活性炭処理
本発明は、活性炭処理を用いる化合物の精製方法に関する。本発明に係る方法では、マトリックス中に固定された活性炭の入ったいくつかのフィルターユニットは、逐次的にかつ向流モードで動作する。好適な体積の供給物を通した後、第１のシリーズのフィルターユニットから特定の位置番号のフィルターユニットを取り外しかつ追加のフィルターユニットを他の特定の位置番号に結合することにより次のシリーズのフィルターユニットを得て、それに次の体積の供給物を通して処理を継続させる。この方法により、従来の活性炭処理時に見られたような精製化合物の収率損失の問題が克服される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、活性炭処理を用いることにより化合物を精製する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
何十年間にもわたり、価値ある化合物の精製プロセスにおいて、価値ある化合物から着色種のような不純物を除去するためにバルク活性炭粉末を使用する活性炭処理が適用されている。しかしながら、バルク炭素粉末を使用したときの問題点は、多くの場合に活性炭粒子が下流に移行して後続の回収工程で炭素混入を引き起こすことである。また、工業規模の精製プロセスにおいてバルク炭素で処理することは、健康および安全に有益でない。つい最近、これらの問題点を克服する活性炭カートリッジが開発された。これらのカートリッジでは、活性炭は濾過媒体中に固定される。活性炭カートリッジの使用については、ペニシリンＶの精製に関して記述されている（アール・ヤンソン（Ｒ．Ｊａｎｓｓｏｎ）およびエム・ウィーヴァー（Ｍ．Ｗｅａｖｅｒ）著、製造化学者（Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｃｈｅｍｉｓｔ）、２００２年３月、２９〜３０頁）。しかしながら、炭素カートリッジの使用はまた、時間のかかる回収プロセスを排除し、最終生成物の品質向上をもたらすという事実にもかかわらず、従来の炭素処理を改善する必要があると長い間考えられてきたが、カートリッジは工業プロセスに広く組み込まれてはいない。
【０００３】
問題点の１つは、所望の化合物の収率が、必ずしも、商業的に効率的な工業規模で活性炭カートリッジを用いて精製を行うのに十分な程度に良好であるとは限らないことである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、所望の化合物の収率が不十分であるというこの問題点を克服することである。この問題点は、逐次的にかつ向流モードで動作する活性炭の入った一シリーズのフィルターユニットに所望の化合物を含有する供給物を通すことによる本発明により解決される。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
したがって、本発明は、化合物を精製する方法に関し、該方法は、マトリックス中に固定された活性炭の入ったフィルターユニットを用いる活性炭処理を含み、該処理は、
ａ）逐次的に動作する第１のシリーズのｎ個の結合されたフィルターユニットに該化合物を含有する好適な体積の供給物を通して流出物を得ることと、ここで、ｎは少なくとも２であり、該フィルターユニットは、該シリーズで位置番号１〜ｎが割り当てられ、かつ位置番号１は、該供給物が供給される最初の部分であり、
ｂ）該好適な体積の供給物を通した後、１〜ｎ−１のいずれかの位置番号のフィルターユニットを該第１のシリーズのフィルターユニットから取り外し、かつ該取り外されたフィルターユニットの位置番号よりも大きい番号を有する任意の位置に新たなフィルターユニットを結合することにより、次のシリーズのフィルターユニットを形成することと、
ｃ）該次のシリーズのフィルターユニットに該化合物を含有する次の好適な体積の供給物を通して次の流出物を得ることと、
ｄ）場合により、ａおよびｃで得られた該流出物を合わせることと、
ｅ）該流出物から該化合物を回収することと、
を含む。
【０００６】
本発明に係る炭素処理を用いると、精製化合物の収率が増大される。また、本発明に係る炭素処理を用いると、活性炭の利用可能な吸着容量が完全にまたはほぼ完全に利用される。さらに、本発明に係る活性炭処理を適用することにより、高スループットの精製システムが提供される。高スループットとは、処理時間の短縮およびロジスティックスの改良を意味する。この結果として、さらに価値ある化合物を工業規模で製造する能力が増大される。このほか、精製化合物の収率は、とくに、不安定な化合物の精製プロセスで、増大される。
【０００７】
本発明に係る炭素処理は、従来の活性炭処理が使用される対象化合物の任意の精製プロセスに適用可能である。
【０００８】
本発明において、有利に精製される化合物は、不安定な化合物、すなわち、処理時間および／または貯蔵期間の増大とともに分解および／または劣化する化合物でありうる。
【０００９】
化合物は、二次代謝産物またはタンパク質を包含しうる。二次代謝産物は、抗生物質、ビタミン、カロテノイド、または多価不飽和脂肪酸（ＰＵＦＡ）を包含しうる。タンパク質は、酵素、たとえば、プロテアーゼ、アミラーゼ、セルラーゼ、キシラナーゼ、ラクターゼ、またはそれらの前駆体を包含しうる。抗生物質は、ストレプトマイシン、クロラムフェニコール、アクチノマイシン、テトラサイクリン、ナタマイシン、β−ラクタム化合物、たとえば、クラブラン酸、ペニシリンＧ、ペニシリンＶ、セファロスポリンＣ、セファマイシン、６−アミノペニシリン酸（６−ＡＰＡ）、７−アミノデアセトキシセファロスポラン酸（７−ＡＤＣＡ）、７−アミノセファロスポラン酸（７−ＡＣＡ）、半合成ペニシリン、たとえば、アモキシシリン、クロキサシリン、フルクロキサシリン、メチシリン、オキサシリン、カルベニシリン、アンピシリン、および半合成セファロスポリン、たとえば、セファレキシン、セフラジン、セファロリジン、セファロチン、セファクロル、セファドロキシルを包含しうる。カロテノイドは、β−カロテンを包含しうる。
【００１０】
本発明の特定の実施形態では、化合物は、微生物を用いて発酵により産生される。微生物は、発酵中に対象化合物を産生しうる原核生物もしくは真核生物または哺乳動物源もしくは植物源の細胞もしくは細胞系でありうる。好ましくは、微生物は、細菌、真菌、または酵母である。細菌は、大腸菌株、ストレプトマイセス株、バシラス株、またはプロピオニバクテリウム株でありうる。真菌は、ペニシリウム株、アスペルギルス株、またはムコール株でありうる。酵母は、サッカロマイセス株、クルイベロマイセス株、またはピキア株でありうる。
【００１１】
本発明の好ましい実施形態では、化合物は、微生物としてストレプトマイセス種を用いる発酵により得られる。ストレプトマイセス種の発酵により得られる化合物は、本発明に係る炭素処理を用いて精製するのにとくに好適である。なぜなら、ストレプトマイセス種から得られる発酵ブロスさらには産生化合物は、着色種および黄色〜赤色／褐色が顕著に現れる可能性のある他の不純物を含有するからである。本発明によれば、これらの着色種および他の不純物は、化合物から非常に効率的に除去され、しかも精製化合物の収率は、驚くほど高い。好ましいストレプトマイセス種は、ストレプトマイセス・クラブリゲルス、Ｓ．コエリカラー、Ｓ．グリセウス、Ｓ．ベネズエラ、Ｓ．オーレオファシエンスでありうる。これらの株により産生される化合物は、クラブラン酸、ストレプトマイシン、セファマイシン、クロラムフェニコール、テトラサイクリン、アクチノマイシン、またはβ−カロテンでありうる。好ましくは、化合物はクラブラン酸である。
【００１２】
対象化合物を含む発酵流体は、濾過により発酵ブロス中のバイオマスから分離可能である。場合により、活性炭で処理する前に、化合物を含む発酵流体を濃縮することが可能でありかつ／または当技術分野で公知の技法を用いて化合物を沈殿させたり精製したりすることが可能である。本発明に係る活性炭処理に付される供給物は、化合物を含有しかつ溶媒を含む。使用される溶媒は、典型的には、対象化合物に依存するであろう。それは、水、アルコール、ケトン、エステル、エーテル、またはそれらの混合物でありうる。好ましくは、それは、アルキルアセテートのようなエステル、より好ましくはエチルアセテートまたはメチルアセテートを含む。
【００１３】
フィルターユニットは、マトリックス中に固定された活性炭を収容する。マトリックスは、化合物を含有する供給物を透過しうる任意のポーラスフィルター媒体でありうる。好ましくは、マトリックスは、担体材料および／またはバインダー材料を含む。マトリックス中の担体材料は、合成ポリマーまたは天然源のポリマーでありうる。合成ポリマーは、ポリスチレン、ポリアクリルアミド、ポリメチルメタクリレートを包含しうる。天然源のポリマーは、セルロース、ポリサッカリド、デキストラン、アガロースを包含しうる。好ましくは、ポリマー担体材料は、十分な機械的剛性を提供するように繊維網状構造の形態をとる。バインダー材料は樹脂でありうる。マトリックスは、メンブレンシートの形態を有しうる。
【００１４】
好ましくは、マトリックス中に固定された活性炭は、カートリッジの形態をとりうる。カートリッジは、マトリックス中に固定されてメンブレンシートの形態で作製された粉末状活性炭の入った自蔵式のかつ容易に交換可能な構成要素である。メンブレンシートは、プラスチック製の透過性担体中に捕捉されてディスクを形成しうる。他の選択肢として、メンブレンシートは、渦巻状に巻回可能である。フィルター表面積を増大させるために、いくつかのディスクを互いに積み重ねることが可能である。好ましくは、互いに積み重ねられたディスクは、炭素処理された供給物をフィルターユニットから捕集して取り出すための中心コアパイプを有する。積み重ねられたディスクの形状は、レンズ状でありうる。さらに、既存のフィルターユニットに追加のカートリッジを付加することが可能であり、これは、同一のコレクター軸にこれらの追加のカートリッジを置くことにより（そのようしてスタックの高さを拡張することにより）、または同一のフィルターユニット中に平行スタックのカートリッジを収容し、場合により、フィルターハウジングの下端の１つの出口に独立したコレクター軸を結合することにより、行われる。
【００１５】
炭素は、泥炭、亜炭、木材、またはヤシ殻のようなさまざまな原材料源のものが使用可能である。炭素源の選択は、単離される化合物に依存し、当技術分野で公知の方法に従って決定可能である。スチーム処理または化学処理のような当技術分野で公知の任意の方法を用いて、炭素を活性化させることが可能である。
【００１６】
本発明において、マトリックス中に固定された活性炭は、独立したフィルターユニットを形成するようにハウジング中に配置可能である。各フィルターユニットは、精製される化合物を含有する供給物用の個別の入口および出口を有する。本発明で使用可能なフィルターユニットの例は、キュノ・インコーポレーテッド（Ｃｕｎｏ Ｉｎｃ．）（米国メリデン（Ｍｅｒｉｄｅｎ，ＵＳＡ））製またはポール・コーポレーション（Ｐａｌｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）（米国イーストヒル（Ｅａｓｔ Ｈｉｌｌ，ＵＳＡ））製の炭素カートリッジである。
【００１７】
本発明に係る方法では、好適な体積の供給物を通した後、ｎ〜ｎ−１の任意の位置番号のフィルターユニットを一シリーズの１番目からｎ番目まで結合されたフィルターユニットから取り外し、かつ取り外されたフィルターユニットの位置番号よりも大きい位置番号を有する任意の位置に新たなフィルターユニットを結合する（フィルターユニットの切換え）。「供給物の好適な体積」の大きさ（またはフィルターユニットの切換えの時期）は、種々のパラメーターに依存し、通常のプロセス最適化により決定可能である。たとえば、供給物の体積は、流出物の所要の品質および／または使用されるフィルターユニットの総数に依存しうる。したがって、フィルターユニットの切換えは、使用したフィルターユニットが不純物で実質的に飽和された時点で行いうる。使用したフィルターユニットが不純物で実質的に飽和された時点は、たとえば、許容しえない値に達した流出物の色により認識可能である。
【００１８】
好ましい実施形態では、第１のシリーズのｎ個の結合されたフィルターユニットを通る供給物の体積は、次のシリーズのフィルターユニットを通る次の供給物の体積と同じ大きさである。このようにして、プロセスロジスティックスは、できるかぎり簡単にかつ再現可能に保持される。
【００１９】
他の好ましい実施形態では、フィルターユニットは、位置番号１で取り外し可能であり、新たなフィルターユニットは、位置番号ｎ＋１に結合可能である。
【００２０】
対象化合物の損失を減少させるために、フィルターユニットの切換え前に、好ましくは、化合物を溶解させるときと同一の溶媒を用いて、フィルターユニットを溶媒ですすぐことが可能である。溶媒によるすすぎは、ガス（好ましくは窒素）でパージングする前および／または後に行いうる。このようにして、炭素に吸着された残留生成物および／またはマトリックス内に残留する供給物の体積中の残留生成物を回収することが可能である。
【００２１】
本発明に係る方法では、化合物を含有する供給物は、逐次的に動作する少なくとも２個の結合されたフィルターユニットに通される。すなわち、ｎは少なくとも２である。好ましくは、ｎは２〜１０である。より好ましくは、ｎは２〜４であり、最も好ましくは、ｎは３である。また、精製される化合物を含む大ストリームの供給物を処理するために、逐次的に動作するいくつかのフィルターユニットを追加的に並列に結合可能である。
【００２２】
一シリーズの２個の結合されたフィルターユニットが使用される本発明の特定の一実施形態では、精製される化合物を含有する供給物を位置番号１（すなわち、該シリーズの先頭位置）のフィルターユニットに供給し、そしてこのフィルターユニット１の流出物を位置番号２の第２のフィルターユニットに通す。好適な体積の供給物がフィルターユニットを貫通したときに、位置番号１のフィルターユニットを取り外しかつ位置番号３に新たなフィルターユニットを結合することにより、フィルターユニットの使用時に切換えを行うと、元の位置番号２のフィルターユニットは今度は最初に供給物が供給され位置番号１が割り当てられ、かつ前の位置番号３のフィルターユニットは今度は位置番号２が割り当てられるので、位置番号の再番号付けが行われることになる。
【００２３】
一シリーズの３個の結合されたフィルターユニットが使用される本発明の他の実施形態では、精製される化合物を含有する供給物を位置番号１（すなわち、該シリーズの先頭位置）のフィルターユニットに供給し、そしてこのフィルターユニット１の流出物を位置番号２の第２のフィルターユニットに通し、さらにこのフィルターユニット２の流出物を位置番号３の第３のフィルターユニットに通す。好適な体積の供給物が３個のフィルターユニットを貫通したときに、位置番号１のフィルターユニットを取り外しかつ位置番号４に新たなフィルターユニットを結合することにより、フィルターユニットの使用時に切換えを行うと、元の位置番号２のフィルターユニットは今度は最初に供給物が供給され位置番号１が割り当てられ、かつ前の位置番号３のフィルターユニットは今度は位置番号２が割り当てられ、かつ位置番号４に結合された新たなフィルターユニットは今度は位置番号３が割り当てられるので、位置番号の再番号付けが行われることになる。他の選択肢として、第１のフィルターユニットを取り外す代わりに、第２のフィルターユニット（すなわち、位置番号２のフィルターユニット）を取り外すことが可能であり、そのようにすると、位置番号１のフィルターユニットは、依然として供給物が最初に供給されるのでここに保持され、かつ位置番号３のフィルターユニットは今度は位置番号２が割り当てられ、かつ位置番号４に結合された新たなフィルターユニットは第２のシリーズで位置番号３が割り当てられる。
【００２４】
該シリーズから取り外されたフィルターユニットは、使用済みの活性炭の入ったフィルターユニットである。すなわち、精製される化合物を含有する供給物が、この活性炭に通された。シリーズに結合される新たなフィルターユニットは、未使用の活性炭（すなわち、これまで使用されていない活性炭）を収容しうるフィルターユニットであるか、またはそれは、以前に使用されかつ再生された活性炭を収容しうる。新たなフィルターユニットは、その使用前、溶媒で湿潤させてから窒素でパージングすることが可能である。
【００２５】
再生された活性炭は、活性炭の吸着容量を回復するように再生プロセスに付されたものである。再生は、当技術分野で公知の方法に従って溶媒ですすぐことにより達成しうる。再生用の典型的な溶媒は、メタノール、エタノール、アセトン、またはエチルアセテートでありうる。再生は、ｉｎ ｓｉｔｕで行いうる。ｉｎ ｓｉｔｕとは、フィルターユニットをシリーズ中のその位置から物理的に移動させたり活性炭をフィルターユニットから物理的に移動させたりする必要なく、再生される活性炭の入ったフィルターユニットを溶媒ですすぐことを意味する。再生時、活性炭は、前の供給物中に存在する溶媒によるすすぎ、および／または再生溶媒によるすすぎ、および／または次の供給物中に存在する溶媒による湿潤の操作に付すことが可能である。活性炭のすすぎおよび／または湿潤の操作の間で、ガス（好ましくは窒素）でパージすることが可能である。
【００２６】
本発明に係る方法では、各フィルターユニットは、ユニットの物理的移動により一シリーズのフィルターユニットに結合させたりそれから取り外したりすることが可能である。好ましくは、フィルターユニットは、ユニットの物理的移動を行うことなく一シリーズのフィルターユニットに結合させたりそれから取り外したりすることが可能である。これは、流量分布システムにより容易に行いうる。この流量分布システムは、完全自動化が可能である。好ましくは、流量分布システムは、多機能かつマルチポートのバルブ（好ましくは、ブロックアンドブリードタイプのもの）を含みうる。該バルブの操作は、ソフトウェアにより制御可能である。より好ましくは、フィルターユニットの結合および取外しは同時に行われる。
【００２７】
本発明において、プロセスは、バッチモード、半連続モード、または連続モードで操作可能である。
【００２８】
バッチモードの操作とは、逐次的に動作する結合されたフィルターユニットに好適な体積の供給物を通し、かつフィルターユニットの取外しおよび／または新たなフィルターユニットをシリーズへ結合するときに該供給物を停止させるプロセスを意味する。続いて、取外しおよび結合（フィルターユニットの切換え）を行った後、次の好適な体積の供給物で供給物の流動を継続させる。
【００２９】
連続モードの操作とは、フィルターユニットを取り外しかつ新たなフィルターユニットを結合するときに供給物の流動を中断させないプロセス、すなわち、フィルターユニットの切換えのときに供給物の流動を中断させないプロセスを意味する。したがって、好適な体積の供給物および任意の次の好適な体積の供給物は、フィルターユニットの切換えを好適な時間間隔で行いながら、一シリーズのｎ個の結合されたフィルターユニットに連続的に通される。連続モードの操作は、好ましくは、フィルターユニットの切換えを行わなければならなくなる前にどれくらいの体積の供給物を一シリーズのフィルターユニットに通すことが可能であるかがわかっている状況で行われる。この知識は、経験によりまたはたとえばインライン測定により得ることができる。連続モードの実施の前提条件は、フィルターユニットの切換えの操作に必要な時間が不純物によるフィルターユニットの実質的飽和に必要な時間よりも短くなければならないということである。連続プロセスは、たとえば、新しい（バッチ）プロトコルへの変更が望まれる場合またはクリーニングもしくはメンテナンスを行うために、終了させることが可能である。
【００３０】
半連続モードの操作とは、フィルターユニットを取り外しかつ新たなフィルターユニットを結合するときに供給物を中断させないが、すなわち、フィルターの切換えのときに供給物を中断させないが、不純物によるフィルターユニットの実質的飽和を回避するために供給物を中断させるプロセスを意味する。後者は、フィルターユニットの切換え操作に必要な時間が不純物によるフィルターユニットの実質的飽和に必要な時間よりも長い場合に起こりうる。
【００３１】
本発明に係る方法は、さまざまな実施形態で実施可能であり、いずれも化合物の収率増加を目標とする。
【００３２】
第１の実施形態では、供給物の流量は、０．０５〜４００Ｌ／分、好ましくは２０〜１００Ｌ／分、より好ましくは３０〜４０Ｌ／分である。供給物の流量は、少なくとも０．０５Ｌ／分である。好ましくは、流量は、少なくとも２０Ｌ／分であり、より好ましくは、流量は、少なくとも３０Ｌ／分である。流量は、最大で４００Ｌ／分を有しうる。好ましくは、流量は、１００Ｌ／分を超えることはなく、より好ましくは、流量は、４０Ｌ／分を超えることはない。
【００３３】
さらに他の実施形態では、マトリックス中に固定された活性炭が平方メートル（ｍ２）単位で与えられる表面積を有するメンブレンシートの形態をとる場合、供給物の流束は、１〜５０Ｌ／ｍ２／分、好ましくは１．５〜２０Ｌ／ｍ２／分、より好ましくは１．５〜１０Ｌ／ｍ２／分である。好ましくは、流束は、少なくとも１Ｌ／ｍ２／分である。より好ましくは、流束は、少なくとも１．５Ｌ／ｍ２／分である。流束は、最大で５０Ｌ／ｍ２／分を有することが可能であり、好ましくは、流束は、２０Ｌ／ｍ２／分を超えることはなく、より好ましくは、流束は、１５Ｌ／ｍ２／分を超えることはない。流束とは、メンブレンシートの表面積１平方メーターあたりの供給物の流量を意味する。
【００３４】
さらに他の実施形態では、単一フィルターユニット中における化合物を含有する供給物の滞留時間は、少なくとも１５秒間かつ最大６０分間である。単一フィルターユニット中における化合物を含有する供給物の滞留時間は、少なくとも１５秒間であり、好ましくは少なくとも３０秒間であり、より好ましくは少なくとも６０秒間であり、最も好ましくは２分間である。単一フィルターユニット中における化合物の滞留時間は、最大６０分間であり、好ましくは３０分間以下であり、より好ましくは１５分間以下である。単一フィルターユニット中における化合物を含有する供給物の滞留時間は、単一フィルターユニットを介する供給物の流入と供給物の流出との時間差を測定することにより決定可能である。化合物を含有する供給物を一シリーズのｎ個の結合されたフィルターユニットに通す場合、該シリーズ中における供給物の全滞留時間は、単一フィルターユニット中における滞留時間のｎ倍である。
【００３５】
さらに他の実施形態では、マイナス１０〜＋４０℃の温度でプロセスを操作することが可能である。化合物を含有する供給物がフィルターユニットに通す前と通した後の両方で液相中に存在するように温度が選択されることは明らかであろう。温度は、供給物中に存在する溶媒のタイプおよび化合物の熱安定性に依存しうる。温度は、少なくともマイナス１０℃であり、好ましくは少なくともマイナス２℃であり、より好ましくは少なくとも５℃である。温度は、４０℃以下であり、好ましくは２５℃以下であり、より好ましくは１５℃以下である。
【００３６】
本発明に係る活性炭処理を適用した後、化合物は、当業者に公知の方法に従って流出物から回収される。回収に使用される方法は、典型的には、化合物のタイプおよび／または使用目的に依存するであろう。回収は、好適な安定剤で流出物中の化合物を安定化させること、流出物を濃縮すること、流出物を乾燥させること、流出物を顆粒化プロセスに付すこと、流出物から化合物の精製すること（たとえば、結晶化および／またはカラムクロマトグラフィーにより）、のうちの１つまたは少なくとも２つの組合せを含みうる。
【００３７】
回収された化合物は、薬学的に許容可能な塩または食品グレードの生成物にさらに変換することが可能である。
【実施例】
【００３８】
実施例１
ストレプトマイセス・クラブリゲルスの発酵により得られたクラブラン酸の水性ブロスを、活性炭処理の前に、濾過し、抽出し、そして３０ｇ／ｌに濃縮した。５０ｇのバルク粉末状活性炭とマグネティックスターラーとが入っているビーカーに５００ｍｌの濃縮抽出物を添加した。９０分間の反応時間の後、ブフナー漏斗を用いることにより活性炭を抽出物から分離した。活性炭処理の前と後の抽出物の吸光度差を測色計で測定することにより、脱色パーセントを決定した。脱色パーセントは、９０％であった。活性炭処理の後のクラブラン酸の収率は、８６％であった。
【００３９】
実施例２
発酵で得られたクラブラン酸の水性ブロスを、活性炭処理の前に、濾過し、抽出し、そして３０ｇ／ｌに濃縮した。０．００５７ｍ２の近似有効表面積を有する活性炭フィルタープレート（キュノ・リミテッド（ＣＵＮＯ Ｌｔｄ．）製のゼータカーボン（Ｚｅｔａｃａｒｂｏｎ）（登録商標）Ｒ３５、φ９０ｍｍ）の入った単一フィルターユニットに５００ｍｌの濃縮抽出物を通した。フィルターユニットを介する濃縮抽出物を含む供給物の流量を０．０３Ｌ／分に設定した。流束は、５．０Ｌ／分／ｍ２であった。脱色パーセントは、９０％であった。炭素処理の後のクラブラン酸の収率は、９０％であった。
【００４０】
実施例３
濃縮クラブラン酸抽出物を含有する３７．５リットルの供給物（２５ｇ／Ｌ）を逐次的に動作する３個の結合されたフィルターユニットに通した。各フィルターユニットには、約０．２９ｍ２の有効表面積を有する新たな活性炭カートリッジ（キュノ・リミテッド（ＣＵＮＯ Ｌｔｄ．）製のゼータカーボン（Ｚｅｔａｃａｒｂｏｎ）（登録商標）Ｃ０８ＤＢ；Ｒ３５Ｓ）が入っていた。供給物の流量は１．０Ｌ／分であり、流束は３．５Ｌ／分／ｍ２であった。位置番号１のフィルターユニットに不純な抽出物を含有する供給物を最初に供給した。位置番号２のフィルターユニットをフィルターユニット１からの流出物に暴露した。位置番号３のフィルターユニットをフィルターユニット２からの流出物に暴露した。第４の追加のフィルターユニットは、位置番号４で該シリーズ中に整列されていたが、該シリーズの３個のフィルターユニットには接続されていないので使用状態ではなかった。
【００４１】
３個のフィルターユニットに３７．５リットルの抽出物を通した後、供給物が最初に供給された１番目のフィルターユニットを該シリーズから取り外し、かつ前の位置番号４の追加のフィルターユニットを該シリーズに結合し、位置番号を新たに割り当てた。すなわち、前の位置番号４のユニットに今度は位置番号３を割り当て、前の位置番号３のユニットに今度は位置番号２を割り当て、前の位置番号２のユニットに今度は位置番号１を割り当てることにより、逐次的に動作する第２のシリーズの３個の結合されたフィルターユニットを形成した。ここで、該シリーズの第１および第２のフィルターユニットは、いずれも１回使用されたものであり、該シリーズの第３のフィルターユニットは新しいものである。フィルターユニットを取り外しかつ新たなフィルターユニットを結合した後、濃縮クラブラン酸抽出物を含有する３７．５リットルの未炭素処理供給物をこの第２のシリーズの３個の結合されたフィルターユニットに通すことにより、供給を継続させた。この第２の濾過では、脱色パーセントは９４％であった。クラブラン酸の全収率は、９４％であった。
【００４２】
実施例４
実施例３の活性炭処理を繰り返した。ただし、次の点が異なっていた。すなわち、３個の結合されたフィルターユニットよりなる第１および第２のシリーズのいずれにおいても、フィルターユニットには、それぞれ、位置番号１に２回使用されたカートリッジ、位置番号２に１回使用されたカートリッジ、および位置番号３に新たなカートリッジが収容されていた。第２の濾過では、脱色パーセントは９３％であった。捕集された全脱色抽出物中のクラブラン酸の収率は、９７％であった。
【００４３】
実施例５
実施例４に従って活性炭処理を行った。クラブラン酸を含む供給物を第２のシリーズのフィルターユニットに通した後、２１Ｌのエチルアセテートをフィルターユニットに通すことにより、フィルターユニット内に入っていた活性炭カートリッジを洗浄した。脱色パーセントは、９４％であった。捕集された全脱色抽出物の収率は、９８％であった。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、活性炭処理を用いることにより化合物を精製する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
何十年間にもわたり、価値ある化合物の精製プロセスにおいて、価値ある化合物から着色種のような不純物を除去するためにバルク活性炭粉末を使用する活性炭処理が適用されている。しかしながら、バルク炭素粉末を使用したときの問題点は、多くの場合に活性炭粒子が下流に移行して後続の回収工程で炭素混入を引き起こすことである。また、工業規模の精製プロセスにおいてバルク炭素で処理することは、健康および安全に有益でない。つい最近、これらの問題点を克服する活性炭カートリッジが開発された。これらのカートリッジでは、活性炭は濾過媒体中に固定される。活性炭カートリッジの使用については、ペニシリンＶの精製に関して記述されている（アール・ヤンソン（Ｒ．Ｊａｎｓｓｏｎ）およびエム・ウィーヴァー（Ｍ．Ｗｅａｖｅｒ）著、製造化学者（Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｃｈｅｍｉｓｔ）、２００２年３月、２９〜３０頁）。しかしながら、炭素カートリッジの使用はまた、時間のかかる回収プロセスを排除し、最終生成物の品質向上をもたらすという事実にもかかわらず、従来の炭素処理を改善する必要があると長い間考えられてきたが、カートリッジは工業プロセスに広く組み込まれてはいない。
【０００３】
問題点の１つは、所望の化合物の収率が、必ずしも、商業的に効率的な工業規模で活性炭カートリッジを用いて精製を行うのに十分な程度に良好であるとは限らないことである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、所望の化合物の収率が不十分であるというこの問題点を克服することである。この問題点は、逐次的にかつ向流モードで動作する活性炭の入った一シリーズのフィルターユニットに所望の化合物を含有する供給物を通すことによる本発明により解決される。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
したがって、本発明は、化合物を精製する方法に関し、該方法は、マトリックス中に固定された活性炭の入ったフィルターユニットを用いる活性炭処理を含み、該処理は、
ａ）逐次的に動作する第１のシリーズのｎ個の結合されたフィルターユニットに該化合物を含有する好適な体積の供給物を通して流出物を得ることと、ここで、ｎは少なくとも２であり、該フィルターユニットは、該シリーズで位置番号１〜ｎが割り当てられ、かつ位置番号１は、該供給物が供給される最初の部分であり、
ｂ）該好適な体積の供給物を通した後、１〜ｎ−１のいずれかの位置番号のフィルターユニットを該第１のシリーズのフィルターユニットから取り外し、かつ該取り外されたフィルターユニットの位置番号よりも大きい番号を有する任意の位置に新たなフィルターユニットを結合することにより、次のシリーズのフィルターユニットを形成することと、
ｃ）該次のシリーズのフィルターユニットに該化合物を含有する次の好適な体積の供給物を通して次の流出物を得ることと、
ｄ）場合により、ａおよびｃで得られた該流出物を合わせることと、
ｅ）該流出物から該化合物を回収することと、
を含む。
【０００６】
本発明に係る炭素処理を用いると、精製化合物の収率が増大される。また、本発明に係る炭素処理を用いると、活性炭の利用可能な吸着容量が完全にまたはほぼ完全に利用される。さらに、本発明に係る活性炭処理を適用することにより、高スループットの精製システムが提供される。高スループットとは、処理時間の短縮およびロジスティックスの改良を意味する。この結果として、さらに価値ある化合物を工業規模で製造する能力が増大される。このほか、精製化合物の収率は、とくに、不安定な化合物の精製プロセスで、増大される。
【０００７】
本発明に係る炭素処理は、従来の活性炭処理が使用される対象化合物の任意の精製プロセスに適用可能である。
【０００８】
本発明において、有利に精製される化合物は、不安定な化合物、すなわち、処理時間および／または貯蔵期間の増大とともに分解および／または劣化する化合物でありうる。
【０００９】
化合物は、二次代謝産物またはタンパク質を包含しうる。二次代謝産物は、抗生物質、ビタミン、カロテノイド、または多価不飽和脂肪酸（ＰＵＦＡ）を包含しうる。タンパク質は、酵素、たとえば、プロテアーゼ、アミラーゼ、セルラーゼ、キシラナーゼ、ラクターゼ、またはそれらの前駆体を包含しうる。抗生物質は、ストレプトマイシン、クロラムフェニコール、アクチノマイシン、テトラサイクリン、ナタマイシン、β−ラクタム化合物、たとえば、クラブラン酸、ペニシリンＧ、ペニシリンＶ、セファロスポリンＣ、セファマイシン、６−アミノペニシリン酸（６−ＡＰＡ）、７−アミノデアセトキシセファロスポラン酸（７−ＡＤＣＡ）、７−アミノセファロスポラン酸（７−ＡＣＡ）、半合成ペニシリン、たとえば、アモキシシリン、クロキサシリン、フルクロキサシリン、メチシリン、オキサシリン、カルベニシリン、アンピシリン、および半合成セファロスポリン、たとえば、セファレキシン、セフラジン、セファロリジン、セファロチン、セファクロル、セファドロキシルを包含しうる。カロテノイドは、β−カロテンを包含しうる。
【００１０】
本発明の特定の実施形態では、化合物は、微生物を用いて発酵により産生される。微生物は、発酵中に対象化合物を産生しうる原核生物もしくは真核生物または哺乳動物源もしくは植物源の細胞もしくは細胞系でありうる。好ましくは、微生物は、細菌、真菌、または酵母である。細菌は、大腸菌株、ストレプトマイセス株、バシラス株、またはプロピオニバクテリウム株でありうる。真菌は、ペニシリウム株、アスペルギルス株、またはムコール株でありうる。酵母は、サッカロマイセス株、クルイベロマイセス株、またはピキア株でありうる。
【００１１】
本発明の好ましい実施形態では、化合物は、微生物としてストレプトマイセス種を用いる発酵により得られる。ストレプトマイセス種の発酵により得られる化合物は、本発明に係る炭素処理を用いて精製するのにとくに好適である。なぜなら、ストレプトマイセス種から得られる発酵ブロスさらには産生化合物は、着色種および黄色〜赤色／褐色が顕著に現れる可能性のある他の不純物を含有するからである。本発明によれば、これらの着色種および他の不純物は、化合物から非常に効率的に除去され、しかも精製化合物の収率は、驚くほど高い。好ましいストレプトマイセス種は、ストレプトマイセス・クラブリゲルス、Ｓ．コエリカラー、Ｓ．グリセウス、Ｓ．ベネズエラ、Ｓ．オーレオファシエンスでありうる。これらの株により産生される化合物は、クラブラン酸、ストレプトマイシン、セファマイシン、クロラムフェニコール、テトラサイクリン、アクチノマイシン、またはβ−カロテンでありうる。好ましくは、化合物はクラブラン酸である。
【００１２】
対象化合物を含む発酵流体は、濾過により発酵ブロス中のバイオマスから分離可能である。場合により、活性炭で処理する前に、化合物を含む発酵流体を濃縮することが可能でありかつ／または当技術分野で公知の技法を用いて化合物を沈殿させたり精製したりすることが可能である。本発明に係る活性炭処理に付される供給物は、化合物を含有しかつ溶媒を含む。使用される溶媒は、典型的には、対象化合物に依存するであろう。それは、水、アルコール、ケトン、エステル、エーテル、またはそれらの混合物でありうる。好ましくは、それは、アルキルアセテートのようなエステル、より好ましくはエチルアセテートまたはメチルアセテートを含む。
【００１３】
フィルターユニットは、マトリックス中に固定された活性炭を収容する。マトリックスは、化合物を含有する供給物を透過しうる任意のポーラスフィルター媒体でありうる。好ましくは、マトリックスは、担体材料および／またはバインダー材料を含む。マトリックス中の担体材料は、合成ポリマーまたは天然源のポリマーでありうる。合成ポリマーは、ポリスチレン、ポリアクリルアミド、ポリメチルメタクリレートを包含しうる。天然源のポリマーは、セルロース、ポリサッカリド、デキストラン、アガロースを包含しうる。好ましくは、ポリマー担体材料は、十分な機械的剛性を提供するように繊維網状構造の形態をとる。バインダー材料は樹脂でありうる。マトリックスは、メンブレンシートの形態を有しうる。
【００１４】
好ましくは、マトリックス中に固定された活性炭は、カートリッジの形態をとりうる。カートリッジは、マトリックス中に固定されてメンブレンシートの形態で作製された粉末状活性炭の入った自蔵式のかつ容易に交換可能な構成要素である。メンブレンシートは、プラスチック製の透過性担体中に捕捉されてディスクを形成しうる。他の選択肢として、メンブレンシートは、渦巻状に巻回可能である。フィルター表面積を増大させるために、いくつかのディスクを互いに積み重ねることが可能である。好ましくは、互いに積み重ねられたディスクは、炭素処理された供給物をフィルターユニットから捕集して取り出すための中心コアパイプを有する。積み重ねられたディスクの形状は、レンズ状でありうる。さらに、既存のフィルターユニットに追加のカートリッジを付加することが可能であり、これは、同一のコレクター軸にこれらの追加のカートリッジを置くことにより（そのようしてスタックの高さを拡張することにより）、または同一のフィルターユニット中に平行スタックのカートリッジを収容し、場合により、フィルターハウジングの下端の１つの出口に独立したコレクター軸を結合することにより、行われる。
【００１５】
炭素は、泥炭、亜炭、木材、またはヤシ殻のようなさまざまな原材料源のものが使用可能である。炭素源の選択は、単離される化合物に依存し、当技術分野で公知の方法に従って決定可能である。スチーム処理または化学処理のような当技術分野で公知の任意の方法を用いて、炭素を活性化させることが可能である。
【００１６】
本発明において、マトリックス中に固定された活性炭は、独立したフィルターユニットを形成するようにハウジング中に配置可能である。各フィルターユニットは、精製される化合物を含有する供給物用の個別の入口および出口を有する。本発明で使用可能なフィルターユニットの例は、キュノ・インコーポレーテッド（Ｃｕｎｏ Ｉｎｃ．）（米国メリデン（Ｍｅｒｉｄｅｎ，ＵＳＡ））製またはポール・コーポレーション（Ｐａｌｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）（米国イーストヒル（Ｅａｓｔ Ｈｉｌｌ，ＵＳＡ））製の炭素カートリッジである。
【００１７】
本発明に係る方法では、好適な体積の供給物を通した後、ｎ〜ｎ−１の任意の位置番号のフィルターユニットを一シリーズの１番目からｎ番目まで結合されたフィルターユニットから取り外し、かつ取り外されたフィルターユニットの位置番号よりも大きい位置番号を有する任意の位置に新たなフィルターユニットを結合する（フィルターユニットの切換え）。「供給物の好適な体積」の大きさ（またはフィルターユニットの切換えの時期）は、種々のパラメーターに依存し、通常のプロセス最適化により決定可能である。たとえば、供給物の体積は、流出物の所要の品質および／または使用されるフィルターユニットの総数に依存しうる。したがって、フィルターユニットの切換えは、使用したフィルターユニットが不純物で実質的に飽和された時点で行いうる。使用したフィルターユニットが不純物で実質的に飽和された時点は、たとえば、許容しえない値に達した流出物の色により認識可能である。
【００１８】
好ましい実施形態では、第１のシリーズのｎ個の結合されたフィルターユニットを通る供給物の体積は、次のシリーズのフィルターユニットを通る次の供給物の体積と同じ大きさである。このようにして、プロセスロジスティックスは、できるかぎり簡単にかつ再現可能に保持される。
【００１９】
他の好ましい実施形態では、フィルターユニットは、位置番号１で取り外し可能であり、新たなフィルターユニットは、位置番号ｎ＋１に結合可能である。
【００２０】
対象化合物の損失を減少させるために、フィルターユニットの切換え前に、好ましくは、化合物を溶解させるときと同一の溶媒を用いて、フィルターユニットを溶媒ですすぐことが可能である。溶媒によるすすぎは、ガス（好ましくは窒素）でパージングする前および／または後に行いうる。このようにして、炭素に吸着された残留生成物および／またはマトリックス内に残留する供給物の体積中の残留生成物を回収することが可能である。
【００２１】
本発明に係る方法では、化合物を含有する供給物は、逐次的に動作する少なくとも２個の結合されたフィルターユニットに通される。すなわち、ｎは少なくとも２である。好ましくは、ｎは２〜１０である。より好ましくは、ｎは２〜４であり、最も好ましくは、ｎは３である。また、精製される化合物を含む大ストリームの供給物を処理するために、逐次的に動作するいくつかのフィルターユニットを追加的に並列に結合可能である。
【００２２】
一シリーズの２個の結合されたフィルターユニットが使用される本発明の特定の一実施形態では、精製される化合物を含有する供給物を位置番号１（すなわち、該シリーズの先頭位置）のフィルターユニットに供給し、そしてこのフィルターユニット１の流出物を位置番号２の第２のフィルターユニットに通す。好適な体積の供給物がフィルターユニットを貫通したときに、位置番号１のフィルターユニットを取り外しかつ位置番号３に新たなフィルターユニットを結合することにより、フィルターユニットの使用時に切換えを行うと、元の位置番号２のフィルターユニットは今度は最初に供給物が供給され位置番号１が割り当てられ、かつ前の位置番号３のフィルターユニットは今度は位置番号２が割り当てられるので、位置番号の再番号付けが行われることになる。
【００２３】
一シリーズの３個の結合されたフィルターユニットが使用される本発明の他の実施形態では、精製される化合物を含有する供給物を位置番号１（すなわち、該シリーズの先頭位置）のフィルターユニットに供給し、そしてこのフィルターユニット１の流出物を位置番号２の第２のフィルターユニットに通し、さらにこのフィルターユニット２の流出物を位置番号３の第３のフィルターユニットに通す。好適な体積の供給物が３個のフィルターユニットを貫通したときに、位置番号１のフィルターユニットを取り外しかつ位置番号４に新たなフィルターユニットを結合することにより、フィルターユニットの使用時に切換えを行うと、元の位置番号２のフィルターユニットは今度は最初に供給物が供給され位置番号１が割り当てられ、かつ前の位置番号３のフィルターユニットは今度は位置番号２が割り当てられ、かつ位置番号４に結合された新たなフィルターユニットは今度は位置番号３が割り当てられるので、位置番号の再番号付けが行われることになる。他の選択肢として、第１のフィルターユニットを取り外す代わりに、第２のフィルターユニット（すなわち、位置番号２のフィルターユニット）を取り外すことが可能であり、そのようにすると、位置番号１のフィルターユニットは、依然として供給物が最初に供給されるのでここに保持され、かつ位置番号３のフィルターユニットは今度は位置番号２が割り当てられ、かつ位置番号４に結合された新たなフィルターユニットは第２のシリーズで位置番号３が割り当てられる。
【００２４】
該シリーズから取り外されたフィルターユニットは、使用済みの活性炭の入ったフィルターユニットである。すなわち、精製される化合物を含有する供給物が、この活性炭に通された。シリーズに結合される新たなフィルターユニットは、未使用の活性炭（すなわち、これまで使用されていない活性炭）を収容しうるフィルターユニットであるか、またはそれは、以前に使用されかつ再生された活性炭を収容しうる。新たなフィルターユニットは、その使用前、溶媒で湿潤させてから窒素でパージングすることが可能である。
【００２５】
再生された活性炭は、活性炭の吸着容量を回復するように再生プロセスに付されたものである。再生は、当技術分野で公知の方法に従って溶媒ですすぐことにより達成しうる。再生用の典型的な溶媒は、メタノール、エタノール、アセトン、またはエチルアセテートでありうる。再生は、ｉｎ ｓｉｔｕで行いうる。ｉｎ ｓｉｔｕとは、フィルターユニットをシリーズ中のその位置から物理的に移動させたり活性炭をフィルターユニットから物理的に移動させたりする必要なく、再生される活性炭の入ったフィルターユニットを溶媒ですすぐことを意味する。再生時、活性炭は、前の供給物中に存在する溶媒によるすすぎ、および／または再生溶媒によるすすぎ、および／または次の供給物中に存在する溶媒による湿潤の操作に付すことが可能である。活性炭のすすぎおよび／または湿潤の操作の間で、ガス（好ましくは窒素）でパージすることが可能である。
【００２６】
本発明に係る方法では、各フィルターユニットは、ユニットの物理的移動により一シリーズのフィルターユニットに結合させたりそれから取り外したりすることが可能である。好ましくは、フィルターユニットは、ユニットの物理的移動を行うことなく一シリーズのフィルターユニットに結合させたりそれから取り外したりすることが可能である。これは、流量分布システムにより容易に行いうる。この流量分布システムは、完全自動化が可能である。好ましくは、流量分布システムは、多機能かつマルチポートのバルブ（好ましくは、ブロックアンドブリードタイプのもの）を含みうる。該バルブの操作は、ソフトウェアにより制御可能である。より好ましくは、フィルターユニットの結合および取外しは同時に行われる。
【００２７】
本発明において、プロセスは、バッチモード、半連続モード、または連続モードで操作可能である。
【００２８】
バッチモードの操作とは、逐次的に動作する結合されたフィルターユニットに好適な体積の供給物を通し、かつフィルターユニットの取外しおよび／または新たなフィルターユニットをシリーズへ結合するときに該供給物を停止させるプロセスを意味する。続いて、取外しおよび結合（フィルターユニットの切換え）を行った後、次の好適な体積の供給物で供給物の流動を継続させる。
【００２９】
連続モードの操作とは、フィルターユニットを取り外しかつ新たなフィルターユニットを結合するときに供給物の流動を中断させないプロセス、すなわち、フィルターユニットの切換えのときに供給物の流動を中断させないプロセスを意味する。したがって、好適な体積の供給物および任意の次の好適な体積の供給物は、フィルターユニットの切換えを好適な時間間隔で行いながら、一シリーズのｎ個の結合されたフィルターユニットに連続的に通される。連続モードの操作は、好ましくは、フィルターユニットの切換えを行わなければならなくなる前にどれくらいの体積の供給物を一シリーズのフィルターユニットに通すことが可能であるかがわかっている状況で行われる。この知識は、経験によりまたはたとえばインライン測定により得ることができる。連続モードの実施の前提条件は、フィルターユニットの切換えの操作に必要な時間が不純物によるフィルターユニットの実質的飽和に必要な時間よりも短くなければならないということである。連続プロセスは、たとえば、新しい（バッチ）プロトコルへの変更が望まれる場合またはクリーニングもしくはメンテナンスを行うために、終了させることが可能である。
【００３０】
半連続モードの操作とは、フィルターユニットを取り外しかつ新たなフィルターユニットを結合するときに供給物を中断させないが、すなわち、フィルターの切換えのときに供給物を中断させないが、不純物によるフィルターユニットの実質的飽和を回避するために供給物を中断させるプロセスを意味する。後者は、フィルターユニットの切換え操作に必要な時間が不純物によるフィルターユニットの実質的飽和に必要な時間よりも長い場合に起こりうる。
【００３１】
本発明に係る方法は、さまざまな実施形態で実施可能であり、いずれも化合物の収率増加を目標とする。
【００３２】
第１の実施形態では、供給物の流量は、０．０５〜４００Ｌ／分、好ましくは２０〜１００Ｌ／分、より好ましくは３０〜４０Ｌ／分である。供給物の流量は、少なくとも０．０５Ｌ／分である。好ましくは、流量は、少なくとも２０Ｌ／分であり、より好ましくは、流量は、少なくとも３０Ｌ／分である。流量は、最大で４００Ｌ／分を有しうる。好ましくは、流量は、１００Ｌ／分を超えることはなく、より好ましくは、流量は、４０Ｌ／分を超えることはない。
【００３３】
さらに他の実施形態では、マトリックス中に固定された活性炭が平方メートル（ｍ２）単位で与えられる表面積を有するメンブレンシートの形態をとる場合、供給物の流束は、１〜５０Ｌ／ｍ２／分、好ましくは１．５〜２０Ｌ／ｍ２／分、より好ましくは１．５〜１０Ｌ／ｍ２／分である。好ましくは、流束は、少なくとも１Ｌ／ｍ２／分である。より好ましくは、流束は、少なくとも１．５Ｌ／ｍ２／分である。流束は、最大で５０Ｌ／ｍ２／分を有することが可能であり、好ましくは、流束は、２０Ｌ／ｍ２／分を超えることはなく、より好ましくは、流束は、１５Ｌ／ｍ２／分を超えることはない。流束とは、メンブレンシートの表面積１平方メーターあたりの供給物の流量を意味する。
【００３４】
さらに他の実施形態では、単一フィルターユニット中における化合物を含有する供給物の滞留時間は、少なくとも１５秒間かつ最大６０分間である。単一フィルターユニット中における化合物を含有する供給物の滞留時間は、少なくとも１５秒間であり、好ましくは少なくとも３０秒間であり、より好ましくは少なくとも６０秒間であり、最も好ましくは２分間である。単一フィルターユニット中における化合物の滞留時間は、最大６０分間であり、好ましくは３０分間以下であり、より好ましくは１５分間以下である。単一フィルターユニット中における化合物を含有する供給物の滞留時間は、単一フィルターユニットを介する供給物の流入と供給物の流出との時間差を測定することにより決定可能である。化合物を含有する供給物を一シリーズのｎ個の結合されたフィルターユニットに通す場合、該シリーズ中における供給物の全滞留時間は、単一フィルターユニット中における滞留時間のｎ倍である。
【００３５】
さらに他の実施形態では、マイナス１０〜＋４０℃の温度でプロセスを操作することが可能である。化合物を含有する供給物がフィルターユニットに通す前と通した後の両方で液相中に存在するように温度が選択されることは明らかであろう。温度は、供給物中に存在する溶媒のタイプおよび化合物の熱安定性に依存しうる。温度は、少なくともマイナス１０℃であり、好ましくは少なくともマイナス２℃であり、より好ましくは少なくとも５℃である。温度は、４０℃以下であり、好ましくは２５℃以下であり、より好ましくは１５℃以下である。
【００３６】
本発明に係る活性炭処理を適用した後、化合物は、当業者に公知の方法に従って流出物から回収される。回収に使用される方法は、典型的には、化合物のタイプおよび／または使用目的に依存するであろう。回収は、好適な安定剤で流出物中の化合物を安定化させること、流出物を濃縮すること、流出物を乾燥させること、流出物を顆粒化プロセスに付すこと、流出物から化合物の精製すること（たとえば、結晶化および／またはカラムクロマトグラフィーにより）、のうちの１つまたは少なくとも２つの組合せを含みうる。
【００３７】
回収された化合物は、薬学的に許容可能な塩または食品グレードの生成物にさらに変換することが可能である。
【実施例】
【００３８】
実施例１
ストレプトマイセス・クラブリゲルスの発酵により得られたクラブラン酸の水性ブロスを、活性炭処理の前に、濾過し、抽出し、そして３０ｇ／ｌに濃縮した。５０ｇのバルク粉末状活性炭とマグネティックスターラーとが入っているビーカーに５００ｍｌの濃縮抽出物を添加した。９０分間の反応時間の後、ブフナー漏斗を用いることにより活性炭を抽出物から分離した。活性炭処理の前と後の抽出物の吸光度差を測色計で測定することにより、脱色パーセントを決定した。脱色パーセントは、９０％であった。活性炭処理の後のクラブラン酸の収率は、８６％であった。
【００３９】
実施例２
発酵で得られたクラブラン酸の水性ブロスを、活性炭処理の前に、濾過し、抽出し、そして３０ｇ／ｌに濃縮した。０．００５７ｍ２の近似有効表面積を有する活性炭フィルタープレート（キュノ・リミテッド（ＣＵＮＯ Ｌｔｄ．）製のゼータカーボン（Ｚｅｔａｃａｒｂｏｎ）（登録商標）Ｒ３５、φ９０ｍｍ）の入った単一フィルターユニットに５００ｍｌの濃縮抽出物を通した。フィルターユニットを介する濃縮抽出物を含む供給物の流量を０．０３Ｌ／分に設定した。流束は、５．０Ｌ／分／ｍ２であった。脱色パーセントは、９０％であった。炭素処理の後のクラブラン酸の収率は、９０％であった。
【００４０】
実施例３
濃縮クラブラン酸抽出物を含有する３７．５リットルの供給物（２５ｇ／Ｌ）を逐次的に動作する３個の結合されたフィルターユニットに通した。各フィルターユニットには、約０．２９ｍ２の有効表面積を有する新たな活性炭カートリッジ（キュノ・リミテッド（ＣＵＮＯ Ｌｔｄ．）製のゼータカーボン（Ｚｅｔａｃａｒｂｏｎ）（登録商標）Ｃ０８ＤＢ；Ｒ３５Ｓ）が入っていた。供給物の流量は１．０Ｌ／分であり、流束は３．５Ｌ／分／ｍ２であった。位置番号１のフィルターユニットに不純な抽出物を含有する供給物を最初に供給した。位置番号２のフィルターユニットをフィルターユニット１からの流出物に暴露した。位置番号３のフィルターユニットをフィルターユニット２からの流出物に暴露した。第４の追加のフィルターユニットは、位置番号４で該シリーズ中に整列されていたが、該シリーズの３個のフィルターユニットには接続されていないので使用状態ではなかった。
【００４１】
３個のフィルターユニットに３７．５リットルの抽出物を通した後、供給物が最初に供給された１番目のフィルターユニットを該シリーズから取り外し、かつ前の位置番号４の追加のフィルターユニットを該シリーズに結合し、位置番号を新たに割り当てた。すなわち、前の位置番号４のユニットに今度は位置番号３を割り当て、前の位置番号３のユニットに今度は位置番号２を割り当て、前の位置番号２のユニットに今度は位置番号１を割り当てることにより、逐次的に動作する第２のシリーズの３個の結合されたフィルターユニットを形成した。ここで、該シリーズの第１および第２のフィルターユニットは、いずれも１回使用されたものであり、該シリーズの第３のフィルターユニットは新しいものである。フィルターユニットを取り外しかつ新たなフィルターユニットを結合した後、濃縮クラブラン酸抽出物を含有する３７．５リットルの未炭素処理供給物をこの第２のシリーズの３個の結合されたフィルターユニットに通すことにより、供給を継続させた。この第２の濾過では、脱色パーセントは９４％であった。クラブラン酸の全収率は、９４％であった。
【００４２】
実施例４
実施例３の活性炭処理を繰り返した。ただし、次の点が異なっていた。すなわち、３個の結合されたフィルターユニットよりなる第１および第２のシリーズのいずれにおいても、フィルターユニットには、それぞれ、位置番号１に２回使用されたカートリッジ、位置番号２に１回使用されたカートリッジ、および位置番号３に新たなカートリッジが収容されていた。第２の濾過では、脱色パーセントは９３％であった。捕集された全脱色抽出物中のクラブラン酸の収率は、９７％であった。
【００４３】
実施例５
実施例４に従って活性炭処理を行った。クラブラン酸を含む供給物を第２のシリーズのフィルターユニットに通した後、２１Ｌのエチルアセテートをフィルターユニットに通すことにより、フィルターユニット内に入っていた活性炭カートリッジを洗浄した。脱色パーセントは、９４％であった。捕集された全脱色抽出物の収率は、９８％であった。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリックス中に固定された活性炭の入ったフィルターユニットを用いる活性炭処理を含む化合物の精製方法であって、該処理が、
ａ）逐次的に動作する第１のシリーズのｎ個の結合されたフィルターユニットに前記化合物を含有する好適な体積の供給物を通して流出物を得ることと、ここで、ｎは少なくとも２であり、該フィルターユニットは、該シリーズで位置番号１〜ｎが割り当てられ、かつ位置番号１は、該供給物が供給される最初の部分であり、
ｂ）前記好適な体積の供給物を通した後、１〜ｎ−１のいずれかの位置番号のフィルターユニットを該第１のシリーズのフィルターユニットから取り外し、かつ該取り外されたフィルターユニットの位置番号よりも大きい番号を有する任意の位置に新たなフィルターユニットを結合することにより、次のシリーズのフィルターユニットを形成することと、
ｃ）前記次のシリーズのフィルターユニットに前記化合物を含有する次の好適な体積の供給物を通して次の流出物を得ることと、
ｄ）場合により、ａおよびｃで得られた前記流出物を合わせることと、
ｅ）前記流出物から前記化合物を回収することと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記フィルターユニットが１〜ｎ−１の位置番号で取り外され、かつ新たなフィルターユニットが位置番号ｎ＋１に結合される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記フィルターユニットが位置番号１で取り外され、かつ新たなフィルターユニットが位置番号ｎ＋１に結合される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
逐次的に動作する結合されたフィルターユニットの数ｎが２〜１０である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記処理が、バッチモード、半連続モード、または連続モードで操作される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記供給物の流量が、０．０５〜４００Ｌ／分、好ましくは２０〜１００Ｌ／分、より好ましくは３０〜４０Ｌ／分である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
マトリックス中に固定された前記活性炭がメンブレンシートの形態である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記メンブレンシートを介する流束が、１〜５０Ｌ／ｍ２／分、好ましくは１．５〜２０Ｌ／ｍ２／分、より好ましくは１．５〜１０Ｌ／ｍ２／分である、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
単一フィルターユニット中における前記化合物を含有する供給物の滞留時間が、少なくとも１５秒間かつ最大６０分間である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記方法がマイナス１０℃〜４０℃の温度で実施される、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
少なくとも１個の取り外されたフィルターユニットが、溶媒ですすぐことによりｉｎ ｓｉｔｕで再生される、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記化合物が不安定な化合物である、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記化合物が二次代謝産物またはタンパク質である、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記二次代謝産物が、抗生物質、ビタミン、カロテノイド、およびＰＵＦＡからなる群から選択される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記化合物が、微生物を用いる発酵により得られる、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記微生物がストレプトマイセス（Ｓｔｒｅｐｔｏｍｙｃｅｓ）種である、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記ストレプトマイセス（Ｓｔｒｅｐｔｏｍｙｃｅｓ）種が、Ｓ．クラブリゲルス（ｃｌａｖｕｌｉｇｅｒｕｓ）、Ｓ．コエリカラー（ｃｏｅｌｉｃｏｌｏｒ）、Ｓ．グリセウス（ｇｒｉｓｅｕｓ）、Ｓ．ベネズエラ（ｖｅｎｅｚｕｅｌａ）、Ｓ．ジュモンジネンシス（ｊｕｍｏｎｊｉｎｅｎｓｉｓ）、Ｓ．カツラハマヌス（ｋａｔｓｕｒａｈａｍａｎｕｓ）、およびＳ．オーレオファシエンス（ａｕｒｅｏｆａｃｉｅｎｓ）よりなる群から選択される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記化合物が、クラブラン酸、ストレプトマイシン、クロラムフェニコール、テトラサイクリン、およびβ−カロテンよりなる群から選択される、請求項１４〜１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記化合物を製薬上許容しうる塩または食品グレードの生成物に変換する工程をさらに含む、請求項１〜１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１】
マトリックス中に固定された活性炭の入ったフィルターユニットを用いる活性炭処理を含む化合物の精製方法であって、該処理が、
ａ）逐次的に動作する第１のシリーズのｎ個の結合されたフィルターユニットに前記化合物を含有する好適な体積の供給物を通して流出物を得ることと、ここで、ｎは少なくとも２であり、該フィルターユニットは、該シリーズで位置番号１〜ｎが割り当てられ、かつ位置番号１は、該供給物が供給される最初の部分であり、
ｂ）前記好適な体積の供給物を通した後、１〜ｎ−１のいずれかの位置番号のフィルターユニットを該第１のシリーズのフィルターユニットから取り外し、かつ該取り外されたフィルターユニットの位置番号よりも大きい番号を有する任意の位置に新たなフィルターユニットを結合することにより、次のシリーズのフィルターユニットを形成することと、
ｃ）前記次のシリーズのフィルターユニットに前記化合物を含有する次の好適な体積の供給物を通して次の流出物を得ることと、
ｄ）場合により、ａおよびｃで得られた前記流出物を合わせることと、
ｅ）前記流出物から前記化合物を回収することと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記フィルターユニットが１〜ｎ−１の位置番号で取り外され、かつ新たなフィルターユニットが位置番号ｎ＋１に結合される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記フィルターユニットが位置番号１で取り外され、かつ新たなフィルターユニットが位置番号ｎ＋１に結合される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
逐次的に動作する結合されたフィルターユニットの数ｎが２〜１０である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記処理が、バッチモード、半連続モード、または連続モードで操作される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記供給物の流量が、０．０５〜４００Ｌ／分、好ましくは２０〜１００Ｌ／分、より好ましくは３０〜４０Ｌ／分である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
マトリックス中に固定された前記活性炭がメンブレンシートの形態である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記メンブレンシートを介する流束が、１〜５０Ｌ／ｍ２／分、好ましくは１．５〜２０Ｌ／ｍ２／分、より好ましくは１．５〜１０Ｌ／ｍ２／分である、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
単一フィルターユニット中における前記化合物を含有する供給物の滞留時間が、少なくとも１５秒間かつ最大６０分間である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記方法がマイナス１０℃〜４０℃の温度で実施される、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
少なくとも１個の取り外されたフィルターユニットが、溶媒ですすぐことによりｉｎ ｓｉｔｕで再生される、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記化合物が不安定な化合物である、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記化合物が二次代謝産物またはタンパク質である、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記二次代謝産物が、抗生物質、ビタミン、カロテノイド、およびＰＵＦＡからなる群から選択される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記化合物が、微生物を用いる発酵により得られる、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記微生物がストレプトマイセス（Ｓｔｒｅｐｔｏｍｙｃｅｓ）種である、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記ストレプトマイセス（Ｓｔｒｅｐｔｏｍｙｃｅｓ）種が、Ｓ．クラブリゲルス（ｃｌａｖｕｌｉｇｅｒｕｓ）、Ｓ．コエリカラー（ｃｏｅｌｉｃｏｌｏｒ）、Ｓ．グリセウス（ｇｒｉｓｅｕｓ）、Ｓ．ベネズエラ（ｖｅｎｅｚｕｅｌａ）、Ｓ．ジュモンジネンシス（ｊｕｍｏｎｊｉｎｅｎｓｉｓ）、Ｓ．カツラハマヌス（ｋａｔｓｕｒａｈａｍａｎｕｓ）、およびＳ．オーレオファシエンス（ａｕｒｅｏｆａｃｉｅｎｓ）よりなる群から選択される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記化合物が、クラブラン酸、ストレプトマイシン、クロラムフェニコール、テトラサイクリン、およびβ−カロテンよりなる群から選択される、請求項１４〜１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記化合物を製薬上許容しうる塩または食品グレードの生成物に変換する工程をさらに含む、請求項１〜１８のいずれか一項に記載の方法。
【公表番号】特表２００７−５１２２３２（Ｐ２００７−５１２２３２Ａ）
【公表日】平成１９年５月１７日（２００７．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５３０１４６（Ｐ２００６−５３０１４６）
【出願日】平成１６年１０月７日（２００４．１０．７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００４／０１１３８７
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０３９７５６
【国際公開日】平成１７年５月６日（２００５．５．６）
【出願人】（５０３２２０３９２）ディーエスエム アイピー アセッツ ビー．ブイ． (873)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年５月１７日（２００７．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１０月７日（２００４．１０．７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００４／０１１３８７
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０３９７５６
【国際公開日】平成１７年５月６日（２００５．５．６）
【出願人】（５０３２２０３９２）ディーエスエム アイピー アセッツ ビー．ブイ． (873)
【Ｆターム（参考）】
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