分取クロマトグラフィーにおける正確な流量測定

そのため、分取クロマトグラフィーおよび超臨界流体クロマトグラフィー（SFC）システムのメーカー各社は、製品品質の一貫性を確保するために、高度な流量測定ソリューションをシステムに組み込んでいます。この目的のために、システム設計の一環として、ブロンコスト社の流量測定機器が頻繁に採用されています。

要求事項

製薬分野における用途では、設備は包括的なユーザー要件仕様書（URS）に準拠しなければならず、これには重要なプロセスパラメータの綿密な監視と文書化が求められます。流量は、製品の品質や歩留まりに直接影響を与えるため、最も重要なパラメータの一つです。規定の流量範囲から逸脱すると、バッチの不適合となり、多額の経済的損失につながる可能性があります。分取クロマトグラフィーシステムは、実験室でも産業現場でも、通常、少量の試料を用いて運用されます。そのため、流量測定装置は、広いダイナミックレンジにわたって精度を維持しつつ、極めて低い流量を測定できる能力が求められます。従来の液体溶媒に加え、分取クロマトグラフィーでは超臨界流体（特に CO2）の使用がますます広がっています。CO2は効率的な溶媒として機能し、石油系溶媒の消費量を大幅に削減します。対象化合物によっては、有機溶媒や少量の水と併用されることもあります。超臨界流体を扱う際には、密度と温度のリアルタイム監視が不可欠です。CO2の物理的状態は、圧力や温度の変化に伴い急速に変化し、プロセスの安定性に直接影響を及ぼします。さらに、HPLCポンプの統合には、精密な流量制御が求められます。安定した稼働を維持し、プロセスの中断を防ぎ、予防保全戦略を支援するためには、正確なPID制御と、ポンプの状態を継続的に監視することが不可欠です。

重要なトピック

低流量の液体および超臨界流体の流量を、正確かつ信頼性高く測定します。

流体の物性に左右されない、超臨界CO2用の独立した流量測定。

プロセス安定性の向上に向けた、密度と温度の統合モニタリング。

組み込みPID機能によるポンプの精密制御。

デジタル通信を介して、自動化システムとシームレスに連携します。

プロセスソリューション

液相の流量測定および制御には、ES-FLOW超音波体積流量計が使用されます。このコンパクトな測定器は、低流量用途向けに特別に設計されており、溶媒、共溶媒、および水について、正確で繰り返し性の高い測定を実現します。

超臨界流体用途では、供給ポンプの上流にコリオリ式質量流量計が設置されます。コリオリ技術は、その測定原理が密度や粘度といった流体の物性に依存しないため、超臨界CO2に最適です。この計器は質量流量に加え、密度や温度のリアルタイム測定も可能であり、CO2が適切な液相状態でポンプに到達することを保証します。

ブロンコストの機器にはPIDコントローラが内蔵されており、ポンプの回転数を調整して所望の流量を実現することで、上流側のポンプを直接制御することができます。ポンプの性能を継続的に監視することで、制御パラメータの微調整、目詰まりや摩耗の早期発見、および熱交換器やポンプの故障を未然に防ぐことが可能です。

すべての流量計測機器は、PROFINETプロトコルを用いたデジタル通信を介して、自動制御システムに統合されています。

直接的な流量測定を行わない場合、分取クロマトグラフィーシステムは理論上の流量曲線に依存することになり、通常、最大20%の不確実性が生じます。このような不正確さのため、再現性のある抽出や安定した生産スループットを実現することはできません。

実際の液体の体積流量や超臨界CO2の質量流量を測定することで、一貫性があり再現性の高い収率を実現できます。このプロセスは完全に自動化でき、リアルタイムで制御できるため、信頼性の高い生産品質保証が可能となります。その結果、プロセスの堅牢性が向上し、運用リスクが低減され、時間とコストの大幅な削減につながります。