(57)【要約】  被分離液中に含まれる複数の成分を分離するための分離剤を充填した複数の充填部１０と、複数の充填部１０のそれぞれに設けられた、被分離液または被分離液に含まれる何れかの成分を抜き出すための溶離液を充填部１０に供給する供給部２０と、被分離液中に含まれる何れかの成分を充填部１０から抜き出す抜出部３０と、を備えるクロマト分離装置１により、被分離液中に含まれる複数の成分をクロマトグラフィーにより分離するクロマト分離方法であって、溶離液を、少なくとも１の充填部１０に上向流供給部から上向流で供給しつつ、被分離液に含まれる何れかの成分を上向流抜出部から抜き出す上向供給抜出工程を含むクロマト分離方法。
2019168114.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被分離液中に含まれる複数の成分を分離するための分離剤を充填した複数の充填部と、
前記複数の充填部のそれぞれに設けられた、
前記被分離液または前記被分離液に含まれる何れかの成分を抜き出すための溶離液を前記充填部に供給する供給部と、
前記被分離液中に含まれる何れかの成分を前記充填部から抜き出す抜出部と、
を備える分離装置により、
前記被分離液中に含まれる複数の成分をクロマトグラフィーにより分離するクロマト分離方法であって、
前記溶離液を、少なくとも１の前記充填部に上向流供給部から上向流で供給しつつ、前記被分離液に含まれる何れかの成分を上向流抜出部から抜き出す上向供給抜出工程を含むクロマト分離方法。
【請求項２】
前記上向流供給部は、前記抜出部であるとともに、前記上向流抜出部は、前記供給部であることを特徴とする請求項１に記載のクロマト分離方法。
【請求項３】
前記被分離液および前記溶離液を前記複数の充填部のうち異なる充填部に供給部から下向流で供給するとともに、前記抜出部の何れかから前記分離液を抜き出す下向供給抜出工程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のクロマト分離方法。
【請求項４】
前記被分離液および前記溶離液を供給せずに、前記充填部内の被分離液および溶離液を、下向流にて当該充填部間で循環させる循環工程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のクロマト分離方法。
【請求項５】
前記被分離液および前記溶離液を、前記複数の充填部のうち異なる充填部にそれぞれの液を供給部から下向流で供給するとともに、前記抜出部の何れかから前記分離液を抜き出す下向供給抜出工程と、
前記被分離液および前記溶離液を供給せずに、前記充填部内の被分離液および溶離液を、下向流にて当該充填部間で循環させる循環工程と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載のクロマト分離方法。
【請求項６】
前記循環工程は、前記上向供給抜出工程の後に行ない、前記複数の成分の分離を進める分離循環工程であることを特徴とする請求項４または５に記載のクロマト分離方法。
【請求項７】
前記下向供給抜出工程、前記上向供給抜出工程および前記分離循環工程の３工程をこの順で行なうことを特徴とする請求項６に記載のクロマト分離方法。
【請求項８】
前記３工程を繰り返すことを特徴とする請求項７に記載のクロマト分離方法。
【請求項９】
前記下向供給抜出工程および前記分離循環工程の２工程をこの順で繰り返すとともに、当該２工程の繰り返しの間に前記３工程を挿入することを特徴とする請求項７に記載のクロマト分離方法。
【請求項１０】
前記循環工程として、前記下向供給抜出工程と前記上向供給抜出工程との間に行ない、前記被分離液および前記溶離液の位置を調製する調整循環工程をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載のクロマト分離方法。
【請求項１１】
前記下向供給抜出工程、前記調整循環工程、前記上向供給抜出工程および前記分離循環工程の４工程をこの順で行なうことを特徴とする請求項１０に記載のクロマト分離方法。
【請求項１２】
前記４工程を繰り返すことを特徴とする請求項１１に記載のクロマト分離方法。
【請求項１３】
前記下向供給抜出工程および前記分離循環工程の２工程をこの順で繰り返すとともに、当該２工程の繰り返しの間に前記４工程を挿入することを特徴とする請求項１１に記載のクロマト分離方法。
【請求項１４】
前記上向供給抜出工程で前記溶離液を上向流で流すときに使用する前記充填部は、当該上向供給抜出工程を繰り返す毎に、上向流における上流側に順次移動することを特徴とする請求項８または１２に記載のクロマト分離方法。
【請求項１５】
前記上向供給抜出工程は、前記溶離液を供給する前記充填部の前記上向流抜出部から前記分離液を抜き出すことを特徴とする請求項１に記載のクロマト分離方法。
【請求項１６】
前記下向供給抜出工程で前記溶離液を下向流で流す充填部と、前記下向供給抜出工程の後最初に行う前記上向供給抜出工程で当該溶離液を上向流で流す充填部とは、異なる充填部であることを特徴とする請求項３または５に記載のクロマト分離方法。
【請求項１７】
前記下向供給抜出工程で前記溶離液を１または複数の充填部に下向流で流し、そのときに使用する充填部のうち最下流に位置する充填部の抜出部から前記被分離液中に含まれる複数の成分のうち１の成分を抜き出すとともに、前記上向供給抜出工程で当該溶離液を１または複数の充填部に上向流で流し、そのときに使用する充填部のうち最下流に位置する充填部の上向流抜出部から当該１の成分を抜き出すことを特徴とする請求項１６に記載のクロマト分離方法。
【請求項１８】
被分離液中に含まれる複数の成分をクロマトグラフィーにより分離するための分離剤を充填する、複数の充填部と、
前記充填部のそれぞれに設けられ、前記被分離液を前記充填部に供給する供給部と、
前記充填部のそれぞれに設けられ、前記被分離液中の何れかの成分に富む分離液を前記充填部から抜き出す抜出部と、
前記分離液を抜き出すための溶離液を、前記供給部および前記抜出部の何れか一方から供給するための切り換えを行ない、当該溶離液を、当該供給部から供給するときと当該抜出部から供給するときとで、当該溶離液が流れる向きを逆側にして前記分離液を抜き出す切換部と、
を備えるクロマト分離装置。
【請求項１９】
前記切換部は、前記溶離液を前記抜出部から供給するときは、当該抜出部の何れかに対し当該溶離液を上向流で供給しつつ、当該溶離液を供給する抜出部が設けられる前記充填部の供給部から前記分離液を抜き出す制御を行なうことを特徴とする請求項１８に記載のクロマト分離装置。
【請求項２０】
前記切換部は、前記被分離液および前記溶離液を別々の供給部から下向流で供給するとともに、前記抜出部の何れかから前記分離液を抜き出す制御をさらに行なうことを特徴とする請求項１９に記載のクロマト分離装置。
【請求項２１】
前記切換部は、前記被分離液および前記溶離液を供給せずに、前記充填部内部の被分離液および溶離液を、前記充填部間で下向流にて循環させる制御をさらに行なうことを特徴とする請求項２０に記載のクロマト分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クロマト分離方法等に関し、より詳しくは、分離剤に被分離液を通液することで被分離液中の複数の成分を分離するクロマト分離方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、擬似移動床法を代表とし、連続式のクロマト分離を行なうクロマト分離方法が知られている。このようなクロマト分離方法は、大量の被分離液の処理が求められる工業分野で特に有用である。例えば、異性化糖から果糖やブドウ糖の分離を行なう場合、糖蜜から蔗糖を分離する場合、オリゴ糖に含まれる低分子成分を除去する場合などの製糖分野において幅広く用いられている。連続式のクロマト分離を行なうクロマト分離方法としては、いくつかの方式が開発されている。【０００３】
特許文献１には、一方向に流体が循環的に流れ得るように構成されており、その流れの方向に沿って一組の原料流体供給口、非吸着質流体抜出口、脱着剤流体供給口及び吸着質流体抜出口がこの順序で設けられていて、全体が、原料流体供給口と非吸着質流体抜出口との間を占める吸着帯域、非吸着質流体抜出口と脱着剤流体供給口との間を占める精製帯域、脱着剤流体供給口と吸着質流体抜出口との間を占める脱着帯域、及び吸着質流体抜出口と原料流体供給口との間を占める濃縮帯域の４帯域に区分されており、かつ上記一組の供給口及び抜出口は、所定の作業時間経過後、下流にある他の一組の供給口及び抜出口に切替えられるように構成されている充填床を備えたクロマトグラフィー装置を用いて原料流体中の物質の分離を行なう方法が開示されている。【０００４】
また特許文献２には、第１床〜第４床の４個の単位充填床から成る擬似移動床の第１床に溶離液、第３床に原料液を供給し、且つ第１床から流出する液の一部をＢ成分に富む画分、第３床から流出する液の全部をＣ成分に富む画分として、それぞれ系外に抜出す供給−抜出し段階、液の供給−抜出しを行なわずに擬似移動床内の液を下流方向に循環的に移動させる循環段階、第２床に溶離液を供給して床内の液を下流方向に押し流し、第１床から流出する液の全量をＡ成分に富む画分として系外に抜出す抜出し段階の３段階から成る工程を行ない、次いで液の供給−抜出し口を直ぐ下流の単位充填床に切替えて上記の工程を反復する方法が開示されている。【０００５】
さらに特許文献３には、無端循環系のクロマト分離系に複数成分を含む原料流体を供給し、充填床内に各成分の吸着帯域を形成させたのち２以上の画分に分離する方法であって、少なくとも（i）原料の供給と一成分が富化された画分を抜き出す工程、（ii）脱着剤の供給と他成分が富化された画分を抜き出す工程、（iii）充填床へ原料の供給及び画分の抜き出しをせず、床内の流体を循環させ、複数成分の混在帯域を移動させる工程の各工程を含み、この工程を含むサイクルを繰り返す事よりなるクロマト分離方法に於いて、充填床は原料流体を供給する充填床と１以上の他の充填床から構成され、且つ原料流体を供給する充填床には他の充填床の吸着剤（イオン交換樹脂）よりも大きい平均粒径及び／又は高架橋度のイオン交換樹脂が充填されていることを特徴とするクロマト分離方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平２−４９１５９号公報
【特許文献２】特開平７−２３２００３号公報
【特許文献３】特開２００２−１４３６０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述の通り、擬似移動床法等の連続式のクロマト分離を行なうクロマト分離方法では、大量の被分離液の処理が期待されることが多い。そのため単位分離剤量あたりの被分離液の処理量が多く、さらには高濃度の被分離液を処理できることが望ましい。一方で、これらの要素は圧力損失が増大する要因である。圧力損失が増大すると、分離剤が圧密化しやすく、分離性能の低下が生じやすくなる。よってこれを抑制するため、被分離液の負荷量あるいは濃度を下げ粘性を低減させる、分離剤の適切な粒子径を選定する、昇温により被分離液の粘性を下げるなどの操作を行ない、圧力損失をコントロールすることが行なわれている。【０００８】
しかしながら、被分離液の負荷量あるいは濃度を下げることは、被分離液の処理量の増加につながり、そのため装置が大きくなりやすい。また分離剤の粒子径を大きくすると、分離性能が低下しやすくなる。さらに昇温することで被分離液の粘性は下がるが、糖液などを被分離液とした場合は、昇温により着色が生じやすくなるため、６０℃程度が温度の上限となる場合が多い。また天然物が基本由来となる糖液などが被分離液である場合、年ごと、さらに言えば時期ごとに組成が変化することがほとんどである。そのため、被分離液の粘性が高くなりすぎたり、昇温により着色しやすくなるなどの現象が生じやすく、より低温で分離運転を行なわなければならない場合も生じる。そしてその結果、被分離液の粘性があまり下がらず、圧力損失が増大しやすくなる。そのため分離剤が圧密化し、長期の安定運転が困難となりやすい。さらに分離剤が圧密化すると、分離性能の低下だけでなく、分離運転そのものができなくなることもある。そのときは、装置洗浄や分離剤をほぐす操作等が必要となる。【０００９】
本発明の目的は、連続式のクロマト分離をする場合に、分離剤の圧密化が生じにくいクロマト分離方法等を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、連続式クロマト分離を行う際の常識に反して、クロマト分離工程のいずれかに上向流を導入することにより上記課題を解決することを着想した。
ここで、連続式クロマト分離を行う際には、ピストンフローを維持して高い分離性能を引き出すために、被分離液や溶離液を下向流で供給することが当業者の常識である。
工業的に使用される大型の連続式クロマト分離装置において、分離材が充填された充填部の内部は、大量の粒状体を充填時に最密充填することは困難なため、少なくともその運転を通じて、塔頂部と分離剤（樹脂）の表層までには空間が生じる。この状態で、被分離液や溶離液が下向流で充填部に導入されれば、液体による圧力が分離剤を押し下げる方向に作用するために、分離材の位置がほぼ変わらない（充填部内で流動しない）ため、ピストンフローを保持することが可能である。一方で、被分離液や溶離液が上向流で充填部に導入されると、液体による圧力が分離剤を押し上げる方向に作用するため、分離剤が流動してしまう。分離剤が流動すると、ピストンフローの保持が難しいため、分離性能が低下する恐れがある。
本発明者らは従来の常識にとらわれず、運転条件を鋭意検討した結果、クロマト分離の一部に上向流抜出工程を取り入れても分離性能が低下せずにクロマト分離を実施できることを見出して本発明を完成した。【００１１】
かくして本発明によれば、被分離液中に含まれる複数の成分を分離するための分離剤を充填した複数の充填部と、複数の充填部のそれぞれに設けられた、被分離液または被分離液に含まれる何れかの成分を抜き出すための溶離液を充填部に供給する供給部と、被分離液中に含まれる何れかの成分を充填部から抜き出す抜出部と、を備える分離装置により、被分離液中に含まれる複数の成分をクロマトグラフィーにより分離するクロマト分離方法であって、溶離液を、少なくとも１の充填部に上向流供給部から上向流で供給しつつ、被分離液に含まれる何れかの成分を上向流抜出部から抜き出す上向供給抜出工程を含むクロマト分離方法が提供される。【００１２】
ここで、上向流供給部は、抜出部であるとともに、上向流抜出部は、供給部であるようにすることができる。この場合、装置構成をより簡単にすることができる。
また被分離液および溶離液を複数の充填部のうち異なる充填部に供給部から下向流で供給するとともに、抜出部の何れかから分離液を抜き出す下向供給抜出工程をさらに含むようにすることができる。この場合、分離した成分を抜き出すことができる。
そして被分離液および溶離液を供給せずに、充填部内の被分離液および溶離液を、下向流にて充填部間で循環させる循環工程をさらに含むようにすることができる。この場合、複数の成分の分離を促進することができる。
さらに被分離液および前記溶離液を、複数の充填部のうち異なる充填部にそれぞれの液を供給部から下向流で供給するとともに、前記抜出部の何れかから前記分離液を抜き出す下向供給抜出工程と、被分離液および前記溶離液を供給せずに、充填部内の被分離液および溶離液を、下向流にて当該充填部間で循環させる循環工程と、を含むようにすることができる。この場合、クロマト分離を連続的に行なうことができる。
また循環工程は、上向供給抜出工程の後に行ない、複数の成分の分離を進める分離循環工程とすることができる。この場合、クロマト分離をより連続的に行ないやすい。
さらに下向供給抜出工程、上向供給抜出工程および分離循環工程の３工程をこの順で行なうことができる。この場合、クロマト分離を連続的に行なうのにより好適な工程の順となる。
またさらに３工程を繰り返すことができる。この場合、分離運転をより長期に行なうことができる。
また下向供給抜出工程および分離循環工程の２工程をこの順で繰り返すとともに、２工程の繰り返しの間に３工程を挿入することができる。この場合、必要なときに分離剤をほぐす工程を入れることができる。
さらに循環工程として、下向供給抜出工程と上向供給抜出工程との間に行ない、被分離液および溶離液の位置を調製する調整循環工程をさらに含むようにすることができる。この場合、被分離液や溶離液の濃度分布の位置を、次工程を行なうのに、よりよい位置に合わせることができる。
またさらに下向供給抜出工程、調整循環工程、上向供給抜出工程および分離循環工程の４工程をこの順で行なうことができる。この場合、クロマト分離を連続的に行なうのにより好適な工程の順となる。
そして４工程を繰り返すことができる。この場合、分離運転をより長期に行なうことができる。
下向供給抜出工程および分離循環工程の２工程をこの順で繰り返すとともに、２工程の繰り返しの間に４工程を挿入することができる。この場合、必要なときに分離剤をほぐす工程を入れることができる。
上向供給抜出工程で溶離液を上向流で流すときに使用する充填部は、上向供給抜出工程を繰り返す毎に、上向流における上流側に順次移動するようにすることができる。この場合、クロマト分離を連続的に行なうのにより好適な充填部を選択することができる。
上向供給抜出工程は、溶離液を供給する充填部の上向流抜出部から分離液を抜き出すようにすることができる。この場合、より適した位置から分離液を抜き出すことができる。
さらに下向供給抜出工程で溶離液を下向流で流す充填部と、下向供給抜出工程の後最初に行う上向供給抜出工程で溶離液を上向流で流す充填部とは、異なる充填部であるようにすることができる。この場合、分離した成分が混合することを抑制することができる。
そして下向供給抜出工程で溶離液を１または複数の充填部に下向流で流し、そのときに使用する充填部のうち最下流に位置する充填部の抜出部から被分離液中に含まれる複数の成分のうち１の成分を抜き出すとともに、上向供給抜出工程で溶離液を１または複数の充填部に上向流で流し、そのときに使用する充填部のうち最下流に位置する充填部の上向流抜出部から１の成分を抜き出すようにすることができる。この場合、１の成分をより効率的に抜き出すことができる。【００１３】
また本発明によれば、被分離液中に含まれる複数の成分をクロマトグラフィーにより分離するための分離剤を充填する、複数の充填部と、充填部のそれぞれに設けられ、被分離液を充填部に供給する供給部と、充填部のそれぞれに設けられ、被分離液中の何れかの成分に富む分離液を充填部から抜き出す抜出部と、分離液を抜き出すための溶離液を、供給部および抜出部の何れか一方から供給するための切り換えを行ない、溶離液を、供給部から供給するときと抜出部から供給するときとで、溶離液が流れる向きを逆側にして分離液を抜き出す切換部と、を備えるクロマト分離装置が提供される。この場合、連続式のクロマト分離をする場合に、分離剤の圧密化が生じにくいクロマト分離装置を提供できる。【００１４】
ここで切換部は、溶離液を抜出部から供給するときは、抜出部の何れかに対し溶離液を上向流で供給しつつ、溶離液を供給する抜出部が設けられる充填部の供給部から分離液を抜き出す制御を行なうようにすることができる。この場合、より適した位置から分離液を抜き出すことができる。
また切換部は、被分離液および溶離液を別々の供給部から下向流で供給するとともに、抜出部の何れかから分離液を抜き出す制御をさらに行なうようにすることができる。この場合、分離液を効率よく抜き出すことができる。
さらに切換部は、被分離液および溶離液を供給せずに、充填部内部の被分離液および溶離液を、充填部間で下向流にて循環させる制御をさらに行なうことができる。この場合、クロマト分離を連続的に行なうことができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、連続式のクロマト分離をする場合に、分離剤の圧密化が生じにくいクロマト分離方法等を提供することができる。また、供給部に被分離液や溶離液用の枝管フィルタを設ける場合は、上向流によりこの枝管フィルタが洗浄され、装置面での圧損低減も期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態が適用されるクロマト分離装置について説明した図である。
【図２】従来のクロマト分離装置の動作について説明したフローチャートである。
【図３】（ａ）〜（ｂ）は、充填部内のＰ成分およびＲ成分のそれぞれの濃度分布について示した図である。
【図４】第１の実施形態におけるクロマト分離装置の動作について説明したフローチャートである。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、充填部内のＰ成分およびＲ成分のそれぞれの濃度分布について示した図である。
【図６】（ａ）〜（ｌ）は、ステップ２０１〜ステップ２０３の３工程を４回（１サイクル目〜４サイクル目）繰り返した場合の充填部内の被分離液や溶離液の流れの向きを示した図である。
【図７】第２の実施形態におけるクロマト分離装置の動作について説明したフローチャートである。
【図８】（ａ）〜（ｄ）は、充填部のそれぞれのＰ成分およびＲ成分の濃度分布について示した図である。
【図９】（ａ）〜（ｐ）は、ステップ３０１〜ステップ３０４の４工程を４回（１サイクル目〜４サイクル目）繰り返した場合の充填部内の被分離液や溶離液の流れの向きを示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。また、使用する図面は本実施の形態を説明するためのものであり、実際の大きさを表すものではない。
【００１８】
＜被分離液、分離剤、溶離液の説明＞
（被分離液）
本実施の形態の被分離液は、含まれる複数の成分を、後述するクロマト分離装置を使用して分離する対象となる液体であり、水または有機溶媒等の溶媒に複数の成分が溶解したものである。そして、各成分の分離剤に対する相互作用の差を利用することで、複数の成分を大きく２つの画分に分離する。この複数の成分が、例えば、Ｐ成分およびＲ成分の２成分だった場合、これらを分離し、Ｐ成分およびＲ成分の何れかまたは双方を有用成分として選択的に抽出することができる。なお以下の説明では、分離剤との相互作用がより大きい成分をＰ成分、分離剤との相互作用がより小さい成分をＲ成分とし（分離剤との相互作用が、Ｒ成分＜Ｐ成分の場合）、このＰ成分とＲ成分とを分離する場合について説明を行なう。つまりこの場合、被分離液を分離剤に通液すると、Ｒ成分の通過速度の方が、Ｐ成分の通過速度より大きくなる。その結果、通液方向に向かいＲ成分が先に進みやすく、Ｐ成分が後に残りやすい。つまりＰ成分とＲ成分との分離が生ずる。なお以後、これらの成分を分離した後の液体であって、Ｐ成分とＲ成分の何れかに富む液体を、「分離液」と言うことがある。
【００１９】
なお分離を行なうことができるのは、含まれる成分が２成分の場合に限られるものではなく、３成分以上であってもよい。そしてこれらの中から１成分を分離する場合や大きく２つの画分にそれぞれ分離する場合などにも適用できる。
【００２０】
本実施の形態では、被分離液が、高粘度の場合でも被分離液中の成分を分離することができる。具体的には、オリゴ糖、マルトース等の糖類を含む被分離液が挙げられる。
【００２１】
（分離剤）
本実施の形態で使用する分離剤は、特に限られるものではなく、合成吸着剤、イオン交換樹脂などを使用することができる。
合成吸着剤においては、各成分の疎水性の差を利用した逆相クロマトグラフィー、π-π相互作用、水素結合などを利用した順相クロマトグラフィーが主な分離原理となる。
またイオン交換樹脂においては、分子サイズの違いを利用したサイズ排除クロマトグラフィー、官能基との反発力を利用したイオン排除クロマトグラフィーなどが主な分離原理となる。
【００２２】
合成吸着剤は、芳香族系、芳香族系修飾型、メタクリル系の何れを使用してもよい。またイオン交換樹脂としては、強酸性陽イオン交換樹脂、弱酸性陽イオン交換樹脂、強塩基性陰イオン交換樹脂、弱塩基性陰イオン交換樹脂の何れを使用してもよい。
【００２３】
ただし被分離液として高粘性のもの、例えば、糖液等を使用する場合、強酸性陽イオン交換樹脂を使用することが好ましい。
このような分離剤としては、例えば、三菱ケミカル株式会社製の工業クロマト分離用陽イオン交換樹脂である、ＵＢＫ５１０Ｌ、ＵＢＫ５３０、ＵＢＫ５５０、ＵＢＫ５３５Ｊ、ＵＢＫ５３５Ｋ等を用いることができる。またダウ・ケミカル社製のＡＭＢＥＲＬＩＴＥ  ＣＲ１３２０）、ランクセス社製のＬＥＷＡＴＩＴ  ＭＤＳ１３６８等を用いることができる。
分離剤を構成する粒子の粒径はより均一であることが好ましい。例えば、粒度分布として、粒径１５０μｍ〜４５０μｍであることが好ましく、２２０μｍ〜３６０μｍ程度の粒子の割合が、体積比で全体の８０％以上であることが好ましい。また８５％以上であることがさらに好ましい。
【００２４】
（溶離液）
本実施の形態では、溶離液は、分離剤を充填する充填層において成分を展開し、分離剤と成分の相互作用の大きさを調整するために使用する液体である。
合成吸着剤では、分離剤と成分間の相互作用を溶離液濃度によって調整することで、完全に吸着せず、かつ各成分を分離して溶出させることができる。溶離液として、例えば、エタノールやメタノール等のアルコール類やヘキサン類を用いることができる。
またイオン交換樹脂は、分子サイズの大きさや、官能器と成分の微弱な相互作用を利用するため、溶離液は純水を用いることが多い。また、分離液中の成分の安定性や解離状態を維持するため、塩酸や硫酸等を含む酸性水溶液、あるいは水酸化ナトリウム等を含むアルカリ性水溶液を用いることがある。
【００２５】
以下、図面に基づき、本実施の形態が適用されるクロマト分離装置について説明を行なう。
【００２６】
＜クロマト分離装置の説明＞
図１は、本実施形態が適用されるクロマト分離装置１について説明した図である。
【００２７】
クロマト分離装置１は、成分の分離を行なう充填部１０と、被分離液や溶離液の供給を行なう供給部２０と、分離液を抜き出す抜出部３０と、流路の切り換えを行なう切換部４０とを備える。
【００２８】
本実施の形態では、充填部１０は、４個備えられる。本実施の形態では、充填部１０として、充填部１１、１２、１３、１４（充填部１１〜１４）を図示している。なお以後、充填部１１、１２、１３、１４のそれぞれを区別しない場合は、単に充填部１０と言うことがある。充填部１０は、被分離液中に含まれる複数の成分をクロマトグラフィーにより分離するための分離剤を充填する。これらの分離剤を充填する分離塔は上部に空塔を持たないパックドカラムタイプとすることがより好ましい。なお充填部１０は、２個配されれば足りる。ただし、分離効率の観点から３個以上であることがより好ましく、被分離液の種類等に基づいてシステムの運転条件変更や調整が必要の場合には、４個以上であることがさらに好ましい。また充填部１０は、５個以上からなってもよい。
【００２９】
充填部１０は、例えば、カラムであり、分離剤を充填するための空間を内部に有する。充填部１０は、材質として例えば、鋼板などからなり、接液部はゴムライニングしたものとすることができるが、これに限られるものではない。例えば、充填部１０の材質として樹脂等も使用することができる。また充填部１０の形状としては特に限られるものではないが、本実施の形態では、例えば、略円筒形状とし、全体として塔形状をなす。
【００３０】
供給部２０は、充填部１０のそれぞれに設けられ、被分離液や溶離液を充填部１０に供給する。供給部２０は、例えば、充填部１０の上部に設けられた供給口である。本実施の形態では、供給部２０として、供給部２１、２２、２３、２４（供給部２１〜２４）を図示している。なお以後、供給部２１、２２、２３、２４のそれぞれを区別しない場合は、単に供給部２０と言うことがある。また図示する例では、供給部２０は、充填部１０のそれぞれに１つずつ設けられるが、複数ずつでもよい。例えば、被分離液を供給する場合と、溶離液を供給する場合とで別々に設け、２つずつとしてもよい。
【００３１】
抜出部３０は、充填部１０のそれぞれに設けられ、被分離液中の何れかの成分に富む分離液を充填部１０から抜き出す。抜出部３０は、例えば、充填部１０の下部に設けられた排出口である。本実施の形態では、抜出部３０として、抜出部３１、３２、３３、３４（抜出部３１〜３４）を図示している。なお以後、抜出部３１、３２、３３、３４のそれぞれを区別しない場合は、単に抜出部３０と言うことがある。また図示する例では、抜出部３０は、充填部１０のそれぞれに１つずつ設けられるが、複数ずつでもよい。例えば、被分離液中のＰ成分に富む分離液であるＰ画分を抜き出す場合と、Ｒ成分に富む分離液であるＲ画分抜き出す場合とで別々に設け、２つずつとしてもよい。この場合、Ｐ画分やＲ画分を抜き出すのにより適切な位置に、それぞれ抜出部３０を設けることができる。さらに詳しくは後述するが、本実施の形態では、溶離液を抜出部３０から供給する場合がある。そのためこの際に使用する供給口を別途設けてもよい。これにより、分離液を抜き出す抜出部３０と溶離液を供給する供給口とが別々となり、他の充填部１０や、後述する配管ＨＸ１〜ＨＸ４への干渉を抑制し、分離運転を安定して行いやすくなる。
【００３２】
切換部４０は、例えば、開閉弁（開閉バルブ）である。そしてこの開閉弁を開閉することで、被分離液、溶離液、分離液の流路を切り換えることができる。本実施の形態では、切換部４０は、溶離液開閉弁Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４（溶離液開閉弁Ｗ１〜Ｗ４）、被分離液開閉弁Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４（被分離液開閉弁Ｆ１〜Ｆ４）、接続路開閉弁Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４（接続路開閉弁Ｘ１〜Ｘ４）、Ｒ成分開閉弁Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４（Ｒ成分開閉弁Ｒ１〜Ｒ４）、およびＰ成分開閉弁Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４（Ｐ成分開閉弁Ｐ１〜Ｐ４）を備える。
【００３３】
またクロマト分離装置１は、溶離液を溶離液槽等から供給する配管ＨＷ、溶離液を配管ＨＷから充填部１１に供給する配管ＨＷ１、溶離液を配管ＨＷから充填部１２に供給する配管ＨＷ２、溶離液を配管ＨＷから充填部１３に供給する配管ＨＷ３、および溶離液を配管ＨＷから充填部１４に供給する配管ＨＷ４を備える。この場合、溶離液開閉弁Ｗ１〜Ｗ４は、それぞれ配管ＨＷ１〜ＨＷ４に設けられ、充填部１１〜１４への溶離液の供給を制御する。
【００３４】
さらにクロマト分離装置１は、被分離液を被分離液槽等から供給する配管ＨＦ、被分離液を配管ＨＦから充填部１１に供給する配管ＨＦ１、被分離液を配管ＨＦから充填部１２に供給する配管ＨＦ２、被分離液を配管ＨＦから充填部１３に供給する配管ＨＦ３、および被分離液を配管ＨＦから充填部１４に供給する配管ＨＦ４を備える。この場合、被分離液開閉弁Ｆ１〜Ｆ４は、それぞれ配管ＨＦ１〜ＨＦ４に設けられ、充填部１１〜１４への被分離液の供給を制御する。
【００３５】
またさらにクロマト分離装置１は、各充填部１０間を接続する接続路として、充填部１１の抜出部３１と充填部１２の供給部２２とを接続する配管ＨＸ１、充填部１２の抜出部３２と充填部１３の供給部２３とを接続する配管ＨＸ２、充填部１３の抜出部３３と充填部１４の供給部２４とを接続する配管ＨＸ３、充填部１４の抜出部３４と充填部１１の供給部２１とを接続する配管ＨＸ４を備える。この場合、接続路開閉弁Ｘ１〜Ｘ４は、それぞれ配管ＨＸ１〜ＨＸ４に設けられ、充填部１１〜１４の相互間の被分離液の流通を制御する。
なお配管ＨＸ４の接続路開閉弁Ｘ４の箇所には、バイパス路ＨＢが設けられ、バイパス路ＨＢには、ポンプＰＭが設けられる。なおバイパス路ＨＢおよびポンプＰＭは、配管ＨＸ４に設置されているが、配管ＨＸ１〜ＨＸ４の何れに設置してもよく、配管ＨＸ１〜ＨＸ４の複数位置（例えば、全ての位置）に設置してもよい。
【００３６】
そしてクロマト分離装置１は、Ｒ画分を抜き出す配管ＨＲ、Ｒ画分を充填部１１から配管ＨＲに抜き出す配管ＨＲ１、Ｒ画分を充填部１２から配管ＨＲに抜き出す配管ＨＲ２、Ｒ画分を充填部１３から配管ＨＲに抜き出す配管ＨＲ３、およびＲ画分を充填部１４から配管ＨＲに抜き出す配管ＨＲ４を備える。この場合、Ｒ成分開閉弁Ｒ１〜Ｒ４は、それぞれ配管ＨＲ１〜ＨＲ４に設けられ、充填部１１〜１４からの分離液の抜き出しを制御する。
【００３７】
そしてクロマト分離装置１は、Ｐ画分を抜き出す配管ＨＰ、Ｐ画分を充填部１１から配管ＨＰに抜き出す配管ＨＰ１、Ｐ画分を充填部１２から配管ＨＰに抜き出す配管ＨＰ２、Ｐ画分を充填部１３から配管ＨＰに抜き出す配管ＨＰ３、およびＰ画分を充填部１４から配管ＨＰに抜き出す配管ＨＰ４を備える。この場合、Ｐ成分開閉弁Ｐ１〜Ｐ４は、それぞれ配管ＨＰ１〜ＨＰ４に設けられ、充填部１１〜１４からの分離液の抜き出しを制御する。
【００３８】
詳しくは後述するが、切換部４０は、分離液を抜き出すための溶離液を、供給部２０および抜出部３０の何れか一方から供給するための切り換えを行なうのに使用する。また溶離液を、供給部２０から供給するときと抜出部３０から供給するときとで、溶離液が流れる向きを逆側にして分離液を抜き出す。
【００３９】
＜クロマト分離装置１の動作の説明＞
以上説明したクロマト分離装置１は、以下のように動作する。
ここでは、まず従来のクロマト分離装置１の動作について説明をした後、本実施の形態に係るクロマト分離装置１の動作について説明を行う。
【００４０】
図２は、従来のクロマト分離装置１の動作について説明したフローチャートである。
また図３（ａ）〜（ｂ）は、充填部１１〜１４内のＰ成分およびＲ成分のそれぞれの濃度分布について示した図である。ここで横方向は、充填部１１〜１４内の位置を表す。各充填部１１〜１４において、図中において、より左方ほど充填部１１〜１４内のより上部（より上流側）の位置であり、図中において、より右方ほど充填部１１〜１４内のより下部（より下流側）の位置であることを意味する。また縦方向は、各位置におけるＰ成分およびＲ成分の濃度を表す。さらに右矢印および左矢印は、充填部１１〜１４内において、被分離液や溶離液の流れの向きを表し、右矢印の場合は、充填部１１〜１４内を被分離液や溶離液が下向流で流れることを意味する。この場合、下向流は、分離運転するときの通常の流れの向きである。対して、左矢印の場合は、充填部１１〜１４内を被分離液や溶離液が上向流で流れることを意味する。この場合、上向流は、通常の流れの向きとは逆側である。さらに右矢印および左矢印が図示されていない場合は、その充填部１１〜１４内で、流れが生じていないことを意味する。また下矢印や上矢印は、被分離液や溶離液を供給する箇所、およびＰ成分に富む分離液であるＰ画分やＲ成分に富む分離液であるＲ画分を抜き出す箇所を表す。図中、被分離液を「Ｆ」、溶離液を「Ｗ」、Ｐ成分やＰ画分を「Ｐ」、Ｒ成分やＲ画分を「Ｒ」で表す。
【００４１】
なお図３において、充填部１３を吸着帯域（Ｚｏｎｅ１）、充填部１４を精製帯域（Ｚｏｎｅ２）、充填部１１を脱着帯域（Ｚｏｎｅ３）、充填部１２を濃縮帯域（Ｚｏｎｅ４）と言うことがある。そして本実施の形態では、これらの帯域（Ｚｏｎｅ）を１つずつずらしながら分離運転を連続式に行なう。なお以下に説明する方法は、改良型擬似移動床法と呼ばれることがある。
【００４２】
充填部１１〜１４に対し、被分離液を分離剤に通液すると、上述したように、Ｒ成分の通過速度の方が、Ｐ成分の通過速度より大きくなる。そのため例えば、図３（ａ）に示すように、通液方向に向かいＲ成分が先に進みやすく、Ｐ成分が後に残りやすい。つまり充填部１１〜１４内で、Ｐ成分とＲ成分との分離が生じた状態となる。
【００４３】
そして図３（ａ）の状態において、被分離液および溶離液を複数の充填部１０のうち異なる充填部１０にそれぞれの液を供給部から下向流で供給する。またこれとともに、Ｐ成分に富む分離液とＲ成分に富む分離液とをそれぞれ別々の抜出部から抜き出す（ステップ１０１：下向供給抜出工程）。
【００４４】
この場合、被分離液開閉弁Ｆ３、溶離液開閉弁Ｗ１、接続路開閉弁Ｘ１、Ｘ２、Ｐ成分開閉弁Ｐ１、Ｒ成分開閉弁Ｒ３を開とし、他の開閉弁は、閉とする。これにより被分離液を、供給部２３から充填部１３に供給するとともに、溶離液を、供給部２１から充填部１１に供給する。またＰ成分に富む分離液であるＰ画分を、抜出部３１から抜き出し、Ｒ成分に富む分離液であるＲ画分を、抜出部３３から抜き出す。
【００４５】
即ち、下向供給抜出工程では、供給部２１から充填部１１に供給する溶離液によってＰ成分を溶離させ、供給した溶離液の一部を、Ｐ成分に富む分離液であるＰ画分を配管ＨＰ１に抜き出す。また抜出部３１から抜き出さなかった溶離液の残部は、配管ＨＸ１から充填部１２に流入する。これにより、溶離液は、下向方向に移動し、充填部１２および充填部１３を流通する。そして充填部１２および充填部１３においてＰ成分とＲ成分との分離が進むとともに、Ｐ成分およびＲ成分の濃度分布についても下流側に移動する。そして、充填部１３に被分離液を供給し、充填部１３の抜出部３３から、Ｒ成分に富む分離液であるＲ画分を配管ＨＲ３に抜き出す。
【００４６】
ここで、配管ＨＰ１に抜き出す液量は、供給部２１から供給する液量の一部である。よってこの流量を制御するため、配管ＨＰ１の先にポンプを取付け一定流量で抜き出すか、あるいは積算流量計で抜き出し量を調整する必要がある。
【００４７】
なお、下向供給抜出工程では、供給部２３から被分離液を供給し、抜出部３３からＲ画分を抜き出す操作、供給部２１から溶離液を供給し、抜出部３１からＰ画分を抜き出す操作、および供給部２１から溶離液を供給し、抜出部３３からＲ画分を抜き出す操作をそれぞれ分割して実施してもよい。
【００４８】
そしてステップ１０１の終了時点で、Ｐ成分およびＲ成分の濃度分布は、図３（ｂ）に示すようなものになる。
そして図３（ｂ）の状態において、充填部１０内の被分離液および溶離液を、下向流にて充填部１０間で循環させ、複数の成分の分離を進める（ステップ１０２：分離循環工程）。なおこのとき被分離液および溶離液の供給は行なわない。
【００４９】
この場合、接続路開閉弁Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３を開とし、他の開閉弁は、閉とする。そしてポンプＰＭを動作させることにより、充填部１０内の被分離液および溶離液を、下向流にて充填部１０間で循環させる。つまりこの場合、接続路開閉弁Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３を開けることで、配管ＨＸ１、ＨＸ２、ＨＸ３、ＨＸ４、バイパス路ＨＢにより、全ての充填部１０が連結された状態となり、循環路が形成される。そしてポンプＰＭを動作させ、この循環路内を、被分離液や溶離液を移動させる。ここでは、充填部１０内の被分離液および溶離液を、充填部１０の１個分、下向方向に移動する。またこの際に、Ｐ成分とＲ成分との分離が進む。その結果、図３（ａ）の状態から、充填部１０について、図中右側に１個分ずれた形の濃度分布となる。つまり図中右側に充填部１０について、１個分ずれた形で濃度分布が再現される。これにより、再びステップ１０１に戻り、同じ分離処理を繰り返すことができ、クロマト分離を連続して行なうことができる。
【００５０】
そして、次にクロマト分離を終了させるか否かを決定する（ステップ１０３）。クロマト分離を終了させる場合としては、例えば、予め定められた量の被処理水を処理した場合である。また、圧力損失が予め定められた大きさを超えた場合に終了としてもよく、予め定められた分離運転時間が経過したときに終了としてもよい。
【００５１】
そしてクロマト分離を終了させる場合（ステップ１０３でＹｅｓ）、分離運転を停止する（ステップ１０４）。
対して、クロマト分離を終了させない場合（ステップ１０３でＮｏ）、ステップ１０１に戻る。つまり上記ステップ１０１〜ステップ１０２の２工程を繰り返す。
【００５２】
次に、本実施の形態に係るクロマト分離装置１の動作について説明を行う。
［第１の実施形態］
ここではまず本実施の形態のクロマト分離装置１の動作として、第１の実施形態について説明を行なう。
図４は、第１の実施形態におけるクロマト分離装置１の動作について説明したフローチャートである。
また図５（ａ）〜（ｃ）は、充填部１１〜１４内のＰ成分およびＲ成分のそれぞれの濃度分布について示した図である。ここで横方向は、充填部１１〜１４内の位置を表し、縦方向は、各位置におけるＰ成分およびＲ成分の濃度を表すのは、図３と同様である。さらに、矢印の向き、Ｆ、Ｗ、Ｐ、Ｒの記号、およびＺｏｎｅ１〜Ｚｏｎｅ４の意味も図３と同様である。
【００５３】
第１の実施の形態では、図４で図示するように、ステップ２０１、ステップ２０３〜ステップ２０５は、それぞれ、ステップ１０１〜ステップ１０４と同様であり、ステップ２０２の上向供給抜出工程を行なう点で異なる。よって以下、ステップ２０２の上向供給抜出工程を中心に説明を行なう。
【００５４】
ここでは、ステップ２０１の終了時点で、Ｐ成分およびＲ成分の濃度分布は、図３（ｂ）と同様の図５（ｂ）に示すようなものになる。
そして図５（ｂ）の状態において、抜出部３０の何れかに対し溶離液を上向流で供給しつつ、溶離液を供給する充填部１０の供給部２０から分離液を抜き出す（ステップ２０２：上向供給抜出工程）。
【００５５】
上向供給抜出工程では、溶離液開閉弁Ｗ１、接続路開閉弁Ｘ３、Ｘ４、成分開閉弁Ｒ３を開とし、他の開閉弁は、閉とする。これにより溶離液を、抜出部３４から充填部１４に供給する。またＲ成分に富む分離液であるＲ画分を、充填部１４の供給部２４から抜き出す。
具体的に、溶離液は、Ｐ画分およびＲ画分の濃度が低い箇所、特にＲ画分の濃度が低い箇所から供給する。即ち、ほとんど溶離液しか含まれない箇所から同じ溶離液を供給することで、ＲとＰ成分の濃度分布への影響が少ないため、分離性能が低下しない。一方、ＲとＰ成分濃度が高い箇所から逆向き（上向流）に溶離液を供給すると、部分的に本来の溶離位置と異なるところに出るので、最終製品の純度が低下するため、クロマト分離で向上させたい性能が落ちることとなる。
【００５６】
即ち、上向供給抜出工程では、充填部１４に上向流で溶離液を流すことで、分離剤の圧密化を緩和しつつ、充填部１４の上部に流入しているＲ成分の抜き出しを行なう。具体的には、接続路開閉弁Ｘ１、Ｘ２を閉とすることで、溶離液を抜出部３４から充填部１４の下方から流入させ、充填部１４内を上向流で流通させ、充填部１４の上方の供給部２４から全量をＲ画分として抜き出す。さらに充填部１４内の溶離液の流通方向は、上向流であり、下方から上方へ向かう。そのため分離剤の圧密化の緩和が可能となる。また供給部２４に被分離液や溶離液用の枝管フィルタを設ける場合がある。この場合、上向流によりこの枝管フィルタが洗浄され、装置面での圧損低減も期待できる。ただし、上向流の流量があまりに低いと分散不良による片流れなどにより分離性能が低下するため、上向流にはある程度の流量が必要となる。具体的には、線速度（ＬＶ）が、０．５ｍ／ｈｒ以上、１０．０ｍ／ｈｒ以下にすることが望ましく、１．０ｍ／ｈｒ以上５．０ｍ／ｈｒ以下にすることがさらに望ましい。
【００５７】
充填部１４内には、図５（ｂ）に示すようにＰ成分はほとんど存在せず、存在するのは、ほぼＲ成分である。また接続路開閉弁Ｘ１、Ｘ２は、閉であるため、充填部１１、１２、１３内のＰ成分およびＲ成分の濃度分布は変化せず、充填部１４内のＲ成分の濃度分布だけが変化する。そのため通常の分離運転とは逆側の上向流で溶離液を流しても、Ｐ成分とＲ成分との分離を乱すことはない。そしてこの場合、分離剤の圧密化の緩和を図れるとともに、Ｒ画分を抜き出すこともできる。
【００５８】
そしてステップ２０２の終了時点で、Ｐ成分およびＲ成分の濃度分布は、図５（ｃ）に示すようなものになる。
そして図５（ｃ）の状態において、充填部１０内の被分離液および溶離液を、下向流にて充填部１０間で循環させ、複数の成分の分離を進める（ステップ２０３：分離循環工程）。これにより、循環路内を、被分離液や溶離液を移動させる。ここでは、充填部１０内の被分離液および溶離液を、充填部１０の１個分、下向方向に移動する。またこの際に、Ｐ成分とＲ成分との分離が進む。その結果、図５（ａ）の状態から、充填部１０について、図中右側に１個分ずれた形の濃度分布となる。つまり図中右側に充填部１０について、１個分ずれた形で濃度分布が再現される。これにより、再びステップ２０１に戻り、同じ分離処理を繰り返すことができ、クロマト分離を連続して行なうことができる。
【００５９】
図６（ａ）〜（ｌ）は、ステップ２０１〜ステップ２０３の３工程（下向供給抜出工程、上向供給抜出工程、分離循環工程）を４回（１サイクル目〜４サイクル目）繰り返した場合の充填部１１〜１４内の被分離液や溶離液の流れの向きを示した図である。ここで、図６（ａ）〜（ｃ）は、１サイクル目であり、図６（ｄ）〜（ｆ）は、２サイクル目である。また図６（ｇ）〜（ｉ）は、３サイクル目であり、図６（ｊ）〜（ｌ）は、４サイクル目である。また図６では、図５の場合と同様に、右矢印は、下向流であることを意味し、左矢印は、上向流であることを意味する。さらに右矢印および左矢印が図示されていない場合は、その充填部１１〜１４内で、流れが生じていないことを意味する。そして、下矢印や上矢印は、被分離液や溶離液を供給する箇所、およびＰ画分やＲ画分を抜き出す箇所を表す。この場合、被分離液を「Ｆ」、溶離液を「Ｗ」、Ｐ成分やＰ画分を「Ｐ」、Ｒ成分やＲ画分を「Ｒ」で表す。
【００６０】
また以下の表１は、切換部４０の各開閉弁について開にするものを示している。なおここで示した開閉弁以外の開閉弁は閉とする。
【００６１】
【表１】
2019168114.tif 000003
【００６２】
図６（ａ）〜（ｃ）、図６（ｄ）〜（ｆ）、図６（ｇ）〜（ｉ）、図６（ｊ）〜（ｌ）をそれぞれ比較すると、流れの方向の位置、被分離液や溶離液を供給する箇所、およびＰ画分やＲ画分を抜き出す箇所は、それぞれ充填部１０について、図中右側（下流側）に１個分ずつずれていく。つまり流れの方向の位置、被分離液や溶離液を供給する箇所、およびＰ画分やＲ画分を抜き出す箇所は、下向流における下流側に順次移動する。また上向供給抜出工程を見た場合、溶離液を上向流で流すときに使用する充填部１０は、上向供給抜出工程を繰り返す毎に、上向流における上流側に順次移動する、と言うこともできる。そして、図６を参照すると、下向供給抜出工程で溶離液を下向流で流す充填部１０と、下向供給抜出工程の後最初に行う上向供給抜出工程で溶離液を上向流で流す充填部１０とは、異なる充填部であることがわかる。さらに図６において、Ｒ画分を抜き出す位置を見ると、下向供給抜出工程で溶離液を１または複数の充填部１０に下向流で流し、そのときに使用する充填部１０のうち最下流に位置する充填部１０の抜出部３０から被分離液中に含まれる複数の成分のうちＲ画分を抜き出すとともに、上向供給抜出工程で溶離液を１または複数の充填部１０に上向流で流し、そのときに使用する充填部１０のうち最下流に位置する充填部１０の上向流抜出部からＲ画分を抜き出す。この場合、Ｒ画分は、１の成分の一例である。また表１を参照すると、開にする開閉弁の位置も、同様に、それぞれ填部１０について、図中右側（下流側）に１個分ずつずれていく。なお１サイクルを４回行うと、再び、元の状態に戻る。つまり図６（ｌ）の後は、図６（ａ）に戻る。
【００６３】
このように、本実施の形態では、溶離液を、少なくとも１の充填部１０に抜出部３０から上向流で供給しつつ、被分離液に含まれる何れかの成分を供給部２０から抜き出す上向供給抜出工程を含むことを特徴とする。
なお、溶離液を上向流で供給する箇所を、充填部１０に抜出部３０とは別に設けてもよい。即ち、充填部１０に抜出部３０と溶離液を上向流で供給する箇所とを充填部１０の下部に別々に設ける。この場合、溶離液を上向流で供給する箇所は、上向供給抜出工程において、溶離液を充填部１０に供給する上向流供給部として捉えることができる。
また同様に、被分離液に含まれる何れかの成分を抜き出す箇所を、充填部１０に供給部２０とは別に設けてもよい。即ち、充填部１０に供給部２０と分離液に含まれる何れかの成分を抜き出す箇所とを充填部１０の上部に別々に設ける。この場合、分離液に含まれる何れかの成分を抜き出す箇所は、上向供給抜出工程において、溶離液を充填部１０から抜き出す上向流抜出部として捉えることができる。
ただし、上述したように、上向流供給部を、抜出部３０とし、上向流抜出部を、供給部２０とすることにより、装置構成をより簡単にすることができる。
【００６４】
［第２の実施形態］
次に、クロマト分離装置１の動作として、第２の実施形態について説明を行なう。
図７は、第２の実施形態におけるクロマト分離装置１の動作について説明したフローチャートである。また図８（ａ）〜（ｄ）は、充填部１１〜１４のそれぞれのＰ成分およびＲ成分の濃度分布について示した図である。ここで横方向は、充填部１１、１２、１３、１４内の位置を表し、縦方向は、Ｐ成分およびＲ成分の濃度を表すのは、図３、５と同様である。さらに、矢印の向き、Ｆ、Ｗ、Ｐ、Ｒの記号、およびＺｏｎｅ１〜Ｚｏｎｅ４の意味も図３、５と同様である。
【００６５】
第２の実施形態は、第１の実施形態に比較して、下向供給抜出工程と上向供給抜出工程との間に、調整循環工程が入る。また調整循環工程以外の工程は、同様であるため、以下の説明は、調整循環工程の説明を中心に行なう。
【００６６】
この場合、図７に示すステップ３０１、ステップ３０３〜ステップ３０６は、図４のステップ２０１〜ステップ２０５とそれぞれ同様である。また図８（ａ）、（ｃ）、（ｄ）は、図５（ａ）〜（ｃ）とそれぞれほぼ同様である。
【００６７】
ステップ３０１の終了時点で、Ｐ成分およびＲ成分の濃度分布は、図８（ｂ）に示すようなものになる。そして図８（ｂ）の状態において、充填部１０内の被分離液および溶離液を、下向流にて充填部１０間で循環させ、充填部１０内における被分離液およぶ溶離液の位置を次工程の開始位置まで移動させる（ステップ３０２：調整循環工程）。なおこのとき被分離液および溶離液の供給は行なわない。これにより、被分離液や溶離液の濃度分布の位置を、次工程を行なうのに、よりよい位置に合わせることができる。
【００６８】
ステップ３０２の調整循環工程では、上記図４におけるステップ２０３の分離循環工程の場合と同様に、接続路開閉弁Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３を開とし、他の開閉弁は、閉とする。そしてポンプＰＭを動作させることにより、充填部１０内の被分離液および溶離液を、下向流にて充填部１０間で循環させる。その結果、充填部１０内の被分離液および溶離液が、一定量分、下向方向に移動する。
【００６９】
調整循環工程では、次工程において、充填部１４内のＲ成分に富む分離液であるＲ画分を抜き出すことから、充填部１３内のＰ成分が充填部１４内に流入しないよう循環量を調整する必要がある。
そしてステップ３０２の終了時点で、Ｐ成分およびＲ成分の濃度分布は、図８（ｃ）に示すようなものになる。この調整循環工程では、Ｒ成分をできるだけ、充填部１４内に移動させるともに、Ｐ成分を充填部１４内に流入させないようにする。
【００７０】
そして図８（ｃ）の状態において、第１の実施形態の場合と同様に、抜出部３０の何れかに対し溶離液を上向流で供給しつつ、溶離液を供給する抜出部３０が設けられる充填部１０の供給部２０から分離液を抜き出す（ステップ３０３：上向供給抜出工程）。
【００７１】
その結果、ステップ３０３の終了時点で、Ｐ成分およびＲ成分の濃度分布は、図８（ｄ）に示すようなものになる。
そして図８（ｄ）の状態において、充填部１０内の被分離液および溶離液を、下向流にて充填部１０間で循環させ、複数の成分の分離を進める（ステップ３０４：分離循環工程）。これにより、循環路内を、被分離液や溶離液を移動させる。ここでは、充填部１０内の被分離液および溶離液を、充填部１０の１個分、下向方向に移動する。またこの際に、Ｐ成分とＲ成分との分離が進む。その結果、図８（ａ）の状態から、充填部１０について、図中右側に１個分ずれた形の濃度分布となる。つまり図中右側に充填部１０について、１個分ずれた形で濃度分布が再現される。これにより、再びステップ３０１に戻り、同じ分離処理を繰り返すことができ、クロマト分離を連続して行なうことができる。
【００７２】
第２の実施形態の場合、第１の実施形態に比較して、調整循環工程を行なうため、被分離液や溶離液の濃度分布の位置を、よりよい位置に合わせることができる。また第２の実施形態においては、調整循環工程において、充填部１１から充填部１２に流入した被分離液により、下向供給抜出工程で行なう分離を進める操作を補填できる。従って、１つ前の下向供給抜出工程において、充填部１１から充填部１２に流入させる被分離液の一部、あるいは全量を削減してもよい。本実施の形態では、上向供給抜出工程を行なうことで、溶離液の使用量が増加するが、このようにすることで、供給する被分離液や溶離液の使用量を抑えることができる。一方、第１の実施形態の場合、第２の実施形態に比較して、調整循環工程を行なわないため、分離運転時間の短縮化が図りやすいという利点が生じる。
【００７３】
図９（ａ）〜（ｐ）は、ステップ３０１〜ステップ３０４の４工程（下向供給抜出工程、調整循環工程、上向供給抜出工程、分離循環工程）を４回（１サイクル目〜４サイクル目）繰り返した場合の充填部１１〜１４内の被分離液や溶離液の流れの向きを示した図である。ここで、図９（ａ）〜（ｄ）は、１サイクル目であり、図９（ｅ）〜（ｈ）は、２サイクル目である。また図９（ｉ）〜（ｌ）は、３サイクル目であり、図９（ｍ）〜（ｐ）は、４サイクル目である。また図９に図示する矢印の意味は、図６と同様である。
【００７４】
また以下の表２は、切換部４０の各開閉弁について開にするものを示している。なおここで示した開閉弁以外の開閉弁は閉とする。
【００７５】
【表２】
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【００７６】
図９（ａ）〜（ｄ）、図９（ｅ）〜（ｈ）、図９（ｉ）〜（ｌ）、図９（ｍ）〜（ｐ）をそれぞれ比較すると、流れの方向の位置、被分離液や溶離液を供給する箇所、およびＰ画分やＲ画分を抜き出す箇所は、それぞれ填部１０について、図中右側（下流側）に１個分ずつずれていく。また表２を参照すると、開にする開閉弁の位置も、同様に、それぞれ填部１０について、図中右側（下流側）に１個分ずつずれていく。なお１サイクルを４回行うと、再び、元の状態に戻る。つまり図９（ｐ）の後は、図９（ａ）に戻る。
【００７７】
なお以上説明したクロマト分離装置１で行なう被分離液の処理は、第１の実施形態では、以下の（１）、（３）、（４）の工程を含むクロマト分離方法であると捉えることもできる。この（１）、（３）、（４）の各工程は、上述したステップ２０１〜ステップ２０３にそれぞれ対応する。また第２の実施形態では、（１）〜（４）の工程を含むクロマト分離方法であると捉えることもできる。この（１）〜（４）の各工程は、上述したステップ３０１〜ステップ３０４にそれぞれ対応する。
【００７８】
（１）被分離液および溶離液を複数の充填部１０のうち異なる充填部１０に供給部２０から下向流で供給するとともに、抜出部３０の何れかから分離液を抜き出す下向供給抜出工程
（２）下向供給抜出工程と上向供給抜出工程との間に行ない、充填部１０内の被分離液および溶離液を、下向流にて充填部１０間で循環させ、被分離液および溶離液の位置を調製する調整循環工程
（３）被分離液中に含まれる複数の成分を分離するための分離剤を充填した複数の充填部１０と、複数の充填部１０のそれぞれに設けられた、被分離液または被分離液に含まれる何れかの成分を抜き出すための溶離液を充填部１０に供給する供給部２０と、被分離液中に含まれる何れかの成分を充填部１０から抜き出す抜出部３０と、を備えるクロマト分離装置１により、被分離液中に含まれる複数の成分をクロマトグラフィーにより分離するクロマト分離方法であって、溶離液を、少なくとも１の充填部１０に上向流供給部から上向流で供給しつつ、被分離液に含まれる何れかの成分を上向流抜出部から抜き出す上向供給抜出工程
（４）上向供給抜出工程の後に行ない、充填部１０内の被分離液および溶離液を、下向流にて充填部１０間で循環させ、複数の成分の分離を進める分離循環工程
【００７９】
なお、（２）および（４）の少なくとも一方は、被分離液および溶離液を供給せずに、充填部１０内の被分離液および溶離液を、下向流にて充填部１０間で循環させる循環工程の一例であると捉えることができる。
【００８０】
またさらに、第１の実施形態は、（１）下向供給抜出工程、（３）上向供給抜出工程、および（４）分離循環工程の３工程をこの順で行なうクロマト分離方法であると捉えることもできる。またこの４工程を繰り返すクロマト分離方法であると捉えることもできる。
また第２の実施形態は、（１）下向供給抜出工程、（２）調整循環工程、（３）上向供給抜出工程、（４）分離循環工程の４工程をこの順で行なうクロマト分離方法であると捉えることもできる。さらにこの３工程を繰り返すクロマト分離方法であると捉えることもできる。
【００８１】
さらにこの３工程や４工程のみを繰り返す場合に限られるものではなく、（１）下向供給抜出工程、および（４）分離循環工程の２工程をこの順で繰り返すとともに、この２工程の繰り返しの間に上述した３工程や４工程を挿入するようにしてもよい。つまりこの場合、分離剤の圧密化があまり生じていないときは、上記２工程を行ない、分離剤の圧密化が生じたときに、上記３工程や４工程を行なうことができる。つまり下向流での分離運転を行ないつつ、その合間に上向流での分離運転を行なう。上記３工程や４工程と、上記２工程との何れを行なうかは、例えば、圧力損失の程度により決めてもよく、また例えば、上記２工程を１０回行った後に、上記３工程や４工程を１回行い、以後、これを繰り返すなど、回数により決めてもよい。この実施の形態によれば、分離剤の圧密化の緩和が図れるとともに、分離運転時間の短縮化が図りやすい。
【００８２】
第１の実施形態および第２の実施形態によれば、図２、３で説明した従来の改良型擬似移動床法と比較して各成分の純度・回収率で同等の性能を得ながら、分離剤の圧密化を緩和することができるクロマト分離方法を提供できる。そしてその結果、クロマト分離装置１の長期間の安定運転に寄与することができる。
【００８３】
なお上述した形態において、開閉弁である切換部４０の開閉の制御は、手動で行ってもよく、自動で行ってもよい。また手動で行なう場合と自動で行なう場合とを併用してもよい。自動で行う場合は、例えば、制御盤等の制御部を設け、制御部が、ソフトウェアとハードウェア資源とを協働させ切換部４０の制御を行なう。即ち、制御部に設けられた制御用ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）が、切換部４０の開閉の制御を実現するプログラムを読み込み、このプログラムを実行することで、切換部４０の開閉の制御を行なう。
【実施例】
【００８４】
以下、本発明を実施例を用いてより詳細に説明するが、本発明は、その要旨を越えない限りこれらの実施例により限定されるものではない。【００８５】
[分離運転]
（実施例１）
実施例１では、図１に示すクロマト分離装置１を用い、第１の実施形態による方法で、分離運転を行なった。このときの分離運転条件を表３に示す。【００８６】
【表３】
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【００８７】
ここでは、被分離液として、水飴を用いた。この水飴は、単糖類（ＤＰ１）、二糖類（ＤＰ２）、および三糖類以上（ＤＰ３＋）を含む。単糖類（ＤＰ１）は、主にグルコースである。また二糖類（ＤＰ２）は、主にマルトースである。さらに三糖類以上（ＤＰ３＋）は、主にマルトトリオースである。またそれぞれの組成比は、表３に示すように、合計を１００％としたときに、重量比でそれぞれ６１．２３％、１５．４０％、２３．３７％であった。また被分離液全体に対するこれらの成分全体の濃度は、表３に示すように５１．２％であった。【００８８】
そして実施例１では、三糖類以上（ＤＰ３＋）を分離する分離運転を行なった。この場合、三糖類以上（ＤＰ３＋）は、Ｒ画分として分離することができる。また溶離液として脱塩水を用いた。さらに分離剤として、三菱ケミカル株式会社製の工業クロマト分離用陽イオン交換樹脂であるＵＢＫ５３０を使用し、これを充填部１０である４本のカラムに充填した。この分離剤は、Ｎａ型強酸性陽イオン交換樹脂である。このときカラムは、内径２９．４ｍｍであり、分離剤を１４９２ｍｌ充填したところ、層高が、５５０ｍｍとなった。【００８９】
そして被分離液および溶離液の温度を６５℃、通液時の空間速度（ＳＶ）を０．５ｍｉｎ-1とした。また１Ｌ樹脂当たりの処理量を５８．６ｍｌとし、溶離液／被分離液を体積比で２．５３として通液を行なった。またＰ画分とＲ画分の抜き出し比（Ｐ画分／Ｒ画分）を０．９８とした。なお実施例１では、三糖類以上（ＤＰ３＋）の分離を目的とした。【００９０】
このとき（１）下向供給抜出工程では、被分離液の供給量を３２．４ｍｌとし、またＰ画分の抜き出し量を５５．４ｍｌとし、Ｒ画分の抜き出し量を１５．１ｍｌとした。
また（３）上向供給抜出工程では、溶離液の供給量を９．６ｍｌとした。
さらに（４）分離循環工程では、循環量を１５８．３ｍｌとした。【００９１】
（実施例２）
実施例２では、図１に示すクロマト分離装置１を用い、第２の実施形態による方法で、分離運転を行なった。このとき（１）下向供給抜出工程および（３）上向供給抜出工程の分離運転条件は、実施例１と同様とした。また（４）分離循環工程の循環量は、実施例１に対し３．０ｍｌ減らして、１５５．３ｍｌとし、（２）調整循環工程の循環量を３．０ｍｌとした。これにより１サイクル中の循環量の総量は、実施例１と同じとしている。【００９２】
（比較例１）
比較例１では、図１に示すクロマト分離装置１を用い、（１）下向供給抜出工程および（４）分離循環工程を行ない、（２）調整循環工程および（３）上向供給抜出工程は行なわないで、分離運転を行なった。このときの分離運転条件は、表３に示すようにした。【００９３】
[結果]
結果について表３に示す。
実施例１、実施例２および比較例１を対比すると、分離液（Ｒ画分）について、単糖類（ＤＰ１）、二糖類（ＤＰ２）、および三糖類以上（ＤＰ３＋）のそれぞれの成分比は、重量比でほぼ同じとなった。またこれらの成分全体の濃度もほぼ同じとなった。
また実施例１および実施例２と比較例１とを対比すると、実施例１および実施例２の三糖類以上（ＤＰ３＋）の純度および回収率は、比較例１のそれと比較してほぼ同等となった。これにより、従来の改良型擬似移動床法と比較して各成分の純度・回収率で同等の性能を得ながら、分離剤の圧密化を緩和することができるクロマト分離方法を提供できることがわかる。
【符号の説明】
【００９４】
１…クロマト分離装置、１０（１１、１２、１３、１４）…充填部、２０（２１、２２、２３、２４）…供給部、３０（３１、３２、３３、３４）…抜出部、４０…切換部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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