바람직한 구현예에 따라, 2중 또는 다중 스테이지/컬럼 시스템을 제공하도록 차례로 배열된 스테이지/컬럼에 있어, 제1 스테이지/컬럼(8)은 위에 기술된 방식으로 제2 스테이지/컬럼(20)에 연결되고, 계속하여 운전 시 요구되는 특정한 공정 단계들에 의해 정해지는 n개의 스테이지/컬럼까지 연결된다. 저부의 최종 스테이지/컬럼(32)로부터는 고체들이 제거되어, 액체 고체 배출기(45) 및 펌프 시스템(51)을 사용하여, 그리고 필요한 고체 농도 및 유량에서 연속적으로 호퍼 (1)을 통해 제1 스테이지/컬럼(8)의 최상부로 재순환된다.

도 1을 참조하는 본 발명의 바람직한 구현예에서, 최상부 공급 호퍼(1)로부터 오는 상기 고체들은 스테이지/컬럼(57)로 꺼내어진 후, 제1 스테이지/컬럼(8)로 들어갈 수 있고, 이는 전술한 바와 같이 보조 섹션과 같이 작용하며, 이로써 상기 고체들은 연속적으로 세정 또는 평형화될 수 있다. 스테이지/컬럼(57-a) 내의 고체들은, 유입구(58)을 통해 주입되어 위쪽 방향으로 흐르는 액체에 의해 유동화/팽창화 상태로 유지된다. 상기 스테이지/컬럼(57-a)에서, 상기 고체들과 액체 사이의 접촉은 역류식이다.

도 1 내지 도 4을 참조하는 본 발명의 바람직한 구현예에서, 상기 제1 스테이지/컬럼(8)의 기능은 유입구 (10 또는 52)를 통해 부가되는 공급 액체로부터, 역류 방식으로 고체 (바람직하게는 흡착 입자들) 상에 표적 성분(들)을 연속적으로 흡착시키는 것이다. 표적 성분(들)이 흡착되어 있는 상기 고체들은 (도 2 및 도 4에 나타낸 바와 같이) 동일한 스테이지/컬럼에서 연속하는 제2 또는 보조 섹션(65)에서 유입구(12)를 통해 부가된 제2/보조 액체에 의해 연속적으로 세정된다. 대안으로서, 상기 고체들은, 고체 이송 라인(60)을 통하여 (도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이) 중간 스테이지/컬럼(59)로 연속적으로 취해질 수 있고, 여기서 상기 고체들은 별개의 보조 섹션(65)에서 유입구(54)를 통해 주입된 제2/보조 액체에 의해 역류 방식으로 세정된다. (표적 성분(들)이 흡착되어 있는) 상기 고체들은, 세정 후 연속적으로, 역시 스테이지/컬럼(8)과 동일한 방식으로 보조 섹션이 이어지는 제1 메인을 구비한, 제2 스테이지/컬럼(20)으로 하나 이상의 강수관 튜브 또는 고체 흐름 라인 (15 또는 28)을 통해 운반되고, 여기서 표적 성분(들)은 저부 유입구 (22 및/또는 24)를 통해 주입된 액체에 의해 탈착/용출된다. 상기 고체에 흡착된 성분(들)의 혼합물로부터 개개 성분의 회수 및/또는 정제는, 상기 제1 스테이지/컬럼 이후에, 단리가 요구되는 개개의 성분 또는 성분들의 군의 수에 따라, 그리고 최상부의 2개의 스테이지/컬럼에서와 동일한 방식으로 배열된, 상기 제2, 제3, 제4, 등등의 스테이지/컬럼의 수를 부가함으로써 수행될 수 있다. 제2 스테이지/컬럼 또는 최종 용출 스테이지/컬럼 내의 상기 고체들은, 모든 소망하는 성분들의 탈착/용출 후에, 재생된 고체들을 제공하는데, 이들은 재생을 위한 고체 이송을 통해 다음 스테이지/컬럼으로 운반된다. 이어서, 재생된 고체들은 역류 방식으로 (도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이) 유입구 (34 및/또는 36)를 통해 또는 (도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이) 유입구 (61 또는 64)를 통해 주입된 평형화 액체에 의해 최종 스테이지/컬럼(32) 내에서 평형화될 수 있다. 최종 스테이지/컬럼(32)로부터의 상기 평형화 고체는 연속적으로 제거되어, FMB/EMB 시스템 내에서의 고체의 재사용/재순환을 위해, 공급 호퍼(1)을 통해, 액체 고체 방출기(45)를 사용하여, 혹은 펌프 시스템(51)에 의해 최종 스테이지/컬럼(8)의 최상부로 이송된다.

대안적으로, 시스템 내의 저부 최종 스테이지/컬럼 (도 1 내지 도 4에서 32)는, (도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이) 유입구 (34 및/또는 36)을 통해 혹은 (도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이) 유입구 (61 또는 64)를 통해 재생 액체를 주입함으로써, 역류 방식으로 상기 고체의 연속적 재생을 위해 사용될 수 있다. 이 경우, 재생된 고체는 최종 스테이지/컬럼(32)의 저부로부터 연속적으로 제거되어, 액체 고체 배출기(45)를 사용하거나 혹은 펌프 시스템(51)에 의해, 공급 호퍼(1)을 통해 제1 스테이지/컬럼(8)의 최상부로 이송된다. 여기서, 상기 호퍼 (1)은 상기 고체의 평형화 기능 및, 상기 고체의 재사용/재순환을 위해 최상부 고체 이송 라인(2)를 통해 제1 스테이지/컬럼으로 평형화된/미사용 고체를 공급하는 기능을 수행한다.

기술의 장래 응용 분야

본 발명에 적절하다고 고려되는 본 발명의 장래 응용분야는 하기를 포함하나, 이에 제한되지 않는다:

(i) 생물학적 혹은 비생물학적 공급원으로부터의 흡착 크로마토그라피 및/또는 부흡착 (negative adsorption) 크로마토그라피 회수 및 정제

(ⅱ) 효소 변형/촉매 반응과 같은 생화학 또는 화학 반응의 수행 및/또는 상기 공정에 의해 생성된 산물 및/또는 불순물의 회수 및 정제의 추가적 통합

(ⅲ) 통합된 또는 통합되지 않은 방식으로의 세포 배지 (동물, 식물) 또는 발효 (예를 들어, 미생물 발효)기반 생성물의 통합적 회수 및/또는 정제를 위해서

(ⅳ) 이식 유전자를 가진 식물 또는 동물로부터 수득한 제품의 회수 및/또는 정제를 위해서

(ⅴ) 유전 공학적으로 생성된 미생물 공급원, 식물, 동물 등으로부터의 생성물의 회수 및/또는 정제를 위해서

(ⅵ) 화학적, 생물 공학적, 혹은 천연의 단일 공급원료로부터의 다중 생성물의 회수 및/또는 정제를 위해서

(ⅶ) 반응 혼합물로부터의 합성 활성 약학적 성분, 중간체, 또는 유도체의 회수 및/또는 정제를 위해서

(ⅷ) 다른 금속들, 이들의 염, 또는 유도체 및/또는 다른 화합물과의 혼합물로부터 금속 또는 이들의 염 혹은 그 외 유도체의 회수 및/또는 정제를 위해서

(ⅸ) 해수, 폐수로부터의 생성물 회수 및/또는 정제를 위해서, 혹은 해수의 탈염화 및 폐수 처리를 위해서

(ⅹ) 위에서 언급된 바의 이온성, 비이온성, 또는 양성 이온성 생성물 또는, 당해 기술 분야의 통상의 기술자들에게 공지된 합성, 반합성, 생합성의 방법으로 수득되고, 전술한 생성물에 비슷한 유사점을 가진 다른 생성물의 회수 및/또는 정제를 위해서

따라서, 본 발명은 공업적 수준으로 용이하게 적용될 수 있다.

하기 내용은 본 발명을 설명하기 위해 수행된 실시예들이다. 하지만, 본 발명은 이들 실시예의 기재 내용에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다.

실시예 1

연속 역류식 유동화/이동상/팽창화 이동상 시스템의 상세 내용 및 달걀 흰자 추출물로부터의 리소자임의 정제를 위한 그의 적용

도 1 내지 도 4에서 나타낸 배열에서, 최상부 호퍼(1)는 직경 30cm 및 높이 50cm의 아크릴계 실린더이다. 고체를 제1 스테이지/컬럼 (8)의 최상부로 이송하기 위한 호퍼의 배출구는 직경 1.5cm의 아크릴계 파이프로서, 이 때, 고체 흐름은 밸브 (3)을 통해 제어된다. 주 컬럼은 유리 컬럼으로 만들어진 3개의 스테이지/컬럼 (8, 20, 및 32)로 이루어지되, 각각의 스테이지/컬럼은 내부 직경이 10.5cm이고, 높이가 72cm이다. 액체용 유입구 및 유출구는, 내부 직경 1.0cm의 유리 파이프를 경유하여 각각의 스테이지/컬럼의 저부 및 최상부에 제공된다. 각각의 스테이지/컬럼에 대한 분배기는, 두께 0.3cm의 스테인리스 강 플레이트로서, 그 위에 50 미크론의 와이어 메쉬가 놓여져 있다. 상기 분배기는 도 1 내지 도 4에서와 같이, 각각 2개의 연속하는 스테이지/컬럼 사이에 포함되어 있다. 저부 분배기는, 직경 0.625cm이고 그 높이가 최상부 액체 유출구 아래의 수준에서 다음 스테이지/컬럼 내부로 잠기기에 충분한 중앙 고체 강수관 라인을 구비한다. 4분의 1인치의 밸브 (예를 들어, 도 1 및 도 3에서 나타낸 바와 같이, 17, 29, 41)이 중앙 고체 강수관 라인에 제공되어 고체 흐름을 조절한다. 도 1 및 도 3에 도시한 바와 같이, 제1 액체의 공급을 위해 사용된 원뿔형 분배기는, 외측 직경이 8.0cm여서 상기 분배기와 유리 컬럼 사이에 2.5cm의 동심형 공간(opening)이 생긴다. 이러한 분배기는 특정 스테이지/컬럼의 저부 위의 10cm 높이에 고정된다. 상기 2개의 분배기 사이의 거리는, 제2 유동화/팽창화 섹션이며, 여기서 위로 흐르는 액체에 의해 고체의 세정이 역류 방식으로 일어난다. 마지막 스테이지/컬럼(32)는 저부 배출부(39)를 가져서 고체를 연속적으로 제거하고, 이들 고체는 이어서 유리 액체-고체 배출기(45) 또는 펌프 (격판 펌프 시스템) 시스템(51)에 의해 아크릴계 호퍼(1)을 통해 제1 스테이지/컬럼(8)의 최상부로 이송된다.

나아가, 전술한 바와 같은 이러한 유동화 이동상 및/또는 팽창화 이동상 장치를 사용하여 달걀 흰자를 가지고 리소자임의 회수 및 정제를 위한 실험을 수행하였다(표 1). 리소자임의 특정 활성 및, 아세트산 나트륨 완충액(pH 4.5)으로 40% (v/v) 까지 희석 후 준비된 공급 원료 내의 단백질 함량은 각각 약 3556 U/mg 및 56.6 mg/ml로 분석되었다. 이 용액을, 흡착 입자 (Resindion SRL(이탈리아)로부터의 SEPABEADS EB-CM) 상의 흡착을 위해 제1 스테이지/컬럼으로 연속적으로 공급하고, 다 쓴 액체는 최상부 액체 배출부를 통해 배출되었다. 리소자임이 흡착된 고체 흡착체를 동일한 스테이지에서 세정 구역에서 보조 액체로서 아세트산 나트륨 완충액으로 세정하고, 이어서 제2 스테이지/컬럼에서 용출하였다. 나아가, 흡착 매질의 재생은 제3 스테이지/컬럼에서 0.5M의 수산화 나트륨 용액으로 수행되었다. 마지막으로, 재생된 흡착 입자들은 아세트산 나트륨 완충액으로 호퍼 내에서 평형화되고, 제1 스테이지/컬럼의 최상부로 재순환시켰다. 흡착, 세정, 용출, 재생 및 평형화의 모든 단계들이 연속적으로 수행된다. 운전 중에, 고체들은 공급, 세정, 용출, 및 재생액과 역류 방식으로 접촉한다. 이는 공정 기간의 생산성 효율을 향상시킨다.

FMB/EMB를 사용한 리소자임 회수 및 정제의 파라미터 및 결과 요약
파라미터	결과
공급 단백질 농도, mg/ml	56.6
공급 리소자임 활성, U/ml	2.00×10⁵
부가된 총 리소자임 활성, Units	4.83 ×10⁹
공급물의 비활성 (specific activity), Units/mg	3556
부가된 총 단백질, mg	1.36×10⁶
유속, cm/hr	277
용출된 총 단백질, mg	26579
회수된 총 리소자임 활성, Units	4.68×10⁹
수율, %	97
비활성, Units/mg	1.76×10⁵
정제도 (purification factor)	49.58
생산률, KUnits/hr/흡수체 리터)	7.81×10⁵
리소자임 순도, %	98.68

실시예 2

산업 폐기물 모액(Mother Liquor: ML)로부터의 구리의 연속적 회수

연속 역류식 유동화 이동상/팽창화 이동상 시스템이 4개의 스테이지/컬럼으로 구성되었다. 4개의 스테이지/컬럼의 길이는 세정, 흡착, 용출 및 재생 섹션에 대하여 130cm, 230cm, 130cm, 및 130cm인 반면, 직경은 모든 스테이지/컬럼에서 10cm였다. 제1 및 제2 액체 유입구, 이들에 대한 분배기, 및 유출구는 각각의 스테이지/컬럼에 대하여 앞서 기재된 바와 같이 제공되었다. 마지막 스테이지로부터 제1 스테이지/컬럼의 최상부까지 고체 흡수체 수집 탱크와 고체 흡수체 공급 호퍼를 통한 고체 흡수체의 재순환을 위해 연동(peristaltic) 펌프 시스템을 사용하였다. 모든 4개 스테이지/컬럼이 연속 역류 방식으로 운전되었다. 물, 10% v/v HCl 및 12% v/v 암모니아가 고체 흡수체의 세정, 용출 및 재생/평형화를 위해 사용되었다.

일단 정상 상태 (steady state)가 달성되면, 2.37 mg/ml의 구리를 함유한 모액은 시스템의 제2 스테이지/컬럼에서 역류 방식으로 700 ml/분의 유량에서 흡착체에 연속적으로 부가되고, 다 쓴 모액은 동일한 스테이지/컬럼으로부터 액체 유출구로부터 수집되었다. 부가된 고체 흡착체는 제2 스테이지/컬럼으로 중앙에 위치된 고체 강수관 튜브를 통해 이송되고, 구리의 용출/탈착은 떨어지는 흡착체에 대하여 역류 방식으로 흐르는 10% v/v HCl 용액에 의해 수행되었다. 염화구리로서의 구리 용액은 동일한 스테이지 또는 컬럼으로부터 액체 배출부로부터 수집되었다. 나아가, 고체 흡착체는 4번째의 스테이지/컬럼까지 운반되고, 여기서 12% v/v 암모니아 용액을 사용하여 재생이 수행되고, 이렇게 재생된 흡착체는 고체 흡착 수집 탱크 내에서 수집되고, 고체 흡착체 공급 호퍼로 연동 펌프에 의해 이송된 다음, 제1 스테이지/컬럼으로 이송되고, 여기서 물을 사용한 세정이 수행된 후, 고체 흡착체는 흡착 스테이지/컬럼 (즉, 제2 스테이지 컬럼)까지 이송되었다. 공정의 결과는 하기 표 2에 요약하였다. 다 쓴 모액, 재생 및 세정 스테이지/컬럼에 있어 어떠한 의미있는 손실도 없이 97% 이상의 비율로 구리가 수득되었다.

실시예 3

감자 과일 쥬스로부터 감자 단백질의 회수 및 정제

실시예 2에 기술된 연속 역류식 유동화 이동상/팽창화 이동상 시스템이 본 실험을 위해 사용되었다. 표 3은 감자 과일 쥬스로부터 감자 단백질 (프로테아제 저해제 및 파타틴(patatin))의 회수 및 정제에 대한 실험 결과를 요약한 것이다. 이들 2종의 단백질의 정제를 위해 이온 교환 흡착체를 사용하였다. 원액 쥬스로부터 단백질의 흡착이 제1 스테이지/컬럼에서 수행되고, 이어서 동일한 스테이지/컬럼 내에서 pH 5.2의 구연산염 완충액을 사용하여 세정을 수행하였다. 프로테아제 저해제는 흡착 스테이지 (제1 스테이지)로부터 일어나는 것을 통한 흐름 내에서 회수되었다. 결합 파타틴(bound patatin)의 용출은, 높아진 이온 강도를 사용하여 제2 스테이지에서 수행하였다. 제3 스테이지/컬럼 내에서, 0.5M의 NaOH를 사용하여 재생을 수행하고, 제4 스테이지/컬럼은 pH 5.2의 구연산염 완충액을 사용하여 고체 흡착체를 평형화시키기 위해 사용되었다. 파타틴 및 프로테아제 저해제는 95% 이상의 SDS-PAGE 순도로 완전히 분리 및 회수되었다.

Claims

연속 역류식 유동상/팽창상 방식으로 작동되고 차례로 쌓여 있는 (n≥2) 개수의 유동화/팽창화 이동상 스테이지/컬럼;
제1 스테이지/컬럼의 최상부로 그 위의 고체 흡착체 공급 호퍼로부터; 상기 제1 스테이지/컬럼의 저부로부터 상기 제1 스테이지/컬럼 아래에 위치한 제2 스테이지/컬럼의 최상부로; 그리고 계속하여 n 번째 스테이지/컬럼 위에 위치한 (n-1)번째 스테이지/컬럼의 저부로부터 최종의 n 번째 스테이지/컬럼의 최상부까지, 고체 흡착체를 공급하기 위한 하나 이상의 수단;
모든 고체 강수관 튜브(들)로부터 함께 스테이지/컬럼의 단면에 걸쳐 고르게 역류식 흐름의 고체 흡착체를 균일하게 분배하기 위한 수단;
n 번째 스테이지/컬럼으로부터 고체 흡착체 수집 탱크로 상기 고체 흡착체를 수집하기 위한 수단; 하나의 스테이지/컬럼으로부터 다음 스테이지/컬럼으로의 상기 고체 흡착체의 흐름을 제어하기 위한 수단;
각각의 스테이지/컬럼의 저부 단부에 인접하여 제1 액체를 공급하는 수단 및 각각의 스테이지/컬럼의 저부에서 제2/보조 액체를 공급하는 수단과 함께 상기 각각의 스테이지/컬럼 내부로 들어오는 동안 제1 및 제2/보조 액체 모두를 균일하게 분배하기 위한 수단;
보조 유동화/팽창화 섹션을 생성하도록 제2 천공형 흐름 분배기를 통해 각각의 스테이지/컬럼의 저부에서 제2/보조 액체를 공급하기 위한 수단으로서, 여기서 상기 고체 흡착체의 세정이 위쪽으로 흐르는 제2 액체를 사용하여 연속 역류 방식으로 일어나고, 2개의 인접한 스테이지/컬럼 사이의 제1 액체들의 상호 혼합을 방지하고,
각각의 스테이지/컬럼의 최상 단부에서 두 액체를 함께 유출시키기 위한 수단; 최종 저부의 n 번째 스테이지/컬럼으로부터 상기 고체 흡착체를 수집하기 위한 수단;
수집 탱크로부터 상기 고체 흡착체 공급 호퍼를 통해 상기 제1 스테이지/컬럼의 최상부로 상기 고체 흡착체를 다시 이송하기 위한 수단을 포함하고,
각각의 스테이지/컬럼은 위쪽으로 흐르는 액체에 대하여 역류하여 아래쪽으로 흐르는 고체 미립자 베드를 포함하되, 각각의 스테이지/컬럼에서 상기 유체 공탑 속도(superficial velocity)는 입자-유체 시스템의 최소 유동화 속도를 초과하고; 각각의 스테이지/컬럼은 정확하게 수직이 되는 방식으로, 그리고 부유 고체들의 임의의 모두 합친 축 방향 움직임이 최소화되도록 똑바로 세워지고;
입자들은 자동 또는 수동 제어 밸브에 의해 미세하게 제어될 수 있는 방식으로 아래 쪽으로 흐르고, 이로써 입자들은 유의하게 마모되지 않으며, 따라서 유동화 이동상 시스템 내에서 긴 실용 수명을 나타내는 것을 특징으로 하는
복합 연속 역류식 유동화 이동상 및/또는 팽창화 이동상 시스템.
제1항에 있어서,
(n≥2의) 다수개의 유동화/팽창화 이동상 스테이지/컬럼이 차례로 수직으로 쌓여 있는 것을 특징으로 하는 복합 연속 역류식 유동화 이동상 및/또는 팽창화 이동상 시스템.
제1항에 있어서,
'고체 강수관 튜브(들) 또는 라인(들)'과 같은 하나 이상의 수단이 제공되어 상기 고체 흡착체를, 상기 고체 흡착체 공급 호퍼로부터 상기 제1 스테이지/컬럼의 최상부에 균일하게, 그리고 상기 제2 스테이지/컬럼 위에 위치한 상기 제1 스테이지/컬럼으로부터 상기 제2 스테이지/컬럼의 최상부에 균일하게, 그리고 계속하여 유사하게, 상기 n 번째 스테이지/컬럼 윗쪽에 위치한 (n-1) 번째 스테이지/컬럼으로부터 상기 n 번째 스테이지 컬럼의 최상부로 균일하게 공급하는 것을 특징으로 하는 복합 연속 역류식 유동화 이동상 및/또는 팽창화 이동상 시스템.
제3항에 있어서,
상기 하나 이상의 고체 강수관 튜브(들)은, 제2 분배판 또는 보조 유동화/팽창화 섹션에서 유래하고 아래에 있는 다음 유동상/팽창상의 최상부에 개방되어 있으며, 그 길이는, 하부 스테이지/컬럼 내의 액체 수준에 잘 잠길 수 있지만 흡착체 상의 팽창상/유동상 위에서 닿지 않도록 하기에 충분하여, 밖으로 나가는 액체와 함께 흘러 넘침에 의해 고체 흡착체가 손실되는 것이 방지되는 것을 특징으로 하는 복합 연속 역류식 유동화 이동상 및/또는 팽창화 이동상 시스템.
제3항에 있어서,
상기 고체 강수관 튜브(들)을 통한 고체 흡착체의 흐름은 하향 흡착체 슬러리 흐름에 대한 제어를 제공하기에 적절한 밸브를 사용하여 제어되는 것을 특징으로 하는 복합 연속 역류식 유동화 이동상 및/또는 팽창화 이동상 시스템.
제1항에 있어서,
유동화/팽창화 섹션을 생성하도록, 각 스테이지/컬럼의 저부 단부에 인접하여, 제1 천공형 흐름 분배기를 통해 제1 액체를 공급하는 수단을 제공하여, 아랫쪽 방향으로 이동하는 상기 고체 흡착체가 윗쪽 방향으로 이동하는 액체와 유효하게 연속하여 역류식으로 접촉하는 것을 특징으로 하는 복합 연속 역류식 유동화 이동상 및/또는 팽창화 이동상 시스템.
제1항에 있어서,
제2 천공형 흐름 분배기를 통해, 공탑 액체 속도가 입자-액체 시스템의 최소 유동화 속도를 초과하도록 하는 흐름에서 각 스테이지/컬럼의 저부에 제2/보조 액체를 공급하는 수단을 제공하여 보조 유동화/팽창화 섹션을 생성하고, 상기 고체 흡착체의 세정이 위로 흐르는 제2 액체를 사용하여 연속 역류 방식으로 일어나고, 2개의 인접한 스테이지/컬럼들 사이의 제1 액체들의 혼합을 방지하는 것을 특징으로 하는 복합 연속 역류식 유동화 이동상 및/또는 팽창화 이동상 시스템.
제1항에 있어서,
고체 수집 탱크 내로 수집된, 상기 시스템의 최종 n 번째 스테이지/컬럼으로부터의 고체 흡착체가, 펌프 혹은 액체-고체 슬러리의 이송을 위한 수단을 사용하여, 상기 제1 스테이지/컬럼의 최상부로 공급하는 상기 고체 흡착체 공급 호퍼까지 다시 재순환되는 것을 특징으로 하는 복합 연속 역류식 유동화 이동상 및/또는 팽창화 이동상 시스템.
제1항에 있어서,
모든 스테이지/컬럼은 연속 역류 방식으로 작동되는 것을 특징으로 하는 복합 연속 역류식 유동화 이동상 및/또는 팽창화 이동상 시스템.
제1항에 있어서,
임의의 스테이지/컬럼을 선택하여 연속 역류식 유동상/팽창상 방식으로 작동하는 흡착기로서 작동시키고, 제1 중앙 분배판을 통하여 들어오는 공급물 내의 성분(들)의 일부 또는 전부는 상기 흡착체 입자 상(phase)에 흡착되고;
상기 흡착기 스테이지/컬럼으로부터 흡착된 성분(들)을 가진 역류형 흐름의 고체 흡착체들은, 적절한 세정, 탈착, 재생 및 평형화 액체 조성물을 포함하여 순착적 방식으로 세정, 탈착, 재생 및 평형화 스테이지를 위해 다음 스테이지/컬럼으로 운반되고; 어떤 스테이지/컬럼이 흡착기로서 작동하는지의 여부에 관계없이, 흡착으로부터 재생까지의 스테이지/컬럼의 순서는, 최상부의 제1 스테이지/컬럼이, 최종의 최저부의 n 번째 스테이지/컬럼으로부터 순차적으로 따르게 유지되는 것을 특징으로 하는 복합 연속 역류식 유동화 이동상 및/또는 팽창화 이동상 시스템.
제1항에 있어서,
개질되거나 개질되지 않은, 천연의 혹은 비천연(non-natural)의 공급원으로부터의 이온성, 비이온성, 양성 이온성 화합물, 중간체, 금속, 혹은 이들의 혼합물의 회수, 단리, 분리, 정제, 폴리싱(polishing)과 같으나 이에 제한되지 않는 공정에 유용한 것을 특징으로 하는 복합 연속 역류식 유동화 이동상 및/또는 팽창화 이동상 시스템.
제1항에 있어서,
촉매 재생 및 컨디셔닝과 함께 연속 반응기 시스템으로도 사용될 수 있고, 제1항의 상기 고체 흡착체 상이 무기, 유기, 효소 반응(들)을 위해 적절한 고상 촉매에 의해 대체되는 반응을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 연속 역류식 유동화 이동상 및/또는 팽창화 이동상 시스템.