Was ist CPC?

Die zentrifugale Verteilungschromatografie (CPC = Centrifugal Partition Chromatography) ist eine innovative Methode zur Trennung von Komponenten auf Grundlage ihrer unterschiedlichen Verteilungskoeffizienten zwischen zwei nicht mischbaren Flüssigkeiten. CPC nutzt die Prinzipien der herkömmlichen Flüssig-Flüssig-Extraktion, erzielt jedoch Ergebnisse in Form von Peaks und Fraktionen, die typisch für die Adsorptionschromatografie sind.

CPC ersetzt nicht unbedingt die herkömmliche Extraktion oder Chromatografie, ist jedoch eine sehr gute wirtschaftliche Alternative für die grobe Trennung der Mischung in mehrere Fraktionen. Es kann auch eine sinnvolle Option sein, wenn das empfindliche Material mit festen stationären Phasen wie Kieselgel reagiert und die einzige Lösung die Flüssig-Flüssig-Techniken sind.

Physikalische Grundlagen der CPC

Im Gegensatz zu herkömmlichen Methoden verwendet CPC keine festen Sorptionsmittel wie Kieselgel. Die stationäre Phase wird durch eine starke Zentrifugalkraft in der Trennzelle zurückgehalten und die mobile Phase wird kontinuierlich durch die stationäre Phase gepumpt. Wenn die beiden Phasen miteinander in Kontakt kommen, verteilen sich die Substanzen basierend auf ihren individuellen Verteilungskoeffizienten in den beiden Flüssigkeiten. Die Substanzen mit niedrigeren Verteilungskoeffizienten werden zuerst eluiert, gefolgt von den anderen Substanzen mit höheren Verteilungskoeffizienten.

Die Extraktion findet in kleinen hintereinander geschalteten Kammern (sogenannten „Zellen“) statt, die klassischen hintereinander geschalteten Chromatografiesäulen entsprechen können. Um die Zurückhaltung der stationären Phase zu gewährleisten, sind die Zellen auf dem sich ständig drehenden Rotor montiert. Die Zentrifugalkraft sorgt für die Phasengrenze zwischen Flüssigkeiten unterschiedlicher Dichte und verhindert, dass die stationäre Phase mit der mobilen Phase vermischt und/oder abgepumpt wird.

Die aus der CPC‑Anlage austretenden Lösungsmittel werden kontinuierlich analysiert und ein Chromatogramm zur Überwachung mit einem UV‑VIS‑Detektor erstellt. Andere Detektionsmethoden (Brechungsindex, Leitfähigkeit, Lichtstreuung, optische Drehung) sind auch möglich. Abhängig von dem Chromatogramm wird die mobile Phase in die Fraktionen getrennt und in den Empfangsgefäßen gesammelt.

Sehr wichtige Voraussetzungen für die erfolgreiche Trennung mittels CPC sind:

Stationäre und mobile Phase sollten nicht mischbare Flüssigkeiten sein, z. B.: Hexan und Wasser, Heptan und Methanol, Hexan und Acetonitril etc.

Die getrennten Komponenten sollten in einer Phase eine gute Löslichkeit und in der anderen Phase eine begrenzte (jedoch nicht null) Löslichkeit aufweisen.

Komponenten der CPC‑Anlagen

Die Komponenten des typischen CPC‑Systems sind fast die gleichen wie die Komponenten der präparativen HPLC, jedoch wird die Trennsäule durch das CPC‑Modul ersetzt. Das komplette CPC‑System umfasst:

CPC‑Pilotanlage

Quaternäre HPLC‑Gradientenpumpe:
Kanal 1 für die mobile Phase,
Kanal 2 für die stationäre Phase,
Kanal 3 für das Gemisch
CPC‑Einheit
Detektor
Fraktionssammler
PC mit Software

CPC‑Industrieanlage

Lösungsmittelbox mit 4‑Wege‑Gradientenventil und integriertem PC (kompatible Software vorinstalliert)
Quaternäre präparative Kolbenpumpe
CPC‑Einheit
Detektor
Fraktionierungsventil mit 10 Positionen
(Sammelbehälter sind optional)
Elektrischer Schaltschrank

Vorteile von CPC-Methode

Kein teures und empfindliches Kieselgel

Im Gegensatz zu herkömmlichen Methoden benötigt CPC kein Kieselgel, da ausschließlich Flüssigkeiten als stationäre Phase genutzt werden.

Einfache Lösungsmittelrückgewinnung und Umweltfreundlichkeit

Bis zu 95 % der mobilen und stationären Phasen können recycelt werden.

Einfache Skalierbarkeit

Normalerweise, die andere chromatografische Techniken brauchen mehrere Parameter während einer Skalierung zu beachten: Säulendurchmesser, Säulenlänge, Partikelgröße, Druck, Durchfluss usw. Im Gegensatz, erfordert die Skalierung von CPC lediglich die proportionale Anpassung der Menge stationärer Phase und der Durchflussrate mobiler Phase.

Keine hochreinen Lösungsmittel erforderlich

CPC verwendet Lösungsmittel in Industriequalität anstelle von teuren Lösungsmitteln in HPLC‑Qualität für die traditionelle präparative Chromatografie.

Kein Problem bei hochviskosen Medien

Die hochviskosen Flüssigkeiten lassen sich leicht durch die flüssige stationäre Phase pumpen, wodurch kein so hoher Gegendruck entsteht wie bei festen Sorptionsmitteln.

Kurze Zykluszeiten

Im Vergleich zur klassischen präparativen Chromatografie sind die Retentionszeiten bei CPC kürzer. Entsprechend mehr Material kann in die gleiche Zeit bearbeitet sein.

Anwendungen der CPC

Pharmazeutische Anwendungen

Isolierung eines antibiotischen Oligopeptids
Feinreinigung einer Antikrebs‑API
Isolierung von Mitragynin
Isolierung von Plasmaproteinen
Feinreinigung einer Steroid‑API
Isolierung von Digoxin aus einem natürlichen Extrakt
Präparative Trennung von Diastereomeren
Isolierung von 10‑DAB‑III

Kosmetik und Düfte

Präparative Trennung epimerer Diterpene ohne chirale Additive/Selektoren

Lebensmittel und Getränke

Trennung von Vitamin‑E‑Isomeren
Präparative Trennung von Ecdysteroiden
Reinigung von Quercetin‑Glykosiden

CPC ist kein Ersatz, ergänzt aber die traditionellen chromatografischen Techniken. Diese Methode bietet eine effiziente Lösung für Trennungsaufgaben, bei denen herkömmliche Chromatographie viel Lösungsmittel benötigt oder das Risiko der Beschädigung empfindliches Kieselgel besteht.

CPC eignet sich besonders für:

Grobtrennung der Substanzen nach der chemischen Synthese
Grobtrennung der Mischung nach der Fest-Flüssig-Extraktion, beispielsweise aus Pflanzen
Entfernung unerwünschter Matrixbestandteile
Konzentrationserhöhung der Zielsubstanzen

CPC‑Lösungen von RotaChrom Technologies: Spezifikationen

rCPC

CPC‑Pilotanlage

Durchführung von Trennungs- und Reinigungsaufgaben im Pilotmaßstab in einem Laborbereich
Ideal für alle Chargengrößen, ob kleiner oder größer, für kampagnenartige Forschungsarbeiten und für die kontinuierliche Chargenproduktion
Benutzerfreundliche Bedienung
Integriertes Lösungsmittelsystem
Verfügbar für die Pharma-GMP‑Umgebung und im URS‑konformen Anlagendesign

2.000 mL
100 einzelne Zellen
Belastbarkeit: bis 150 g
Übliche Laufzeit: 18 … 35 Minuten
Nominale Durchflussrate: 250 mL/min
Durchsatz: bis zu 2 kg pro Tag
Kontinuierlicher Batch-Betrieb

GMP rCPC

GMP‑konforme CPC‑Pilotanlage

Entwickelt, um den Pharma-GMP‑Vorschriften zu entsprechen
Kann für die Herstellung von Substanzen in API‑Qualität und für die Reinigung im Pilotmaßstab sowie für Forschungsaufgaben im pharmazeutischen Umfeld verwendet werden
Kommt mit Materialzertifikaten und Rückverfolgbarkeit für alle Teile
Eigene Reinigungsprozesse und Reinigungsvalidierung
Jeder Aspekt der Anlage ist genau auf die Benutzeranforderungen (URS) zugeschnitten und ausgeführt

21 CFR Part 11 Software
2.000 mL
Belastbarkeit: bis 150 g
Übliche Laufzeit: 18 … 35 Minuten
Nominale Durchflussrate: 250 mL/min
Durchsatz: bis zu 2 kg pro Tag
Robust und zuverlässig

Continuous CPC

Kontinuierliche CPC‑Anlage

Reinigungs- und Feinreinigungslösung für schwierige Matrizen, bei denen der Unterschied zwischen den einzelnen Substanzen vernachlässigbar ist
Verbessert das Auflösungsvermögen und reduziert die relativen Kosten für Verbrauchsmaterialien weiter, indem zwei Rotoren unter einer einzigen Steuereinheit Hand in Hand arbeiten
Ermöglicht eine SMB‑chromatografische Lösung ohne ein empfindliches und kompliziertes Flüssigkeitssystem

2.000 … 12.000 mL
Austauschbare Rotoren
Doppelrotor-Design
Kontinuierliche Injektion
Erhöhter Durchsatz
Höhere Auflösung
Eine Steuereinheit für beide Rotoren

iCPC

Industrielle CPC‑Produktionsanlage

Größte serialisierte CPC‑Anlage der Welt, konzipiert für Reinigungsprojekte im industriellen Maßstab
Die kostengünstigste prozesschromatografische Plattform, die auf dem Markt erhältlich ist
Kapazität zur Verarbeitung von Hunderten Kilogramm Rohmaterial pro Monat
Gesteuert durch eine SPS‑Einheit, die eine Feinjustierung des Systems und den abgestimmten Betrieb mehrerer Anlagen ermöglicht

20.000 mL
75 Einzelzellen
Belastbarkeit: bis 1,2 kg
Übliche Laufzeit: 18 … 35 Minuten
Nenndurchfluss: 2,5 L/min
Durchsatz: bis zu 20 kg pro Tag
Skalierung: 8 … 10x rCPC

pCPC

Industrielle CPC‑Produktionsanlage mit automatisierten Lösungsmittelaufbereitung und Lösungsmittelrückgewinnung

Kombination von iCPC und Lösungsmittelaufbereitung, Rückgewinnung und Regeneration
Proprietäre automatisierte zweiphasige Plattform für die Lösungsmittelvorbereitung, die eine flexible und kontinuierliche Zufuhr zur iCPC‑Anlage ermöglicht
Der gesamte Reinigungsprozess ist vollautomatisiert und ermöglicht die Produkte herstellen, die alle Standards erfüllen
Kann in einer gefährlichen Umgebung unter Einhaltung bestehender behördlicher Anforderungen betrieben werden
Prozessfließbild und Layout können vor der Installation an die Kundenbedürfnisse angepasst werden

20.000 mL
Belastbarkeit: bis 1,2 kg
Übliche Laufzeit: 18 … 35 Minuten
Nenndurchfluss: 2,5 L/min
Durchsatz: bis zu 20 kg pro Tag
Skalierung: 8 … 10x rCPC
Optimiertes Lösungsmittelsystem: Aufbereitung, Recycling, Rückgewinnung

Kundenbetreuung und Methodenentwicklung

Unser Service umfasst:

Machbarkeitsstudien und Engineering

Wir analysieren die Trennungsmöglichkeiten mithilfe von CPC‑Technik und bewerten die Betriebskosten.

Leihausrüstung

Wir bieten Mietlösungen für CPC‑Anlagen in Europa an: entweder als einzelne CPC‑Module zu kombinieren mit den bestehenden HPLC‑Systemen oder als die kompletten Produktionsanlagen.

Ergänzung bestehender HPLC‑Systeme

CPC‑Module können nahtlos in vorhandene präparative HPLC‑Pilotanlagen integriert werden, besonders unter Kontrolle von Clarity‑Software

Installation

Wir installieren die Anlagen fachgerecht und schulen das Personal.

Methodenentwicklung und Skalierung

Wir unterstützen die Kunden bei der Methodenentwicklung vor Ort.

Kombination mit anderen Verfahren

Wir haben Erfahrung mit der Integration von CPC in bestehende Produktionskette mit chemischen Reaktionen, Destillation, Fest‑Flüssig‑Extraktion, Verdampfen usw.

DQ / IQ / OQ / PV

Wir erstellen die erforderliche Validierungsdokumentation gemäß cGMP‑Richtlinien und führen die Prüfungen durch.

Zentrifugale Verteilungschromatografie: Lösungen und Anlagen

Was ist CPC?

Physikalische Grundlagen der CPC

Komponenten der CPC‑Anlagen

CPC‑Pilotanlage

CPC‑Industrieanlage

Vorteile von CPC-Methode

Anwendungen der CPC

Pharmazeutische Anwendungen

Kosmetik und Düfte

Lebensmittel und Getränke

CPC‑Lösungen von RotaChrom Technologies: Spezifikationen

rCPC

CPC‑Pilotanlage

GMP rCPC

GMP‑konforme CPC‑Pilotanlage

Continuous CPC

Kontinuierliche CPC‑Anlage

iCPC

Industrielle CPC‑Produktionsanlage

pCPC

Industrielle CPC‑Produktionsanlage mit automatisierten Lösungsmittelaufbereitung und Lösungsmittelrückgewinnung

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