PROCEDIMIENTO DE SEPARACIÓN POR CROMATOGRAFÍA EN LECHO MÓVIL SIMULADO.

Un método para el fraccionamiento de una solución en dos o más fracciones por un procedimiento cromatográfico de lecho móvil simulado (SMB),

que comprende procesar dicha solución, que contiene sustancias disueltas presentes en una carga de alimentación, durante un ciclo en un sistema SMB, que comprende una o más columnas que contienen uno o más lechos empaquetados parciales que contienen material de empaquetado cromatográfico, de modo que los lechos empaquetados parciales en las columnas forman uno o varios bucles, para formar un perfil de separación a partir de las sustancias disueltas de dicha solución, y circular dicho perfil de separación en dicho bucle durante dicho ciclo, comprendiendo dicho ciclo un número predeterminado de etapas en un orden predeterminado; y comprendiendo dichas etapas una o más de las siguientes fases: una fase de alimentación, una fase de circulación y una fase de elución, caracterizado porque el perfil de separación con dicha solución circula a través de dicha columna o columnas de dicho bucle o bucles durante dicho ciclo de modo que el perfil de separación pasa a través de dicho bucle o bucles de separación cromatográfica en dicho sistema SMB más de una vez durante un ciclo

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un método para el fraccionamiento de una solución en dos o más fracciones enriquecidas de forma ventajosa con diferentes componentes, y más particularmente a un método para el fraccionamiento de una solución por un procedimiento cromatográfico de lecho móvil simulado (SMB) en el cual las sustancias disueltas presentes en la carga de alimentación se separan en el bucle de separación cromatográfica de lechos empaquetados parciales, y el perfil de separación formado (esto es perfil de sólidos secos) circula más de una vez o menos de una vez a través de un bucle de separación cromatográfica durante un ciclo. En una realización preferida de la invención, el perfil de separación circula dos veces a través del bucle de separación durante un ciclo. En otra realización preferida de la invención el punto de alimentación encierra otro punto diferente comparado con el punto de alimentación del ciclo anterior. Esto se llama avance del punto de alimentación del perfil de separación y el avance del punto de alimentación se puede hacer más de una vez o menos de una vez a través del bucle de separación cromatográfica durante un ciclo.

El nuevo método cromatográfico SMB mejora la capacidad de separación mediante una mejor utilización del lecho de resina.

Antecedentes de la invención

El procedimiento de lecho móvil simulado continuo ha sido ya descrito en la Patente de Estados Unidos 2.985.589 (Broughton et al.). De acuerdo con este procedimiento, la mezcla a fraccionar se introduce en un lecho empaquetado parcial y el eluyente se introduce en otro lecho empaquetado parcial, y dos fracciones de producto se retiran sustancialmente de forma simultánea. Hay al menos cuatro lechos empaquetados parciales, que forman un único bucle con circulación continua de un perfil de sustancia seca, y los puntos de alimentación y de retirada del producto se desplazan continuamente paso a paso en dirección aguas abajo en el bucle de lechos de material empaquetado esencialmente a la velocidad de circulación del perfil de sustancia seca en el bucle.

Para los procedimientos de separación cromatográfica de lecho móvil simulado, se han desarrollado dos o más bucles y dos o más modos de perfiles con el fin de utilizar mejor el lecho de resina de separación cromatográfica para alcanzar un aumento de la capacidad de separación, un aumento de los rendimientos y purezas de las fracciones y de las concentraciones de sustancia seca de las fracciones.

Un procedimiento cromatográfico de lecho móvil simulado secuencial aplicado a la recuperación de betaína y sacarosa a partir de las melazas de remolacha está descrito en la Patente finlandesa del solicitante 86.416. En este método, un perfil de sólidos secos completo o esencialmente completo, circula en un bucle de material empaquetado parcial. También las publicaciones del solicitante de la patente de Estados Unidos 6.093.326 y patente de Estados Unidos 5.637.225 se refieren al método de lecho móvil simulado, aplicado en la primera al fraccionamiento de las melazas y en la última al fraccionamiento del licor de cocción de sulfito. Como se describe en estas publicaciones, el método de lecho móvil simulado puede incluir múltiples bucles; y el perfil o perfiles de sólidos secos circulan en cada bucle.

La patente finlandesa 86.416 mencionada anteriormente, describe un método para recuperar betaína y sacarosa a partir de las melazas de remolacha que emplea el procedimiento de lecho móvil simulado. El sistema cromatográfico comprende al menos 3 lechos cromatográficos parcialmente empaquetados en serie. En el método, la betaína y la sacarosa se separan durante la misma secuencia que comprende una fase de alimentación de melazas en la que la carga de alimentación de melazas se suministra a uno de dichos lechos empaquetados parciales, y el agua eluyente se suministra sustancialmente de forma simultánea a otro de dichos lechos empaquetados parciales, una fase de alimentación de eluyente, y una fase circulante. Estas fases se repiten o una vez o varias veces durante la secuencia.

En el método descrito en la patente de Estados Unidos 6.093.326 anterior, el flujo de líquido se efectúa en un sistema que comprende al menos dos lechos empaquetados parciales, y el producto o productos se recogen durante una secuencia de múltiples etapas. Una secuencia comprende las fases de alimentación, elución y circulación. Durante la fase de circulación, el líquido presente en los lechos empaquetados parciales con su perfil de sólidos secos circula en dos o más bucles que comprenden uno, dos o más lechos empaquetados parciales. Un bucle puede estar cerrado o “abierto”, en otras palabras, cuando el líquido circula en un bucle, se puede introducir el eluyente en el otro bucle y se puede retirar del mismo una fracción de producto. Durante la alimentación y la elución, puede tener lugar el flujo a través de los lechos de material empaquetado entre bucles sucesivos, en los que los flujos arrastran el material de un bucle a otro. Durante la fase de circulación, la columna o columnas forman un bucle cerrado y se separan de los otros bucles. Un perfil de sólidos secos esencialmente completo circula en cada bucle.

La publicación WO 97/45185 describe un método para el fraccionamiento de una solución en dos o más fracciones mediante un procedimiento cromatográfico de lecho móvil simulado, en el que el sistema de separación comprende al menos dos perfiles de separación en el mismo bucle. El método se puede utilizar para fraccionar un licor de cocción de sulfito para dar una fracción rica en monosacáridos y/o una fracción rica en lignosulfonatos. Además, las melazas o vinazas se pueden fraccionar de tal modo que se obtengan fracciones ricas en azúcar, tal como sacarosa, y/o betaína. En el método de la publicación mencionada antes, hay al menos dos perfiles de separación en el mismo bucle. La longitud mínima de lecho requerida para el método es al menos la longitud de dos perfiles de separación sin exceso de solapamiento.

Uno de los problemas asociados con las instalaciones anteriores es que para conseguir un buen resultado de separación, altos rendimientos, pureza y concentración de sustancia seca en la fracción de producto, se tienen que utilizar largos lechos de separación cromatográfica.

Otro problema con las primeras instalaciones es también que el perfil o perfiles de la sustancia seca en los lechos de separación cromatográfica no llenan necesariamente la longitud total del lecho o pueden sobrecargar el lecho. Como regla, el perfil de la sustancia seca se debe formar de tal modo que se alcancen altos rendimientos, purezas y concentraciones de las fracciones de producto, y altas capacidades de separación. Esto significa que la carga de la columna cromatográfica tiene que ser alta, por ejemplo el volumen de alimentación tiene que ser grande con el fin de conseguir una concentración alta de sustancia seca en la fracción de producto y altas capacidades de separación. Una concentración alta de sustancia seca significa que la concentración es al menos cercana a la concentración parcial del componente o componentes de la alimentación.

Por otro lado, la altura del lecho o lechos de separación cromatográfica tiene que ser elevada para contener un número suficientemente alto de platos teóricos con el fin de alcanzar altas purezas de producto y altos rendimientos de producto.

L = N. HETP (1)

N= 16.(Ve/W)2 (2)

donde L = longitud del lecho de resina

N = número de platos teóricos

HETP = altura equivalente del plato teórico

Ve = volumen de elución

W = anchura del pico.

En una situación el perfil de separación es estrecho y el lecho de separación cromatográfica es largo lo que puede llevar a una situación en la que parte de la columna de separación cromatográfica no se carga con el perfil de separación, lo que produce una escasa utilización del lecho.

Alternativamente, si en otra situación el perfil de sustancia seca es largo y el lecho de separación cromatográfica necesario para una buena separación es corto, tiene lugar el solapamiento del perfil de sustancia seca desde ambos extremos del perfil, causando purezas bajas y rendimientos bajos.

En las situaciones mencionadas antes se requieren métodos más avanzados y la presente invención proporciona una solución a los problemas asociados con ambas situaciones.... [Seguir leyendo]

1. Un método para el fraccionamiento de una solución en dos o más fracciones por un procedimiento cromatográfico de lecho móvil simulado (SMB), que comprende

procesar dicha solución, que contiene sustancias disueltas presentes en una carga de alimentación, durante un ciclo en un sistema SMB, que comprende una o más columnas que contienen uno o más lechos empaquetados parciales que contienen material de empaquetado cromatográfico, de modo que los lechos empaquetados parciales en las columnas forman uno o varios bucles,

para formar un perfil de separación a partir de las sustancias disueltas de dicha solución,

y circular dicho perfil de separación en dicho bucle durante dicho ciclo,

comprendiendo dicho ciclo un número predeterminado de etapas en un orden predeterminado; y comprendiendo dichas etapas una o más de las siguientes fases: una fase de alimentación, una fase de circulación y una fase de elución,

caracterizado porque el perfil de separación con dicha solución circula a través de dicha columna o columnas de dicho bucle o bucles durante dicho ciclo de modo que el perfil de separación pasa a través de dicho bucle o bucles de separación cromatográfica en dicho sistema SMB más de una vez durante un ciclo.

2. Un método para el fraccionamiento de una solución por un procedimiento cromatográfico de lecho móvil simulado (SMB), que comprende

procesar dicha solución, que contiene sustancias disueltas presentes en una carga de alimentación, durante un ciclo en un sistema SMB, que comprende una o más columnas que contienen uno o más lechos empaquetados parciales que contienen material de empaquetado cromatográfico, de modo que los lechos empaquetados parciales en las columnas forman uno o varios bucles,

para formar un perfil de separación a partir de las sustancias disueltas de dicha solución,

y circular dicho perfil de separación en dicho bucle durante dicho ciclo,

comprendiendo dicho ciclo un número predeterminado de etapas en un orden predeterminado; y comprendiendo dichas etapas una o más de las siguientes fases: una fase de alimentación, una fase de circulación y una fase de elución,

caracterizado porque el perfil de separación con dicha solución circula a través de dicha columna o columnas de dicho bucle o bucles durante dicho ciclo de modo que el perfil de separación pasa a través de dicho bucle o bucles de separación cromatográfica en dicho sistema SMB menos de una vez durante un ciclo.

3. Un método según la reivindicación 1, caracterizado porque el perfil de separación llena esencialmente todo el material de empaquetado de dichos uno o más lechos empaquetados parciales en dicho bucle o bucles.

4. Un método según las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque el perfil de separación circula más de una vez o menos de una vez a través del bucle de separación cromatográfica, antes de que se retiren todas las fracciones predeterminadas.

5. Un método según las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque el perfil de separación comprende constituyentes presentes en la carga de alimentación del perfil y/o comprende una parte del perfil de separación del bucle anterior, si los bucles están en serie.

6. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque al menos algunas de las fases tienen lugar secuencialmente o simultáneamente.

7. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el punto de alimentación del perfil de separación se adelanta a través del bucle de separación cromatográfica durante un ciclo, un número de veces, que es diferente a una vez.

8. Un método según las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque el número de perfiles de separación que circulan a través del bucle de separación cromatográfica es más de uno.

9. Un método según las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque el perfil de separación que circula a través del bucle de separación cromatográfica es una parte del perfil de separación.

10. Un método según la reivindicación 1, caracterizado porque el perfil de separación circula dos veces a través del bucle de separación cromatográfica en el sistema de separación durante un ciclo.

11. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el ciclo del sistema de separación comprende las siguientes fases:

a) una fase de alimentación, en la que la solución de alimentación se carga en una de las columnas y opcionalmente se carga sustancialmente el eluyente simultáneamente en una columna posterior, y durante la fase de alimentación al menos una fracción de producto y/o al menos una fracción distinta del producto se recoge de la misma columna o de una columna posterior,

b) una fase de circulación, en la que no se carga nada al bucle ni se recoge nada del bucle de separación cromatográfica,

c) una fase de elución, en la que se carga el eluyente en una de las columnas y la fracción de residuo y opcionalmente una fracción o fracciones de un segundo producto se recogen de la misma columna o de las columnas posteriores,

las fases a) a c) se usan durante un ciclo, 1 a varias veces.

12. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque dos o más de las fases a) a c) se realizan simultáneamente.

13. Un método según la reivindicación 12, caracterizado porque las fases a) a c) se realizan simultáneamente en una etapa, un bucle, en una columna o en una parte de una columna.

14. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el método de lecho móvil simulado es secuencial.

15. Un método según las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque los bucles comprenden uno o más perfiles de separación.

16. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el material de empaquetado cromatográfico en dichos uno o más lechos empaquetados parciales es una resina de intercambio iónico.

17. Un método según la reivindicación 15, caracterizado porque el material de empaquetado cromatográfico en dichos uno o más lechos empaquetados parciales es una resina de intercambio catiónico.

18. Un método según la reivindicación 17, caracterizado porque el material de empaquetado es una resina de intercambio catiónico débilmente ácida.

19. Un método según la reivindicación 17, caracterizado porque el material de empaquetado es una resina de intercambio catiónico fuertemente ácida.

20. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el número de columnas es de 1 a 28, preferiblemente de 2 a 12, lo más preferiblemente de 2 a 6.

21. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el número de etapas es de 1 a 50 durante un ciclo.

22. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el eluyente es agua.

23. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el caudal lineal es de 0,4 a 20 m/h, preferiblemente de 1 a 12 m/h.

24. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la solución a fraccionar se selecciona del grupo que consiste en melazas, especialmente melazas B y melazas C, vinazas, jarabes de fructosa y glucosa, jugos derivados de remolacha, mezclas de azúcar invertido, hidrolizados de almidón, hidrolizados celulósicos, soluciones de suero de leche y otras soluciones que contienen lactosa, soluciones que contienen lactulosa, soluciones que contienen maltosa, soluciones que contienen maltitol, soluciones que contienen aminoácidos, caldos de fermentación que contienen diferentes ácidos orgánicos, tales como ácido cítrico, hidrolizados de bagazo, y soluciones que contienen ramnosa, arabinosa, manosa, rafinosa, inositol, manitol, sorbitol, xilitol, eritritol, ácido glutámico, glicerol y/o tagatosa, o soluciones de isomaltulosa y trehalulosa.

25. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la solución a fraccionar es un licor de cocción de sulfito

26. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la solución a fraccionar es melazas de remolacha.

27. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el producto o productos se seleccionan de un grupo que consiste en glucosa, fructosa, sacarosa, betaína, ramnosa, lactosa,

lactulosa, maltosa, maltitol, arabinosa, manosa, rafinosa, inositol, manitol, glicerol, xilitol, xilosa, sorbitol, eritritol, ácidos orgánicos, especialmente aminoácidos, tales como ácido glutámico.

28. Un método según la reivindicación 1, caracterizado porque el perfil de separación es estrecho.

29. Un método según la reivindicación 2, caracterizado porque el perfil de separación es ancho.