JP2017205721A - 多成分を３以上の画分に分離するクロマト分離方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】少量の溶離液と吸着剤量にて高い分離性能が得られる、多成分を３以上の画分に分離できる擬似移動層方式クロマト分離方法および装置を提供する。【解決手段】選択的吸着剤を充填した複数の単位充填塔を無端状に連結した充填層に原液と溶離液を通流させる。脱着力の弱い第1溶離液と原液との少なくとも一方を循環系内に供給し、移動速度が速い成分が富化された充填塔の1箇所から供給された液量と等しい量を披き出す第１工程と、脱着力が中間的な第2溶離液をさらに上流部から供給し、移動速度の中間的な成分を充填塔の1箇所から流出する全量を披き出す第２工程と、脱着力が強い第３溶離液をさらに上流部から供給し、移動速度の遅い成分を、充填塔の1箇所から流出する全量を抜き出す第３工程と、循環系内の液を循環させる第４工程を組み合わせる。原液と各溶離液の供給位置および各成分の抜き出し位置を、循環系の下流側に順次移動させる。【選択図】図１

Description

本件発明は、３成分以上の成分を含む原液の特定成分に対して選択的吸着能力を有する吸着剤を充填した多数の単位充填塔を、直列かつ無端状に連結して擬似移動層方式クロマト分離を行って、３以上の画分に分離する方法および装置に関するものである。

擬似移動層方式クロマト分離方法および装置は、原液中に含まれる２成分以上の成分中の特定成分に対して選択的吸着能力を有する吸着剤を充填した多数の単位充填塔（以下、単に充填塔ということもある。）を直列に連結するとともに最下流部の単位充填塔と最上流部の単位充填塔を連結することにより無端状になっている充填層に対して、原液と溶離液を供給するとともに、充填層内を移勤する速度が大きい成分（Ａ成分）と充填層内を移動する速度が小さい成分（Ｃ成分）をそれぞれ異なる位置から抜き出し、かつ、原液供給位置、溶離液供給位置、Ａ成分抜き出し位置、Ｃ成分抜き出し位置を、一定の位置関係に保ちながら充填層の流体循環方向下流側に順次移動させることで、原液供給を連続的に行うことができる移動層の処理操作を擬似的に実現する分離方法および装置であることはよく知られている。

しかし多くの擬似移動層方式クロマト分離は、２つ以上の成分を含む原液を、２つの画分に分離する方法、装置であるが、多成分を３つ以上の画分に分離する極めて特殊な擬似移動層クロマト分離も過去に提案されている。

例えば特許文献１には、１系列の改良された擬似移動層装置に溶離液と原液を供給しながら吸着剤との親和力が中間の成分（移動速度が中間の成分）を抜き出す工程と、溶離液を供給しながら吸着剤との親和力が小さい成分（移動速度が大きい成分）と大きい成分（移動速度が小さい成分）の抜き出しを行う工程を繰り返すことによって、親和力が異なる３つ以上の成分を一連の操作で連続的に分離する方法が開示されている。

また、特許文献２には、原液の各成分の移動速度がＡ成分＞Ｂ成分＞Ｃ成分である第一吸着剤を充填した単位充填塔と、Ａ成分＞Ｃ成分＞Ｂ成分である第二吸着剤を充填した単位充填塔を、無端状に連結された複数の充填塔として交互に並べて使用する分離方法が開示されている。

さらに、特許文献３には、吸着剤層での移動速度が速い（２つの）成分を脱着力の弱い第１溶離液で展開した後、吸着力が強くて脱着しにくい非常に移動速度が遅い成分を脱着力が強い第２溶離液で脱着する、という３以上の成分の分離方法が開示されている。

ＪＰＢ＿１９９５０２４７２４（特公平７−２４７２４号公報） ＪＰＢ＿０００２７４０７８０（特許第２７４０７８０号公報） 特許第４６０６０９２号公報

上記従来の通常の擬似移動層方式および特許文献１に記載の運転方法は基本的に１種類の溶離液を用いるため、吸着性の強い成分を含む原液やテーリング（濃度分布がブロードになる現象）を起こしやすい成分を含む原液を充填層に供給する場合、これらの成分を脱着させるために大量の溶離液を用いる必要があった。大量の溶離液を使用することで、（１）抜出液の濃縮コストがかかる、（２）最も流速が大きくなる帯域（溶離液供給位置と遅い成分抜出位置の間の帯域）の差圧を抑えるために、全体の流速を落とす必要があり、結果として生産量が落ちる、（３）溶離液供給位置と遅い成分抜出位置の間の単位充填塔数が増え、結果として吸着剤あたりの生産量が落ちるなどの欠点があった。

また、特許文献２に記載の運転方法では、２種類の吸着剤を用いることで移勤速度の遅い成分の挙動を調節することができるが、吸着剤の選定と組み合わせが極めて難しく、工業的な規模で実施することは困難であるという問題がある。

また、特許文献３に記載された分離方法では、吸着力が強い成分が２つ以上ある場合、その強い成分のそれぞれを分離回収することができないという問題がある。

さらに、ここに述べてきた従来の多成分を３以上の画分に分離する擬似移動層方式クロマト分離方法は、２つの画分に分離する方法に比較して、カラム数や切り換えバルブが多くなり、設備費が高くなるという問題も生じている。

そこで本発明の課題は、上記のような従来の分離方法における種々の問題点に着目し、少量の吸着剤量にて高い分離性能が得られ、出来るだけカラム数やバルブ数を少なくして設備費を低く抑えることができる、多成分を３以上の画分に分離する擬似移動層方式クロマト分離方法および装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る擬似移動層方式クロマト分離方法は、３成分以上の成分を含む原液の特定の成分に対して選択的吸着能力を有する吸着剤を充填した複数の単位充填塔を直列に連結するとともに最下流部の単位充填塔と最上流部の単位充填塔を連結することにより無端状に形成された充填層に対して、３成分以上の成分を含む原液と２種類以上の溶離液とを充填層に通流させることにより、吸着剤に対する親和力の順に順次に分かれた吸着帯域を形成させた循環系に対し、
脱着力が最も弱い第１溶離液と原液の少なくとも一方を循環系内に供給し、循環系内において原液中に含まれる移動速度の最も速い成分が富化された充填塔の１箇所から循環系内に供給された液量と等しい量を抜き出す第１工程と、
脱着力が中間的な第２溶離液を、さらに上流部から供給し、原液中に含まれる移動速度の中間的な成分として第１溶離液の供給位置より上流部において単位充填塔から流出する全量を抜き出す第２工程と、
脱着力が強い第３溶離液を、さらに上流部から供給し、原液中に含まれる移動速度の遅い成分を、第２溶離液の供給位置より上流部において単位充填塔から流出する全量を抜き出す第３工程と、
一切の原液、溶離液の供給、分離された成分の抜き出しを行わずに循環系内の液を循環させる第４工程を組み合わせることで分離を実施し、
原液供給位置、第１溶離液の供給位置、第２溶離液の供給位置、第３溶離液の供給位置、各成分の抜き出し位置を、循環系内の吸着帯域が移動するのに合わせて、循環系の下流側に順次移動させる操作を行うことを特徴とする方法からなる。

この方法においては、第１工程と第２工程および第３工程を同時に実施することが好ましい。また、上記第１工程においては、第１溶離液と原液のいずれか一方のみを供給するか、それぞれ異なるタイミングで個別に供給することが好ましい。

また、本発明に係る擬似移勤屑方式クロマト分離装置は、３成分以上の成分を含む原液の特定の成分に対して選択的吸着能力を有する吸着剤を充填した複数の単位充填塔を直列に連結するとともに最下流部の単位充填塔と最上流部の単位充填塔を連結することにより無端状に形成された充填層に対して、３成分以上の成分を含む原液と２種類以上の溶離液とを充填層に通流させることにより、吸着剤に対する親和力の順に順次に分かれた吸着帯域を形成させた循環系に対し、
脱着力が最も弱い第１溶離液と原液の少なくとも一方を循環系内に供給し、循環系内において原液中に含まれる移動速度の最も速い成分が富化された充填塔の１箇所から循環系内に供給された液量と等しい量を抜き出す第１工程と、
脱着力が中間的な第２溶離液をさらに上流部から供給し、原液中に含まれる移動速度の中間的な成分として第１溶離液の供給位置より上流部において単位充填塔から流出する全量を抜き出す第２工程と、
脱着力が強い第３溶離液をさらに上流部から供給し、原液中に含まれる移動速度の遅い成分を、第２溶離液の供給位置より上流部において単位充填塔から流出する全量を抜き出す第３工程と、
一切の原液、溶離液の供給、分離された成分の抜き出しを行わずに循環系内の液を循環させる第４工程を組み合わせることで分離を実施する分離手段と、
原液供給位置、第１溶離液の供給位置、第２溶離液の供給位置、第３溶離液の供給位置、各成分の抜き出し位置を、循環系内の吸着帯域が移動するのに合わせて、循環系の下流側に順次移動させる操作を行う操作手段と、
を有することを特徴とするものからなる。

この装置においては、上記分離手段が、第１工程と第２工程および第３工程を同時に実施する手段からなることが好ましい。また、上記第１工程においては、第１溶離液と原液が同時に供給されてもよいが、それぞれ異なるタイミングで個別に供給されることも好ましい。

本発明に係る擬似移動層方式クロマト分離方法および装置は、最も簡単な例として３つの成分を３つの画分に分離する方法、装置として記述しているが、吸着剤に対する親和力が異なる成分が４以上に多数あって、その４以上の多成分のそれぞれをそれぞれの画分に分離することも、脱着力の異なる４以上の多数の溶離液を用いることで可能である。

つまり本発明に係る擬似移動層方式クロマト分離方法は、多成分分離の擬似移動層を一般化する方法を示したものでもあり、４つの画分に分離する方法を例示すると、
４成分以上の成分を含む原液の特定の成分に対して選択的吸着能力を有する吸着剤を充填した複数の単位充填塔を直列に連結するとともに最下流部の単位充填塔と最上流部の単位充填塔を連結することにより無端状に形成された充填層に対して、４成分以上の成分を含む原液と３種類以上の溶離液とを充填層に通流させることにより、吸着剤に対する親和力の順に順次に分かれた吸着帯域を形成させた循環系に対し、
脱着力が最も弱い第１溶離液と原液の少なくとも一方を循環系内に供給し、循環系内において原液中に含まれる移動速度の最も速い成分が富化された充填塔の１箇所から循環系内に供給された液量と等しい量を抜き出す第１工程と、
脱着力が中間的な第２溶離液を、さらに上流部から供給し、原液中に含まれる移動速度の中間的な成分として第１溶離液の供給位置より上流部において単位充填塔から流出する全量を抜き出す第２工程と、
脱着力が強い第３溶離液を、さらに上流部から供給し、原液中に含まれる移動速度の遅い成分を、第２溶離液の供給位置より上流部において単位充填塔から流出する全量を抜き出す第３工程と、
脱着力が最も強い第４溶離液を、さらに上流部から供給し、原液中に含まれる移動速度の最も遅い成分を、第３溶離液の供給位置より上流部において単位充填塔から流出する全量を抜き出す第４工程と、
一切の原液、溶離液の供給、分離された成分の抜き出しを行わずに循環系内の液を循環させる第５工程を組み合わせることで分離を実施し、
原液供給位置、第１溶離液の供給位置、第２溶離液の供給位置、第３溶離液の供給位置、第４溶離液の供給位置、各成分の抜き出し位置を、循環系内の吸着帯域が移動するのに合わせて、循環系の下流側に順次移動させる操作を行うことを特徴とする方法、
となる。

本発明に係る擬似移動層方式クロマト分離方法および装置によれば、吸着剤に対して親和力の異なる成分が多数ある場合に、その異なる親和力の程度に応じて脱着力の違う多数の溶離液を用いることで、効率よく脱着することで、溶離液量を少なくできて、分離にかかる時間を短くできるため、少量の吸着剤量にて高い分離性能を得ることができる。

本発明の一実施態様に係るクロマト分離装置の機器系続図であり、とくに、３成分分離を行う場合のクロマト分離装置の機器系統図である。 本発明の表１の運転における工程１−１〜１−３までの単位充填層内の濃度分布を想定した模式図である。 本発明の表２の運転における工程１−１〜２−２までの単位充填層内の濃度分布を想定した模式図である。

以下に、本発明について、望ましい実施の形態とともに、図面を参照しながら詳細に説
明する。
図１は、本発明の一実施態様に係る擬似移動層方式クロマト分離装置を示している。本実施態様では、クロマト分離装置１は、４つの単位充填塔４（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４充填塔）を備えており、各充填塔４内には、原液タンク２から供給されてくる原液３中に含まれる３成分以上の成分中の特定成分に対し選択的吸着能力を有する吸着剤５が充填されている。各充填塔４は、配管６により、各充填塔４の出口から隣接する充填塔４の入口へと連結されて、全体として直列に連結されており、最後部の単位充填塔４（例えば、図１におけるＮｏ．４充填塔４）の出口から最前部の単位充填塔４（例えば、図１におけるＮｏ．１充填塔４）の入口へと配管６で連結されることにより、全単位充填塔４が無端状に連結されている。したがって、この全単位充填塔４が無端状に連結された充填層は、流体が矢印方向に循環可能な循環系７として形成されている。

循環系７内の各隣接充填塔４間には、各充填塔間を遮断することが可能な遮断弁Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４が設けられている。各遮断弁Ｒ１〜Ｒ４と、その上流側に位置する各充填塔４の出口との間には、充填層内を移動する速度が大きい画分（Ａ画分：吸着剤に対し親和力の弱い成分を多く含む画分）の抜き出しを目的としたＡ画分抜き出し弁Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４が設けられている。各Ａ画分抜き出しライン８は、合流されて一つのＡ画分合流管９にまとめられている。また、同様に、充填層内を移動する速度が小さい画分（Ｃ画分：吸着剤に対し親和力が強い成分を多く含む画分）の抜き出しを目的としたＣ画分抜き出し弁Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４が設けられている。各Ｃ画分抜き出しライン１０は、合流されて一つのＣ画分合流管１１にまとめられている。さらに本実施態様では、充填層内を移動する速度がＡ画分の速度とＣ画分の速度の中間の速度となる画分であるＢ画分の抜き出しを目的としたＢ画分抜き出し弁Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４が設けられている。各Ｂ画分抜き出しライン２２は、合流されて一つのＢ画分合流管２３にまとめられている。このほかに循環工程において全量抜き出しを行うことを目的とした２方弁としては、Ａ画分の抜き出し弁であるＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４が循環液抜き出し弁としても兼用として使用される。各循環抜き出しラインには、Ａ画分抜き出し管８が兼用されており、各循環抜き出しラインは合流されてＡ画分合流管９を循環液合流管としても兼用されている。兼用使用されるＡ画分合流管９には、Ａ画分のタンクへの送液と循環液のポンプまでの戻り送液との切り換えのために、開閉可能な切り換え弁Ａ０とＺ０が設置されている。Ａ画分の送液には、切り換え弁Ｚ０を閉とし切り換え弁Ａ０を開として使用し、循環液の戻り送液には、切り換え弁Ａ０を閉とし切り換え弁Ｚ０を開として使用する。循環液の戻り送液に使用する循環戻り管１３は、切り換え弁Ｚ０から繋がって、第１溶離液供給ポンプＰＥ１の上流側で第１溶離液供給ライン２０に合流されている。

循環系７には、原液３と、第１溶離液タンク１５に収容された第１溶離液１６が供給可能となっている。また、循環系７には、第２溶離液タンク２４に収容された第２溶離液２５が第２溶離液供給ポンプＰＥ２により供給可能となっており、第３溶離液タンク２８に収容された第３溶離液２９が第３溶離液供給ポンプＰＥ３により供給可能となっている。原液３は、本実施態様では、供給流量の制御が可能な原液供給ポンプＰＦにより、原液供給ライン１７を介して供給される。原液供給ライン１７は、各原液分岐供給ライン１８に分岐され、原液は各原液分岐供給ライン１８を介して各単位充填塔４の入口側に供給可能となっている。各原液分岐供給ライン１８には、開閉可能な原液供給弁Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４が設けられており、開弁された原液供給弁のラインを介して対応する単位充填塔に原液が供給される。なお、原液供給ポンプＰＦの安定運転のために原液が供給されない工程でも原液供給ポンプＰＦを作動させておきたい場合は、原液供給弁ＰＦ１〜ＰＦ４の手前に弁ＦＯおよび原液循環ライン１９を設けて原液タンク２に戻すようにしてもよい。

循環流体は、本実施態様ではＡ１〜Ａ４のいずれかにおいて全量引き抜かれ、循環戻り管１３を通して第１溶離液クンク１５と第１溶離液供給ポンプＰＥ１との間の第１溶離液供給ポンプＰＥ１の上流部に合流し、供給流量の制御が可能な第１溶離液供給ポンプＰＥ１により、第１溶離液供給ライン２０を介して再び循環系７に供給される。第１溶離液供給ライン２０は、各第１溶離液分岐供給ライン２１に分岐され、第１溶離液は各第１溶離液分岐供給ライン２１を介して各単位充填塔４の人口側に供給可能となっている。各第１溶離液分岐供給ライン２１には、開閉可能な第１溶離液供給弁Ｅａ１、Ｅａ２、Ｅａ３、Ｅａ４が設けられており、開弁された第１溶離液供給弁のラインを介して対応する単位充
填塔４に溶離液が供給される。

第２溶離液２５は、本実施態様では、供給流量の制御が可能な第２溶離液供給ポンプＰＥ２により、第２溶離液供給ライン２６を介して供給される。第２溶離液供給ライン２６は、各第２溶離液分岐供給ライン２７に分岐され、第２溶離液は各第２溶離液分岐供給ライン２７を介して各単位充填塔４の人口側に供給可能となっている。各第２溶離液分岐供給ライン２７には、開閉可能な第２溶離液供給弁Ｅｂ１、Ｅｂ２、Ｅｂ３、Ｅｂ４が設けられており、開弁された第２溶離液供給弁のラインを介して対応する単位充填塔４に溶離液が供給される。

第３溶離液２９は、本実施態様では、供給流量の制御が可能な第３溶離液供給ポンプＰＥ３により、第３溶離液供給ライン３０を介して供給される。第３溶離液供給ライン３０は、各第３溶離液分岐供給ライン３１に分岐され、第３溶離液は各第３溶離液分岐供給ライン３１を介して各単位充填塔４の入口側に供給可能となっている。各第３溶離液分岐供給ライン３１には、開閉可能な第３溶離液供給弁Ｅｃ１、Ｅｃ２、Ｅｃ３、Ｅｃ４が設けられており、開弁された第３溶離液供給弁のラインを介して対応する単位充填塔４に溶離液が供給される。

このように構成されたクロマト分離装置１において分離処理は次のように行われる。まず、本発明に係る擬似移動層方式クロマト分離方法および装置の各要素について説明する。

（各帯域について）
循環系内は第１溶離液の供給位置、第２溶離液の供給位置、第３溶離液の供給位置、原液の供給位置によって異なる機能を有する別個の帯域に分割される。

（帯域の定義）
第３溶離液の供給位置から吸着剤層を移動する速度が遅い成分（以下Ｃ成分とする）の披き出し位置を含み第２溶離液の供給位置手前までを第１帯域、第２溶離液の供給位置から吸着剤層を移動する速度が中間である成分（以下Ｂ成分とする）の披き出し位置を含み第１溶離液の供給位置手前までを第２帯域、第１溶離液の供給位置から原液の供給位置手前までを第３帯域、原液の供給位置から吸着剤層を移動する速度が速い成分（以下Ａ成分とする）の抜き出し位置を含み第３溶離液の供給位置手前までを第４帯域とする。

（第４帯域と第３帯域の説明）
第４帯域において、原液は吸着剤と接触し、Ｂ成分、Ｃ成分は吸着され、Ａ成分が下流部の単位充填塔から抜出される。第４帯域の上流部には第３帯域があり、吸着剤の擬似的な移動によって第３帯域に運ばれたＡ成分の吸着剤からの置換が行われる。第３帯域の最上流部の単位充填塔に第１溶離液が供給され、第１溶離液によって置換されたＡ成分は下流部にある第４帯域に運ばれる。

（第２帯域の説明）
第３帯域の上流部には第２帯域があり、ここでは吸着剤の擬似的な移動によって第２帯域に運ばれたＢ成分、Ｃ成分のうち、Ｂ成分の第２溶離液による吸着剤からの置換が行われる。第２溶離液には、Ｂ成分を吸着剤から溶離できるものが選ばれる。置換されたＢ成分は第２帯域の最下流部の単位充填塔から披き出される。

（第１帯域の説明）
第２帯域の上流部には第１帯域があり、ここでは吸着剤の擬似的な移動によって第１帯域に運ばれたＣ成分の第３溶離液による吸着剤からの置換が行われる。第３溶離液には、Ｃ成分を吸着剤から強制的に溶離できる最も強い溶離液が選ばれる。置換されたＣ成分は第１帯域の最下流部の単位充填塔から披き出される。

（第１工程と第２工程および第３工程の同時実施）
第１工程と第２工程および第３工程は、同時に行うことで、１サイクル時間の短縮につながり、樹脂量あたりの原液処理量を増やすことができる。

（第１工程における原液と第１溶離液の個別供給の有無）
第１工程では、第１溶離液と原液のいずれか一方を供給することにより、循環系に供給される原液の濃度分布が循環系内で広がりにくく、このため高い分離性能を得ることができるが、Ａ成分とＢおよびＣ成分の分離が容易な場合においては、分離にかかる時間を短縮して生産性を高めることができるため、第１溶離液と原液は同時に供給した方が良い。

（第４工程における系内循環）
第４工程では、一切の原液、溶離液の供給、分離された成分の披き出しを行わずに循環系内の液を循環させるので、所望の精製条件まで分離された状態が的確にかつ容易に作り出され、分離効率が向上される。

このような本発明に係るクロマト分離では、循環系内の移勤速度の遅い成分（Ｃ成分）
を第３溶離液によって強制的に溶出させることで、第１帯域の吸着剤量を従来の方法より少なくすることができ、また移動速度の遅い成分（Ｃ成分）の溶出に用いる溶離液量を少なくすることができ、Ｃ画分の濃縮コストも少なくすることができる。

このことは、Ｂ画分の分離にも当てはまり、循環系内の移勤速度が中間の成分（Ｂ成分）を強制的に溶出させることで、第２帯域の吸着剤量を従来の方法より少なくすることができ、また移動速度が中間の成分（Ｂ成分）の溶出に用いる溶離液量を少なくすることができ、Ｂ画分の濃縮コストも少なくすることができる。

また従来の方法では、再生を行わないため原液中に含まれる吸着力の強い成分が吸着剤に吸着し劣化させる等の問題が生じやすいため、あらかじめこのような成分を除去する工程が必要であったが、本発明では第３溶離液に脱着力が十分強い溶離液を用いることで、そのような工程を無くすことができるためプロセスを簡略化できる。

また３以上の成分を含む原液を３以上の画分に多成分分離する場合に、従来の1種類の溶離液を用いる方法では、吸着剤に対する親和力の順に順次に分かれた吸着帯域を形成させるような溶離液を１つだけ選択する必要があった。本発明では、移勤速度の遅い成分は第３溶離液を用い、また移勤速度の中間的な成分は第２溶離液を用いて強制的に溶出されるため、第１溶離液としては移動速度が速い成分を溶離するのに適切なものを選択すれば良く、分離対象の成分を吸着剤に対する親和力の強さの程度に応じて適切な溶離液を選択することにより、高い分離性能を得ることができる。

また、従来の方式、例えば特許第４６０６０９２号公報の方式では循環工程において全量抜き出しを行うことを目的とした２方弁Ｚ１〜Ｚ５を設けていたが、本実施態様では、Ａ画分の抜き出し弁であるＡ１〜Ａ４が循環液抜出用と兼用に使用されることにより、装置を簡素にすることができた。

したがって、本発明による大きな効果としては、少量の吸着剤量にて高い分離性能が得られ、しかも簡素であるが故に安価な擬似移動層式クロマト分離方法および装置を達成できることである。

次に、図１に示した装置を用いた本発明に係る方法のより具体的な分離処理について説明する。すなわち、クロマト分離装置１では、原液を供給する（以下、ＦまたはＦｅｅｄと表示することもある。）とともに全量をＡ画分抜き出し（以下、単にａと表示することもある。）位置より抜き出す工程、第１溶離液を供給する（以下、Ｅａと表示することもある。）とともに全量をＡ画分抜き出し位置より抜き出す工程、第２溶離液を供給する（以下、Ｅｂと表示することもある。）とともに全量をＢ画分抜き出し（以下、単にｂと表示することもある。）位置より抜き出す工程、第３溶離液を供給すると（以下、Ｅｃと表示することもある。）ともに全量をＣ画分抜き出し（以下、単にｃと表示することもある。）位置より抜き出す工程、および一切の供給、抜き出しを行わずに系内の液を循環させる工程の５つの工程の運転が可能となっており、これらの工程を組み合わせることで分離を行うことができる。

（Ｆ−ａ工程）
原液を供給するとともに全量をＡ画分抜き出し位置より抜き出す工程では、いずれかの原液供給弁を開き、原液を対応する単位充填層４の人口側から循環系７内に供給し、Ａ画分の抜き出し位置に相当するＡ画分抜き出し弁Ａを開き、そのすぐ下流側にある遮断弁を閉め、Ａ画分抜き出しライン８とＡ画分合流管９を通じて切り換え弁Ａ０を開き、Ａ画分の全量を抜き出す。

（Ｅａ−ａ工程）
第１溶離液を供給するとともに全量をＡ画分披き出し位置より抜き出す工程では、いずれかの第１溶離液供給弁を開き、第１溶離液を対応する単位充填層４の入口側から循環系７内に供給し、Ａ画分の披き出し位置に相当するＡ画分抜き出し弁Ａを開き、そのすぐ下流側にある遮断弁を閉め、Ａ画分抜き出しライン８とＡ画分合流管９を通じて切り換え弁Ａ０を開き、Ａ画分の全量を抜き出す。

（Ｅａ−Ｆ−ａ工程）
第１溶離液と原液を同時に供給するとともに循環系内に供給された液量と等しい量をＡ画分披き出し位置より抜き出す工程では、いずれかの第１溶離液供給弁を開き、同時にいずれかの原液供給弁を開き、第１溶離液を対応する単位充填層４の人口側から循環系７内に供給し、同時に原液を対応する単位充填層４の人口側から循環系７内に供給しＡ画分の披き出し位置に相当するＡ画分抜き出し弁Ａを開き、そのすぐ下流側にある遮断弁を閉め、Ａ画分抜き出しライン８とＡ画分合流管９を通じて切り換え弁Ａ０を開き、循環系内に供給された液量と等しい量をＡ画分として抜き出す。

（Ｅｂ−ｂ工程）
第２溶離液を供給するとともに全量をＢ画分抜き出し位置より披き出す工程では、いずれかの第２溶離液供給弁を開き、第２溶離液を対応する単位充填塔４の人口側から循環系７内に供給し、Ｂ画分の抜き出し位置に相当するＢ画分抜き出し弁Ｂを開き、そのすぐ下流側にある遮断弁を閉め、Ｂ画分抜き出しライン２２を通じてＢ画分の全量を抜き出す。

（Ｅｃ−ｃ工程）
第３溶離液を供給するとともに全量をＣ画分抜き出し位置より抜き出す工程では、いずれかの第３溶離液供給弁を開き、第３溶離液を対応する単位充填塔４の人口側から循環系７内に供給し、Ｃ画分の抜き出し位置に相当するＣ画分抜き出し弁Ｃを開き、そのすぐ下流側にある遮断弁を閉め、Ｃ画分抜き出しライン１０を通じてＣ画分の全量を抜き出す。

（循環工程）
一切の供給、抜き出しを行わずに循環系７内の液を移動させる工程（循環工程）では、
いずれかのＡ画分抜き出し弁Ａを開き、そのすぐ下流にある遮断弁を閉め、Ａ画分抜き出しライン８より全量を循環系７外に披き出し、Ａ画分合流管９を通じて切り換え弁Ｚ０を開き循環戻り管１３を通じ、第１溶離液供給ポンプＰＥ１を介し第１溶離液の供給位置に相当する第１溶離液供給弁Ｅａより供給する。

上記の各工程は別々の単位充填層に供給および抜き出しを実施することで、同時に行うことができる。

次に、図１に示した各弁の開閉サイクルについて説明する。運転の一例を表１に示し、各工程毎に、単位充填層内の濃度分布を想定した模式図を図２に示す。
表１には、弁の開閉制御状態を示し、表中の数字は各弁の番号を示し（たとえば、Ｆの項で１はＦ１の弁を示している）、その番号が記入されている弁が開弁されることを表している。空欄の場合には、閉弁の状態を示している。また、弁Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｒおよび循環流体抜き出し弁（Ａ１〜Ａ４およびＺ０）の項では、全量抜き出しを行う弁の番号を示している。空欄の場合にはその弁での抜き出しは行わない。さらに、原液供給ポンプＰＦ、第１溶離液供給ポンプＰＥ１、第２溶離液供給ポンプＰＥ２および第３溶離液供給ポンプＰＥ３の項では、丸印は運転状態を示しており、空欄の場合には、停止状態を示す。なお、表１において工程１−１〜１−３から工程４−１〜４−３までが、本クロマト装置１における分離処理の１サイクルを示している。

まず、（表１）の工程１−１〜１−３についてみる。
（表１の工程１−１について）
工程１−１では、原液供給弁Ｆ４を開き原液を循環系７内に供給するとともに、Ａ画分抜出弁Ａ４を開き、そこからＡ画分の全量を披き出す。同時に第２溶離液供給弁Ｅｂ２を開き第２溶離液を循環系７内に供給するとともに、Ｂ画分抜出弁Ｂ２を開き、そこからＢ画分の全量を抜き出す。さらに同時に第３溶離液供給弁Ｅｃ１を開き、第２溶離液を循環系７内に供給するとともに、Ｃ画分抜出し弁Ｃ１を開き、そこからＣ画分の全量を抜き出す。したがって、この工程１−１は本発明で言う原液を供給するとともに循環系内に供給された液量と等しい量をＡ画分抜き出し位置より抜き出す第１工程、第２溶離液を供給するとともに全量をＢ画分抜き出し位置より抜き出す第２工程および第３溶離液を供給するとともに全量をＣ画分抜き出し位置より抜き出す第３工程を同時に行う工程に相当している。
この工程１−１を単位充填層内の濃度分布を想定した模式図として図２.N-cycle.工程１−１に示す。

（表１の工程１−２について）
工程１−２では、第１溶離液供給弁Ｅａ３を開き第１溶離液を循環系７内に供給するとともに、Ａ画分抜出弁Ａ４を開き、そこからＡ画分の全量を抜き出す。同時に第２溶離液供給弁Ｅｂ２を開き、第２溶離液を循環系７内に供給するとともに、Ｂ画分抜き出し弁Ｂ２を開き、そこからＢ画分の全量を抜き出す。さらに同時に第３溶離液供給弁Ｅｃ１を開き、第３溶離液を循環系７内に供給するとともに、Ｃ画分抜出し弁Ｃ１を開き、そこからＣ画分の全量を抜き出す。したがって、この工程１−２は本発明で言う第１溶離液を供給するとともに循環系内に供給された液量と等しい量をＡ画分抜き出し位置より抜き出す第１工程、第２溶離液を供給するとともに全量をＢ画分抜き出し位置より抜き出す第２工程および第３溶離液を供給するとともに全量をＣ画分抜き出し位置より抜き出す第３工程を同時に行う工程に相当している。このとき原液はＦ０弁を通して原液タンクに戻している。
この工程１−２を単位充填層内の濃度分布を想定した模式図として図２.N-cycle.工程１−２に示す。

（表１の工程１−３について）
工程１−３では、Ａ画分（循環液）抜き出し弁Ａ３を開き、そこから循環流体を循環系７から全量披き出す。抜き出された循環流体を循環ポンプによって第１溶離液供給弁Ｅａ４から再度、循環系７内に供給する。したがって、この工程１−３は本発明で言う一切の供給、抜き出し、遮断を行わずに循環系内の液を移勤させる工程（第４工程）に相当している。このとき原液はＦ０弁を通して原液タンクに戻している。
この工程１−３を単位充填層内の濃度分布を想定した模式図として、図２.N-cycle.工程１−３に示す。

（弁の切替えについて）
以上の一連の工程１−１〜１−３では、原液、第１溶離液、第２溶離液、第３溶離液の供給位置、Ａ画分、Ｂ画分、Ｃ画分の抜き出し位置、遮断弁Ｒの開閉位置および循環工程における循環流体抜き出し弁の位置は、ある特定の位置関係に保って実行され、これら一連の工程１−１〜１−３が終了すると、その特定の位置関係を維持しつつ、各制御対象弁の位置を下流側に一つ移行し、次の一連の工程２−１〜２−３を実行する。この移行を順次行うことにより、周知の擬似移動層方式クロマト分離装置の運転操作と同等の機能を達成できる。

（表１の工程２以降について）
工程２−１〜２−３、工程３−１〜３−３、工程４−１〜４ −３では、上記の如く各弁の位置を一つずつ移行した状態にて、上記工程１−１〜１−３と同様の運転を実行する。工程１−１〜４−３までが実行されると、分離処理の１サイクルが終丁する。

次に、図１に示した各弁の開閉サイクルについて、別の運転の一例を表２に示し、各工程毎に、単位充填層内の濃度分布を想定した模式図を図３に示す。
表２には、弁の開閉制御状態を示し、表中の数字は各弁の番号を示し（たとえば、Ｆの項で１はＦ１の弁を示している）、その番号が記入されている弁が開弁されることを表している。空欄の場合には、閉弁の状態を示している。また、弁Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｒおよび循環流体抜き出し弁（Ａ１〜Ａ４およびＺ０）の項では、全量抜き出しを行う弁の番号を示している。空欄の場合にはその弁での抜き出しは行わない。さらに、原液供給ポンプＰＦ、第１溶離液供給ポンプＰＥ１、第２溶離液供給ポンプＰＥ２および第３溶離液供給ポンプＰＥ３の項では、丸印は運転状態を示しており、空欄の場合には、停止状態を示す。なお、表２において工程１−１〜１−２から工程４−１〜４ −２までが、本クロマト装置１における分離処理の１サイクルを示している。

表２の工程１−１〜１−２についてみる。
（表２の工程１−１について）
工程１−１では、第１溶離液供給弁Ｅａ３を開くと同時に原液供給弁Ｆ４を開き第１溶離液と原液を循環系７内に供給するとともに、Ａ画分抜出弁Ａ４を開き、そこからＡ画分の全量を披き出す。同時に第２溶離液供給弁Ｅｂ２を開き第２溶離液を循環系７内に供給するとともに、Ｂ画分抜出弁Ｂ２を開き、そこからＢ画分の全量を抜き出す。さらに同時に第３溶離液供給弁Ｅｃ１を開き、第２溶離液を循環系７内に供給するとともに、Ｃ画分抜出し弁Ｃ１を開き、そこからＣ画分の全量を抜き出す。したがって、この工程１−１は本発明で言う第１溶離液と原液を同時に供給するとともに循環系内に供給された液量と等しい量をＡ画分抜き出し位置より抜き出す第１工程、第２溶離液を供給するとともに全量をＢ画分抜き出し位置より抜き出す第２工程および第３溶離液を供給するとともに全量をＣ画分抜き出し位置より抜き出す第３工程を同時に行う工程に相当している。
この工程１−１を単位充填層内の濃度分布を想定した模式図として図３.N-cycle.工程１−１に示す。

（表２の工程１−２について）
工程１−２では、Ａ画分（循環液）抜き出し弁Ａ３を開き、そこから循環流体を循環系７から全量抜き出す。抜き出された循環流体を循環ポンプによって第１溶離液供給弁Ｅａ４から再度、循環系７内に供給する。したがって、この工程１−２は本発明で言う一切の供給、抜き出し、遮断を行わずに循環系内の液を移勤させる工程（第４工程）に相当している。このとき原液はＦ０弁を通して原液タンクに戻している。
この工程１−２を単位充填層内の濃度分布を想定した模式図として、図２.N-cycle.工程１−２に示す。

（弁の切替えについて）
以上の一連の工程１−１〜１−２では、原液、第１溶離液、第２溶離液、第３溶離液の供給位置、Ａ画分、Ｂ画分、Ｃ画分の抜き出し位置、遮断弁Ｒの開閉位置および循環工程における循環流体披き出し弁の位置は、ある特定の位置関係に保って実行され、これら一連の工程１−１〜１−２が終了すると、その特定の位置関係を維持しつつ、各制御対象弁の位置を下流側に一つ移行し、次の一連の工程２−１〜２−２を実行する。この工程２−１を単位充填層内の濃度分布を想定した模式図として、図２.N-cycle.工程２−１に示し、工程２−２を単位充填層内の濃度分布を想定した模式図として、図２.N-cycle.工程２−２に示した。
このように各制御対象弁の位置の移行を順次行うことにより、周知の擬似移動層方式クロマト分離装置の運転操作と同等の機能を達成できる。

（表２の工程２以降について）
工程２−１〜２−２、工程３−１〜３−２、工程４−１〜４ −２では、上記の如く各弁の位置を一つずつ移行した状態にて、上記工程１−１〜１−２と同様の運転を実行する。工程１−１〜４−２までが実行されると、分離処理の１サイクルが終丁する。

図１に示したクロマト分離装置１を用いて、グルクミン酸１ｇ／Ｌ、フェニルアラニン１ｇ／Ｌ、アルギニン１ｇ／Ｌよりなる原液を、擬似移動層方式クロマト分離装置でｐＨ４．３のクエン酸ソーダ緩衝液を第１溶離液として用い、ｐＨ６．５のクエン酸ソーダ緩衝液を第２溶離液として用い、１／１００ＮのＮａＯＨ水溶液を第３溶離液に用いて分離した。図１に示した装置において、各単位充填層４は内径0.9ｃｍ、高さ１ｍの円筒型の充填層を４本用い、各充填層４内にナトリウム形の強酸性陽イオン交換樹脂“アンバーライト”ＣＲ −１ ３ １ ０ （ダウ ケミカル社製）を充填した。各単位充填塔４内は約４０℃に保持した。この擬似移動層において表１の運転方法にしたがい、表３に示す各工程毎の時間とポンプ流量で運転したところ、表４に示すような結果が得られた。

表４から明らかなように、等電点の異なるアミノ酸を、ｐHが異なる３種類の少量の溶離液を用いて３つの画分に完全に分離することができた。本発明の擬似移動層方式のクロマト分離装置によれば、吸着剤量が少なく、少量の溶離液で、かつ高い分離性能を得ることができる。

本発明に係る擬似移動層方式クロマト分離方法および装置は、３成分以上の分離が求められるあらゆる原液に適用できる。一例として、天然物を原料とし、本発明に係る擬似移動層方式クロマト分離方法を用いて、ビタミン類、不飽和脂肪酸類、カロテノイド類に分類される有価な生産物に精製することができる。

１ クロマト分離装置
２ 原液タンク
３ 原液 （Ｆ または Ｆｅｅｄ）
４ 単位充填層
５ 吸着剤
６ 配管
７ 循環系
８ Ａ画分抜き出しライン（循環抜き出しラインを兼用）
９ Ａ画分合流管
１０ Ｃ画分抜き出しライン
１１ Ｃ画分合流管
１３ 循環戻り管
１５ 第１溶離液クンク
１６ 第１溶離液 （ Ｅａ ）
１７ 原液供給ライン
１８ 原液分岐供給ライン
１９ 原液戻りライン
２０ 第１溶離液供給ライン
２１ 第１溶離液分岐供給ライン
２２ Ｂ画分抜き出しライン
２３ Ｂ画分合流管
２４ 第２溶離液タンク
２５ 第２溶離液 （ Ｅｂ ）
２６ 第２溶離液供給ライン
２７ 第２溶離液分岐供給ライン
２８ 第３溶離液タンク
２９ 第３溶離液 （ Ｅｃ ）
３０ 第３溶離液供給ライン
３１ 第３溶離液分岐供給ライン
ＰＥ１ 第１溶離液供給ポンプ
ＰＥ２ 第２溶離液供給ポンプ
ＰＥ３ 第３溶離液供給ポンプ
ＰＦ 原液供給ポンプ
Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４ Ａ画分披き出し弁（循環流体抜き出し弁と兼用）
Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４ Ｂ画分披き出し弁
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４ Ｃ画分披き出し弁
Ｅａ１、Ｅａ２、Ｅａ３、Ｅａ４ 第１溶離液供給弁
Ｅｂ１、Ｅｂ２、Ｅｂ３、Ｅｂ４ 第２溶離液供給弁
Ｅｃ１、Ｅｃ２、Ｅｃ３、Ｅｃ４ 第３溶離液供給弁
Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４ 原液供給弁
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４ 遮断弁
Ｆ０ 原液戻り弁
Ａ０ Ａ画分切り換え弁
Ｚ０ 循環液切り換え弁

Claims (6)

1. ３成分以上の成分を含む原液の特定の成分に対して選択的吸着能力を有する吸着剤を充填した複数の単位充填塔を直列に連結するとともに最下流部の単位充填塔と最上流部の単位充填塔を連結することにより無端状に形成された充填層に対して、３成分以上の成分を含む原液と２種類以上の溶離液とを充填層に通流させることにより、吸着剤に対する親和力の順に順次に分かれた吸着帯域を形成させた循環系に対し、
   脱着力が最も弱い第１溶離液と原液の少なくとも一方を循環系内に供給し、循環系内において原液中に含まれる移動速度の最も速い成分が富化された充填塔の１箇所から循環系内に供給された液量と等しい量を抜き出す第１工程と、
   脱着力が中間的な第２溶離液を、さらに上流部から供給し、原液中に含まれる移動速度の中間的な成分として第１溶離液の供給位置より上流部において単位充填塔から流出する全量を抜き出す第２工程と、
   脱着力が強い第３溶離液を、さらに上流部から供給し、原液中に含まれる移動速度の遅い成分を、第２溶離液の供給位置より上流部において単位充填塔から流出する全量を抜き出す第３工程と、
   一切の原液、溶離液の供給、分離された成分の抜き出しを行わずに循環系内の液を循環させる第４工程を組み合わせることで分離を実施し、
   原液供給位置、第１溶離液の供給位置、第２溶離液の供給位置、第３溶離液の供給位置、各成分の抜き出し位置を、循環系内の吸着帯域が移動するのに合わせて、循環系の下流側に順次移動させる操作を行うことを特徴とする擬似移動層方式クロマト分離方法。
2. 第１工程、第２工程および第３工程を同時に実施することを特徴とする請求項１に記載の擬似移動層方式クロマト分離方法。
3. ３成分以上の成分を含む原液の特定の成分に対して選択的吸着能力を有する吸着剤を充填した複数の単位充填塔を直列に連結するとともに最下流部の単位充填塔と最上流部の単位充填塔を連結することにより無端状に形成された充填層に対して、３成分以上の成分を含む原液と２種類以上の溶離液とを充填層に通流させることにより、吸着剤に対する親和力の順に順次に分かれた吸着帯域を形成させた循環系に対し、
   脱着力が最も弱い第１溶離液と原液の少なくとも一方を循環系内に供給し、循環系内において原液中に含まれる移動速度の最も速い成分が富化された充填塔の１箇所から循環系内に供給された液量と等しい量を抜き出す第１工程と、
   脱着力が中間的な第２溶離液をさらに上流部から供給し、原液中に含まれる移動速度の中間的な成分として第１溶離液の供給位置より上流部において単位充填塔から流出する全量を抜き出す第２工程と、
   脱着力が強い第３溶離液をさらに上流部から供給し、原液中に含まれる移動速度の遅い成分を、第２溶離液の供給位置より上流部において単位充填塔から流出する全量を抜き出す第３工程と、
   一切の原液、溶離液の供給、分離された成分の抜き出しを行わずに循環系内の液を循環させる第４工程を組み合わせることで分離を実施する分離手段と、
   原液供給位置、第１溶離液の供給位置、第２溶離液の供給位置、第３溶離液の供給位置、各成分の抜き出し位置を、循環系内の吸着帯域が移動するのに合わせて、循環系の下流側に順次移動させる操作を行う操作手段と、
   を有することを特徴とする擬似移動層方式クロマト分離装置。
4. 第１工程、第２工程および第３工程を同時に実施する手段からなることを特徴とする請求項３に記載の擬似移動層方式クロマト分離装置。
5. ４成分以上の成分を含む原液の特定の成分に対して選択的吸着能力を有する吸着剤を充填した複数の単位充填塔を直列に連結するとともに最下流部の単位充填塔と最上流部の単位充填塔を連結することにより無端状に形成された充填層に対して、４成分以上の成分を含む原液と３種類以上の溶離液とを充填層に通流させることにより、吸着剤に対する親和力の順に順次に分かれた吸着帯域を形成させた循環系に対し、
   脱着力が最も弱い第１溶離液と原液の少なくとも一方を循環系内に供給し、循環系内において原液中に含まれる移動速度の最も速い成分が富化された充填塔の１箇所から循環系内に供給された液量と等しい量を抜き出す第１工程と、
   脱着力が中間的な第２溶離液を、さらに上流部から供給し、原液中に含まれる移動速度の中間的な成分として第１溶離液の供給位置より上流部において単位充填塔から流出する全量を抜き出す第２工程と、
   脱着力が強い第３溶離液を、さらに上流部から供給し、原液中に含まれる移動速度の遅い成分を、第２溶離液の供給位置より上流部において単位充填塔から流出する全量を抜き出す第３工程と、
   脱着力が最も強い第４溶離液を、さらに上流部から供給し、原液中に含まれる移動速度の最も遅い成分を、第３溶離液の供給位置より上流部において単位充填塔から流出する全量を抜き出す第４工程と、
   一切の原液、溶離液の供給、分離された成分の抜き出しを行わずに循環系内の液を循環させる第５工程を組み合わせることで分離を実施し、
   原液供給位置、第１溶離液の供給位置、第２溶離液の供給位置、第３溶離液の供給位置、第４溶離液の供給位置、各成分の抜き出し位置を、循環系内の吸着帯域が移動するのに合わせて、循環系の下流側に順次移動させる操作を行うことを特徴とする擬似移動層方式クロマト分離方法。
6. 天然物を原料として、請求項１、請求項２あるいは請求項５の方法を用いて分離精製されることを特徴とする有価成分、特にビタミン類、不飽和脂肪酸類、カロテノイド類に分類される生産物。