Abstract
Simulation of preparative protein chromatography becomes necessary for separation as well as optimal operation. A mathematical model describing the behavior of elution peaks in preparative protein chromatography for single and binary component separation was solved numerically using a PDEsolver Macsyma$^{\circledR}$(Macsyma Inc., Arlington, MA, U.S.A.). Band profiles were calculated with the equilibrium-dispersive model of chromatography. The effects of the sample volume, concentrations of solutes in the sample, flow velocity and column length on the band profile of the elution peaks are discussed. The results in this paper suggest the model simulation for the binary mixture can be extended to multicomponent separations.
제조용 액체 크로마토그래피를 전산모사하는 것은 최적의 분리와 조건을 위해 필수적이다. 제조용 액체 크로마토그래피에서의 단일 성분과 2성분 용출 피크의 거동을 설명하는 수학적 모델을 equilibrium-dispersive model을 이용해 계산을 수행하였다. 모델의 전산모사를 통해 주입되는 시료부피, 시료속의 용질의 농도, 유속, 컬럼길이가 용출되는 피크에 미치는 영향을 확인해 보았다. Equilibrium-dispersive model로 전산모사된 data를 이용하여 단일 성분 시료 주입에 대해 주입 농도와 유속에 대한 영향을 알아본 결과 주입 농도를 증가시킬수록 용출이 일어나는 시점이 앞당겨져 평균 체류 시간이 감소하고 날카로운 피크를 얻을 수 있다. 유속을 증가시키면 시료의 용출 시점이 앞당겨지고, 고정상과의 충분한 상호 작용을 일으키기 전에 용출되기 때문에 피크가 날카로와 진다. 2성분 시료 주입에 대해 분리도값들을 계산한 결과 두번째로 용출되는 시료의 농도를 증가시킬수록 이 시료성분이 더 빨리 용출되므로 분리도값이 감소함을 알 수 있다. 칼럼길이가 분리도에 미치는 영향을 보면 칼럼길이를 길게 할수록 시료성분이 고정상과의 완전한 상호작용으로 분리가 잘되고, 시료의 주입량을 증가시키면 두 성분간의 용출 피크의 간격이 좁아져 분리도 값이 감소함을 알 수 있다. 이 내용을 바탕으로 다성분 분리에 대한 simulation 연구로 확장할 수 있다.
