CPC 기술을 사용한 확장 가능한 

액체 크로마토그래피


로타크롬은 산업용 원심분리 크로마토그래피(iCPC)라는 혁신적인 전처리 정제 방법을 개발했습니다. 이 새로운 시스템은 정밀 분자 분리를 달성하기 위해 실리카겔과 같은 고체 고정상을 사용하지 않으며 수율과 순도 측면에서 기존의 액체 크로마토그래피 기술보다 월등히 우수합니다. 또한 iCPC 플랫폼은 다양한 정제 과제에 대한 다운스트림 방법 개발과 관련된 비용과 단계 수를 획기적으로 줄였습니다.


정제, 분리 및 추출 공정에 사용되는 고액 크로마토그래피 방법은 효과적이며 화학 제조 산업 전반에 걸쳐 널리 사용되고 있습니다. 그러나 이러한 방법은 사용 가능한 용매와 고정상이 제한되어 있고, 폐기되는 물질로 인해 높은 비용이 발생하며, 산업 규모로 확장할 때 성능이 빠르게 저하됩니다. 역전류 분배(CCD)와 같은 다른 액체-액체 기술은 소규모 

실험실이나 파일럿 규모의 애플리케이션에는 빠르고 효과적이지만, 대량으로 확장할 경우 생산 시간이 기하급수적으로 증가합니다.


원심분리 크로마토그래피(CPC) 기술의 혁신으로 이전에는 간과되었던 이 방법이 기존 조제 화학 기술을 대체하거나 보완할 수 있는 대안으로 대중의 주목을 받게 되었습니다. 

당사는 고객의 비즈니스 요구 사항을 충족하는 다양한 솔루션을 제공하며, rCPC 및 iCPC 플랫폼의 핵심인 당사의 독보적인 CPC 기술을 통해 고객의 성과를 향상시킬 수 있도록 지원합니다.

산업용 규모 iCPC



iCPC 플랫폼은 세계에서 가장 큰 상용 CPC 기기입니다. 연속 배치 작업 모드에서 산업 규모의 정제 프로젝트를 위해 설계된 이 플랫폼은 한 달에 최대 수백 킬로그램의 원유 입력 물질을 처리할 수 있는 용량을 갖춘 시중에서 가장 비용 효율적인 산업 규모의 크로마토그래피 플랫폼입니다.


iCPC는 rCPC와 동일한 상대 부하 및 분해능을 유지하며 산업 환경에서 작동하도록 설계되었습니다. PLC(프로그래머블 로직 컨트롤러) 장치로 제어할 수 있어 시스템을 미세 조정하거나 여러 장치와 조율할 수 있습니다. 요청에 따라 iCPC를 독립형 계측기로 구매하거나 클러스터로 구성하거나 완전히 통합된 용매 처리 시스템으로 확장할 수 있습니다.

파일럿 규모의 rCPC



실험실 환경 내에서 파일럿 규모의 정제 작업을 위해 설계된 rCPC는 중소규모 배치, 연구 캠페인 및 연속 배치 생산에 이상적입니다. 산업 규모의 정제 장치와 함께 라인 정제 플랫폼으로 활용하면 분리 작업을 직교적으로 실행할 수 있습니다. 규제 또는 응용 분야 설계 요구 사항을 충족하기 위해 고객이 필요로 하는 대로 맞춤형 수정을 통해 rCPC 시스템을 정확하게 조정할 수 있습니다. 파일럿 규모의 솔루션인 rCPC는 뛰어난 처리량, 순도 및 수율을 제공하면서도 비용 효율성이 뛰어납니다.

기존 크로마토그래피 기술을 보완하는 크로마토그래피 기법


다른 크로마토그래피 설계는 고해상도 출력이 가능하지만 비용이 급격히 증가합니다. 또한 다른 방법에 필요한 고급 장비는 파손에 매우 민감하고 용매의 가용성이 제한적입니다.


CPC 기술의 강점은 다른 방법과 비교할 때 견고하다는 점입니다. 내구성과 신뢰성이 뛰어난 설계로 산업 규모의 정제를 제한하는 다른 방법의 압력 장벽을 통과할 수 있습니다.


한 가지 방법에만 의존하는 것이 아니라 다른 방법의 절차에 쉽게 적응할 수 있습니다. 비유하자면, 전통적인 방법은 칼이고 CPC는 도끼라고 생각할 수 있습니다. 정밀하게 절단할 때는 칼이 더 효과적이지만, 가구를 만들기 위해 나무를 자르는 것과 같은 일부 응용 분야에서는 도끼가 더 효과적인 도구가 될 수 있습니다. 그러나 많은 양의 나무를 자른 후에는 미세한 칼날이 세부적인 부분을 조각하는 데 더 적합합니다.


마찬가지로 CPC는 기존 크로마토그래피 방법이 작업을 완료하기 전에 샘플을 업스트림에서 효과적으로 준비하므로 대량의 샘플을 처음부터 끝까지 정제하기 위해 고비용의 느린 크로마토그래피에만 의존할 필요가 없으므로 비용과 시간을 절감할 수 있습니다. 비오메리으의 CPC 플랫폼은 강력한 크로마토그래피로 비용을 절감하고 제품 개발을 간소화하며 처리량을 증가시킵니다.


CPC 기술은 대부분 정제 또는 분리 단계를 포함하므로 광범위한 화학 제품 생산에 사용할 수 있습니다. 효과적인 방법을 개발하기 위해서는 다른 기술보다 더 많은 단계가 필요하지만, 효율성과 유연성 측면에서 다른 방법보다 뛰어난 CPC의 장점은 충분히 가치가 있습니다. 이러한 수준의 자유도 덕분에 용매를 정밀하게 조정하여 매우 효율적이고 선택적인 결과물을 얻을 수 있습니다.

단순히 고립된 장비만 판매하는 것이 아니라 고객의 전체 공정을 평가하여 제품에 가장 적합한 배치를 찾습니다. CPC는 다양한 다운스트림 추출, 증류, 증발 또는 결정화 기술에서 호환됩니다. 예를 들어, 올리브 오일 생리 활성 성분 회수에 CPC 기술을 결합하면 순도를 높이고 생산성을 높일 수 있습니다. 평형 제한 가수분해 애플리케이션에 CPC를 통합하여 화학 반응 및 분리 단계를 결합하면 제조 시간뿐만 아니라 용매 및 에너지 비용도 줄일 수 있습니다.


새로운 장비를 제공할 뿐만 아니라 처음부터 끝까지 설계 및 컨설팅 서비스를 제공하며, 시장에서 가장 비용 효율적인 정제 솔루션을 제공한다는 자부심을 가지고 있습니다.


압박감 속에서도 효과적


경쟁사의 CPC 분리 기술은 생산량 증가에 따른 압력 상승으로 인해 한계가 있습니다. 특히 고점도 용매 시스템을 사용할 때 특정 유량 이상에서는 이러한 기술이 최대 허용 작동 압력에 도달하여 시스템이 더 높은 유량을 전달할 수 없게 되어 압력 정체가 발생하고 부정적인 결과 없이 더 이상의 볼륨 확장을 방지할 수 없습니다. 하지만 우리 시스템은 압력 장벽을 극복할 수 있습니다. 사실, 우리는 아직 압력 장벽에 도달하지도 못했습니다.


또한 70~80바의 낮은 압력에서 더 높은 유량을 위해 원심 분리 시스템을 최적화하여 분당 2리터 이상의 유량을 처리할 수 있습니다. 최대 120bar의 고압에서 작동할 수 있어 경쟁사의 분취 크로마토그래피 기술보다 더 효율적으로 분리하고 더 높은 분해능을 달성할 수 있습니다.


최소 압력에 최적화된 셀 설계 외에도 CPC 기술은 우수한 고정상 유지력을 제공하여 다른 전처리 방법에 비해 적재성을 더욱 높이고 운영 비용을 절감합니다.


경쟁사의 CPC 분리 기술은 생산량 증가에 따른 압력 상승으로 인해 한계가 있습니다. 특히 고점도 용매 시스템을 사용할 때 특정 유량 이상에서는 이러한 기술이 최대 허용 작동 압력에 도달하여 시스템이 더 높은 유량을 전달할 수 없게 되어 압력 정체가 발생하고 부정적인 결과 없이 더 이상의 볼륨 확장을 방지할 수 없습니다. 하지만 우리 시스템은 압력 장벽을 극복할 수 있습니다. 사실, 우리는 아직 압력 장벽에 도달하지도 못했습니다.


또한 70~80바의 낮은 압력에서 더 높은 유량을 위해 원심 분리 시스템을 최적화하여 분당 2리터 이상의 유량을 처리할 수 있습니다. 최대 120bar의 고압에서 작동할 수 있어 경쟁사의 분취 크로마토그래피 기술보다 더 효율적으로 분리하고 더 높은 분해능을 달성할 수 있습니다.


최소 압력에 최적화된 셀 설계 외에도 CPC 기술은 우수한 고정상 유지력을 제공하여 다른 전처리 방법에 비해 적재성을 더욱 높이고 운영 비용을 절감합니다.


실리카 불필요


고액 크로마토그래피 기술은 일반적으로 극성 요구 사항으로 인해 고정상에 대한 선택이 제한되어 있으며 일반적으로 컬럼을 실리카겔 패킹으로 채웁니다. 실행할 때마다 고정상이 입자를 흡착하고 컬럼을 포화시키면서 효율이 감소하므로 잠재적인 오염을 관리하면서 세척 또는 폐기해야 합니다.


또한 실리카겔은 잘못된 컬럼 패킹으로 인한 에어 포켓과 같은 문제를 일으켜 전반적인 성능에 영향을 미칠 수 있습니다. 기존 컬럼은 쉽게 확장되지 않으며, 컬럼이 커질수록 더 높은 건물이 필요하기 때문에 산업 규모의 작업에는 실현 불가능한 컬럼 크기가 필요합니다.


또한 이성질체 성분 분리를 목표로 하는 기술에 사용되는 고체 고정상은 사용자에게 막대한 비용 부담을 안겨줍니다. 이 때문에 연구자들은 업스트림 공정 개발 단계에서 크로마토그래피의 필요성을 최대한 없애려고 노력합니다. CPC와 같은 대체 크로마토그래피 기법은 특정 고체 고정상을 사용하지 않고도 이성질체 분리를 맞춤화할 수 있는 새로운 가능성을 열어주기 때문에 유연성을 제공합니다.


액체-액체 기술은 더 많은 용매 시스템 옵션을 허용하고 물질 보존 및 재사용 가능성이 더 높습니다. 두 가지 비혼화성 액체를 사용하면 비가역적 흡착이 없기 때문에 전체 고정상 회수가 가능하여 실리카겔 공급 비용을 절감할 수 있습니다.

Other Preparatory Techniques


CPC가 시중에 나와 있는 다른 액체 크로마토그래피 기술을 완전히 대체하는 것은 아니지만, 특정 응용 분야에서 한 방법이 다른 방법보다 더 실용적일 수 있는 주요 차이점이 있습니다. 고성능 액체 크로마토그래피(HPLC)는 고체 흡착 물질에 의존하며 더 높은 분해능을 제공하지만, CPC 기술은 용매 시스템을 최적화하고 더 높은 피크 분리를 달성하는 데 훨씬 더 유연합니다. 초임계 유체 크로마토그래피는 비용이 많이 들며 고부가가치 물질 생산에만 가치가 있습니다. 플래시 크로마토그래피는 훨씬 짧은 시간 내에 분리가 이루어지는 기존의 컬럼 크로마토그래피와 유사합니다. 빠른 방법이지만 CPC만큼 확장성이 뛰어나지 않습니다.


원심 분리 크로마토그래피에 대해 자세히 알아보기


전통적인 액체 크로마토그래피에서 분리는 각각 이동상과 고정상으로 알려진 두 가지 비혼화성 액체 사이에서 이루어집니다. 분리 정도는 분자가 시스템을 통과하는 속도에 영향을 미치는 시료 성분의 다양한 분할 계수에 의해 결정됩니다.


iCPC 셀은 액체 고정상으로 채워진 대형 로터에 부착된 후 강한 원심력에 의해 고정됩니다. 이동상이 작은 물방울의 형태로 고정상을 통과할 때 넓은 표면적은 상 간의 질량 전달을 최적화합니다. 정제 프로세스가 끝나면 자동 분획 수집기가 프로그램 설정에 따라 선택된 모든 분획을 유지합니다.


당사의 CPC 기술은 세 가지 주요 분리 작업을 위한 실행 가능한 솔루션입니다:


분리: 관심 화합물을 분리 대상으로 삼고 매트릭스는 폐기합니다.

정제: 매트릭스 화합물이 분리 대상이 되고 다른 화합물은 버려집니다.

분리: 매트릭스는 종종 사전 처리되며 서로 분리된 후 수집되는 제한된 수의 목표 화합물을 포함합니다.

개선된 설계로 처리량 이점 제공


당사의 설계는 원통형 챔버가 제공하는 공간을 활용하고 원심력을 사용하여 정지상을 유지합니다. 대구경 실린더는 특허받은 고유한 치수와 구조 덕분에 제조가 용이하고 선형 확장성을 제공합니다. 개별 추출 셀은 성능에 영향을 미치지 않는 방식으로 확장되므로 성능에 영향을 미치지 않고 추출 셀을 10~100밀리미터까지 확장할 수 있으며 분당 밀리리터에서 분당 수 리터까지 유량을 증가시킬 수 있습니다.


셀 설계의 다른 장점은 다음과 같습니다:


포트폴리오 구성원 간의 직접적이고 쉬운 확장성.

유지보수 및 세척이 용이한 접근 가능한 셀 및 로터 환경.

편의를 위한 맞춤형 세척 절차(CIP).

용출액 역혼합 감소.

추출 셀 이외의 디자인도 개선했습니다. 당사의 주입 플러그는 이동상을 고정상으로 안정적으로 액적 분산시킬 수 있도록 개선되었습니다. 또한 수거 플러그는 용매 유지력을 높여 동일한 컬럼 크기에서 로딩 용량과 크로마토그래피 분해능을 20%까지 증가시킵니다.


예측 소프트웨어로 한계를 뛰어넘다


저희는 전산 유체 역학(CFD) 소프트웨어로 최고 성능의 CPC 셀을 설계했습니다. 수천 번의 시뮬레이션을 통해 기존 셀 설계의 단점을 발견하고 iCPC의 탁월한 부하 용량과 

확장성을 강조했습니다.


발견한 내용은 다음과 같습니다:


 평면 셀 내부의 액체 순환 운동이 역혼합을 유도합니다.

 표면적이 적은 짧은 셀은 분리가 일어날 수 있는 공간을 더 적게 제공합니다.

 기존 시스템으로 생산을 확장할 때 유체 역학이 변화합니다.

 유체 역학이 나빠지면 고정상 유지와 이론적 플레이트 번호가 낮아집니다.

 당사의 셀 설계는 평면 셀에서 발견되는 문제를 해결합니다. 셀 내부의 표면적이 증가하여 분리를 위한 공간이 더 넓어졌습니다. 또한 평면형 셀 형태가 아닌 원통형 컬럼을 사용하므로 역혼합이 줄어듭니다. 독특한 셀 설계로 유체 역학이 개선되어 효율성을 유지하면서 생산을 확장할 수 있습니다. 또한 최적화된 유체 역학은 고정상 유지 및 플레이트 수를 증가시켜 산업 규모의 공정에 높은 적재성과 생산성을 제공합니다.




로타크롬 테크놀로지와 함께 새로운 여정을 시작해 보시려면 당사에 문의해 주시기 바랍니다.