DE102024117892A1 - Chromatography system - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung beschreibt eine Chromatographie-Anlage umfassend eine erste Pumpe, die mit einem Flüssigkeitsreservoir für ein erstes Fluid verbindbar oder verbunden ist, und eine zweite Pumpe, die mit einem Flüssigkeitsreservoir für ein zweites Fluid verbindbar oder verbunden ist, wobei die Pumpenauslassleitungen der ersten Pumpe und der zweiten Pumpe mit einem Verbindungsstück verbunden sind und nach diesem Verbindungsstück in Flussrichtung gesehen eine Chromatographiesäule vorgesehen ist und in Flussrichtung gesehen vor der Chromatographiesäule eine Zugabeeinheit vorgesehen ist, wobei die Zugabeeinheit eine Probenschleife und ein Injektionsventil umfasst, wobei das Injektionsventil zumindest zwei Probenschleifen-Ports sowie zwei Hochdruck-Ports für das Zuführen und Abführen von unter hohem Druck stehendem Fluid aufweist sowie zwei Probebeladungsports für das Beladen der Probenschleife aufweist, wobei die Probenschleife mit den zwei Probenschleifen-Ports des Injektionsventils verbindbar oder verbunden ist, und eine dritte Pumpe vorgesehen ist, deren Auslassleitung mit einem Hochdruck-Port des Injektionsventils verbunden ist und die Einlassleitung der dritten Pumpe über ein Pumpenzuleitungsschaltventil schaltbar ist, wobei in einer ersten Schaltstellung des Pumpenzuleitungsschaltventils die Einlassleitung der dritten Pumpe mit einem Flüssigkeitsreservoir für ein drittes Fluid verbindbar ist und in einer zweiten Schaltstellung des Pumpenzuleitungsschaltventils die Einlassleitung der dritten Pumpe mit einem Probebeladungsport der Zugabeeinheit verbindbar ist.Weiterhin beschreibt die vorliegende Erfindung ein Chromatographieverfahren, bei dem die Anlage eingesetzt wird, sowie ein Umwandlungskit zum Umbau einer Hochleistungs-Flüssig-Chromatographie- Anlage zu einer Chromatographie-Anlage für eine überkritische Flüssigkeitschromatographie.The present invention describes a chromatography system comprising a first pump, which is connectable to or connected with a liquid reservoir for a first fluid, and a second pump, which is connectable to or connected with a liquid reservoir for a second fluid, wherein the pump outlet lines of the first pump and the second pump are connected by a connector, and a chromatography column is provided downstream of this connector in the direction of flow, and an injection unit is provided upstream of the chromatography column in the direction of flow, wherein the injection unit comprises a sample loop and an injection valve, wherein the injection valve has at least two sample loop ports and two high-pressure ports for supplying and discharging high-pressure fluid, as well as two sample loading ports for loading the sample loop, wherein the sample loop is connectable to or connected with the two sample loop ports of the injection valve, and a third pump is provided, the outlet line of which is connected to a high-pressure port of the injection valve and the inlet line of the third pump is connected via a The pump supply line switching valve is switchable, wherein in a first switching position of the pump supply line switching valve the inlet line of the third pump can be connected to a liquid reservoir for a third fluid, and in a second switching position of the pump supply line switching valve the inlet line of the third pump can be connected to a sample loading port of the addition unit. Furthermore, the present invention describes a chromatography process in which the system is used, as well as a conversion kit for converting a high-performance liquid chromatography system into a chromatography system for supercritical liquid chromatography.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Chromatographie-Anlage sowie ein Chromatographie-Verfahren.The present invention relates to a chromatography system and a chromatography process.
Chromatographische Techniken sind wichtige Werkzeuge zur Identifizierung und Trennung komplexer Proben. Das Grundprinzip, das chromatographischen Techniken zugrunde liegt, ist die Trennung eines Gemischs in einzelne Komponenten, indem man die Mischung in einem sich bewegenden Fluid durch ein retentives Medium transportiert. Das sich bewegende Fluid wird typischerweise als die mobile Phase bezeichnet und das retentive Medium wird typischerweise als die stationäre Phase bezeichnet. Die Trennung der verschiedenen Konstituenten der Gemische basiert auf einer unterschiedlichen Verteilung zwischen der mobilen und stationären Phase. Unterschiede im Verteilungskoeffizienten der Komponenten führen zu unterschiedlicher Retention an der stationären Phase, was zur Trennung führt.Chromatographic techniques are important tools for identifying and separating complex samples. The fundamental principle underlying chromatographic techniques is the separation of a mixture into its individual components by transporting the mixture in a moving fluid through a retentive medium. The moving fluid is typically referred to as the mobile phase, and the retentive medium is typically referred to as the stationary phase. The separation of the different constituents of the mixture is based on their differing distributions between the mobile and stationary phases. Differences in the partition coefficients of the components lead to different retention rates at the stationary phase, resulting in separation.
Fortgeschrittene und inzwischen gut etablierte Chromatographie-Verfahren sind unter anderem die Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC) und die überkritische Flüssigkeitschromatographie (SFC, Supercritical Fluid Chromatography).Advanced and now well-established chromatography methods include high-performance liquid chromatography (HPLC) and supercritical fluid chromatography (SFC).
Die zweckmäßige Auftragung der Probe auf die Chromatographiesäule ist für alle Techniken, insbesondere jedoch bei der HPLC und der SFC ein wesentlicher Schritt, um eine gute und zuverlässige Auftrennung zu bewirken.Properly applying the sample to the chromatography column is an essential step for all techniques, but especially for HPLC and SFC, to achieve good and reliable separation.
In der HPLC muss eine zu untersuchende Probe in einen Hochdruck-Flüssigkeitsstrom eingespeist werden, wobei dieser nur so kurz wie möglich unterbrochen werden darf. Für diesen Zweck werden Hochdruck-Injektionsventile verwendet, die eine nahezu unterbrechungsfreie Umschaltung des Flüssigkeitsstroms ermöglichen. Diese Problematik wird beispielsweise in der Druckschrift
Durch eine überkritische Flüssigkeitschromatographie (SFC, Supercritical Fluid Chromatography) können viele Vorteile erzielt werden, so dass verschiedene Substanzen besonders einfach und zuverlässig getrennt, chemisch analysiert, identifiziert und quantifiziert werden können. Bei Verwendung von Kohlendioxid (CO2) als Flüssigkeit in SFC-Anwendungen wird die Extraktion der Substanzen im Allgemeinen oberhalb der kritischen Temperatur von 31 ° C und oberhalb eines kritischen Drucks von 74 bar durchgeführt.Supercritical fluid chromatography (SFC) offers numerous advantages, enabling the simple and reliable separation, chemical analysis, identification, and quantification of various substances. When using carbon dioxide ( CO₂ ) as the liquid in SFC applications, substance extraction is generally performed above a critical temperature of 31°C and a critical pressure of 74 bar.
Um CO2 oder ein CO2-Gemisch in einem flüssigen Zustand innerhalb einer Chromatographiesäule zu halten, muss das gesamte Chromatographiesystem auf einem vorgegebenen Druckniveau gehalten werden. Zu diesem Zweck ist stromabwärts der Chromatographiesäule und stromabwärts eines jeweiligen Detektors typischerweise ein Rückdruckregler vorgesehen, um den Druck innerhalb des Chromatographiesystems auf einem vorgegebenen Niveau zu halten.To keep CO₂ or a CO₂ mixture in a liquid state within a chromatography column, the entire chromatography system must be maintained at a predetermined pressure level. For this purpose, a backpressure regulator is typically provided downstream of the chromatography column and downstream of each detector to maintain the pressure within the chromatography system at a predetermined level.
Hierdurch sind jedoch Probleme mit der Probeneinbringung verknüpft. Diese werden beispielsweise in den Druckschriften
Die bekannten HPLC- und SFC-Verfahren werden seit längerem sowohl für analytische als auch präparative Zwecke eingesetzt, wobei entsprechende Anlagen kommerziell erhältlich sind. Es ist jedoch ein allgemeines Bestreben, die Eigenschaften dieser Anlagen und Verfahren zu verbessern.The well-established HPLC and SFC methods have long been used for both analytical and preparative purposes, and the corresponding equipment is commercially available. However, there is a general desire to improve the characteristics of these systems and methods.
So besteht insbesondere ein Interesse daran die Reinheit der aufgetrennten bzw. aufgereinigten Substanzen zu erhöhen. Ferner sollte der durch die Aufreinigung verursachte Verlust an zu trennenden oder aufzureinigenden Substanzen möglichst gering sein. Weiterhin sollten die Chromatographie-Anlage oder das Chromatographie-Verfahren in der Lage sein, innerhalb kurzer Zeit aufeinander folgende, möglicherweise nicht miteinander verbundene Proben so schnell wie möglich und ohne Kontamination durch frühere Proben zu verarbeiten.There is a particular interest in increasing the purity of the separated or purified substances. Furthermore, the loss of substances to be separated or purified due to the purification process should be minimized. Additionally, the chromatography system or chromatography method should be capable of processing successive, potentially unrelated samples as quickly as possible and without contamination from previous samples.
In Anbetracht des Standes der Technik ist es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Chromatographie-Anlage bereitzustellen, die die zuvor dargelegten Probleme löst. Insbesondere sollte die Anlage zu besonders reinen Produkten führen, die mit einer hohen Ausbeute gewonnen werden. Ferner sollte die Anlage einen hohen Durchsatz aufweisen, wobei in einer zügigen Folge verschiedene Proben aufgetragen und aufgereinigt werden können, ohne dass aufwendige Reinigungszyklen notwendig wären.In view of the prior art, it is therefore an object of the present invention to provide a chromatography system that solves the problems outlined above. In particular, the system should produce exceptionally pure products obtained with a high yield. Furthermore, the system should have a high throughput, enabling the rapid application and purification of various samples without the need for time-consuming purification cycles.
Weiterhin sollten die zu trennenden Substanzen einen möglichst geringen Laufzeitunterschied aufweisen können, ohne dass hierdurch deren Auftrennung in der Anlage zunichte gemacht werden würde. Weiterhin sollte bei einem vorgegebenen Laufzeitunterschied eine möglichst hohe Auftrennung der Chargen durch die Anlage bewirkt werden. Insbesondere sollte die Chromatographie-Anlage eine exzellente Trennung bewirken, so dass durch eine Detektion sehr klare Signale der aufzutrennenden Substanzen erhalten werden.Furthermore, the substances to be separated should have the smallest possible migration time difference without compromising their separation within the system. Additionally, for a given migration time difference, the system should achieve the highest possible separation of the batches. In particular, the chromatography system should provide excellent separation, resulting in very clear signals for the substances being separated.
Eine weitere Aufgabe besteht darin durch eine Chromatographie-Anlage bereitzustellen, die besonders kostengünstig und wartungsarm betrieben und hergestellt werden kann.Another task is to provide a chromatography system that can be operated and manufactured in a particularly cost-effective and low-maintenance manner.
Hierbei sollte die Anlage möglichst einfach und kostengünstig betreibbar sein und zu weiteren Kosten- und Handhabbarkeitsvorteilen führen.The system should be as simple and inexpensive to operate as possible and should lead to further cost and handling advantages.
Ferner sollte die Chromatographie-Anlage bezogen auf den Volumenstrom, mit dem diese betrieben wird, möglichst preiswert sein.Furthermore, the chromatography system should be as inexpensive as possible in relation to the volume flow rate with which it is operated.
Ferner ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Durchführung einer Chromatographie Ziel dieser Erfindung, beim dem eine möglichst hohe Ausbeute an gereinigten Substanzen erzielt werden kann. Hierbei sollten die aufgetrennten Substanzen eine möglichst hohe Reinheit aufweisen. Weiterhin sollte das Verfahren möglichst einfach und kostengünstig durchführbar sein und zu weiteren Kosten- und Handhabbarkeitsvorteilen führen.Furthermore, the aim of this invention is to provide a method for carrying out chromatography that achieves the highest possible yield of purified substances. The separated substances should exhibit the highest possible purity. Furthermore, the method should be as simple and cost-effective as possible, leading to further cost and handling advantages.
Darüber hinaus sollte eine hohe Ausbeute und Reinheit der zu trennenden Substanzen für möglichst unterschiedliche Flüssigkeitsgemische beziehungsweise Gas-Flüssigkeitsgemische erzielbar sein.Furthermore, a high yield and purity of the substances to be separated should be achievable for as many different liquid mixtures or gas-liquid mixtures as possible.
Ferner ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung Komponenten bereitzustellen, die einen möglichst einfachen Umbau einer bekannten HPLC-Anlage zu einer SFC-Anlage ermöglichen. Hierbei sollte auch ein Umbau von präparativen HPLC-Anlagen ermöglicht werden.Furthermore, an object of the present invention is to provide components that enable the simplest possible conversion of a known HPLC system to an SFC system. This should also allow for the conversion of preparative HPLC systems.
Gelöst werden diese sowie weitere nicht explizit genannte Aufgaben, die jedoch aus den hierin einleitend diskutierten Zusammenhängen ohne weiteres ableitbar oder erschließbar sind, durch eine Chromatographie-Anlage mit allen Merkmalen des Patentanspruchs 1.These and other tasks not explicitly mentioned, which can nevertheless be readily derived or deduced from the contexts discussed in the introduction herein, are solved by a chromatography system with all the features of claim 1.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist dementsprechend eine Chromatographie-Anlage umfassend eine erste Pumpe, die mit einem Flüssigkeitsreservoir für ein erstes Fluid verbindbar oder verbunden ist, und eine zweite Pumpe, die mit einem Flüssigkeitsreservoir für ein zweites Fluid verbindbar oder verbunden ist, wobei die Pumpenauslassleitungen der ersten Pumpe und der zweiten Pumpe mit einem Verbindungsstück verbunden sind und nach diesem Verbindungsstück in Flussrichtung gesehen eine Chromatographiesäule vorgesehen ist und in Flussrichtung gesehen vor der Chromatographiesäule eine Zugabeeinheit vorgesehen ist,
die dadurch gekennzeichnet ist, dass
die Zugabeeinheit eine Probenschleife und ein Injektionsventil umfasst, wobei das Injektionsventil zumindest zwei Probenschleifen-Ports sowie zwei Hochdruck-Ports für das Zuführen und Abführen von unter hohem Druck stehendem Fluid aufweist sowie zwei Probebeladungsports für das Beladen der Probenschleife aufweist, wobei die Probenschleife mit den zwei Probenschleifen-Ports des Injektionsventils verbindbar oder verbunden ist, und eine dritte Pumpe vorgesehen ist, deren Auslassleitung mit einem Hochdruck-Port des Injektionsventils verbunden ist und die Einlassleitung der dritten Pumpe über ein Pumpenzuleitungsschaltventil schaltbar ist, wobei in einer ersten Schaltstellung des Pumpenzuleitungsschaltventils die Einlassleitung der dritten Pumpe mit einem Flüssigkeitsreservoir für ein drittes Fluid verbindbar oder verbunden ist und in einer zweiten Schaltstellung des Pumpenzuleitungsschaltventils die Einlassleitung der dritten Pumpe mit einem Probebeladungsport der Zugabeeinheit verbindbar oder verbunden ist.The present invention accordingly relates to a chromatography system comprising a first pump which is connectable to or connected with a liquid reservoir for a first fluid, and a second pump which is connectable to or connected with a liquid reservoir for a second fluid, wherein the pump outlet lines of the first pump and the second pump are connected with a connecting piece and a chromatography column is provided downstream of this connecting piece in the direction of flow and an injection unit is provided upstream of the chromatography column in the direction of flow.
which is characterized by the fact that
The addition unit comprises a sample loop and an injection valve, wherein the injection valve has at least two sample loop ports and two high-pressure ports for supplying and discharging high-pressure fluid, as well as two sample loading ports for loading the sample loop, wherein the sample loop is connectable to or connected to the two sample loop ports of the injection valve, and a third pump is provided, the outlet line of which is connected to a high-pressure port of the injection valve and the inlet line of the third pump is switchable via a pump inlet switching valve, wherein in a first switching position of the pump inlet switching valve the inlet line of the third pump is connectable to or connected to a liquid reservoir for a third fluid and in a second switching position of the pump inlet switching valve the inlet line of the third pump is connectable to or connected to a sample loading port of the addition unit.
Durch die vorliegende Erfindung wird insbesondere bewirkt, dass besonders reine Produkte erhalten werden, die mit einer hohen Ausbeute gewonnen werden. Ferner weist die Anlage einen hohen Durchsatz auf, wobei in einer zügigen Folge verschiedene Proben aufgetragen und aufgereinigt werden können, ohne dass aufwendige Zyklen zur Reinigung und/oder zum Äquilibrieren der Chromatographiesäure notwendig wären. Insbesondere steigt die Reproduzierbarkeit von Zyklen zur Reinigung und/oder Auftrennung von Probenzusammensetzungen stark an, so dass die Peaks mit einer verbesserten Genauigkeit vorhergesagt werden können.The present invention particularly enables the production of exceptionally pure products with high yields. Furthermore, the system offers high throughput, allowing for the rapid application and purification of various samples without the need for time-consuming cycles for purification and/or equilibration of the chromatographic acid. In particular, the reproducibility of cycles for purification and/or separation of sample compositions is significantly increased, enabling peak prediction with improved accuracy.
Insbesondere im Vergleich mit anderen Chromatographie-Anlagen gelingt eine Verbesserung dahingehend, dass bei einem vorgegebenen Laufzeitunterschied eine sehr hohe Auftrennung der Chargen durch die Chromatographie-Anlage bewirkt werden kann. Weiterhin kann bei einem relativ geringen Laufzeitunterschied der zu trennenden Substanzen, eine sehr gute Auftrennung in der Chromatographie-Anlage bewirkt werden. Insbesondere werden sehr schmale Signale der aufzutrennenden Substanzen bei einer Detektion erhalten.In particular, compared to other chromatography systems, this system offers an improvement in that it can achieve very high batch separation even with a given migration time difference. Furthermore, very good separation can be achieved with a relatively small migration time difference between the substances to be separated. In particular, very narrow signals are obtained for the substances being separated during detection.
Hierbei können auch sehr einfach konstruierte Pumpen eingesetzt werden, so dass weitere Investitionskostenvorteile erzielt werden. Dies gilt insbesondere für die erste und die zweite der zuvor dargelegten Pumpen.Even very simply designed pumps can be used, resulting in further investment cost advantages. This applies particularly to the first and second of the pumps described above.
Ferner werden sehr gute Ergebnisse auch bei Chromatographieverfahren erzielt, bei denen die Anlage mit einem Gradienten betrieben wird. Darüber hinaus kann ein SFC-Verfahren auch bei sehr unterschiedlichen Volumenströmen des Aerosols durchgeführt werden, ohne dass die wirtschaftlichen Vorteile stark beeinträchtigt werden würden.Furthermore, very good results are also achieved with chromatography methods where the system is operated with a gradient. In addition, an SFC process can be carried out even with very different aerosol flow rates without significantly impairing the economic advantages.
Ferner können durch das vorliegende Verfahren sowie die Chromatographie-Anlage zur Durchführung eines Verfahrens, die Komplexität und die Kosten der technischen Ausrüstung reduziert werden, die für die Einrichtung der SFC-Analyse erforderlich ist. Hierbei können auch HPLC-Anlagen umgebaut werden, die für einen präparativen Einsatz vorgesehen sind.Furthermore, the present method and the chromatography system used to carry out the procedure can reduce the complexity and cost of the technical equipment required for setting up SFC analysis. This also allows for the conversion of HPLC systems intended for preparative use.
Das erfindungsgemäße Chromatographie-Anlage umfasst mindestens zwei Pumpen, eine erste Pumpe und eine zweite Pumpe. Die Art der Pumpen ist für die vorliegende Erfindung unerheblich. So können Drehkolbenpumpen, Kreiselpumpen, Zahnradpumpen und Kolbenpumpen eingesetzt werden. Allerdings ermöglicht die Erfindung den Einsatz von kostengünstigen Kolbenpumpen, die vorzugweise mindestens zwei Kolben umfassen können. Bei Kolbenpumpen mit mindestens zwei Kolben können die zwei Kolben über eine Nockenwelle gesteuert werden. Ferner können die zwei Kolben unabhängig voneinander gesteuert werden, wobei die Steuerung über eine Nockenwelle vielfach kostengünstiger ist und für die Zwecke der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann. Vorzugsweise ist die erste Pumpe und/oder die zweite Pumpe als Kolbenpumpe ausgestaltet ist, wobei der Pumpenkopf bevorzugt kühlbar ist. Die Kühlbarkeit des Pumpenkopfs ist insbesondere bei einer Chromatographie-Anlage zweckmäßig, die als SFC-Anlage ausgestaltet ist.The chromatography system according to the invention comprises at least two pumps, a first pump and a second pump. The type of pump is irrelevant for the present invention. Rotary lobe pumps, centrifugal pumps, gear pumps, and piston pumps can be used. However, the invention allows the use of cost-effective piston pumps, which preferably comprise at least two pistons. In piston pumps with at least two pistons, the two pistons can be controlled via a camshaft. Furthermore, the two pistons can be controlled independently of each other, with control via a camshaft being often more cost-effective and suitable for the purposes of the present invention. Preferably, the first pump and/or the second pump is designed as a piston pump, with the pump head preferably being coolable. Cooling the pump head is particularly advantageous in a chromatography system designed as an SFC system.
Die vorliegende Erfindung bewirkt besonders überraschend, dass auch mit kostengünstigen Pumpen hervorragende Trennleistungen erzielbar sind.The present invention makes it particularly surprising that excellent separation performance can be achieved even with cost-effective pumps.
Die erste Pumpe ist mit einem Flüssigkeitsreservoir für ein erstes Fluid verbindbar oder verbunden, und eine zweite Pumpe ist mit einem Flüssigkeitsreservoir für ein zweites Fluid verbindbar oder verbunden. Die Art des Flüssigkeitsreservoirs ist nicht in einer besonderen Weise begrenzt, sondern kann nach den spezifischen Anforderungen ausgestaltet werden.The first pump is connectable to, or already connected to, a fluid reservoir for a first fluid, and a second pump is connectable to, or already connected to, a fluid reservoir for a second fluid. The type of fluid reservoir is not specifically limited and can be designed according to the specific requirements.
Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass dem Flüssigkeitsreservoir für ein zweites Fluid und der zweiten Pumpe eine Kühlung für das Fluid vorgesehen ist. Diese Ausführungsform ist insbesondere bei einer Chromatographie-Anlage zweckmäßig, die als SFC-Anlage ausgestaltet ist. Durch diese Ausführungsform kann sichergestellt werden, dass keine oder nur eine geringe Gasbildung eintritt, wobei dieser Punkt insbesondere bei relativ geringem Druck im Reservoir, bei CO2 von 70 bar oder weniger, insbesondere 60 bar oder weniger sinnvoll ist.Preferably, the liquid reservoir for a second fluid and the second pump are provided with a cooling system for the fluid. This embodiment is particularly advantageous in a chromatography system designed as an SFC system. This embodiment ensures that no or only minimal gas formation occurs, which is especially important at relatively low reservoir pressures, such as CO₂ pressures of 70 bar or less, and particularly 60 bar or less.
Die zweite Pumpe kann in einer bevorzugten Ausgestaltung als System zum Pumpen einer kompressiblen Flüssigkeit ausgestaltet sein. Ein bevorzugtes System zum Pumpen einer kompressiblen Flüssigkeit ist aus dem Stand der Technik, beispielsweise der Druckschrift
Die Pumpenauslassleitungen der ersten und der zweiten Pumpe werden in ein Verbindungsstück zusammengeführt und aus diesem Verbindungsstück in eine gemeinsame Auslassleitung ausgeleitet. Nach diesem Verbindungsstück ist in Flussrichtung gesehen eine Chromatographiesäule vorgesehen. Derartige Verbindungsstücke sind als solche bekannt und unterliegen keiner besonderen Begrenzung.The pump outlet lines of the first and second pumps are joined in a connector and routed from this connector into a common outlet line. A chromatography column is installed downstream of this connector, in the direction of flow. Such connectors are well-known and are not subject to any particular limitations.
In Flussrichtung gesehen ist vor der Chromatographiesäule eine Zugabeeinheit vorgesehen. Bevorzugt ist die Zugabeeinheit in Flussrichtung gesehen nach dem Verbindungsstück vorgesehen. Über die Zugabeeinheit wird eine aufzutrennende Probe in die Chromatographie-Anlage eingespeist und auf die Chromatographiesäule aufgetragen. Die Zugabeeinheit umfasst eine Probenschleife und ein Injektionsventil, wobei das Injektionsventil zumindest zwei Probenschleifen-Ports sowie zwei Hochdruck-Ports für das Zuführen und Abführen von unter hohem Druck stehendem Fluid aufweist sowie zwei Probebeladungsports für das Beladen der Probenschleife aufweist.Viewed in the direction of flow, an injection unit is provided upstream of the chromatography column. Preferably, the injection unit is located downstream of the connecting piece. A sample to be separated is fed into the chromatography system via the injection unit and applied to the chromatography column. The injection unit comprises a sample loop and an injection valve, the injection valve having at least two sample loop ports, two high-pressure ports for supplying and discharging high-pressure fluid, and two sample loading ports for loading the sample loop.
Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass das Injektionsventil acht Ports umfasst, wobei zwei Ports als Probenschleifen-Ports, zwei Ports als Hochdruck-Ports für das Zuführen und Abführen von unter hohem Druck stehendem Fluid, zwei Probebeladungsports für das Beladen der Probenschleife und zwei verschlossene Ports aufweist. Durch diese Ausgestaltung können überraschende Vorteile erzielt werden. Dies gilt insbesondere für den Fall, dass Proben über einen langen Zeitraum durch Chromatographie aufgereinigt werden.Preferably, the injection valve may comprise eight ports, with two ports serving as sample loop ports, two ports serving as high-pressure ports for supplying and discharging high-pressure fluid, two sample loading ports for loading the sample loop, and two sealed ports. This configuration offers significant advantages, particularly when samples are purified by chromatography over extended periods.
Besonders bevorzugt kann in einer Ausführungsform, bei der ein Injektionsventil acht Ports eingesetzt wird, vorgesehen sein, dass in einer ersten Schaltstellung des Injektionsventils die zwei Hochdruck-Ports für das Zuführen und Abführen von unter hohem Druck stehendem Fluid miteinander verbunden sind und die zwei Probebeladungsports für das Beladen der Probenschleife mit den zwei Probenschleifen-Ports verbunden sind und die zwei verschlossenen Ports miteinander verbunden sind.Particularly preferably in an embodiment in which an injection valve with eight ports is used, it can be provided that in a first switching position of the injection valve the two high-pressure ports for supplying and discharging fluid under high pressure are connected to each other, and the two sample loading ports for loading the sample loop are connected to the two sample loop ports, and the two closed ports are connected to each other.
Ferner kann in einer Ausführungsform, bei der ein Injektionsventil acht Ports eingesetzt wird, besonders bevorzugt vorgesehen sein, dass in einer zweiten Schaltstellung des Injektionsventils zwei Hochdruck-Ports für das Zuführen und Abführen von unter hohem Druck stehendem Fluid mit den zwei Probenschleifen-Ports verbunden sind und die zwei Probebeladungsports für das Beladen der Probenschleife mit den zwei verschlossenen Ports verbunden sind.Furthermore, in an embodiment in which an injection valve is used with eight ports, It is particularly preferred that in a second switching position of the injection valve two high-pressure ports for supplying and discharging fluid under high pressure are connected to the two sample loop ports and the two sample loading ports for loading the sample loop are connected to the two closed ports.
Die Zugabeeinheit umfasst eine Probenschleife in die eine aufzutrennende Probe eingebracht werden kann, wobei hierzu das Injektionsventil in eine geeignete Schaltstellung überführt wird. Die Probenschleife ist mit den zwei Probenschleifen-Ports mit dem Injektionsventil verbindbar oder verbunden, vorzugsweise verbunden. Die Probenschleife kann vorzugsweise durch einen Unterdruck mit einer Probe beschickt werden, wobei dieser Unterdruck durch die dritte Pumpe erzeugt wird, wie dies nachfolgend dargelegt ist. Das Entladen der Probenschleife erfolgt vorzugsweise über einen Druck der durch die dritte Pumpe erzeugt wird. Das Volumen der Probenschleife kann entsprechend den Bedürfnissen gewählt werden. Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass das Volumen der Probenschleife im Bereich von 0,5 ml bis 30 ml, vorzugsweise im Bereich von 1 ml bis 20 ml, besonders bevorzugt im Bereich von 2,5 ml bis 10 ml aufweist.The addition unit comprises a sample loop into which a sample to be separated can be introduced, whereby the injection valve is switched to a suitable position. The sample loop is connectable to, or preferably connected to, the injection valve via the two sample loop ports. The sample loop can preferably be filled with a sample by means of a vacuum, this vacuum being generated by the third pump, as described below. The sample loop is preferably emptied by means of pressure generated by the third pump. The volume of the sample loop can be selected according to requirements. Preferably, the volume of the sample loop can be in the range of 0.5 ml to 30 ml, more preferably in the range of 1 ml to 20 ml, and particularly preferably in the range of 2.5 ml to 10 ml.
Die Chromatographie-Anlage umfasst eine dritte Pumpe, wobei die Auslassleitung der dritten Pumpe mit einem Hochdruck-Port des Injektionsventils verbunden ist und die Einlassleitung der dritten Pumpe über ein Pumpenzuleitungsschaltventil schaltbar ist.The chromatography system includes a third pump, wherein the outlet line of the third pump is connected to a high-pressure port of the injection valve and the inlet line of the third pump can be switched via a pump supply line switching valve.
In einer ersten Schaltstellung des Pumpenzuleitungsschaltventils ist die Einlassleitung der dritten Pumpe mit einem Flüssigkeitsreservoir für ein drittes Fluid verbindbar oder verbunden und in einer zweiten Schaltstellung des Pumpenzuleitungsschaltventils ist die Einlassleitung der dritten Pumpe mit einem Probebeladungsport der Zugabeeinheit verbindbar oder verbunden.In a first switching position of the pump supply line switching valve, the inlet line of the third pump can be connected to a liquid reservoir for a third fluid, and in a second switching position of the pump supply line switching valve, the inlet line of the third pump can be connected to a sample loading port of the addition unit.
Die Art der dritten Pumpe ist für die vorliegende Erfindung unerheblich, wobei die zuvor dargelegten Pumpentypen eingesetzt werden können. Überraschende Vorteile können dadurch erzielt werden, dass die dritte Pumpe eine Schrittmotorpumpe ist. Durch diese Ausgestaltung kann eine Probe bei sehr geringen Volumenströmen auf die Chromatographiesäule aufgetragen werden, ohne dass Probleme hinsichtlich der Präzision oder der Effizienz auftreten.The type of third pump is irrelevant for the present invention, and the pump types described above can be used. Surprising advantages can be achieved by using a stepper motor pump as the third pump. This design allows a sample to be applied to the chromatography column at very low flow rates without any problems regarding precision or efficiency.
Die Chromatographie-Anlage der vorliegenden Erfindung umfasst ein Pumpenzuleitungsschaltventil und ein Injektionsventil, wie diese zuvor und nachfolgend beschrieben sind. Vorzugsweise sind das Pumpenzuleitungsschaltventil und das Injektionsventil koordiniert schaltbar. Hierdurch wird eine vereinfachte und sichere Steuerung des Injektionsvorgangs erreicht. Zum Beladen der Probenschleife oder zur Zugabe von drittem Lösungsmittel, welches in einer Ausführungsform identisch mit dem ersten Lösungsmittel ist, auf die Chromatographiesäule, sind das Pumpenzuleitungsschaltventil und das Injektionsventil getrennt schaltbar.The chromatography system of the present invention comprises a pump supply control valve and an injection valve, as described above and below. Preferably, the pump supply control valve and the injection valve can be switched in a coordinated manner. This results in simplified and reliable control of the injection process. For loading the sample loop or for adding a third solvent, which in one embodiment is identical to the first solvent, to the chromatography column, the pump supply control valve and the injection valve can be switched separately.
In einer bevorzugten Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass in einer ersten Schaltstellung des Pumpenzuleitungsschaltventils die Einlassleitung der dritten Pumpe mit einem Flüssigkeitsreservoir für ein drittes Fluid verbunden ist und das Injektionsventil der Zugabeeinheit in einer ersten Schaltstellung geschaltet ist, wobei die zwei Hochdruck-Ports für das Zuführen und Abführen von unter hohem Druck stehendem Fluid miteinander verbunden sind und die Probebeladungsports für das Beladen der Probenschleife mit den zwei Probenschleifen-Ports verbunden sind. In dieser ersten Schaltstellung des Injektionsventils der Zugabeeinheit und der ersten Schaltstellung des Pumpenzuleitungsschaltventils wird die Probenschleife nicht über die dritte Pumpe mit einem Fluid be- oder entladen.In a preferred embodiment, it can be provided that in a first switching position of the pump supply line switching valve, the inlet line of the third pump is connected to a liquid reservoir for a third fluid, and the injection valve of the addition unit is switched in a first switching position, wherein the two high-pressure ports for supplying and discharging high-pressure fluid are connected to each other, and the sample loading ports for loading the sample loop are connected to the two sample loop ports. In this first switching position of the injection valve of the addition unit and the first switching position of the pump supply line switching valve, the sample loop is neither loaded nor unloaded with a fluid via the third pump.
Ferner kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass in einer zweiten Schaltstellung des Pumpenzuleitungsschaltventils die Einlassleitung der dritten Pumpe mit einem Probebeladungsport der Zugabeeinheit verbunden ist und das Injektionsventil der Zugabeeinheit in einer ersten Schaltstellung geschaltet ist, wobei die Probebeladungsports für das Beladen der Probenschleife mit den zwei Probenschleifen-Ports verbunden sind. In dieser ersten Schaltstellung des Injektionsventils der Zugabeeinheit und der zweiten Schaltstellung des Pumpenzuleitungsschaltventils wird die Probenschleife über die dritte Pumpe mit einer Probe beladen.Furthermore, it can preferably be provided that in a second switching position of the pump supply line switching valve, the inlet line of the third pump is connected to a sample loading port of the addition unit, and the injection valve of the addition unit is switched in a first switching position, wherein the sample loading ports for loading the sample loop are connected to the two sample loop ports. In this first switching position of the injection valve of the addition unit and the second switching position of the pump supply line switching valve, the sample loop is loaded with a sample via the third pump.
Weiterhin kann bevorzugt vorgesehen sein, dass in einer ersten Schaltstellung des Pumpenzuleitungsschaltventils die Einlassleitung der dritten Pumpe mit einem Flüssigkeitsreservoir für ein drittes Fluid verbunden ist und das Injektionsventil der Zugabeeinheit in einer zweiten Schaltstellung geschaltet ist, wobei die zwei Hochdruck-Ports für das Zuführen und Abführen von unter hohem Druck stehendem Fluid mit den zwei Probenschleifen-Ports verbunden sind. In dieser zweiten Schaltstellung des Injektionsventils der Zugabeeinheit und der ersten Schaltstellung des Pumpenzuleitungsschaltventils wird die Probenschleife über die dritte Pumpe durch die Zuführung eines dritten Fluids entladen, so dass eine Probe auf die Chromatographiesäule aufgetragen wird.Furthermore, it is preferably provided that in a first switching position of the pump supply line switching valve, the inlet line of the third pump is connected to a liquid reservoir for a third fluid, and the injection valve of the addition unit is switched in a second switching position, wherein the two high-pressure ports for supplying and discharging high-pressure fluid are connected to the two sample loop ports. In this second switching position of the injection valve of the addition unit and the first switching position of the pump supply line switching valve, the sample loop is discharged via the third pump by supplying a third fluid, so that a sample is deposited onto the chromatography column.
Bevorzugt kann vorgesehen sein, das Pumpenzuleitungsschaltventil mindestens vier Ports aufweist, wobei ein Port mit der Einlassleitung der dritten Pumpe verbunden ist, ein Port mit einem Probebeladungsport für das Beladen der Probenschleife des Injektionsventils verbunden ist, ein Port mit einem Flüssigkeitsreservoir für ein drittes Fluid verbunden ist und ein Port zum Entspannen dient.Preferably, the pump supply line switching valve may be provided with at least four ports. has one port connected to the inlet line of the third pump, one port connected to a sample loading port for loading the sample loop of the injection valve, one port connected to a fluid reservoir for a third fluid, and one port for depressurization.
Besonders bevorzugt kann vorgesehen sein, dass das Pumpenzuleitungsschaltventil mindestens 6 Ports aufweist, wobei ein Port mit der Einlassleitung der dritten Pumpe verbunden ist, zwei Ports mit zwei Probebeladungsports für das Beladen der Probenschleife des Injektionsventils verbunden sind, ein Port mit einem Flüssigkeitsreservoir für ein drittes Fluid verbunden ist, ein Port mit einem Probenbehälter und/oder einer Probenzuführung verbunden ist und ein Port zum Entspannen dient. Ein Pumpenzuleitungsschaltventil mit mindestens 6 Ports ermöglicht die Verwendung eines Systems zum Spülen einer Probenzuführung. Ein System zum Spülen einer Probenzuführung umfasst üblich ein Flüssigkeitsreservoir für ein Fluid und eine Pumpe zum Spülen, die beispielsweise als Schlauchpumpe ausgestaltet sein kann, wobei auch andere Pumpen verwendet werden können, wie diese hierin dargelegt sind. Das Flüssigkeitsreservoir für ein Fluid kann vorzugsweise ein erstes oder ein drittes Lösungsmittel umfassen, wie diese hierin dargelegt sind.It is particularly preferred that the pump supply line switching valve has at least six ports, wherein one port is connected to the inlet line of the third pump, two ports are connected to two sample loading ports for loading the sample loop of the injection valve, one port is connected to a liquid reservoir for a third fluid, one port is connected to a sample container and/or a sample feeder, and one port serves for pressure relief. A pump supply line switching valve with at least six ports enables the use of a system for flushing a sample feeder. A system for flushing a sample feeder typically comprises a liquid reservoir for a fluid and a pump for flushing, which may, for example, be configured as a peristaltic pump, although other pumps may also be used, as described herein. The liquid reservoir for a fluid may preferably comprise a first or a third solvent, as described herein.
Bei einer Injektion wird durch gepumptes drittes Fluid in der Probenschleife Druck aufgebaut. Bei einem weiteren Beladen der Probenschleife könnte dieser Druck bewirken, dass drittes Fluid, welches sich in der Probenschleife befindet, zumindest teilweise in einen Probenbehälter überführt wird. Dies kann zu einer unerwünschten Verdünnung der sich im Probenbehälter befindlichen Probe führen.During injection, pressure builds up in the sample loop due to the pumped third fluid. If the sample loop is further loaded, this pressure could cause at least some of the third fluid, which is already in the loop, to be transferred into a sample container. This can lead to an undesirable dilution of the sample in the sample container.
In einer weiteren Ausgestaltung kann das Pumpenzuleitungsschaltventil weniger Ports aufweisen, beispielsweise drei Ports, wobei in diesem Fall ein Probebeladungsport des für das Beladen der Probenschleife des Injektionsventils unmittelbar mit einem Probebehälter verbunden sein kann.In a further embodiment, the pump supply switching valve can have fewer ports, for example three ports, in which case a sample loading port for loading the sample loop of the injection valve can be directly connected to a sample container.
Falls das Pumpenzuleitungsschaltventil mindestens 6 Ports aufweist, kann vorgesehen sein, dass in einer ersten Schaltstellung des Pumpenzuleitungsschaltventils die Einlassleitung der dritten Pumpe mit einem Flüssigkeitsreservoir für ein drittes Fluid verbunden ist und ein Port, der mit einem Probebeladungsport für das Beladen der Probenschleife des Injektionsventils verbunden ist, mit dem Port, der zum Entspannen dient, zusammengeschaltet ist. In einer weiteren Ausgestaltung kann hierbei vorgesehen sein, dass in einer zweiten Schaltstellung des Pumpenzuleitungsschaltventils die Einlassleitung der dritten Pumpe mit einem Probebeladungsport der Zugabeeinheit verbunden ist und der Port, der mit einem Probenbehälter verbunden ist, mit einem Port, der mit einem Probebeladungsport für das Beladen der Probenschleife des Injektionsventils verbunden ist, zusammengeschaltet ist.If the pump supply line switching valve has at least 6 ports, it can be provided that in a first switching position of the pump supply line switching valve, the inlet line of the third pump is connected to a liquid reservoir for a third fluid, and a port connected to a sample loading port for loading the sample loop of the injection valve is connected to the port used for pressure relief. In a further embodiment, it can be provided that in a second switching position of the pump supply line switching valve, the inlet line of the third pump is connected to a sample loading port of the addition unit, and the port connected to a sample container is connected to a port connected to a sample loading port for loading the sample loop of the injection valve.
In einer bevorzugten Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass ein zweites Verbindungsstück vorgesehen ist, welches in Flussrichtung gesehen nach dem ersten Verbindungsstück und vor der Chromatographiesäule vorgesehen ist, wobei das zweite Verbindungsstück mit einem Hochdruck-Port für das Zuführen und Abführen von unter hohem Druck stehendem Fluid des Injektionsventils, mit dem ersten Verbindungsstück und der Chromatographiesäule verbunden ist. Vorzugsweise ist zwischen dem Hochdruck-Port für das Zuführen und Abführen von unter hohem Druck stehendem Fluid des Injektionsventils und dem zweiten Verbindungsstück ein Rückschlagventil vorgesehen.In a preferred embodiment, a second connecting piece may be provided, which, viewed in the direction of flow, is located downstream of the first connecting piece and upstream of the chromatography column. This second connecting piece is connected to the first connecting piece and the chromatography column via a high-pressure port for supplying and discharging high-pressure fluid from the injection valve. Preferably, a check valve is provided between the high-pressure port for supplying and discharging high-pressure fluid from the injection valve and the second connecting piece.
Durch die Ausgestaltung einer Chromatographie-Anlage mit einer zuvor dargelegten Zugabeeinheit in Kombination mit einer dritten Pumpe, deren Einlassleitung der dritten Pumpe über ein Pumpenzuleitungsschaltventil schaltbar ist, können überraschende Vorteile hinsichtlich der Leistungsfähigkeit der Chromatographie-Anlage erzielt werden, wie dies zuvor dargelegt ist. Diese Vorteile werden möglicherweise dadurch erzielt, dass die Auftragung der Probe über ein kleines Volumen erfolgen kann. Beispielsweise können relativ hoch konzentrierte Proben in einen Volumenstrom gegeben werden, die über diesen so verdünnt werden, dass kein Präzipitat entsteht. Dies kann beispielsweise über ein drittes Lösungsmittel erfolgen, in welchem sich die Probe sehr gut löst oder über die Einstellung des Volumenstroms, mit dem die Probe in die Anlage eingespeist wird. Darüber hinaus kann das zu durchströmende Volumen beim Auftragen geringgehalten werden. Insbesondere muss die Probe beim Auftragen kein Volumen eines Mischers durchlaufen. Ferner kann die Leitung zwischen Zugabeeinheit beziehungsweise einem zweiten Verbindungsstück und der Chromatographiesäule kurz gehalten werden, so dass eine unerwünschte Diffusion der Probe beim Auftragen minimiert wird.By designing a chromatography system with a previously described addition unit in combination with a third pump, whose inlet line can be switched via a pump inlet control valve, surprising advantages in the performance of the chromatography system can be achieved, as previously explained. These advantages are potentially achieved by enabling the sample application over a small volume. For example, relatively highly concentrated samples can be introduced into a flow that dilutes them sufficiently to prevent precipitate formation. This can be accomplished, for instance, by using a third solvent in which the sample dissolves very well, or by adjusting the flow rate at which the sample is fed into the system. Furthermore, the volume of sample flowing through during application can be minimized. In particular, the sample does not need to pass through the volume of a mixer during application. Additionally, the line between the addition unit or a second connecting piece and the chromatography column can be kept short, thus minimizing unwanted diffusion of the sample during application.
Vorzugsweise ist die Zugabeeinheit über eine Steuerung steuerbar. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann die Chromatographie-Anlage mehrere Probenbehälter umfassen, wobei die Steuerung der Chromatographie-Anlage beziehungsweise der Zugabeeinheit ermöglicht Proben aus den verschiedenen Probenbehälter zu entnehmen und auf die Chromatographiesäule sequentiell aufzutragen. Hierdurch kann eine bevorzugte Chromatographie-Anlage verschiedene Proben über einen längeren Zeitraum aufreinigen und die Fraktionen verschiedener Proben in unterschiedlichen Behälter der Fraktionssammel-Vorrichtung oder des Fraktionssammlers zu sammeln. Beispielsweise kann eine Probenentnahme-Nadel Proben von verschiedenen Probebehältern entnehmen. Hierbei kann es zweckmäßig sein, die Probenentnahme-Nadel und die Leitungen zwischen der Probenentnahme-Nadel und des Ventils an das die Probenentnahme-Nadel angeschlossen ist, zu spülen. Ein System zur Bereitstellung von verschiedenen Proben, welches mehrere Probenbehälter umfasst, so dass der Chromatographie-Anlage verschiedene Proben automatisch zugeführt werden können, wird hierin auch als Probenzuführung bezeichnet. Vorzugsweise kann eine Probenzuführung mit einem System zum Spülen verbunden werden, um die zuvor dargelegte Probennadel zwischen verschiedenen Auftragungen zu reinigen.Preferably, the addition unit is controllable via a control system. In a particularly preferred embodiment of the present invention, the chromatography system can comprise several sample containers, wherein the control system of the chromatography system or the addition unit enables samples to be taken from the different sample containers and applied sequentially to the chromatography column. This allows a preferred chromatography system to purify different samples over a longer period and to separate the fractions of different samples into different containers of the fraction collection system. The device or fraction collector is used to collect samples. For example, a sampling needle can take samples from different sample containers. In this case, it may be advantageous to rinse the sampling needle and the lines between the sampling needle and the valve to which the sampling needle is connected. A system for providing different samples, comprising several sample containers so that different samples can be automatically fed to the chromatography system, is also referred to herein as a sample feeder. Preferably, a sample feeder can be connected to a rinsing system to clean the aforementioned sampling needle between different applications.
Die Chromatographie-Anlage kann vorzugsweise mindestens einen Mischer umfassen. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist zwischen dem Verbindungsstück und der Zugabeeinheit ein Mischer vorgesehen. Falls die Anlage ein zweites Verbindungsstück umfasst, ist dieses in Flussrichtung gesehen nach dem Mischer und vor der Chromatographiesäule vorgesehen.The chromatography system preferably includes at least one mixer. In a preferred embodiment, a mixer is provided between the connecting piece and the feed unit. If the system includes a second connecting piece, this is located downstream of the mixer and upstream of the chromatography column when viewed in the direction of flow.
Falls ein Mischer eingesetzt wird, kann der Mischer kann als aktiver oder passiver Mischer ausgestaltet sein. Überraschende Vorteile können durch den Einsatz von passiven Mischern erreicht werden. Besondere, nicht vorhersagbare Vorteile können insbesondere dadurch erzielt werden, dass der Mischer als statischer Mischer ausgestaltet ist. Statische Mischer umfassen strömungsbeeinflussende Elemente, die ein einen Körper eingebracht sind, der einen Zu- und eine Ableitung aufweist. Beispielsweise kann ein rohrförmiger, mit inerten Partikeln versehener Körper als statischer Mischer eingesetzt werden.If a mixer is used, it can be designed as either an active or passive mixer. Surprising advantages can be achieved through the use of passive mixers. Particularly significant, unpredictable advantages can be obtained by designing the mixer as a static mixer. Static mixers comprise flow-modifying elements that are incorporated into a body with an inlet and an outlet. For example, a tubular body containing inert particles can be used as a static mixer.
Das Volumen des Mischers kann nach den Bedürfnissen des Anwenders gewählt werden, wobei dies im Allgemeinen von der Leistungsfähigkeit der Anlage abhängig ist, wie beispielsweise dem Volumenstrom, den die Anlage bereitstellen kann. Je größer der Volumenstrom, desto größer das Volumen bevorzugter Mischer. Ferner kann vorgesehen sein, dass der Mischer ein Volumen im Bereich von 0,5 ml bis 60 ml, vorzugsweise im Bereich von 1 ml bis 30 ml aufweist.The mixer volume can be selected according to the user's needs, generally depending on the system's performance, such as the flow rate it can provide. The higher the flow rate, the larger the preferred mixer volume. Furthermore, the mixer may have a volume in the range of 0.5 ml to 60 ml, preferably in the range of 1 ml to 30 ml.
Ferner kann vorgesehen sein, dass mit der Anlage eine Chromatographie mit einem Lösungsmittelgradienten durchführbar ist.Furthermore, it may be provided that the system can be used to perform solvent gradient chromatography.
Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die Chromatographie-Anlage über eine Chromatographie-Anlagen-Steuerung steuerbar ist.Preferably, the chromatography system can be controlled via a chromatography system control system.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die Chromatographie-Anlage mindestens einen Detektor aufweist. Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die Chromatographie-Anlage einen UV-Detektor umfasst. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Chromatographie-Anlage ein Massenspektrometer als Detektor umfasst. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die Anlage einen UV-Detektor und ein Massenspektrometer.Furthermore, the chromatography system may include at least one detector. Preferably, the chromatography system may include a UV detector. It may also include a mass spectrometer as a detector. In a particularly preferred embodiment, the system includes both a UV detector and a mass spectrometer.
Weiterhin kann die Chromatographie-Anlage einen Fraktionssammler oder eine andere Vorrichtung aufweisen, über den oder die die aufgereinigten Proben gesammelt werden können.Furthermore, the chromatography system may include a fraction collector or other device through which the purified samples can be collected.
Mit einer speziellen Ausführungsform einer Fraktionssammel-Vorrichtung, wie diese nachfolgend dargelegt wird, lassen sich überraschende Vorteile erzielen, wobei dies insbesondere die Wirtschaftlichkeit, Bedienungssicherheit und Überprüfbarkeit von Ergebnissen betrifft. Eine derartige Fraktionssammel-Vorrichtung ist neu und erfinderisch und ist daher ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung.A special embodiment of a fraction collection device, as described below, offers surprising advantages, particularly regarding cost-effectiveness, ease of operation, and verifiability of results. Such a fraction collection device is novel and inventive and is therefore also the subject of the present invention.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Chromatographie-Anlage umfassend eine erste Pumpe, die mit einem Flüssigkeitsreservoir für ein erstes Fluid verbindbar oder verbunden ist, und eine zweite Pumpe, die mit einem Flüssigkeitsreservoir für ein zweites Fluid verbindbar oder verbunden ist, wobei die Pumpenauslassleitungen der ersten Pumpe und der zweiten Pumpe mit einem Verbindungsstück verbunden sind und nach diesem Verbindungsstück in Flussrichtung gesehen eine Chromatographiesäule vorgesehen ist und in Flussrichtung gesehen vor der Chromatographiesäule eine Zugabeeinheit vorgesehen ist, wobei die Chromatographie-Anlage eine in Flussrichtung gesehen nach der Chromatographiesäule vorgesehene Fraktionssammel-Vorrichtung umfasst, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Fraktionssammel-Vorrichtung ein erstes Fraktionsschaltventil und ein zweites Fraktionsschaltventil umfasst, wobei das erste Fraktionsschaltventil mindestens vier Ports aufweist, wobei ein Port des ersten Fraktionsschaltventils mit der Auslassleitung der Chromatographiesäule verbunden ist, ein Port des ersten Fraktionsschaltventils mit der Auslassleitung einer Spülpumpe verbunden ist, ein Port des ersten Fraktionsschaltventils mit einem Port des zweiten Fraktionsschaltventils verbunden ist, ein Port des ersten Fraktionsschaltventils mit einem Fraktionssammler oder einem Abfallsammelgefäß verbunden ist.A further object of the present invention is a chromatography system comprising a first pump, which is connectable to or connected with a liquid reservoir for a first fluid, and a second pump, which is connectable to or connected with a liquid reservoir for a second fluid, wherein the pump outlet lines of the first pump and the second pump are connected by a connecting piece, and a chromatography column is provided downstream of this connecting piece in the direction of flow, and an injection unit is provided upstream of the chromatography column in the direction of flow, wherein the chromatography system comprises a fraction collection device provided downstream of the chromatography column in the direction of flow, characterized in that the fraction collection device comprises a first fraction switching valve and a second fraction switching valve, wherein the first fraction switching valve has at least four ports, one port of the first fraction switching valve being connected to the outlet line of the chromatography column, one port of the first fraction switching valve being connected to the outlet line of a rinsing pump, and one port of the first fraction switching valve being connected to the outlet line of a rinsing pump. The fraction switching valve is connected to a port of the second fraction switching valve, and a port of the first fraction switching valve is connected to a fraction collector or a waste collection container.
Eine Fraktionssammel-Vorrichtung weist vorliegend ein erstes Fraktionsschaltventil und ein zweites Fraktionsschaltventil, wobei eine Fraktionssammel-Vorrichtung vorzugsweise weitere Komponenten umfasst, die zum Sammeln von Fraktionen dienen können. Beispielsweise kann eine Fraktionssammel-Vorrichtung wenige, beispielsweise 19 oder weniger, vorzugsweise 16 oder weniger, größere Sammelgefäße umfassen, die je nach Betriebsweise zum Sammeln von AbfallFraktionen oder wertvollen Fraktionen einer Probe dienen. Ferner kann eine Fraktionssammel-Vorrichtung einen Fraktionssammler aufweisen, der eine Vielzahl kleinerer Sammelgefäße, beispielsweise mindestens 20, bevorzugt mindestens 30 oder mehr umfasst. Weiterhin ist zu erwähnen, dass Fraktionssammler, die eine Vielzahl kleinerer Sammelgefäße umfassen, vielfach mit einem Abfallsammelgefäß verbunden sind, wobei wertvolle Fraktionen über ein Ventil in die kleineren Sammelgefäße geleitet wird und uninteressante Fraktionen in ein Abfallsammelgefäß. Daher ist der Ausdruck „mit einem Fraktionssammler oder einem Abfallsammelgefäß verbunden“ inklusive zu verstehen.A fraction collection device comprises a first fraction switching valve and a second fraction switching valve, wherein a fraction collection device preferably includes further components for collecting fractions These devices can serve various purposes. For example, a fraction collection device can comprise a few, for example 19 or fewer, preferably 16 or fewer, larger collection vessels, which, depending on the operating mode, serve to collect waste fractions or valuable fractions of a sample. Furthermore, a fraction collection device can have a fraction collector comprising a plurality of smaller collection vessels, for example at least 20, preferably at least 30 or more. It should also be noted that fraction collectors comprising a plurality of smaller collection vessels are often connected to a waste collection vessel, with valuable fractions being directed into the smaller collection vessels via a valve and uninteresting fractions into a waste collection vessel. Therefore, the expression "connected to a fraction collector or a waste collection vessel" is to be understood inclusively.
Es ist festzuhalten, dass die Merkmale des zweiten erfindungsgemäßen Gegenstandes beliebig mit den Merkmalen des ersten Gegenstandes kombiniert werden können, wobei die Zugabeeinheit des zweiten Gegenstandes nicht auf die zuvor dargelegte Zugabeeinheit, die ein Injektionsventil, eine dritten Pumpe und ein Pumpenzuleitungsschaltventil umfasst, begrenzt ist, sondern auch hier auch Zugabeeinheiten eingesetzt werden können, die aus dem Stand der Technik bekannt sind, beispielsweise werden geeignete Zugabeeinheiten in den Druckschriften
Ferner kann vorgesehen sein, dass in einer ersten Schaltstellung des ersten Fraktionsschaltventils die Auslassleitung der Chromatographiesäule mit dem Fraktionssammler oder dem Abfallsammelgefäß verbunden ist und die Auslassleitung einer Spülpumpe mit einem Port des zweiten Fraktionsschaltventils verbunden ist.Furthermore, it may be provided that in a first switching position of the first fraction switching valve, the outlet line of the chromatography column is connected to the fraction collector or the waste collection vessel and the outlet line of a rinsing pump is connected to a port of the second fraction switching valve.
Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass in einer zweiten Schaltstellung des ersten Fraktionsschaltventils die Auslassleitung der Chromatographiesäule mit einem Port des zweiten Fraktionsschaltventils verbunden ist.Furthermore, it may be provided that in a second switching position of the first fraction switching valve, the outlet line of the chromatography column is connected to a port of the second fraction switching valve.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das erste Fraktionsschaltventil mindestens fünf Ports aufweist, wobei der fünfte Port mit einem Port eines Pumpenzuleitungsschaltventils, wie dies zuvor insbesondere im Zusammenhang mit dem ersten Gegenstand der vorliegenden Erfindung beschrieben ist, verbunden ist. Hierbei kann vorgesehen sein, dass in einer zweiten Schaltstellung des ersten Fraktionsschaltventils die Auslassleitung der Chromatographiesäule mit einem Port des zweiten Fraktionsschaltventils verbunden ist und die Auslassleitung einer Spülpumpe mit einem Port des Pumpenzuleitungsschaltventils verbunden ist.Furthermore, the first fraction switching valve may have at least five ports, the fifth port being connected to a port of a pump supply line switching valve, as previously described, in particular, in connection with the first subject matter of the present invention. It may also be provided that, in a second switching position of the first fraction switching valve, the outlet line of the chromatography column is connected to a port of the second fraction switching valve, and the outlet line of a rinsing pump is connected to a port of the pump supply line switching valve.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Chromatographie-Anlage als SFC-Anlage ausgestaltet ist. Hierbei weist die Chromatographie-Anlage vorzugsweise eine Chromatographiesäule und in Flussrichtung gesehen nachfolgend mindestens ein Rückdruckregler auf. In a particularly preferred embodiment of the present invention, the chromatography system can be configured as an SFC system. In this configuration, the chromatography system preferably comprises a chromatography column and, viewed in the flow direction, at least one backpressure regulator.
Besonders bevorzugt kann vorgesehen sein, dass in Flussrichtung gesehen nach dem Rückdruckregler ein Gas-Flüssig-Abscheider vorgesehen ist.It is particularly preferred that a gas-liquid separator be provided downstream of the back pressure regulator when viewed in the direction of flow.
Eine solche SFC-Chromatographie-Anlage wird beispielhaft unter Verwendung von überkritischem CO2 zusammen mit einem Lösungsmittel beispielsweise mit Methanol betrieben. Demgemäß weist eine für überkritische Flüssigkeitschromatographie ausgelegte Chromatographie-Anlage mindestens einen Speicherbehälter für das Lösungsmittel und einen Speicherbehälter für das überkritische Fluid, beispielsweise CO2 auf. Im Allgemeinen wird das Fluid aus dem Speicher entnommen und mit einer jeweils mindestens einer Pumpe in die ein Mischer überführt, welche mit einer Chromatographiesäule in Fließverbindung steht. Die Pumpen und/oder das Mischer sowie die Chromatographiesäule können mit einer Temperierung versehen sein, um jeweils eine vorgegebene Temperatur einstellen zu können. Hierzu können insbesondere Wärmetauscher vorgesehen sein. Die Zugabe von zu trennenden Mischungen, insbesondere aufzureinigenden Substanzen, kann durch eine zuvor näher ausgeführte Zugabeeinheit erfolgen, die vorzugsweise in der Leitung vorgesehen sind, in der das Lösungsmittel zum Mischer geführt wird.An example of such an SFC chromatography system is operated using supercritical CO₂ together with a solvent, for example, methanol. Accordingly, a chromatography system designed for supercritical liquid chromatography has at least one storage tank for the solvent and one storage tank for the supercritical fluid, for example, CO₂ . Generally, the fluid is drawn from the storage tank and transferred by at least one pump to a mixer, which is in fluid communication with a chromatography column. The pumps and/or the mixer, as well as the chromatography column, can be equipped with temperature control to allow for the setting of a predetermined temperature. Heat exchangers can be provided for this purpose. The addition of mixtures to be separated, especially substances to be purified, can be carried out by an addition unit, which is preferably provided in the line through which the solvent is fed to the mixer.
Das die Chromatographiesäule verlassende Fluid wird vorzugsweise zumindest teilweise einer Detektions- oder Analyseeinheit zugeführt. Beispiele für eine Detektions- oder Analyseeinheit sind unter anderem UV-Detektoren und/oder Massenspektrometer.The fluid exiting the chromatography column is preferably at least partially fed to a detection or analysis unit. Examples of detection or analysis units include UV detectors and/or mass spectrometers.
Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die Chromatographie-Anlage eine Zugabeeinheit, vorzugsweise eine Injektionsvorrichtung umfasst, mit der automatisch Proben in die Chromatographie-Anlage injiziert werden können. Eine bevorzugte Ausgestaltung ist hierin zuvor für den ersten Gegenstand der vorliegenden Erfindung beschrieben.Preferably, the chromatography system includes an injection unit, preferably an injection device, with which samples can be automatically injected into the chromatography system. A preferred embodiment is described above for the first subject matter of the present invention.
Das die Chromatographiesäule verlassende Fluid wird vorzugsweise zumindest teilweise einer Detektions- oder Analyseeinheit zugeführt. Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die Chromatographie-Anlage einen UV-Detektor umfasst. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Chromatographie-Anlage ein Massenspektrometer als Detektor umfasst. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die Anlage einen UV-Detektor und ein Massenspektrometer. Hierbei können auch weitere Verfahren zur Detektion eingesetzt werden, die beispielsweise die Lichtstreuung, die Fluoreszenz oder den Brechungsindex messen. Ferner werden vielfach Massenspektrometer und/oder Leitfähigkeitsdetektoren usw. eingesetzt. Detektoren können auch für HPLC-Anlagen eingesetzt werden, so dass diese Ausführungen sowohl für SFC- als auch für HPLC-Anlagen Geltung haben.The fluid exiting the chromatography column is preferably at least partially fed to a detection or analysis unit. Preferably, the chromatography system may include a UV detector. Furthermore, the chromatography system may include a mass spectrometer as a detector. In a particularly preferred embodiment, the system comprises both a UV detector and a mass spectrometer. Other detection methods can also be employed, such as measuring light scattering, fluorescence, or the refractive index. Mass spectrometers and/or conductivity detectors, etc., are also frequently used. Detectors can also be used for HPLC systems, so these embodiments are applicable to both SFC and HPLC systems.
Nach der Chromatographiesäule und vorzugsweise nach der Detektions- oder Analyseeinheit ist im Allgemeinen ein Rückdruckregler und vorzugsweise nach dem Rückdruckregler ein Wärmetauscher vorgesehen. Das den Wärmetauscher verlassende Aerosol wird vorzugsweise nachfolgend einem Gas-Flüssig-Abscheider zugeführt.A backpressure regulator is generally provided downstream of the chromatography column and preferably downstream of the detection or analysis unit, and preferably a heat exchanger is provided downstream of the backpressure regulator. The aerosol leaving the heat exchanger is preferably subsequently fed to a gas-liquid separator.
Bevorzugt einzusetzende Gas-Flüssig-Abscheider sind aus dem Stand der Technik, beispielsweise der Druckschrift
Ein besonders bevorzugt einzusetzender Gas-Flüssig-Abscheider wird in der PCT-Anmeldung
Eine unerwartete Verbesserung einer Prallabscheidung kann durch die Anordnung und Ausgestaltung einer Abscheideöffnung erzielt werden. Hierdurch kann insbesondere das bei der Prallabscheidung bereitgestellte Gasvolumen vermindert werden, so dass das Gesamtvolumen des Gas-Flüssig-Abscheiders verringert werden kann. Hierdurch kann überraschend die Trennleistung der Chromatographie-Anlage verbessert werden.An unexpected improvement in impact separation can be achieved through the arrangement and design of a separation orifice. This allows, in particular, a reduction in the gas volume supplied during impact separation, thus decreasing the overall volume of the gas-liquid separator. This can surprisingly improve the separation efficiency of the chromatography system.
Ein bevorzugter Gas-Flüssig-Abscheider umfasst einen Abscheidebereich mit einer Einlassdüse, einer Pralleinheit und einer Gasleiteinheit.A preferred gas-liquid separator comprises a separation area with an inlet nozzle, an impact unit, and a gas guide unit.
Vorzugsweise ist Abscheidebereich so ausgestaltet, dass eine Prallabscheidung bewirkt wird. Prallabscheidung bedeutet, dass sich die im Aerosol befindlichen Flüssigkeitströpfchen gegen eine Pralleinheit geleitet werden, wodurch die Flüssigkeitströpfchen einen Flüssigkeitsfilm bilden können.Preferably, the separation area is designed to effect impact separation. Impact separation means that the liquid droplets contained in the aerosol are directed against an impact unit, allowing the liquid droplets to form a liquid film.
Als Pralleinheit kann hierbei jeder Körper dienen, gegen den der Aerosolstrom geleitet werden kann. Beispielsweise kann der Aerosolstrom gegen einen oberen Bereich des Abscheidebereichs geleitet werden, beispielsweise gegen einen oberen Abschluss des Abscheidebereichs. Hierbei kann ein Vorsprung, beispielsweise ein Dorn oder ähnliches vorgesehen sein, auf den der Aerosolstrom beaufschlagt wird, so dass die auf die Pralleinheit geleiteten Flüssigkeitströpfchen nicht zurückgeworfen werden oder von der Pralleinheit zurückprallen, sondern einen Film bilden.Any body against which the aerosol stream can be directed can serve as an impactor. For example, the aerosol stream can be directed against an upper area of the separation zone, such as the upper edge of the separation zone. A projection, such as a spike or similar, can be provided against which the aerosol stream is directed, so that the liquid droplets directed onto the impactor are not thrown back or rebound from the impactor, but instead form a film.
Ein bevorzugter Gas-Flüssig-Abscheider nutzt im Betrieb die Gravitation, die eine Trennung von Gas und Flüssigkeit bewirkt. Demgemäß bezieht sich der Ausdruck oben auf die Ausrichtung des Gas-Flüssig-Abscheiders, die im Betrieb vorliegt, so dass ein Gas nach oben ausströmen kann, während unten die Gegenrichtung ist, über die eine Flüssigkeit den Gas-Flüssig-Abscheider verlässt.A preferred gas-liquid separator utilizes gravity during operation to separate the gas and liquid. Accordingly, the term "above" refers to the orientation of the gas-liquid separator during operation, such that gas can flow upwards, while "below" is the opposite direction, through which liquid exits the gas-liquid separator.
Neben einer Pralleinheit ist im Abscheidebereich des Gas-Flüssig-Abscheiders vorzugsweise eine Einlassdüse vorgesehen. Durch die Einlassdüse wird das Aerosol in den Gas-Flüssig-Abscheider, insbesondere in den Abscheidebereich des Gas-Flüssig-Abscheiders geleitet.In addition to an impact unit, an inlet nozzle is preferably provided in the separation area of the gas-liquid separator. The aerosol is directed through the inlet nozzle into the gas-liquid separator, in particular into the separation area of the gas-liquid separator.
Hierbei ist Einlassdüse vorzugsweise so ausgestaltet, dass ein durch die Einlassdüse geleiteter Gas-Flüssigstrom gegen die Pralleinheit beaufschlagbar ist, wie dies zuvor bereits im Hinblick auf die Pralleinheit dargelegt wurde.In this case, the inlet nozzle is preferably designed such that a gas-liquid flow guided through the inlet nozzle can be acted upon against the impact unit, as has already been explained previously with regard to the impact unit.
Die Form und die Art der Einlassdüse sind unkritisch, so dass diese vom Fachmann im Rahmen seiner Fähigkeiten gewählt werden kann. So kann die Einlassdüse beispielsweise so ausgestaltet sein, dass das Aerosol in Form eines sehr engen Strahls auf die Pralleinheit geleitet wird. Ferner kann die Einlassdüse auch so konstruiert ist, dass ein kegelförmiger Spühnebel auf die Pralleinheit geleitet wird. The shape and type of the inlet nozzle are not critical, so it can be selected by a person skilled in the art within the scope of their expertise. For example, the inlet nozzle can be designed to direct the aerosol onto the impact unit in the form of a very narrow jet. Alternatively, the inlet nozzle can also be designed to direct a conical spray onto the impact unit.
Der Gas-Flüssig-Abscheider weist vorzugsweise eine Abscheideöffnung auf, die zwischen Abscheidebereich und Trennbereich angeordnet ist, so dass eine gas- und flüssigkeitsoffene Verbindung zwischen diesen Bereichen besteht. Durch die Abscheideöffnung wird vorzugsweise eine Trägheitsabscheidung bewirkt. Dies bedeutet, dass die an der Pralleinheit und/oder der Gasleiteinheit in Form eines Flüssigkeitsfilms nach unten laufende Flüssigkeit von dem Gas durch Trägheit abschieden wird. Hierbei beschleunigt das Gas vorzugsweise die Flüssigkeit, so dass die Flüssigkeit mit einer höheren Geschwindigkeit in den Trennbereich überführt wird, als ohne diese Gasbeschleunigung. Hierbei verbleibt der Flüssigkeitsfilm vorzugsweise an einer Wand des Abscheidebereichs, die vorzugsweise als Teil der der Pralleinheit und/oder der Gasleiteinheit ausgestaltet ist, in Form eines Films und geht unmittelbar in den Trennbereich über, ohne dass der Flüssigkeitsfilm diese Wand, die in den Trennbereich übergeht, verlässt. Die Gasphase haftet im Gegensatz zur Flüssigphase nicht an einer Wand, sondern ist in der Lage nach oben auszutreten und in den Gasausleitbereich überzugehen. Im Gegensatz hierzu wird die Flüssigkeit in den Trennbereich abgeleitet und über den Flüssigauslass, der im Trennbereich vorgesehen ist, dem Gas-Flüssig-Abscheider entnommen.The gas-liquid separator preferably has a separation opening arranged between the separation zone and the separation zone, creating a gas- and liquid-open connection between these zones. Inertial separation is preferably effected through the separation opening. This means that the liquid, which flows downwards as a liquid film along the impact unit and/or the gas guide unit, is separated from the gas by inertia. The gas preferably accelerates the liquid, so that the liquid is transferred to the separation zone at a higher velocity than it would be without this gas acceleration. The liquid film preferably remains on a wall of the separation zone, which is preferably designed as part of the impact unit and/or the gas guide unit, and passes directly into the separation zone without leaving this wall. In contrast to the liquid phase, the gas phase does not adhere to a wall but is able to escape upwards and pass into the gas discharge zone. In contrast, the liquid is diverted into the separation zone and removed from the gas-liquid separator via the liquid outlet provided in the separation zone.
Vorzugsweise ist der Abstand der Einlassdüse von der Pralleinheit größer als die kleinste Längenausdehnung der Abscheideöffnung. Hierbei ergibt sich der Abstand der Einlassdüse von der Pralleinheit aus dem Weg des Aerosols vom Verlassen der Einlassdüse bis zum Auftreffen auf die Pralleinheit. Die kleinste Längenausdehnung der Abscheideöffnung bezieht sich auf die Breite oder Länge der Abscheideöffnung, wobei sich die Ausdehnung der Ebene bis zum Rand der Abscheideöffnung auf die Ebene zwischen Abscheidebereich und Trennbereich bezogen wird, die zu einer minimalen Fläche der Abscheideöffnung führt. In dieser Ebene, in der die Abscheideöffnung liegt, wird die Länge der längsten Ausdehnung der Abscheideöffnung bestimmt, so dass anschließend die kürzeste Länge der Abscheideöffnung gemessen werden kann, die senkrecht zur längsten Ausdehnung der Abscheideöffnung liegt. Diese kleinste Längenausdehnung kann hierin auch als Breite der Abscheideöffnung angesehen werden.Preferably, the distance between the inlet nozzle and the impact unit is greater than the smallest longitudinal dimension of the separation orifice. This distance is determined by the path of the aerosol from the inlet nozzle to the impact unit. The smallest longitudinal dimension of the separation orifice refers to its width or length, where the extent of the plane extending to the edge of the separation orifice is defined as the plane between the separation zone and the separation zone, resulting in a minimum area of the separation orifice. Within this plane, the length of the longest dimension of the separation orifice is determined, allowing the shortest length of the separation orifice, perpendicular to this longest dimension, to be measured. This smallest longitudinal dimension can also be considered the width of the separation orifice.
Die räumliche Form des Abscheidebereichs ist nicht kritisch und kann den Bedürfnissen angepasst werden. Hierbei wird vorzugsweise im Abscheidebereich eine Gasleiteinheit gebildet. Die Gasleiteinheit bewirkt eine Veränderung der Strömungsgeschwindigkeit eines Gases, so dass im Bereich der Einlassdüse eine geringere Gasgeschwindigkeit vorliegt als im Bereich der Abscheideöffnung. Da der Volumenstrom bei gleicher Aerosolzusammensetzung als konstant angesehen werden kann, bedeutet dies, dass dem Aerosol zunächst in einen relativ großen Raum geleitet wird, der anschließend verengt wird, so dass die Strömungsgeschwindigkeit zunimmt.The spatial shape of the separation area is not critical and can be adapted to specific requirements. A gas guidance unit is preferably formed within the separation area. This gas guidance unit alters the gas flow velocity, resulting in a lower gas velocity at the inlet nozzle than at the separation opening. Since the volumetric flow rate can be considered constant for a given aerosol composition, this means that the aerosol is initially directed into a relatively large space, which is then constricted, thus increasing the flow velocity.
Demgemäß kann die Querschnittsfläche des Abscheidebereichs beispielsweise kreisförmig sein, wobei diese beispielsweise von Einlassdüse in Richtung Abscheideöffnung vorzugsweise keilförmig verengt wird. In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Abscheidebereich keine kreisförmige Querschnittsfläche im Bereich der Einlassdüse auf, wobei der Abscheidebereich vorzugsweise mindestens drei Seitenwände umfasst, die zusammen mit einem oberen Abschluss einen Raum definieren, der über die Abscheideöffnung mit dem Trennbereich verbunden ist.Accordingly, the cross-sectional area of the separation zone can, for example, be circular, preferably narrowing in a wedge shape from the inlet nozzle towards the separation opening. In a preferred embodiment, the separation zone does not have a circular cross-sectional area in the region of the inlet nozzle, and preferably comprises at least three side walls which, together with an upper closure, define a space that is connected to the separation zone via the separation opening.
Der Gasausleitbereich dient zur Ableitung der Gasphase aus dem Gas-Flüssig-Abscheider, so dass dieser einen Gasauslass umfasst.The gas discharge area serves to drain the gas phase from the gas-liquid separator, so that it includes a gas outlet.
Vorzugsweise ist der Gasausleitbereich so ausgestaltet, dass die Gasgeschwindigkeit am Gasauslass maximal ist, vorzugsweise die Gasgeschwindigkeit in Gasflussrichtung vom Trennbereich in Richtung Gasauslass gesehen, zunimmt. Hierdurch kann ein Saugeffekt erzeugt werden, der zu einem sicheren und wartungsarmen Betrieb des Gas-Flüssig-Abscheiders führt. Ferner kann hierdurch das Volumen des Gas-Flüssig-Abscheiders verringert werden, ohne dass dessen Leistungsfähigkeit in anderen Eigenschaften, beispielsweise die Trenneigenschaften abnimmt.Preferably, the gas discharge area is designed such that the gas velocity at the gas outlet is maximized, and preferably the gas velocity increases in the direction of gas flow from the separation area towards the gas outlet. This creates a suction effect, resulting in reliable and low-maintenance operation of the gas-liquid separator. Furthermore, this allows the volume of the gas-liquid separator to be reduced without compromising its performance in other areas, such as its separation properties.
In Umkehrung des Abscheidebereichs nimmt daher der Raum von Richtung Trennbereich hin zum Gasauslass ab. Vorzugsweise verjüngt sich demgemäß die Querschnittsfläche von Richtung Trennbereich hin zum Gasauslass.Reversing the separation area, the space decreases from the direction of the separation zone towards the gas outlet. Preferably, the cross-sectional area tapers accordingly from the direction of the separation zone towards the gas outlet.
Die Gasphase des Aerosols kann je nach Art des Gases aufgefangen und aufbereitet werden oder, beispielsweise bei Verwendung von CO2 auch in die Umgebung freigesetzt werden.Depending on the type of gas, the gas phase of the aerosol can be captured and processed or, for example when using CO2, released into the environment.
Die Flüssigkeitsphase des Aerosols wird bevorzugt in einem Fraktionssammler gesammelt. Die gesammelten Fraktionen werden besonders bevorzugt automatisch als Hauptfraktionen gesammelt, während überschüssiges Lösungsmittel einer Aufbereitung oder einer Entsorgung unterworfen werden kann. Hierbei können übliche Fraktionssammler, die sich durch eine Vielzahl kleinerer Sammelgefäße, beispielsweise 20, 30 oder mehr auszeichnen, oder andere Fraktionssammel-Vorrichtungen, die wenige, beispielsweise 19 oder weniger, vorzugsweise 16 oder weniger, größere Sammelgefäße umfassen, eingesetzt werden, wobei eine bevorzugte Ausführungsform beide dieser Ausgestaltungen umfassen kann, wie dies hierin als zweiter Gegenstand der Erfindung dargelegt ist. Die Verbindungsleitung zwischen dem Flüssigauslass des Gas-Flüssig-Abscheiders und des Fraktionssammlers kann bevorzugt so ausgestaltet sein, dass Reste der Gasphase, vorzugsweise CO2-Reste über diese Verbindung entweichen können. Hierfür kann ein semipermeables Kunststoffmaterial eingesetzt werden, beispielsweise Teflon, besonders bevorzugt AF 2400 (kommerziell erhältlich von DuPont).The liquid phase of the aerosol is preferably collected in a fraction collector. The collected fractions are particularly preferably automatically combined as main fractions. The melt, while excess solvent can be subjected to treatment or disposal. Conventional fraction collectors, characterized by a plurality of smaller collection vessels, for example 20, 30 or more, or other fraction collection devices comprising a few, for example 19 or fewer, preferably 16 or fewer, larger collection vessels, can be used, a preferred embodiment comprising both of these configurations, as set forth herein as the second subject matter of the invention. The connecting line between the liquid outlet of the gas-liquid separator and the fraction collector can preferably be designed such that residual gas phase, preferably CO₂ residue, can escape via this connection. A semipermeable plastic material can be used for this purpose, for example Teflon, particularly preferably AF 2400 (commercially available from DuPont).
Ein bevorzugtes Verfahren zum Betreiben eines Fraktionierungssammlers bei einer Chromatographie ist aus dem Stand der Technik, beispielsweise der Druckschrift
Ferner kann vorgesehen sein, dass die Chromatographie-Anlage eine Chromatographie-Anlagen-Steuerung umfasst, die in Wirkverbindung mit einem Detektor und einem Fraktionssammler beziehungsweise einer Fraktionssammel-Vorrichtung steht.Furthermore, it may be provided that the chromatography system includes a chromatography system control unit that is operatively connected to a detector and a fraction collector or fraction collection device.
Vorzugsweise ist die Steuerung so programmierbar, dass die Menge an Flüssigkeit, die in ein Gefäß des Fraktionssammlers einleitbar ist, in Abhängigkeit des Anteils an dem ersten Lösungsmittel festlegbar ist.Preferably, the control system is programmable in such a way that the amount of liquid that can be introduced into a vessel of the fraction collector can be determined depending on the proportion of the first solvent.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Chromatographie-Anlage eine Chromatographie-Anlagen-Steuerung umfasst, die in Wirkverbindung mit der ersten Pumpe steht, wobei die Pumpleistung der ersten Pumpe über die Chromatographie-Anlagen-Steuerung steuerbar ist. Ferner kann die Chromatographie-Anlagen-Steuerung zusätzlich in Wirkverbindung mit der zweiten Pumpe stehen und deren Pumpleistung steuern.Furthermore, the chromatography system may include a chromatography system control unit that is operatively connected to the first pump, whereby the pumping capacity of the first pump can be controlled via the chromatography system control unit. Additionally, the chromatography system control unit may also be operatively connected to the second pump and control its pumping capacity.
Vorzugsweise ist die Chromatographie-Anlage als SFC-Anlage ausgestaltet, wobei eine Chromatographie mit einem Lösungsmittelgradienten durchführbar ist.Preferably, the chromatography system is designed as an SFC system, whereby chromatography with a solvent gradient can be carried out.
Die SFC-Chromatographie-Anlage ist vorzugsweise bei einem Volumenstrom im Bereich von 10 ml/min bis 450 ml/min, besonders bevorzugt im Bereich von 50 ml/min bis 300 ml/min und speziell bevorzugt 100 ml/min bis 250 ml/min betreibbar. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die SFC- Chromatographie-Anlage vorzugsweise bei einem Volumenstrom von mindestens 10 ml/min, besonders bevorzugt von mindestens 50 ml/min und speziell bevorzugt von mindestens 100 ml/min betreibbar ist.The SFC chromatography system is preferably operable at a flow rate in the range of 10 ml/min to 450 ml/min, particularly preferably in the range of 50 ml/min to 300 ml/min, and especially preferably in the range of 100 ml/min to 250 ml/min. Furthermore, it can be provided that the SFC chromatography system is preferably operable at a flow rate of at least 10 ml/min, particularly preferably at least 50 ml/min, and especially preferably at least 100 ml/min.
Weiterhin kann die Chromatographie-Anlage als HPLC-Anlage ausgestaltet sein. Eine HPLC-Anlage unterscheidet sich unter anderem von einer SFC-Anlage dadurch, dass eine HPLC-Anlage keinen Rückdruckregler aufweist, der insbesondere in Flussrichtung gesehen nachfolgend eine Chromatographiesäule angeordnet ist. Ferner umfassen HPLC-Anlagen in Flussrichtung gesehen nach dem Rückdruckregler keinen Gas-Flüssig-Abscheider.Furthermore, the chromatography system can be configured as an HPLC system. An HPLC system differs from an SFC system, among other things, in that an HPLC system does not have a backpressure regulator, which, particularly when viewed in the direction of flow, is located downstream of a chromatography column. Additionally, HPLC systems do not include a gas-liquid separator downstream of the backpressure regulator when viewed in the direction of flow.
Gemäß einem anderen Aspekt wird auch ein Umwandlungskit bereitgestellt, durch das eine Hochleistungs-Flüssig-Chromatographie-Anlage (HPLC) in eine SFC-Anlage umwandelt werden kann. Ein derartiges Kit umfasst mindestens einen Gasflüssigkeitsabscheider und mindestens ein Pumpenzuleitungsschaltventil, wie oben beschrieben. Vorzugsweise enthält das Kit weitere Komponenten, wie diese zuvor und nachfolgend beschrieben sind, um eine HPLC-Anlage in eine SFC- Anlage umzuwandeln, wie Wärmetauscher oder Rückdruckregler. Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass das Kit eine Schrittmotorpumpe umfasst.According to another aspect, a conversion kit is also provided, which allows a high-performance liquid chromatography (HPLC) system to be converted into a solid fuel cell (SFC) system. Such a kit comprises at least one gas-liquid separator and at least one pump inlet switching valve, as described above. Preferably, the kit includes further components, as described above and below, to convert an HPLC system into an SFC system, such as heat exchangers or backpressure regulators. Preferably, the kit may include a stepper motor pump.
Je nach konkreter Ausgestaltung der umzubauenden Anlage werden unterschiedliche Komponenten benötigt. Im günstigsten Fall ist einer der Pumpen der HPLC-Anlage für den Betrieb mit einer kompressiblen Flüssigkeit, insbesondere mit flüssigem oder überkritischen CO2 geeignet.Depending on the specific design of the system to be modified, different components are required. Ideally, one of the pumps in the HPLC system is suitable for operation with a compressible liquid, particularly liquid or supercritical CO₂ .
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Durchführung einer Chromatographie umfassend den Einsatz einer erfindungsgemäßen Chromatographie-Anlage.Another object of the present invention is a method for carrying out chromatography comprising the use of a chromatography system according to the invention.
Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass beim Beladen der Probenschleife das Pumpenzuleitungsschaltventil in die zweite Schaltstellung geschaltet ist und das Injektionsventil der Zugabeeinheit in einer zweiten Schaltstellung geschaltet ist, wobei die Probebeladungsports für das Beladen der Probenschleife mit den zwei Probenschleifen-Ports verbunden sind, so dass die dritte Pumpe die aufzutrennende Probe aus einem Probenvorratsbehälter in die Probenschleife saugt.Preferably, it can be provided that when loading the sample loop, the pump supply switching valve is switched to the second switching position and the injection valve of the addition unit is switched to a second switching position, wherein the sample loading ports for loading the sample loop are connected to the two sample loop ports, so that the third pump draws the sample to be separated from a sample storage container into the sample loop.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass beim Auftragen einer aufzutrennenden Probe auf die Chromatographiesäule das Pumpenzuleitungsschaltventils in die erste Schaltstellung geschaltet ist und das Injektionsventil der Zugabeeinheit in einer zweiten Schaltstellung geschaltet ist, wobei die Probebeladungsports für das Beladen der Probenschleife mit den die zwei Hochdruck-Ports für das Zuführen und Abführen von unter hohem Druck stehendem Fluid verbunden sind, so dass die dritte Pumpe die aufzutrennende Probe aus der Probenschleife zur Chromatographiesäule mit einem drittes Lösungsmittel pumpt.Furthermore, it may be provided that when applying a sample to be separated to the The chromatography column pump supply switching valve is switched to the first switching position and the injection valve of the addition unit is switched to a second switching position, with the sample loading ports for loading the sample loop being connected to the two high-pressure ports for supplying and removing fluid under high pressure, so that the third pump pumps the sample to be separated from the sample loop to the chromatography column with a third solvent.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass eine Gradienten-Chromatographie durchgeführt wird, wobei der Anteil an erstem Fluid zu Beginn der Chromatographie im Bereich von 0 bis 10 Vol.-% liegt und dieser Anteil an erstem Fluid gesteigert wird, wobei das Pumpenzuleitungsschaltventils in die erste Schaltstellung geschaltet ist und das Injektionsventil der Zugabeeinheit in einer ersten Schaltstellung geschaltet ist, wobei die zwei Hochdruck-Ports für das Zuführen und Abführen von unter hohem Druck stehendem Fluid miteinander verbunden sind, so dass die dritte Pumpe zu Beginn der Chromatographie mindestens 50 Vol.-% des ersten Fluids zur Bildung des gewünschten Fluidgemisches umfassend ein erstes und ein zweites Fluid zur Verfügung stellt. In a preferred embodiment, gradient chromatography can be performed, wherein the proportion of the first fluid at the beginning of the chromatography is in the range of 0 to 10 vol.% and this proportion of the first fluid is increased, wherein the pump supply switching valve is switched to the first switching position and the injection valve of the addition unit is switched to a first switching position, wherein the two high-pressure ports for supplying and discharging high-pressure fluid are connected to each other, so that the third pump provides at least 50 vol.% of the first fluid at the beginning of the chromatography to form the desired fluid mixture comprising a first and a second fluid.
Ferner kann vorgesehen sein, dass der Fraktionssammler beziehungsweise die Fraktionssammel-Vorrichtung über eine Steuerungseinheit gesteuert wird und die Steuerungseinheit mit einem Detektor in Wirkverbindung steht, wobei bei Detektion einer Substanz durch den Detektor ein Steuerimpuls an den Fraktionssammler oder die Fraktionssammel-Vorrichtung geleitet wird, der einen Wechsel des Sammelgefäßes bewirkt.Furthermore, it may be provided that the fraction collector or fraction collection device is controlled via a control unit and that the control unit is in operative communication with a detector, whereby when a substance is detected by the detector, a control pulse is sent to the fraction collector or fraction collection device, which causes a change of the collection vessel.
In einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der Fraktionssammler beziehungsweise die Fraktionssammel-Vorricht über eine Steuerungseinheit gesteuert wird und die Steuerungseinheit mit dem Detektor in Wirkverbindung steht, wobei nach Beendigung der Detektion einer Substanz durch den Detektor ein Steuerimpuls an den Fraktionssammler oder die Fraktionssammel-Vorrichtung geleitet wird, der einen Wechsel des Sammelgefäßes bewirkt. Diese Ausgestaltung ist gegenüber der Ausführungsform, bei der zu Beginn ein Wechsel des Sammelgefäßes bewirkt wird, bevorzugt.In a further embodiment, the fraction collector or fraction collection device can be controlled by a control unit, and the control unit is operatively connected to the detector. After the detector has finished detecting a substance, a control pulse is sent to the fraction collector or fraction collection device, causing a change of the collection vessel. This configuration is preferred over the embodiment in which a change of the collection vessel occurs at the beginning.
Bei einem Verfahren unter Verwendung einer Fraktionssammel-Vorrichtung mit einem ersten Fraktionsschaltventil und einem zweiten Fraktionsschaltventil kann vorgesehen sein, dass beim Abtrennen von uninteressanten Anteilen einer Probe das erste Fraktionsschaltventil in die erste Schaltstellung geschaltet ist und die Auslassleitung einer Spülpumpe mit einem Port des zweiten Fraktionsschaltventils verbunden ist, wobei die Auslassleitung der Chromatographiesäule mit einem Abfallsammelgefäß verbunden ist.In a process using a fraction collection device with a first fraction switching valve and a second fraction switching valve, it can be provided that, when separating uninteresting parts of a sample, the first fraction switching valve is switched to the first switching position and the outlet line of a rinsing pump is connected to a port of the second fraction switching valve, wherein the outlet line of the chromatography column is connected to a waste collection vessel.
Darüber hinaus kann bei einem Verfahren unter Verwendung einer Fraktionssammel-Vorrichtung mit einem ersten Fraktionsschaltventil und einem zweiten Fraktionsschaltventil vorgesehen sein, dass beim Sammeln von wertvollen Fraktionen einer Probe das erste Fraktionsschaltventil in die zweite Schaltstellung geschaltet ist und die Auslassleitung der Chromatographiesäule mit einem Port des zweiten Fraktionsschaltventils verbunden ist. In diesem Betriebsmodus können wertvolle Fraktionen in einem großen Sammelbehälter gesammelt werden.Furthermore, in a process using a fraction collection device with a first fraction switching valve and a second fraction switching valve, it can be provided that, when collecting valuable fractions of a sample, the first fraction switching valve is switched to the second switching position and the outlet line of the chromatography column is connected to a port of the second fraction switching valve. In this operating mode, valuable fractions can be collected in a large collection container.
Des Weiteren kann bei einem Verfahren unter Verwendung einer Fraktionssammel-Vorrichtung mit einem ersten Fraktionsschaltventil und einem zweiten Fraktionsschaltventil vorgesehen sein, dass beim Sammeln von wertvollen Fraktionen einer Probe das erste Fraktionsschaltventil in die erste Schaltstellung geschaltet ist und die Auslassleitung einer Spülpumpe mit einem Port des zweiten Fraktionsschaltventils verbunden ist, wobei die Auslassleitung der Chromatographiesäule mit einem Fraktionssammler verbunden ist.Furthermore, in a process using a fraction collection device with a first fraction switching valve and a second fraction switching valve, it can be provided that, when collecting valuable fractions of a sample, the first fraction switching valve is switched to the first switching position and the outlet line of a rinsing pump is connected to a port of the second fraction switching valve, with the outlet line of the chromatography column being connected to a fraction collector.
Ferner kann bei einem Verfahren unter Verwendung einer Fraktionssammel-Vorrichtung mit einem ersten Fraktionsschaltventil und einem zweiten Fraktionsschaltventil vorgesehen sein, dass beim Abtrennen von uninteressanten Anteilen einer Probe das erste Fraktionsschaltventil in die zweite Schaltstellung geschaltet ist und die Auslassleitung der Chromatographiesäule mit einem Port des zweiten Fraktionsschaltventils verbunden ist. In diesem Betriebsmodus können Fraktionen, deren Wert unsicher ist, vor dem endgültigen Entsorgen in einem großen Sammelbehälter gesammelt werden.Furthermore, in a process using a fraction collection device with a first fraction switching valve and a second fraction switching valve, it can be provided that, when separating uninteresting fractions of a sample, the first fraction switching valve is switched to the second switching position and the outlet line of the chromatography column is connected to a port of the second fraction switching valve. In this operating mode, fractions whose value is uncertain can be collected in a large collection container before final disposal.
In einer Ausführungsform wird ein SFC-Verfahren durchgeführt. Hierzu kann vorgesehen sein, dass das Flüssigkeitsreservoir für ein erstes Fluid ein erstes Lösemittel enthält, das bei Normalbedingungen flüssig ist, und das Flüssigkeitsreservoir für ein zweites Fluid enthält, das bei Normalbedingungen gasförmig ist. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das Flüssigkeitsreservoir für ein drittes Fluid ein drittes Lösemittel enthält, das bei Normalbedingungen flüssig ist. In einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das dritte Lösungsmittel identisch ist zum ersten Lösungsmittel. Ferner kann sich das dritte Lösungsmittel vom ersten Lösungsmittel unterscheiden.In one embodiment, an SFC process is carried out. For this purpose, it can be provided that the liquid reservoir for a first fluid contains a first solvent that is liquid under normal conditions, and the liquid reservoir for a second fluid contains a gaseous solvent under normal conditions. Furthermore, it can be provided that the liquid reservoir for a third fluid contains a third solvent that is liquid under normal conditions. In one embodiment, the third solvent can be identical to the first solvent. Alternatively, the third solvent can differ from the first solvent.
Im Hinblick auf den Begriff „SFC-Verfahren“ beziehungsweise „überkritische Flüssigkeitschromatographie (SFC, Supercritical Fluid Chromatography)“ ist festzuhalten, dass ein überkritischer Zustand nicht zwingend erreicht werden muss oder über den gesamten Verlauf einer Chromatographie aufrechtzuerhalten ist. Vielmehr bedeutet der Begriff Begriff „SFC-Verfahren“ beziehungsweise „überkritische Flüssigkeitschromatographie (SFC, Supercritical Fluid Chromatography)“, dass eine Chromatographie unter Verwendung einer komprimierbaren und leicht in einen überkritischen Zustand zu überführenden Substanz durchgeführt wird, die vorzugsweise bei Normalbedingungen gasförmig ist. With regard to the term "SFC process" or "supercritical liquid chromium" Regarding the term "supercritical fluid chromatography (SFC)," it should be noted that a supercritical state does not necessarily have to be reached or maintained throughout the entire chromatography process. Rather, the term "SFC method" or "supercritical fluid chromatography (SFC)" means that chromatography is performed using a compressible substance that is easily brought into a supercritical state and is preferably gaseous under normal conditions.
Bei einem SFC-Verfahren wird vorzugsweise eine Lösungsmittelzusammensetzung in eine Chromatographiesäule gepumpt wird, die zumindest einen Anteil an einem ersten Lösemittel enthält, das bei Normalbedingungen flüssig ist, und einen Anteil an einem zweiten Lösemittel enthält, das bei Normalbedingungen gasförmig ist. Es handelt sich hierbei vorzugsweise daher um eine SFC, wie diese zuvor und nachfolgend dargelegt wird. Normalbedingungen bedeuten 273,15 K = 0 °C und 1,01325 bar gemäß DIN 1343.In an SFC method, a solvent composition is preferably pumped into a chromatography column. This composition contains at least a proportion of a first solvent, which is liquid under standard conditions, and a proportion of a second solvent, which is gaseous under standard conditions. This is therefore preferably an SFC as described above and below. Standard conditions are defined as 273.15 K = 0 °C and 1.01325 bar according to DIN 1343.
Zur Durchführung einer Trennung mit einem überkritischen Fluid wird ein anorganisches oder organisches Lösungsmittel eingesetzt, welches unter den üblichen Trennbedingungen, bevorzugt bei 25°C und Atmosphärendruck (1013,25 mbar) flüssig ist. Hierbei kann ein polares oder unpolares Lösungsmittel eingesetzt werden, je nach Art der aufzutrennenden oder aufzureinigenden Verbindungen. Diese Substanzen werden vorliegend insbesondere als erstes Lösemittel bezeichnet.For separation using a supercritical fluid, an inorganic or organic solvent is employed which is liquid under the usual separation conditions, preferably at 25°C and atmospheric pressure (1013.25 mbar). A polar or nonpolar solvent can be used, depending on the type of compounds to be separated or purified. These substances are referred to herein as the first solvent.
Bevorzugt ist das erste Lösungsmittel ausgewählt aus Alkohol, vorzugsweise Methanol, Ethanol oder Propanol, Hexan, Mischungen mit Dichlormethan, Chloroform, Wasser (vorzugsweise bis max. 3 Vol%, da ansonsten eine Mischungslücke auftreten kann), ein Aldehyd oder ein Keton, vorzugsweise Methylethylketon; ein Ester, vorzugsweise Essigsäureethylester; oder ein Ether, vorzugsweise Tetrahydrofuran, ein aliphatischer Kohlenwasserstoff, vorzugsweise Hexan, Cyclohexan, Heptan, Octan; ein aromatischer Kohlenwasserstoff, vorzugsweise Benzol, Toluol, Xylol. Diese Verbindungen können einzeln oder als Mischung eingesetzt werden.Preferably, the first solvent is selected from an alcohol, preferably methanol, ethanol, or propanol; hexane; mixtures with dichloromethane, chloroform; water (preferably up to a maximum of 3% by volume, as otherwise a miscibility gap may occur); an aldehyde or a ketone, preferably methyl ethyl ketone; an ester, preferably ethyl acetate; or an ether, preferably tetrahydrofuran; an aliphatic hydrocarbon, preferably hexane, cyclohexane, heptane, or octane; or an aromatic hydrocarbon, preferably benzene, toluene, or xylene. These compounds can be used individually or as a mixture.
Ferner kann vorgesehen sein, dass bei einem erfindungsgemäßen Verfahren vorzugsweise ein Gas eingesetzt wird, welches relativ einfach in einen überkritischen Zustand versetzt werden kann. Zu den bevorzugten Gasen, die diese Eigenschaften aufweist gehören unter anderem Kohlendioxid (CO2), Ammoniak (NH3), Freon, Xenon, wobei Kohlendioxid (CO2) besonders bevorzugt ist. Diese Substanzen werden vorliegend insbesondere als zweites Lösemittel bezeichnet.Furthermore, it may be provided that a gas which can be brought into a supercritical state relatively easily is preferably used in a process according to the invention. Preferred gases exhibiting these properties include, among others, carbon dioxide ( CO₂ ), ammonia ( NH₃ ), Freon, and xenon, with carbon dioxide ( CO₂ ) being particularly preferred. These substances are referred to herein in particular as the second solvent.
Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass das in den überkritischen Zustand zu bringende Gas-Flüssiggemisch ein polares Lösungsmittel und ein Gas umfasst, welches ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus, CO2, NH3, Freon, Xenon, vorzugsweise CO2. Vorzugsweise ist das polare Lösungsmittel ein Alkohol, vorzugsweise Methanol, Ethanol oder Propanol, Hexan, Mischungen mit Dichlormethan, Chloroform, Wasser (vorzugsweise bis max. 3 Vol%, da ansonsten eine Mischungslücke auftreten kann), ein Aldehyd oder ein Keton, vorzugsweise Methylethylketon; ein Ester, vorzugsweise Essigsäureethylester; oder ein Ether, vorzugsweise Tetrahydrofuran.Preferably, the gas-liquid mixture to be brought to the supercritical state comprises a polar solvent and a gas selected from the group consisting of CO₂ , NH₃ , Freon, Xenon, preferably CO₂ . Preferably, the polar solvent is an alcohol, preferably methanol, ethanol or propanol, hexane, mixtures with dichloromethane, chloroform, water (preferably up to a maximum of 3 vol%, as otherwise a miscibility gap may occur), an aldehyde or a ketone, preferably methyl ethyl ketone; an ester, preferably ethyl acetate; or an ether, preferably tetrahydrofuran.
Ferner kann vorgesehen sein, dass das in den überkritischen Zustand zu bringende Gas-Flüssiggemisch ein unpolares Lösungsmittel und ein Gas umfasst, welches ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus, CO2, NH3, Freon, Xenon, vorzugsweise CO2. Vorzugsweise ist das unpolare Lösungsmittel ein aliphatischer Kohlenwasserstoff, vorzugsweise Hexan, Cyclohexan, Heptan, Octan; ein aromatischer Kohlenwasserstoff, vorzugsweise Benzol, Toluol, Xylol; ein Ester, vorzugsweise Essigsäureethylester; oder ein Ether, vorzugsweise Tetrahydrofuran.Furthermore, the gas-liquid mixture to be brought to the supercritical state may comprise a nonpolar solvent and a gas selected from the group consisting of CO₂ , NH₃ , Freon, Xenon, preferably CO₂ . Preferably, the nonpolar solvent is an aliphatic hydrocarbon, preferably hexane, cyclohexane, heptane, octane; an aromatic hydrocarbon, preferably benzene, toluene, xylene; an ester, preferably ethyl acetate; or an ether, preferably tetrahydrofuran.
Die aus der Chromatographiesäule fließende Zusammensetzung wird vorzugsweise zumindest teilweise in einen Detektor eingeleitet. Demgemäß wird vorzugsweise eine Überprüfung der entsprechenden Zusammensetzung nach der Chromatographiesäule vorgenommen. Detektoren, die hierfür eingesetzt werden können sind allgemein bekannt, wobei insbesondere Spektroskopieverfahren, bei denen elektromagnetische Wellen eingesetzt werden, wie beispielsweise UV-, VIS-Spektroskopie durchgeführt werden. Hierbei können auch weitere Verfahren zur Detektion eingesetzt werden, die beispielsweise die Lichtstreuung, die Fluoreszenz oder den Brechungsindex messen. Ferner werden vielfach Massenspektrometer und/oder Leitfähigkeitsdetektoren usw. eingesetzt.The composition flowing from the chromatography column is preferably introduced, at least partially, into a detector. Accordingly, the composition is preferably analyzed downstream of the chromatography column. Detectors suitable for this purpose are generally known, particularly spectroscopic methods using electromagnetic waves, such as UV or Vis spectroscopy. Other detection methods can also be employed, such as measuring light scattering, fluorescence, or the refractive index. Furthermore, mass spectrometers and/or conductivity detectors, etc., are frequently used.
Diese Verfahren können kontinuierlich oder chargenweise die Eigenschaften der aus der Chromatographiesäule fließende Zusammensetzung messen, so dass diese Detektoren diese Eigenschaften im Durchfluss oder durch Probenentnahme bestimmen können, wobei die letztere im Allgemeinen vollautomatisch und kontinuierlich erfolgt. Einzelheiten dieser Techniken sind aus dem Stand der Technik bekannt, wozu insbesondere auf Detektoren verwiesen wird, wie diese bei konventionellen HPLC-Verfahren eingesetzt werden.These methods can continuously or batchwise measure the properties of the composition flowing from the chromatography column, allowing these detectors to determine these properties in flow or by sampling, the latter generally being fully automated and continuous. Details of these techniques are known from the prior art, with particular reference to detectors such as those used in conventional HPLC methods.
Vorzugsweise wird eine das erste Lösungsmittel enthaltende Zusammensetzung nach dem Verlassen der Chromatographiesäule in Abhängigkeit des Detektorsignals in ein Sammelgefäß des Fraktionssammlers oder der Fraktionssammel-Vorrichtung, wie diese zuvor und nachfolgend dargelegt ist, eingeleitet. Besonders bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die Menge an Flüssigkeit, die in ein Sammelgefäß des Fraktionssammlers eingeleitet wird, in Abhängigkeit des Anteils an dem ersten Lösungsmittel gewählt wird.Preferably, a composition containing the first solvent is obtained after leaving the chromatography column depending on The detector signal is introduced into a collection vessel of the fraction collector or fraction collection device, as described above and below. It is particularly preferred that the amount of liquid introduced into a collection vessel of the fraction collector is selected depending on the proportion of the first solvent.
Durch diese Maßnahme kann insbesondere erreicht werden, dass das Volumen eines Sammelgefäßes des Fraktionssammlers in überraschend guter Weise ausgenutzt werden kann. Hierdurch können insbesondere die zuvor dargelegten Kosten- und Handhabungsvorteile erzielt werden.This measure makes it possible, in particular, to utilize the volume of the fraction collector's collection container in a surprisingly efficient manner. This allows for the previously outlined cost and handling advantages to be achieved.
Weitere Kosten- und Handhabungsvorteile können dadurch erreicht werden, dass zumindest ein Teil der Zusammensetzung, die das erste Lösungsmittel enthält, nach dem Verlassen der Chromatographiesäule nicht in ein Sammelgefäß eingeleitet wird. Vorzugsweise werden Zusammensetzungen, die keine wertvolle Substanzen enthalten verworfen, wobei dies im Allgemeinen durch ein Steuerventil im Fraktionssammler bewirkt wird, der die zu verwerfenden Anteile der das erste Lösungsmittel enthaltenden Zusammensetzung nach dem Verlassen der Chromatographiesäule in einen Abfallbehälter oder ähnliches leitet.Further cost and handling advantages can be achieved by preventing at least a portion of the composition containing the first solvent from being discharged into a collection vessel after it leaves the chromatography column. Preferably, compositions that do not contain valuable substances are discarded, generally by means of a control valve in the fraction collector that directs the portions of the composition containing the first solvent to be discarded into a waste container or similar receptacle after it leaves the chromatography column.
In einer besonderen Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die in eine Chromatographiesäule gepumpte Lösungsmittelzusammensetzung im Laufe der Chromatographie verändert wird.In a special embodiment, it may be provided that the solvent composition pumped into a chromatography column is changed during the course of the chromatography.
Vorzugsweise wird der Anteil an erstem Lösungsmittel in der Lösungsmittelzusammensetzung im Laufe der Chromatographie erhöht und der Anteil an zweitem Lösungsmittel oder Fluid im Laufe der Chromatographie vermindert, wobei besonders bevorzugt der Anteil an erstem Lösungsmittel zu Beginn der Chromatographie mindestens 5 Vol.-%, speziell bevorzugt mindestens 10 Vol.-%, insbesondere speziell bevorzugt mindestens 20 Vol.-% unter dem Anteil an erstem Lösungsmittel zu Ende der Chromatographie liegt, bezogen auf die Lösungsmittelzusammensetzung. Demgemäß steigt vorzugsweise der Anteil an Lösungsmittel, welches bei Normalbedingungen flüssig ist, an, während der Anteil an Lösungsmittel, welches bei Normalbedingungen gasförmig ist, abnimmt. Durch diese Ausgestaltung kann überraschend eine Verkrustung in einem Gasabscheider, welcher in einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens eingesetzt wird, minimiert, vorzugsweise vollständig verhindert werden. Hierdurch kann die Trennqualität der Anlage beziehungsweise des Verfahrens überraschend verbessert werden.Preferably, the proportion of the first solvent in the solvent composition is increased during the chromatography process, and the proportion of the second solvent or fluid is decreased. Particularly preferably, the proportion of the first solvent at the beginning of the chromatography is at least 5 vol%, more preferably at least 10 vol%, and most preferably at least 20 vol% lower than the proportion of the first solvent at the end of the chromatography, based on the solvent composition. Accordingly, the proportion of solvent that is liquid under normal conditions preferably increases, while the proportion of solvent that is gaseous under normal conditions decreases. This configuration can surprisingly minimize, and preferably completely prevent, encrustation in a gas separator used in a preferred embodiment of the process. This can surprisingly improve the separation quality of the system or the process.
Ferner kann vorgesehen sein, dass der Anteil an erstem Lösungsmittel im Bereich von 5 bis 95 Vol.-% und der Anteil an zweitem Lösungsmittel im Bereich von 5 bis 95 Vol.-% liegt, bezogen auf die Lösungsmittelzusammensetzung.Furthermore, it may be provided that the proportion of the first solvent is in the range of 5 to 95 vol% and the proportion of the second solvent is in the range of 5 to 95 vol%, based on the solvent composition.
Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die Chromatographie bei einem Druck im Bereich von 50 bis 500 bar, vorzugsweise 75 bis 400 bar durchgeführt wird.Preferably, the chromatography may be carried out at a pressure in the range of 50 to 500 bar, preferably 75 to 400 bar.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Chromatographie bei einer Temperatur im Bereich von 20°C bis 80°C, vorzugsweise 35°C bis 60°C durchgeführt wird.In a preferred embodiment, the chromatography can be carried out at a temperature in the range of 20°C to 80°C, preferably 35°C to 60°C.
In einer bevorzugten Ausführungsform einer SFC kann vorgesehen sein, dass das zweite Lösungsmittel, welches in der Zusammensetzung nach der Chromatographiesäule enthalten ist, vor dem Einleiten in den Fraktionssammler zumindest teilweise abgetrennt wird. Hierdurch kann überraschend eine wesentliche Verbesserung der Wirtschaftlichkeit erzielt werden, da ein Teil des Lösungsmittels vor dem Fraktionssammler abgetrennt und hierdurch bei gleichem Volumen der Sammelgefäße seltener ein Wechsel der Sammelgefäße vorgenommen werden muss.In a preferred embodiment of an SFC, the second solvent contained in the composition downstream of the chromatography column can be at least partially separated before being introduced into the fraction collector. This can surprisingly result in a significant improvement in efficiency, since a portion of the solvent is separated before the fraction collector, thus reducing the frequency of vessel changes for the same volume of collection vessels.
Der Gas-Flüssig-Abscheider kann im Allgemeinen bei atmosphärischem Druck betrieben werden. Um jedoch eine Ansammlung von größeren Mengen an Flüssigkeit zu vermeiden, z.B. von Methanol kann der Gas-Flüssigkeits-Abscheider bei einem mäßigen inneren Gegendruck von beispielsweise im Bereich von 0,1 bar bis 25 bar von einem Rückdruckregler betrieben werden. Demgemäß kann vorgesehen sein, dass die Chromatographie-Anlage nach dem Gasauslass ein Rückdruckregler vorgesehen ist, der vorzugsweise im Bereich von 1 bar bis 25 bar Überdruck (Absolutdruck 2 bar bis 21 bar), vorzugsweise 2 bar bis 15 bar Überdruck regelbar ist. Je nach Ausgestaltung der Anlage, insbesondere bei einer Rückgewinnung des zweiten Fluids, beispielsweise von CO2 können auch höhere Gegendrücke eingesetzt werden, im Bereich von 20 bis 60 bar, vorzugsweise im Bereich von 26 bis 50 bar und besonders bevorzugt im Bereich von 30 bis 40 bar liegen können (Überdruck). Die über den Trennbereich gesammelte und durch den Flüssigkeitsauslasskanal bereitgestellte Flüssigkeitskomponente ermöglicht jedoch eine automatisierte Fraktionierung, die unter atmosphärischem Druck betrieben werden kann. Mit Hilfe des Gas-Flüssigkeits-Abscheiders und vergleichbar mit konventioneller HPLC-Analyse kann auch für die SFC-Analyse eine vollautomatische Fraktionssammlung realisiert werden.The gas-liquid separator can generally be operated at atmospheric pressure. However, to prevent the accumulation of larger quantities of liquid, e.g., methanol, the gas-liquid separator can be operated at a moderate internal back pressure, for example, in the range of 0.1 bar to 25 bar, regulated by a back pressure regulator. Accordingly, the chromatography system can be provided with a back pressure regulator downstream of the gas outlet, preferably adjustable in the range of 1 bar to 25 bar gauge pressure (absolute pressure 2 bar to 21 bar), more preferably 2 bar to 15 bar gauge pressure. Depending on the system design, particularly when recovering the second fluid, e.g., CO₂, higher back pressures can also be used, in the range of 20 to 60 bar, preferably in the range of 26 to 50 bar, and most preferably in the range of 30 to 40 bar (gauge pressure). The liquid component collected across the separation zone and supplied through the liquid outlet channel enables automated fractionation that can be operated at atmospheric pressure. Using the gas-liquid separator, and similar to conventional HPLC analysis, fully automated fraction collection can also be implemented for SFC analysis.
Demgemäß kann vorgesehen sein, dass ein Gas-Flüssig-Abscheider eingesetzt wird, wobei der Druck im Gas-Flüssig-Abscheider bevorzugt im Bereich von 0,1 bis 25 bar, vorzugsweise 0,5 bis 20 bar und besonders bevorzugt 1 bis 15 bar liegt (Überdruck). In einer weiteren Ausgestaltung, bei der beispielsweise CO2 rückgewonnen werden kann, kann vorgesehen sein, dass der Druck im Gas-Flüssig-Abscheider im Bereich von 20 bis 60 bar, vorzugsweise im Bereich von 26 bis 50 bar und besonders bevorzugt im Bereich von 30 bis 40 bar liegt (Überdruck).Accordingly, it may be provided that a gas-liquid separator is used, with the pressure in the gas-liquid separator preferably being in the The pressure range is from 0.1 to 25 bar, preferably from 0.5 to 20 bar, and particularly preferably from 1 to 15 bar (gauge pressure). In a further embodiment, in which, for example, CO₂ can be recovered, the pressure in the gas-liquid separator can be in the range of 20 to 60 bar, preferably from 26 to 50 bar, and particularly preferably from 30 to 40 bar (gauge pressure).
Durch diese Ausgestaltung können weitere überraschende Verbesserungen erzielt werden. Insbesondere wird die Laufzeit zwischen dem Entspannen des Lösungsmittelgemischs und dem Auslass des Gas-Flüssig-Abscheider im Wesentlichen durch den Druckabfall bestimmt. Das im kleinen Volumen entstehende Gas bewirkt einen hohen Druck, der für die Laufzeit bestimmend ist. Die relative Konstanz dieses Druckes, führt zu einer hohen Signalintegrität, da die Laufzeit auch nach dem Entspannen bei der Verwendung eines geeigneten Gas-Flüssig-Abscheiders im Wesentlichen konstant bleibt. Demgemäß kann insbesondere bei Verwendung eines Gas-Flüssig-Abscheiders, der bevorzugt bei einem Überdruck betrieben werden kann, auf eine Zudosierung von Lösungsmittel verzichtet werden, wie diese gemäß dem bisherigen Stand der Technik eingesetzt wurde, um eine Signalintegrität zu gewährleisten. Hierbei ist festzuhalten, dass eine absolute Konstanz des Gasdrucks im Gas-Flüssig-Abscheider nicht notwendig ist, da die Laufzeit auch bei relativ kleinen Drücken sehr kurz ist, so dass Schwankungen keine wesentlichen Auswirkungen auf die Signalintegrität haben, da diese einer üblichen Schwankung aufgrund von Fehlertoleranzen unterliegt. So führen Druckschwankungen im Bereich von 0,1 bar bis 25 bar im Gas-Flüssig-Abscheider zu zweckmäßigen Ergebnissen, die je nach Ausgestaltung auch höher, beispielsweise bis 60 bar, vorzugsweise bis 50 bar und besonders bevorzugt bis 40 bar liegen können (Überdruck). Bevorzugte Ausführungsformen von geeigneten Gas-Flüssig-Abscheidern sind zuvor und nachfolgend beschrieben, wobei hierauf Bezug genommen wird.This design allows for further surprising improvements. In particular, the transit time between the expansion of the solvent mixture and the outlet of the gas-liquid separator is essentially determined by the pressure drop. The gas generated in the small volume causes a high pressure, which is crucial for the transit time. The relative constancy of this pressure leads to high signal integrity, as the transit time remains essentially constant even after expansion when using a suitable gas-liquid separator. Accordingly, especially when using a gas-liquid separator, which can preferably be operated at an overpressure, the addition of solvent, as was previously required to ensure signal integrity, can be omitted. It should be noted that absolute constancy of the gas pressure in the gas-liquid separator is not necessary, as the transit time is very short even at relatively low pressures, so that fluctuations have no significant impact on signal integrity, since this is subject to normal fluctuations due to error tolerances. Pressure fluctuations in the range of 0.1 bar to 25 bar in the gas-liquid separator lead to suitable results, which, depending on the design, can also be higher, for example up to 60 bar, preferably up to 50 bar, and particularly preferably up to 40 bar (overpressure). Preferred embodiments of suitable gas-liquid separators are described above and below, and reference is made to these descriptions.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahren, bei dem die Chromatographie-Anlage ein Rückdruckregler umfasst, durch welchen der Druck in dem Gas-Flüssig-Abscheiders regelbar ist, kann vorgesehen sein, dass die Regelung des Drucks in Abhängigkeit vom Lösungsmittelgehalt des Gas-Flüssiggemischs gewählt wird, vorzugsweise kann die Regelung so ausgestaltet sein, dass bei einem hohen Lösungsmittelgehalt ein hoher Druck im Gas-Flüssig-Abscheider vorgesehen ist.In a preferred embodiment of the method, in which the chromatography system includes a back pressure regulator by which the pressure in the gas-liquid separator can be controlled, it can be provided that the control of the pressure is selected depending on the solvent content of the gas-liquid mixture; preferably, the control can be designed such that a high pressure is provided in the gas-liquid separator when the solvent content is high.
Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die Fraktionierung bei einem geringeren Druck betrieben wird als der Gas-Flüssig-Abscheider, wobei vorzugsweise der Druckunterschied im Bereich von 0,1 bis 60 bar, vorzugsweise 0,5 bis 40 bar und besonders bevorzugt 1 bis 25 bar liegt.Preferably, the fractionation process can be operated at a lower pressure than the gas-liquid separator, with the pressure difference preferably being in the range of 0.1 to 60 bar, preferably 0.5 to 40 bar and particularly preferably 1 to 25 bar.
Bevorzugt wird die Fraktionierung bei einem Druck im Bereich von 0 bis 1 bar durchgeführt (Überdruck), besonders bevorzugt 0 bis 0,5 bar, speziell bevorzugt 0 bis 0,2 bar. Die zuvor dargelegten Druckwerte beziehen sich auf Überdruck, wobei dieser Druck, der relativ zum Atmosphärendruck bzw. Luftdruck gemessen wird.The fractionation is preferably carried out at a pressure in the range of 0 to 1 bar (gauge pressure), particularly preferably 0 to 0.5 bar, and especially preferably 0 to 0.2 bar. The pressure values stated above refer to gauge pressure, which is measured relative to atmospheric pressure.
Die Detektion einer zu sammelnden Fraktion kann auf übliche Weise festgelegt werden, die im Allgemeinen auch bei verwandten Chromatographieverfahren eingesetzt werden. Hierzu gehört beispielsweise, dass eine Fraktion bei einer bestimmten Signalhöhe des Detektors, beispielsweise eines UVNIS-Detektors gesammelt wird. Ferner kann eine Fraktion auch aufgrund einer bestimmten Form des Signals gesammelt werden, beispielsweise der vorgegebenen Änderung der Steigung des Detektorsignals oder einem bestimmten Wert der Steigung des Detektorsignals.The detection of a fraction to be collected can be defined in the usual manner, which is generally also used in related chromatographic methods. This includes, for example, collecting a fraction at a specific signal level of the detector, such as a UVNIS detector. Furthermore, a fraction can also be collected based on a specific shape of the signal, such as a predetermined change in the slope of the detector signal or a specific value of the detector signal slope.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die Chromatographie bei einer Flussrate im Bereich von 10 ml/min bis 450 ml/min, besonders bevorzugt im Bereich von 50 ml/min bis 300 ml/min und speziell bevorzugt 100 ml/min bis 250 ml/min durchgeführt wird. Diese Flussrate stellt die Gesamtflussrate dar. Die Flussrate der einzelnen Lösungsmittel, insbesondere des ersten beziehungsweise des zweiten Lösungsmittels, welche jeweils als Gemisch eingesetzt werden, ergibt sich aus dem jeweiligen Volumenanteil.Furthermore, the chromatography can be carried out at a flow rate in the range of 10 ml/min to 450 ml/min, particularly preferably in the range of 50 ml/min to 300 ml/min, and especially preferably 100 ml/min to 250 ml/min. This flow rate represents the total flow rate. The flow rate of the individual solvents, in particular the first and second solvents, which are each used as a mixture, is determined by their respective volume fractions.
Nachfolgend sollen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand von sieben Figuren beispielhaft beschrieben werden, ohne dass hierdurch eine Begrenzung der Erfindung erfolgen soll. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer Chromatographie-Anlage, -
2 eine schematische Darstellung einer bevorzugt einsetzbaren Zugabeeinheit und eines Pumpenzuleitungsschaltventils in einer Schaltposition, -
3 eine schematische Darstellung einer bevorzugt einsetzbaren Zugabeeinheit und eines Pumpenzuleitungsschaltventils in einer weiteren Schaltposition, -
4 eine schematische Darstellung einer bevorzugt einsetzbaren Zugabeeinheit und eines Pumpenzuleitungsschaltventils in einer weiteren Schaltposition, -
5 eine schematische Darstellung einer bevorzugt einzusetzenden Fraktionssammel-Vorrichtung mit einem ersten Fraktionsschaltventil und einem zweiten Fraktionsschaltventil, -
6 eine schematische Darstellung einer bevorzugt einzusetzenden Fraktionssammel-Vorrichtung mit einem ersten Fraktionsschaltventil und einem zweiten Fraktionsschaltventil in einer weiteren Schaltposition, -
7 eine schematische Darstellung einer als SFC-Anlage ausgestaltete Chromatographie-Anlage, -
8 eine schematische Darstellung einer weiteren bevorzugt einsetzbaren Zugabeeinheit und eines Pumpenzuleitungsschaltventils in einer Schaltposition, -
9 eine schematische Darstellung einer weiteren bevorzugt einsetzbaren Zugabeeinheit und eines Pumpenzuleitungsschaltventils in einer weiteren Schaltposition, -
10 eine schematische Darstellung einer weiteren bevorzugt einsetzbaren Zugabeeinheit und eines Pumpenzuleitungsschaltventils in einer Schaltposition, -
11 eine schematische Darstellung einer weiteren bevorzugt einsetzbaren Zugabeeinheit und eines Pumpenzuleitungsschaltventils in einer weiteren Schaltposition, -
12 eine schematische Darstellung einer weiteren bevorzugt einsetzbaren Zugabeeinheit und eines Pumpenzuleitungsschaltventils in einer weiteren Schaltposition, -
13 eine schematische Darstellung einer weiteren bevorzugt einsetzbaren Zugabeeinheit und eines Pumpenzuleitungsschaltventils in einer Schaltposition, -
14 eine schematische Darstellung einer weiteren bevorzugt einsetzbaren Zugabeeinheit und eines Pumpenzuleitungsschaltventils in einer weiteren Schaltposition, -
15 eine schematische Darstellung einer weiteren bevorzugt einsetzbaren Zugabeeinheit und eines Pumpenzuleitungsschaltventils in einer Schaltposition, -
16 eine schematische Darstellung einer weiteren bevorzugt einsetzbaren Zugabeeinheit und eines Pumpenzuleitungsschaltventils in einer weiteren Schaltposition.
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1 a schematic representation of a chromatography system, -
2 a schematic representation of a preferably usable addition unit and a pump supply line switching valve in a switching position, -
3 a schematic representation of a preferably usable addition unit and a pump supply line switching valve in a further switching position, -
4 a schematic representation of a preferably usable addition unit and a pump supply line switching valve in a further switching position, -
5 a schematic representation of a preferred fraction collection system Device comprising a first fraction switching valve and a second fraction switching valve, -
6 a schematic representation of a preferably used fraction collection device with a first fraction switching valve and a second fraction switching valve in a further switching position, -
7 a schematic representation of a chromatography system designed as an SFC system, -
8 a schematic representation of another preferably usable addition unit and a pump supply line switching valve in a switching position, -
9 a schematic representation of another preferably usable addition unit and a pump supply line switching valve in a further switching position, -
10 a schematic representation of another preferably usable addition unit and a pump supply line switching valve in a switching position, -
11 a schematic representation of another preferably usable addition unit and a pump supply line switching valve in a further switching position, -
12 a schematic representation of another preferably usable addition unit and a pump supply line switching valve in a further switching position, -
13 a schematic representation of another preferably usable addition unit and a pump supply line switching valve in a switching position, -
14 a schematic representation of another preferably usable addition unit and a pump supply line switching valve in a further switching position, -
15 a schematic representation of another preferably usable addition unit and a pump supply line switching valve in a switching position, -
16 a schematic representation of another preferably usable addition unit and a pump supply line switching valve in another switching position.
Eine geeignete Chromatographie-Anlage 1 umfasst zwei Fluidströme, wobei ein erstes Fluid durch ein erstes Flüssigkeitsreservoir 3 und ein zweites Fluid durch ein zweites Flüssigkeitsreservoir 5 bereitgestellt wird. Die beiden Fluide werden von den Flüssigkeitsreservoirs 3 bzw. durch eine erste Pumpe 7, die vorliegend zwei Kolben 7a, 7b umfasst, beziehungsweise durch eine zweite Pumpe 9, die vorliegend ebenfalls zwei Kolben 9a, 9b umfasst, jeweils in ein Verbindungsstück 11 überführt. In Flussrichtung gesehen ist nach dem Verbindungsstück 11 ein Mischer 13 vorgesehen. Ein Mischer ist kein notwendiger Teil einer erfindungsgemäßen Chromatographie-Anlage. Hierdurch können jedoch vielfach überraschende Vorteile erzielt werden. In Flussrichtung gesehen nach dem Mischer 13 ist ein zweites Verbindungsstück 15 vorgesehen, über welches eine Probe über eine Zugabeeinheit 17 in die Chromatographie-Anlage eingespeist werden kann, wobei zwischen Verbindungsstück 15 und Zugabeeinheit 17 ein Rückschlagventil 16 vorgesehen ist, welches verhindert, dass ein Fluid aus Mischer 13 in die Zugabeeinheit 17 überführt wird. Die Zugabeeinheit 17 umfasst ein Injektionsventil 19 und eine Probenschleife 21. Das Injektionsventil 19 ist über Leitungen mit einem Pumpenzuleitungsschaltventil 23 verbunden, wobei eine dritte Pumpe 25 in einer Leitung zwischen Injektionsventil 19 und Pumpenzuleitungsschaltventil 23 vorgesehen ist. Ferner ist das Pumpenzuleitungsschaltventil 23 mit einem Flüssigkeitsreservoir 27 für ein drittes Fluid verbunden und mit Flüssigkeitsreservoir 29 für eine Probe verbunden.A suitable chromatography system 1 comprises two fluid streams, wherein a first fluid is supplied by a first liquid reservoir 3 and a second fluid by a second liquid reservoir 5. The two fluids are transferred from the liquid reservoirs 3, respectively, by a first pump 7, which in this case comprises two pistons 7a, 7b, and by a second pump 9, which in this case also comprises two pistons 9a, 9b, respectively, into a connecting piece 11. A mixer 13 is provided downstream of the connecting piece 11 in the direction of flow. A mixer is not a necessary part of a chromatography system according to the invention. However, its inclusion can often yield surprising advantages. Downstream of mixer 13, a second connecting piece 15 is provided through which a sample can be fed into the chromatography system via an injection unit 17. A check valve 16 is provided between connecting piece 15 and injection unit 17 to prevent fluid from mixer 13 from entering the injection unit 17. The injection unit 17 comprises an injection valve 19 and a sample loop 21. The injection valve 19 is connected via lines to a pump supply control valve 23. A third pump 25 is provided in a line between the injection valve 19 and the pump supply control valve 23. Furthermore, the pump supply control valve 23 is connected to a liquid reservoir 27 for a third fluid and to a liquid reservoir 29 for a sample.
Die Schaltstellungen und die Verbindungen des Injektionsventils 19 und des Pumpenzuleitungsschaltventils 23 werden in den
Das erste Fluid wird vom Flüssigkeitsreservoir 3 durch eine Pumpe 7 und das zweite Fluid vom Flüssigkeitsreservoir 5 durch eine Pumpe 9 in das zuvor dargelegte Verbindungsstück 11 überführt, so dass nach dem Verbindungsstück 11 eine Zusammensetzung vorliegt, die durch einen in Flussrichtung gesehen nach dem Verbindungsstück 11 angeordneten Mischer 13 gemischt wird. Zur Klarstellung ist festzuhalten, dass die vorliegende Chromatographie-Anlage zur Durchführung einer Chromatographie geeignet ist, bei der zu Beginn nur ein Fluid eingesetzt wird, so dass der Begriff „Zusammensetzung“ weit auszulegen ist und hierin nur beispielhaft verwendet wird.The first fluid is transferred from liquid reservoir 3 by a pump 7 and the second fluid from liquid reservoir 5 by a pump 9 into the previously described connecting piece 11, so that downstream of the connecting piece 11 a mixture is present which is mixed by a mixer 13 arranged downstream of the connecting piece 11 in the direction of flow. For clarification, it should be noted that the present chromatography system is suitable for carrying out chromatography in which only one fluid is used at the beginning, so the term "mixture" is to be interpreted broadly and is used here only as an example.
Nach dem Mischer 13 wird der Zusammensetzung eine Probe zugegeben, wobei diese über das zweite Verbindungsstück 15 mit der Zugabeeinheit 17 in Zusammenwirkung mit der dritten Pumpe 25 und dem Pumpenzuleitungsschaltventil 23 in die Chromatographiesäule 31 überführt wird. Nach der Chromatographiesäule 31 ist vorliegend vorzugsweise eine Fraktionssammel-Vorrichtung 33 vorgesehen.A sample is added to the composition after the mixer 13, and this sample is transferred via the second connecting piece 15 to the addition unit 17 in conjunction with the third pump 25 and the pump supply control valve 23 into the chromatography column 31. A fraction collection device 33 is preferably provided after the chromatography column 31.
Die Fraktionssammel-Vorrichtung 33 kann über ein oder mehrere, vorliegend nicht dargestellte Steuerungseinheiten gesteuert werden, wobei diese Steuerungseinheiten in Wirkverbindung mit einem oder mehreren Detektoren stehen. Die Detektoren sind, in Flussrichtung gesehen zwischen Chromatographiesäule 31 und Fraktionssammel-Vorrichtung 33 geschaltet.The fraction collection device 33 can be controlled by one or more control units (not shown here), which are operatively connected to one or more detectors. The detectors are located between the chromatography column 31 and the fraction collection device 33, viewed in the direction of flow.
Der Begriff Fraktionssammel-Vorrichtung 33 umfasst hierin einen üblichen Fraktionssammler mit vielen kleineren Sammelgefäßen sowie eine Vorrichtung, wie diese in
In
Die Auslassleitung der dritten Pumpe 36 ist mit einem Hochdruck-Port 52 des Injektionsventils 50 verbunden. Das Injektionsventil 50 umfasst 6 Ports (52, 53, 54, 55, 56, 57), wobei zwei Ports als Probenschleifen-Ports (54, 57), zwei Ports (52, 53) als Hochdruck-Ports für das Zuführen und Abführen von unter hohem Druck stehendem Fluid sowie zwei Ports (55, 56) als Ports für das Zu- und Ausleiten von Probenzusammensetzung und/oder Fluid in und aus der Probenschleife ausgestaltet sind. Hierbei sind die Ports 54 und 57 mit der Probenschleife 51 verbunden und als Probenschleifen-Ports ausgestaltet. Die Ports 52 und 53 dienen als Hochdruck-Ports für das Zuführen und Abführen von unter hohem Druck stehendem Fluid, wobei Port 52 mit der Auslassleitung der dritten Pumpe 36 verbunden ist und Port 53 ein Überführen der Probe in die Chromatographiesäule erlaubt, wobei dies über ein zweites Verbindungsstück erfolgen kann, wie dies in
In einer Schaltstellung des Pumpenzuleitungsschaltventils 40 ist die Einlassleitung der dritten Pumpe 36 mit einem Probenschleifen-Port 56 der Zugabeeinheit 49 verbunden, wie dies nachfolgend ausführlicher dargelegt ist. Diese Schaltstellung des Injektionsventils 50 wird hierin auch als erste Schaltstellung des Injektionsventils bezeichnet und die des Pumpenzuleitungsschaltventils 40 als zweite Schaltstellung des Pumpenzuleitungsschaltventils.In one switching position of the pump supply valve 40, the inlet line of the third pump 36 is connected to a sample loop port 56 of the addition unit 49, as is explained in more detail below. This switching position of the injection valve 50 is also referred to herein as the first switching position of the injection valve, and that of the pump supply valve 40 as the second switching position of the pump supply valve.
In dieser ersten Schaltstellung des Injektionsventils 50 der Zugabeeinheit 49 sind die Probenschleifen-Ports (55, 56) für das Beladen der Probenschleife 51 mit den zwei Probenschleifen-Ports (54, 57) verbunden und in der zweiten Schaltstellung des Pumpenzuleitungsschaltventils 40 ist Port 44, an den der Probenbehälter 38 angeschlossen ist, mit Port 43 verbunden und Port 47, an welchen die Einlassleitung der dritten Pumpe 36 angeschlossen ist, mit Port 48, wobei die Ports 43 und 48 des Pumpenzuleitungsschaltventils 40 mit Ports 55 beziehungsweise 56 des Injektionsventils 50 verbunden sind.In this first switching position of the injection valve 50 of the addition unit 49, the sample loop ports (55, 56) for loading the sample loop 51 are connected to the two sample loop ports (54, 57), and in the second switching position of the pump supply line switching valve 40, port 44, to which the sample container 38 is connected, is connected to port 43, and port 47, to which the inlet line of the third pump 36 is connected, is connected to port 48, with ports 43 and 48 of the pump supply line switching valve 40 being connected to ports 55 and 56 respectively of the injection valve 50.
In dieser Schaltposition kann eine Probe in die Probenschleife 51 eingebracht werden. In dieser Schaltstellung ist Port 44 mit Port 43 des Pumpenzuleitungsschaltventils 40 verbunden. Ferner ist im Injektionsventil Port 54 mit Port 55 und Port 56 mit Port 57 verbunden. Die dritte Pumpe 36 saugt demgemäß eine Probe aus Probenbehälter 38 über die Ports 44, 43, 55, 54 in die Probenschleife 51 ein, wobei sich ein zuvor in der Probenschleife 51 befindliches Fluid, beispielsweise ein drittes Fluid oder Lösungsmittel über die Ports 57, 56, 48 und 47 in die Einlassleitung der dritten Pumpe 36 befördert wird.In this switching position, a sample can be introduced into the sample loop 51. In this switching position, port 44 is connected to port 43 of the pump supply line switching valve 40. Furthermore, in the injection valve, port 54 is connected to port 55 and port 56 to port 57. The third pump 36 accordingly draws a sample from sample container 38 into the sample loop 51 via ports 44, 43, 55, and 54, whereby a fluid previously located in the sample loop 51, for example, a third fluid or solvent, is conveyed into the inlet line of the third pump 36 via ports 57, 56, 48, and 47.
Nach dem Beladen der Probenschleife 51 werden die Ventile zur Probeninjektion umgeschaltet, wie dies in
In
in dieser Schaltstellung des Pumpenzuleitungsschaltventils 40 ist die Einlassleitung der dritten Pumpe 36 mit einem Flüssigkeitsreservoir 37 für ein drittes Fluid verbunden, wie dies nachfolgend ausführlicher dargelegt ist. Das Injektionsventil 50 ist so geschaltet, dass eine Probe aus Probenschleife 51 auf eine nicht dargestellte Chromatographiesäule aufgetragen wird.In this switching position of the pump supply valve 40, the inlet line of the third pump 36 is connected to a liquid reservoir 37 for a third fluid, as is explained in more detail below. The injection valve 50 is switched such that a sample from sample loop 51 is applied to a chromatography column (not shown).
In dieser zweiten Schaltstellung des Injektionsventils 50 der Zugabeeinheit 49 sind die Hochdruck-Ports (52, 53) für das Zuführen und Abführen von unter hohem Druck stehendem Fluid mit den zwei Probenschleifen-Ports (54, 57) verbunden, wobei Port 52 mit Port 57 und Port 54 mit Port 53 zusammen geschaltet ist. In der ersten Schaltstellung des Pumpenzuleitungsschaltventils 40 ist Port 46, an den das Flüssigkeitsreservoir 37 für ein drittes Fluid angeschlossen ist, mit Port 47 verbunden, an welchen die Einlassleitung der dritten Pumpe 36 angeschlossen ist.In this second switching position of the injection valve 50 of the addition unit 49, the high-pressure ports (52, 53) for supplying and discharging high-pressure fluid are connected to the two sample loop ports (54, 57), with port 52 connected to port 57 and port 54 to port 53. In the first switching position of the pump supply switching valve 40, port 46, to which the liquid reservoir 37 for a third fluid is connected, is connected to port 47, to which the inlet line of the third pump 36 is connected.
In dieser Schaltposition des Injektionsventils 50 wird drittes Fluid von der Pumpe 36 in Port 52 gepumpt, so dass dieses Fluid über den mit Port 52 verbundenen Port 57 eine Probe aus Probenschleife 51 über Port 54 in Port 53 überführt. Port 53 ermöglicht ein Überführen der Probe in die Chromatographiesäule, wobei dies über ein zweites Verbindungsstück erfolgen kann, wie dies in
In der Schaltstellung des Injektionsventils 50 ist Port 56 mit Port 57 und Port 54 mit Port 55 verbunden, wobei die Ports 55 und 56 mit Ports 43 und 48 des Pumpenzuleitungsschaltventils 40 verbunden sind. Die Ports 41 und 48 sind in dieser Schaltstellung des Pumpenzuleitungsschaltventils 40 verbunden, wobei Port 41 zur Entspannung des unter Druck stehenden Fluids in der Probenschleife 51 dient. Bei der in
Darüber hinaus wird in
In
In der in
Das zweite Fraktionsschaltventil 72 umfasst einen Zuleitungsport 74, der mit Port 66 des ersten Fraktionsschaltventils 63 verbunden ist und über den ein Fluid aus dem ersten Fraktionsschaltventil 63 in das zweite Fraktionsschaltventil 72 geleitet werden kann. Ferner umfasst das zweite Fraktionsschaltventil 72 mehrere Ausleitungsports 76, die jeweils mit einem vorzugsweise großen Sammelgefäß 78 verbunden sind, über die Fraktionen gesammelt werden können. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist nur ein Sammelgefäß 78 dargestellt, jedoch eine Vielzahl an Ausleitungsports 76. In der vorliegenden Darstellung wird eine zu sammelnde Fraktion über den Zuleitungsport 74 in das Sammelgefäß 78 geleitet. Zum Sammeln der nächsten Fraktion kann das zweite Fraktionsschaltventil 72 umgeschaltet werden, so dass die Fraktion in ein weiteres nicht dargestelltes Sammelgefäß geleitet wird.The second fraction switching valve 72 comprises an inlet port 74, which is connected to port 66 of the first fraction switching valve 63 and through which fluid can be directed from the first fraction switching valve 63 into the second fraction switching valve 72. Furthermore, the second fraction switching valve 72 comprises several outlet ports 76, each connected to a preferably large collection vessel 78, through which fractions can be collected. For clarity, only one collection vessel 78 is shown, but a plurality of outlet ports 76. In the present illustration, a fraction to be collected is directed into the collection vessel 78 via the inlet port 74. To collect the next fraction, the second fraction switching valve 72 can be switched so that the fraction is directed into another collection vessel (not shown).
In der vorliegend dargestellten Schaltposition des ersten Fraktionsschaltventils 63 wird Fluid, welches von der Chromatographiesäule 84 über Port 65 in das erste Fraktionsschaltventil 63 geleitet wird, über Port 66 in Port 74 des zweiten Fraktionsschaltventils 72 überführt und über Port 76 in ein Sammelgefäß 78.In the switching position of the first fraction switching valve 63 shown here, fluid which is directed from the chromatography column 84 via port 65 into the first fraction switching valve 63 is transferred via port 66 into port 74 of the second fraction switching valve 72 and via port 76 into a collection vessel 78.
In dieser Schaltstellung ist Port 67 mit Port 68 verbunden, so dass die Spülpumpe 86 zum Spülen einer Probenzuführung dienen kann, wie dies in
Die in
In der in
In dieser Schaltstellung ist Port 67 mit Port 66 verbunden, so dass die Spülpumpe 86 zum Spülen des zweiten Fraktionsschaltventils 72, beginnend von Port 67 des ersten Fraktionsschaltventils 63 bis zum jeweils angeschlossenen Sammelgefäß 78 dienen kann.In this switching position, port 67 is connected to port 66, so that the flushing pump 86 can be used to flush the second fraction switching valve 72, starting from port 67 of the first fraction switching valve 63 to the respective connected collection vessel 78.
Die in
In einem ersten Betriebsmodus ermöglicht diese Fraktionssammel-Vorrichtung 61 einen effizienten Einsatz von großen Sammelgefäßen 78, wie diese an das zweite Fraktionsschaltventil 72 angeschlossen sind. Üblich werden bei der Verwendung von großen Sammelgefäßen Abfallfraktionen zwischen den Sammelgefäßen für wertvolle Fraktionen gesammelt.In a first operating mode, this fraction collection device 61 enables the efficient use of large collection containers 78, such as those connected to the second fraction switching valve 72. Typically, when using large collection containers, waste fractions are collected between the containers for valuable fractions.
Im ersten Betriebsmodus ermöglicht die dargelegte Fraktionssammel-Vorrichtung 61, dass Abfallfraktionen über die in
In einem zweiten Betriebsmodus ermöglicht diese Fraktionssammel-Vorrichtung 61 die Sammlung von Fraktionen zwischen den wertvollen Fraktionen, um vor dem Verwerfen der Abfallfraktion diese nochmals prüfen zu können. Dies ist insbesondere von Interesse, falls komplexe Detektionssysteme nicht zur Verfügung stehen.In a second operating mode, this fraction collection device 61 allows fractions to be collected between the valuable fractions in order to test them again before discarding the waste fraction. This is particularly useful if complex detection systems are not available.
Im einem zweiten Betriebsmodus werden wertvolle Fraktionen in der in
Ein solches System wird beispielhaft unter Verwendung von überkritischem CO2 beschrieben, wobei Methanol als exemplarisches Lösungsmittel dargestellt wird. Selbstverständlich sind Systeme in denen andere Lösungsmittel, vorzugsweise organische Lösungsmittel eingesetzt werden, oder andere überkritische Fluide verwendet werden, ähnlich aufgebaut.Such a system is described using supercritical CO₂ as an example, with methanol being presented as an exemplary solvent. Naturally, systems using other solvents, preferably organic solvents, or other supercritical fluids, are similarly constructed.
Wie in
Nach dem Mischer ist ein zweites Verbindungsstück 116 vorgesehen, über welches eine Probe der Chromatographie-Anlage 100 zugeführt werden kann, die auf die Chromatographiesäule 120 aufgetragen wird. Das Bezugszeichen 117 symbolisiert eine Zugabeeinheit, wobei eine bevorzugte Ausgestaltung derselben zuvor in
In der vorliegenden Anlage 100 sind der Chromatographiesäule 120 zwei Analyseeinheiten nachgeschaltet, wobei hierzu eine Probeausleiteinheit 121 mit einem Massenspektrometer 122 verbunden ist und nach der Probeausleiteinheit ein UV-Detektor 124 vorgesehen ist. Nach der Analyseeinheit ist vorliegend eine Einrichtung zur Bereitstellung eines Zusatzvolumens 125 dargelegt, welches insbesondere dazu dient, die Laufzeit der Flüssigkeit zu erhöhen, um Ergebnisse beispielsweise des Massenspektrometers 122 auswerten zu können. Der in der Leitung nach der Einrichtung zur Bereitstellung eines Zusatzvolumens 125 vorgesehene Rückdruckregler 126 hält den jeweiligen Druck aufrecht, der notwendig ist, dass das Fluid in einem überkritischen Zustand verbleibt. Nach dem Rückdruckregler 126 ist ein Wärmetauscher 128 vorgesehen, der ein Einfrieren des Aerosols beim Entspannungsvorgang verhindert. Nachfolgend wird das Aerosol in einen Gas-Flüssig-Abscheider 130 eingeleitet, wobei das Gas der Anlage über Auslass 132 abgeleitet wird.In the present system 100, two analysis units are connected downstream of the chromatography column 120. A sample discharge unit 121 is connected to a mass spectrometer 122, and a UV detector 124 is provided downstream of the sample discharge unit. Downstream of the analysis unit, a device for providing an additional volume 125 is provided, which serves in particular to increase the flow time of the liquid in order to evaluate results, for example, from the mass spectrometer 122. The backpressure regulator 126 provided in the line downstream of the device for providing the additional volume 125 maintains the respective pressure necessary to keep the fluid in a supercritical state. A heat exchanger 128 is provided downstream of the backpressure regulator 126, which prevents the aerosol from freezing during the decompression process. Subsequently, the aerosol is introduced into a gas-liquid separator 130, with the gas from the system being discharged via outlet 132.
Die Flüssigkeit wird in einen Fraktionssammler oder eine Fraktionssammel-Vorrichtung 134 eingeleitet und in diesem fraktioniert. Das in den fraktionierten Proben enthaltene Lösungsmittel kann aus den Proben entfernt werden.The liquid is introduced into a fraction collector or fraction collection device 134 and fractionated therein. The solvent contained in the fractionated samples can be removed from the samples.
In
Die Auslassleitung der dritten Pumpe 136 ist mit einem Hochdruck-Port 52 des Injektionsventils 50 verbunden. Das Injektionsventil 50 umfasst 6 Ports (52, 53, 54, 55, 56, 57), wobei zwei Ports als Probenschleifen-Ports (54, 57), zwei Ports (52, 53) als Hochdruck-Ports für das Zuführen und Abführen von unter hohem Druck stehendem Fluid sowie zwei Ports (55, 56) als Ports für das Zu- und Ausleiten von Probenzusammensetzung und/oder Fluid in und aus der Probenschleife ausgestaltet sind. Hierbei sind die Ports 54 und 57 mit der Probenschleife 51 verbunden und als Probenschleifen-Ports ausgestaltet. Die Ports 52 und 53 dienen als Hochdruck-Ports für das Zuführen und Abführen von unter hohem Druck stehendem Fluid, wobei Port 52 mit der Auslassleitung der dritten Pumpe 36 verbunden ist und Port 53 ein Überführen der Probe in die Chromatographiesäule erlaubt, wobei dies über ein zweites Verbindungsstück erfolgen kann, wie dies in
In einer Schaltstellung des Pumpenzuleitungsschaltventils 140 ist die Einlassleitung der dritten Pumpe 136 mit einem Probenschleifen-Port 56 der Zugabeeinheit 139 verbunden, wie dies nachfolgend ausführlicher dargelegt ist. Diese Schaltstellung des Injektionsventils 50 wird hierin auch als erste Schaltstellung des Injektionsventils bezeichnet und die des Pumpenzuleitungsschaltventils 140 als zweite Schaltstellung des Pumpenzuleitungsschaltventils.In one switching position of the pump supply line switching valve 140, the inlet line of the third pump 136 is connected to a sample loop port 56 of the addition unit 139, as is explained in more detail below. This switching position of the injection valve 50 is also referred to here as the first switching position of the injection valve, and that of the pump supply line switching valve 140 as the second switching position of the pump supply line switching valve.
In dieser ersten Schaltstellung des Injektionsventils 50 der Zugabeeinheit 139 sind die Probenschleifen-Ports (55, 56) für das Beladen der Probenschleife 51 mit den zwei Probenschleifen-Ports (54, 57) verbunden und in der zweiten Schaltstellung des Pumpenzuleitungsschaltventils 140 ist Port 142, an welchen die Einlassleitung der dritten Pumpe 36 angeschlossen ist, mit Port 144, an den Port 56 des Injektionsventils angeschlossen ist, verbunden.In this first switching position of the injection valve 50 of the addition unit 139, the sample loop ports (55, 56) for loading the sample loop 51 are connected to the two sample loop ports (54, 57) and in the second switching position of the pump supply line switching valve 140, port 142, to which the inlet line of the third pump 36 is connected, is connected to port 144, to which port 56 of the injection valve is connected.
In dieser Schaltposition kann eine Probe in die Probenschleife 51 eingebracht werden. In dieser Schaltstellung ist Port 142 mit Port 144 des Pumpenzuleitungsschaltventils 140 verbunden. Ferner ist im Injektionsventil Port 54 mit Port 55 und Port 56 mit Port 57 verbunden. Die dritte Pumpe 136 saugt demgemäß eine Probe aus Probenbehälter 138 über die Ports 55, 54 in die Probenschleife 51 ein, wobei sich ein zuvor in der Probenschleife 51 befindliches Fluid, beispielsweise ein drittes Fluid oder Lösungsmittel über die Ports 57, 56, 144 und 142 in die Einlassleitung der dritten Pumpe 136 befördert wird.In this switching position, a sample can be introduced into the sample loop 51. In this switching position, port 142 is connected to port 144 of the pump supply line switching valve 140. Furthermore, in the injection valve, port 54 is connected to port 55 and port 56 to port 57. Accordingly, the third pump 136 draws a sample from sample container 138 into the sample loop 51 via ports 55 and 54, whereby a fluid previously located in the sample loop 51, for example, a third fluid or solvent, is conveyed via ports 57, 56, 144, and 142 into the inlet line of the third pump 136.
Nach dem Beladen der Probenschleife 51 werden die Ventile zur Probeninjektion umgeschaltet, wie dies in
In
in dieser Schaltstellung des Pumpenzuleitungsschaltventils 140 ist die Einlassleitung der dritten Pumpe 136 mit einem Flüssigkeitsreservoir 137 für ein drittes Fluid verbunden, wie dies nachfolgend ausführlicher dargelegt ist. Das Injektionsventil 50 ist so geschaltet, dass eine Probe aus Probenschleife 51 auf eine nicht dargestellte Chromatographiesäule aufgetragen wird.In this switching position of the pump supply valve 140, the inlet line of the third pump 136 is connected to a liquid reservoir 137 for a third fluid, as is explained in more detail below. The injection valve 50 is switched such that a sample from sample loop 51 is applied to a chromatography column (not shown).
In dieser zweiten Schaltstellung des Injektionsventils 50 der Zugabeeinheit 139 sind die Hochdruck-Ports (52, 53) für das Zuführen und Abführen von unter hohem Druck stehendem Fluid mit den zwei Probenschleifen-Ports (54, 57) verbunden, wobei Port 52 mit Port 57 und Port 54 mit Port 53 zusammen geschaltet ist. In der ersten Schaltstellung des Pumpenzuleitungsschaltventils 140 ist Port 148, an den das Flüssigkeitsreservoir 137 für ein drittes Fluid angeschlossen ist, mit Port 142 verbunden, an welchen die Einlassleitung der dritten Pumpe 136 angeschlossen ist.In this second switching position of the injection valve 50 of the addition unit 139, the high-pressure ports (52, 53) for supplying and discharging high-pressure fluid are connected to the two sample loop ports (54, 57), with port 52 connected to port 57 and port 54 to port 53. In the first switching position of the pump supply switching valve 140, port 148, to which the liquid reservoir 137 for a third fluid is connected, is connected to port 142, to which the inlet line of the third pump 136 is connected.
In dieser Schaltposition des Injektionsventils 50 wird drittes Fluid von der Pumpe 136 in Port 52 gepumpt, so dass dieses Fluid über den mit Port 52 verbundenen Port 57 eine Probe aus Probenschleife 51 über Port 54 in Port 53 überführt. Port 53 ermöglicht ein Überführen der Probe in die Chromatographiesäule, wobei dies über ein zweites Verbindungsstück erfolgen kann, wie dies in
In der Schaltstellung des Injektionsventils 50 ist Port 56 mit Port 57 und Port 54 mit Port 55 verbunden, wobei die Port 55 mit einem Probenbehälter 138 und Port 56 mit Port 144 des Pumpenzuleitungsschaltventils 140 verbunden ist. Die Ports 144 und 146 sind in dieser Schaltstellung des Pumpenzuleitungsschaltventils 140 verbunden, wobei Port 146 zur Entspannung des unter Druck stehenden Fluids in der Probenschleife 51 dient. Bei der in
In
Die Auslassleitung der dritten Pumpe 136 ist mit einem Hochdruck-Port 52 des Injektionsventils 50 verbunden. Das Injektionsventil 50 umfasst 6 Ports (52, 53, 54, 55, 56, 57), wobei zwei Ports als Probenschleifen-Ports (54, 57), zwei Ports (52, 53) als Hochdruck-Ports für das Zuführen und Abführen von unter hohem Druck stehendem Fluid sowie zwei Ports (55, 56) als Ports für das Zu- und Ausleiten von Probenzusammensetzung und/oder Fluid in und aus der Probenschleife ausgestaltet sind. Hierbei sind die Ports 54 und 57 mit der Probenschleife 51 verbunden und als Probenschleifen-Ports ausgestaltet. Die Ports 52 und 53 dienen als Hochdruck-Ports für das Zuführen und Abführen von unter hohem Druck stehendem Fluid, wobei Port 52 mit der Auslassleitung der dritten Pumpe 136 verbunden ist und Port 53 ein Überführen der Probe in die Chromatographiesäule erlaubt, wobei dies über ein zweites Verbindungsstück erfolgen kann, wie dies in
In einer Schaltstellung des Pumpenzuleitungsschaltventils 160 ist die Einlassleitung der dritten Pumpe 136 mit einem Probenschleifen-Port 56 der Zugabeeinheit 138 verbunden, wie dies nachfolgend ausführlicher dargelegt ist. Diese Schaltstellung des Injektionsventils 50 wird hierin auch als erste Schaltstellung des Injektionsventils bezeichnet und die des Pumpenzuleitungsschaltventils 160 als zweite Schaltstellung des Pumpenzuleitungsschaltventils.In one switching position of the pump supply line switching valve 160, the inlet line of the third pump 136 is connected to a sample loop port 56 of the addition unit 138, as is explained in more detail below. This switching position of the injection valve 50 is also referred to herein as the first switching position of the injection valve, and that of the pump supply line switching valve 160 as the second switching position of the pump supply line switching valve.
In dieser ersten Schaltstellung des Injektionsventils 50 der Zugabeeinheit 139 sind die Probenschleifen-Ports (55, 56) für das Beladen der Probenschleife 51 mit den zwei Probenschleifen-Ports (54, 57) verbunden und in der zweiten Schaltstellung des Pumpenzuleitungsschaltventils 160 ist Port 162, an welchen die Einlassleitung der dritten Pumpe 136 angeschlossen ist, mit Port 164, an den Port 56 des Injektionsventils angeschlossen ist, verbunden.In this first switching position of the injection valve 50 of the addition unit 139, the sample loop ports (55, 56) for loading the sample loop 51 are connected to the two sample loop ports (54, 57) and in the second switching position of the pump supply line switching valve 160, port 162, to which the inlet line of the third pump 136 is connected, is connected to port 164, to which port 56 of the injection valve is connected.
In dieser Schaltposition kann eine Probe in die Probenschleife 51 eingebracht werden. In dieser Schaltstellung ist Port 162 mit Port 164 des Pumpenzuleitungsschaltventils 160 verbunden. Ferner ist im Injektionsventil Port 54 mit Port 55 und Port 56 mit Port 57 verbunden. Die dritte Pumpe 136 saugt demgemäß eine Probe aus Probenbehälter 138 über die Ports 55, 54 in die Probenschleife 51 ein, wobei sich ein zuvor in der Probenschleife 51 befindliches Fluid, beispielsweise ein drittes Fluid oder Lösungsmittel über die Ports 57, 56, 164 und 162 in die Einlassleitung der dritten Pumpe 136 befördert wird.In this switching position, a sample can be introduced into the sample loop 51. In this switching position, port 162 is connected to port 164 of the pump supply switching valve 160. Furthermore, in the injection valve, port 54 is connected to port 55 and port 56 to port 57. Accordingly, the third pump 136 draws a sample from sample container 138 into the sample loop 51 via ports 55 and 54, whereby a fluid previously located in the sample loop 51, for example, a third fluid or solvent, is conveyed via ports 57, 56, 164, and 162 into the inlet line of the third pump 136.
Nach dem Beladen der Probenschleife 51 werden die Ventile zur Probeninjektion umgeschaltet, wie dies in
In
in dieser Schaltstellung des Pumpenzuleitungsschaltventils 160 ist die Einlassleitung der dritten Pumpe 136 mit einem Flüssigkeitsreservoir 137 für ein drittes Fluid verbunden, wie dies nachfolgend ausführlicher dargelegt ist. Das Injektionsventil 50 ist so geschaltet, dass eine Probe aus Probenschleife 51 auf eine nicht dargestellte Chromatographiesäule aufgetragen wird.In this switching position of the pump supply valve 160, the inlet line of the third pump 136 is connected to a liquid reservoir 137 for a third fluid, as is explained in more detail below. The injection valve 50 is switched such that a sample from sample loop 51 is applied to a chromatography column (not shown).
In dieser zweiten Schaltstellung des Injektionsventils 50 der Zugabeeinheit 139 sind die Hochdruck-Ports (52, 53) für das Zuführen und Abführen von unter hohem Druck stehendem Fluid mit den zwei Probenschleifen-Ports (54, 57) verbunden, wobei Port 52 mit Port 57 und Port 54 mit Port 53 zusammen geschaltet ist. In der ersten Schaltstellung des Pumpenzuleitungsschaltventils 160 ist Port 166, an den das Flüssigkeitsreservoir 137 für ein drittes Fluid angeschlossen ist, mit Port 162 verbunden, an welchen die Einlassleitung der dritten Pumpe 136 angeschlossen ist.In this second switching position of the injection valve 50 of the addition unit 139, the high-pressure ports (52, 53) for supplying and discharging high-pressure fluid are connected to the two sample loop ports (54, 57), with port 52 connected to port 57 and port 54 to port 53. In the first switching position of the pump supply switching valve 160, port 166, to which the liquid reservoir 137 for a third fluid is connected, is connected to port 162, to which the inlet line of the third pump 136 is connected.
In dieser Schaltposition des Injektionsventils 50 wird drittes Fluid von der Pumpe 136 in Port 52 gepumpt, so dass dieses Fluid über den mit Port 52 verbundenen Port 57 eine Probe aus Probenschleife 51 über Port 54 in Port 53 überführt. Port 53 ermöglicht ein Überführen der Probe in die Chromatographiesäule, wobei dies über ein zweites Verbindungsstück erfolgen kann, wie dies in
In
Die Auslassleitung der dritten Pumpe 236 ist mit einem Hochdruck-Port 253 des Injektionsventils 250 verbunden. Das Injektionsventil 250 umfasst 8 Ports (252, 253, 254, 255, 256, 257, 258, 259), wobei zwei Ports als Probenschleifen-Ports (252, 255), zwei Ports (253, 254) als Hochdruck-Ports für das Zuführen und Abführen von unter hohem Druck stehendem Fluid sowie zwei Ports (256, 259) als Ports für das Zu- und Ausleiten von Probenzusammensetzung und/oder Fluid in und aus der Probenschleife ausgestaltet sind. Die mit dem Zeichen „X“ markierten Ports (257, 258) sind verschlossen.The outlet line of the third pump 236 is connected to a high-pressure port 253 of the injection valve 250. The injection valve 250 comprises 8 ports (252, 253, 254, 255, 256, 257, 258, 259), with two ports (252, 255) being designed as sample loop ports, two ports (253, 254) as high-pressure ports for supplying and discharging high-pressure fluid, and two ports (256, 259) as ports for supplying and discharging sample composition and/or fluid into and out of the sample loop. The ports marked with the symbol "X" (257, 258) are closed.
Hierbei sind die Ports 252 und 255 mit der Probenschleife 251 verbunden und als Probenschleifen-Ports ausgestaltet. Die Ports 253 und 254 dienen als Hochdruck-Ports für das Zuführen und Abführen von unter hohem Druck stehendem Fluid, wobei Port 253 mit der Auslassleitung der dritten Pumpe 236 verbunden ist und Port 254 ein Überführen der Probe in die Chromatographiesäule erlaubt, wobei dies über ein zweites Verbindungsstück erfolgen kann, wie dies in
In einer Schaltstellung des Pumpenzuleitungsschaltventils 240 ist die Einlassleitung der dritten Pumpe 236 mit einem Probenschleifen-Port 256 der Zugabeeinheit 249 verbunden, wie dies nachfolgend ausführlicher dargelegt ist. Diese Schaltstellung des Injektionsventils 250 wird hierin auch als erste Schaltstellung des Injektionsventils bezeichnet und die des Pumpenzuleitungsschaltventils 240 als zweite Schaltstellung des Pumpenzuleitungsschaltventils.In one switching position of the pump supply line switching valve 240, the inlet line of the third pump 236 is connected to a sample loop port 256 of the addition unit 249, as is explained in more detail below. This switching position of the injection valve 250 is also referred to herein as the first switching position of the injection valve, and that of the pump supply line switching valve 240 as second switching position of the pump supply valve.
In dieser ersten Schaltstellung des Injektionsventils 250 der Zugabeeinheit 249 sind die Probenschleifen-Ports (256, 259) für das Beladen der Probenschleife 251 mit den zwei Probenschleifen-Ports (252, 255) verbunden und in der zweiten Schaltstellung des Pumpenzuleitungsschaltventils 240 ist Port 244, an den die Probenzuführung 290 angeschlossen ist, mit Port 243 verbunden und Port 247, an welchen die Einlassleitung der dritten Pumpe 236 angeschlossen ist, mit Port 248, wobei die Ports 243 und 248 des Pumpenzuleitungsschaltventils 40 mit Ports 256 beziehungsweise 259 des Injektionsventils 250 verbunden sind.In this first switching position of the injection valve 250 of the addition unit 249, the sample loop ports (256, 259) for loading the sample loop 251 are connected to the two sample loop ports (252, 255), and in the second switching position of the pump supply switching valve 240, port 244, to which the sample feeder 290 is connected, is connected to port 243, and port 247, to which the inlet line of the third pump 236 is connected, is connected to port 248, with ports 243 and 248 of the pump supply switching valve 40 being connected to ports 256 and 259 respectively of the injection valve 250.
In dieser Schaltposition kann eine Probe in die Probenschleife 251 eingebracht werden. In dieser Schaltstellung ist Port 244 mit Port 243 des Pumpenzuleitungsschaltventils 240 verbunden. Ferner ist im Injektionsventil Port 256 mit Port 255 und Port 252 mit Port 259 verbunden. Die dritte Pumpe 36 saugt demgemäß eine Probe aus Probenzuführung 290 über die Ports 244, 243, 256, 255 in die Probenschleife 251 ein, wobei sich ein zuvor in der Probenschleife 251 befindliches Fluid, beispielsweise ein drittes Fluid oder Lösungsmittel über die Ports 252, 259, 248 und 247 in die Einlassleitung der dritten Pumpe 236 befördert wird.In this switching position, a sample can be introduced into the sample loop 251. In this switching position, port 244 is connected to port 243 of the pump supply switching valve 240. Furthermore, in the injection valve, port 256 is connected to port 255 and port 252 to port 259. Accordingly, the third pump 36 draws a sample from sample feeder 290 into the sample loop 251 via ports 244, 243, 256, and 255, whereby a fluid previously located in the sample loop 251, for example, a third fluid or solvent, is conveyed via ports 252, 259, 248, and 247 into the inlet line of the third pump 236.
Zusätzlich zu den zuvor dargelegten Komponenten weist diese Ausgestaltung ein System 280 zum Spülen einer Probenzuführung 290 auf, wobei die Probenzuführung 290 mit einem Probenbehälter in Fließverbindung gebracht werden kann. Vorzugsweise kann die Probenzuführung sequentiell Proben aus zwei oder mehr Probenbehältern entnehmen, so dass bei einem Wechsel der Probenbehälter zweckmäßig eine Spülung der Probenzuführung erfolgt. Dies wird zuvor näher erläutert. Dies kann in der ersten Schaltstellung des Pumpenzuleitungsschaltventil 240 erfolgen, wobei ein Fluid, vorzugsweise ein drittes Fluid über Ports 245 und 244 in die Probenzuführung 290 gepumpt wird.In addition to the components described above, this embodiment includes a system 280 for flushing a sample feeder 290, wherein the sample feeder 290 can be connected to a sample container via a flow path. Preferably, the sample feeder can sequentially draw samples from two or more sample containers, so that flushing of the sample feeder is advantageously performed when changing the sample containers. This is explained in more detail below. This can be done in the first switching position of the pump supply valve 240, wherein a fluid, preferably a third fluid, is pumped into the sample feeder 290 via ports 245 and 244.
Nach dem Beladen der Probenschleife 251 werden die Ventile zur Probeninjektion umgeschaltet, wie dies in
In
in dieser Schaltstellung des Pumpenzuleitungsschaltventils 240 ist die Einlassleitung der dritten Pumpe 236 mit einem Flüssigkeitsreservoir 237 für ein drittes Fluid verbunden, wie dies nachfolgend ausführlicher dargelegt ist. Das Injektionsventil 250 ist so geschaltet, dass eine Probe aus Probenschleife 251 auf eine nicht dargestellte Chromatographiesäule aufgetragen wird.In this switching position of the pump supply valve 240, the inlet line of the third pump 236 is connected to a liquid reservoir 237 for a third fluid, as is explained in more detail below. The injection valve 250 is switched such that a sample from sample loop 251 is applied to a chromatography column (not shown).
In dieser zweiten Schaltstellung des Injektionsventils 250 der Zugabeeinheit 249 sind die Hochdruck-Ports (253, 254) für das Zuführen und Abführen von unter hohem Druck stehendem Fluid mit den zwei Probenschleifen-Ports (252, 255) verbunden, wobei Port 253 mit Port 252 und Port 254 mit Port 255 zusammen geschaltet ist. In der ersten Schaltstellung des Pumpenzuleitungsschaltventils 240 ist Port 246, an den das Flüssigkeitsreservoir 237 für ein drittes Fluid angeschlossen ist, mit Port 247 verbunden, an welchen die Einlassleitung der dritten Pumpe 236 angeschlossen ist.In this second switching position of the injection valve 250 of the addition unit 249, the high-pressure ports (253, 254) for supplying and discharging high-pressure fluid are connected to the two sample loop ports (252, 255), with port 253 connected to port 252 and port 254 to port 255. In the first switching position of the pump supply switching valve 240, port 246, to which the liquid reservoir 237 for a third fluid is connected, is connected to port 247, to which the inlet line of the third pump 236 is connected.
In dieser Schaltposition des Injektionsventils 250 wird drittes Fluid von der Pumpe 236 in Port 253 gepumpt, so dass dieses Fluid über den mit Port 253 verbundenen Port 252 eine Probe aus Probenschleife 251 über Port 255 in Port 254 überführt. Port 254 ermöglicht ein Überführen der Probe in die Chromatographiesäule, wobei dies über ein zweites Verbindungsstück erfolgen kann, wie dies in
Wie in
In der in
In der Schaltstellung des Injektionsventils 250 ist Port 252 mit Port 259 und Port 255 mit Port 256 verbunden, wobei die Ports 259 und 256 mit Ports 243 und 248 des Pumpenzuleitungsschaltventils 240 verbunden sind. Die Ports 241 und 248 sind in dieser Schaltstellung des Pumpenzuleitungsschaltventils 240 verbunden, wobei Port 241 zur Entspannung des unter Druck stehenden Fluids in der Probenschleife 251 dient. Bei der in
Weiterhin kann in der ersten Schaltstellung des Pumpenzuleitungsschaltventils 240 erfolgen ein Spülen, wobei ein Fluid, vorzugsweise ein drittes Fluid über Ports 245 und 244 in die Probenzuführung 290 gepumpt wird.Furthermore, in the first switching position of the pump supply switching valve 240, a flushing can take place, whereby a fluid, preferably a third fluid, is pumped into the sample feed 290 via ports 245 and 244.
Wie in
In der in
In der Schaltstellung des Injektionsventils 250 ist Port 252 mit Port 253 und Port 255 mit Port 254 verbunden. Ferner ist Port 259 mit Port 258 und Port 257 mit Port 256 verbunden. Die Ports 241 und 242 sind in dieser Schaltstellung des Pumpenzuleitungsschaltventils 240 verbunden. Ferner ist Port 243 mit 244, Port 247 mit Port 248 und Port 246 mit Port 245. Die Ports 242, 258 und 257 sind verschlossen.In the switching position of injection valve 250, port 252 is connected to port 253 and port 255 to port 254. Furthermore, port 259 is connected to port 258 and port 257 to port 256. In this switching position of the pump supply switching valve 240, ports 241 and 242 are connected. Furthermore, port 243 is connected to 244, port 247 to port 248, and port 246 to port 245. Ports 242, 258, and 257 are closed.
Es ist hierbei festzuhalten, dass in dieser in
Die Verwendung eines Injektionsventils mit acht Ports führt zu überraschenden Verbesserungen. Dies gilt insbesondere für die Ausbeute an gereinigten Substanzen sowie die Reinheit der aufgereinigten Substanzen. Hierzu ist festzuhalten, dass in der in
Es ist klar, dass dieser Punkt für viele Anwendungen von untergeordneter Bedeutung ist, so dass für viele Chromatographien keine Auswirkungen erkennbar sind. Dies gilt insbesondere falls immer eine identische Probe aufgetragen wird, die in kleineren Portionen über mehrere Chromatographien aufgereinigt werden soll. Ferner ist eine Diffusion von der Querschnittsfläche der Leitungen bzw. der Ports abhängig, wobei diese vielfach klein sind, und der Zeit, über die Chromatographie durchgeführt wird. Bei sehr umfangreichen Chromatographien können jedoch unerwartete Vorteile erzielt werden.It is clear that this point is of minor importance for many applications, so no effects are noticeable in many chromatographic processes. This is especially true if an identical sample is always applied, which is to be purified in smaller portions over several chromatographic runs. Furthermore, diffusion depends on the cross-sectional area of the lines or ports, which are often small, and on the duration of the chromatography. However, unexpected advantages can be achieved in very large-scale chromatographic processes.
In der in
Die in der voranstehenden Beschreibung, sowie den Ansprüchen, Figuren und Ausführungsbeispielen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln, als auch in jeder beliebigen Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.The features of the invention disclosed in the preceding description, as well as in the claims, figures and embodiments, can be essential for the realization of the invention in its various embodiments, both individually and in any combination.
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