CN107056865A - 雄烯二酮发酵废料的处理方法及回收物的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于雄烯二酮发酵生产技术领域，具体涉及雄烯二酮发酵废料的处理方法及回收物的应用。所述方法为按照料液比1:1‑3向雄烯二酮发酵废料中加入破乳剂，于20‑60℃条件下静置分相并取上相，向下相加入等体积的破乳剂后再次同温静置分相并取上相，然后将下相过滤得滤液，并与上述上相混合得混合液；将所述混合液在0‑10℃条件下进行两次结晶并滤取晶体，即得甾醇晶体；滤液浓缩后将油脂脱溶，即得油脂。本发明采用有机溶剂破乳法和低温二次结晶技术，能够高效从雄烯二酮发酵废料中回收可循环使用油脂和甾醇，不仅节约了生产成本，而且还降低了废料的污染性。

Description

雄烯二酮发酵废料的处理方法及回收物的应用
技术领域
本发明属于雄烯二酮发酵生产技术领域，具体涉及雄烯二酮发酵废料的处理方法及回收物的应用。
背景技术
绝大多数甾体激素类药物都是以雄烯二酮作为原材料进行生产加工的，因为雄烯二酮在甾体激素类药物中是不可或缺的中间体，对机体有着特别明显的调节作用。现代工业上生产雄烯二酮主要以自然界中含量丰富的动植物甾醇为原材料，利用微生物转化技术来生产的。
随着工业技术的发展，我国逐渐采用产业化生物转化方法生产雄烯二酮，即采用以植物甾醇为主，同时辅以琼脂、葡萄糖和其他常用的普通发酵用化工产品，综合运用现代生物技术获得雄烯二酮产品。现有技术中，大多采用的发酵工艺条件是在雄烯二酮生产发酵培养液中添加20%的植物油和0.4%的甾醇，经微生物转化、油水分离、甲醇提取、脱色、浓缩、结晶、重结晶得合格的雄烯二酮。回收甲醇后的乳化液中含有70-80%油脂和没被转化的甾醇成为发酵废料，该种废料由于乳化程度高，且含有较高浓度的油脂、蛋白质和多糖，不仅处理时容易污染环境，而且还占据了工厂企业的大量空间，因此该废料如何处理已成为制约企业发展的一个难题。目前国内、外尚无相关处理方法的报道，亟待本领域技术人员解决。
发明内容
本发明的目的是提供一种雄烯二酮发酵废料的处理方法及回收物的应用，采用有机溶剂破乳法和低温二次结晶技术，能够高效从雄烯二酮发酵废料中回收可循环使用油脂和甾醇，不仅节约了生产成本，而且还降低了废料的污染性。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
雄烯二酮发酵废料的处理方法，步骤如下：
1）按照料液比1:1-3向雄烯二酮发酵废料中加入破乳剂，于20-60℃条件下静置分相并取上相，向下相加入等体积的破乳剂后再次同温静置分相并取上相，然后将下相过滤得滤液，并与上述上相混合得混合液；
2）将所述混合液在0-10℃条件下进行两次结晶并滤取晶体，即得甾醇晶体；滤液浓缩后将油脂脱溶，即得油脂。
优选的，所述破乳剂为甲醇、乙醇、丙酮、正丁醇和乙酸乙酯中的至少一种。
优选的，所述的破乳剂为乙酸乙酯。
由于雄烯二酮发酵废料呈高乳化度的乳浊液，本发明方法采用如下思路设计：破乳→萃取→结晶分离。为了打破发酵废料的乳化状态方便其中甾醇和油脂的分离，采用乳化剂进行破乳处理。采用等量的常规有机溶剂：甲醇、乙酸乙酯、石油醚、正己烷、三氯甲烷、乙醇、丙酮、正丁醇分别对等量的雄烯二酮发酵废料进行处理，经过分析比对，甲醇、乙醇、丙酮、正丁醇虽然能够快速分出沉淀，但得到的甾醇和油较少。石油醚、正己烷、三氯甲烷则无法高效地实现破乳效果，影响后续工艺操作；只有乙酸乙酯作为萃取剂时，不会形成乳化液，且较容易过滤。因此破乳剂优选为乙酸乙酯。
在保证萃取成本同时尽量提高萃取效果，发明人对采用不同的料液比进行试验，最终确定料液比为1：2时，乙酸乙酯中的萃取物量最佳。
同样的，萃取温度的确定也是在确定了料液比后，发明人于20-75℃的温度区间内进行试验，最终确定在相同的萃取时间下，萃取温度为50℃和60℃时，乙酸乙酯中萃取物量最大。
优选的，结晶时长为12h。
具体的，雄烯二酮发酵废料的处理方法，步骤如下：
1）按照料液比1:2向雄烯二酮发酵废料中加入乙酸乙酯溶剂，并于50℃条件下静置2h，然后取上层的乙酸乙酯相待用；向下相加入等体积的乙酸乙酯溶剂后再于50℃条件下静置30min，取上层的乙酸乙酯相待用，同时将下相过滤得滤液，并与上述乙酸乙酯相混合得混合液，滤渣弃用；
2）将所述混合液先后于10℃和0℃条件下进行12h的结晶；每次结晶后滤取晶体并用乙酸乙酯溶剂冲洗即得纯度95%的甾醇晶体；所得滤液浓缩后将油脂脱溶，即得油脂。
结晶温度按照低温结晶的原则进行筛选，发明人在确定其他因素后，分别将混合液在-10-10℃的温度区间内进行12h的结晶，然后滤取晶体后称重，结果表明，混合液经过10℃和0℃的两次结晶后，基本上可以保证甾醇的绝大部分被分离出，因此在考虑能源消耗所带来的成本后，确定了本发明方法中的结晶部分的技术手段，具体对比试验如下：
分别称取三份雄烯二酮发酵废料5g，在恒温水浴50℃下，按1:2料液比用乙酸乙酯萃取后，取上相依次在10℃、0℃、-10℃条件下结晶12h，然后滤取结晶物并称量其湿重。结果如表1，表1说明乙酸乙酯萃取后于10℃、0℃两次结晶后，基本上就可以较为完全萃取出甾醇。
同样的，相同温度下的结晶次数对于结晶物的分离效果影响较小，故为了适应工业化、市场化的生产，对相同温度下的结晶次数确定为一次。具体对比试验如下：
分别称取三份雄烯二酮发酵废料5g，在恒温水浴50℃下，按1:2料液比用乙酸乙酯萃取后，取上相分别在10℃、0℃、-10℃条件下结晶12h，每个温度下结晶三次，每次结晶后滤取结晶物并称量其湿重。结果如表2，表2说明每个温度下结晶1次即可较为完全析出甾醇。
表2不同结晶次数的分析比较
上述雄烯二酮发酵废料为植物油、甾醇和发酵培养液经过发酵并分离出雄烯二酮结晶和甲醇后的废弃乳料。
上述雄烯二酮发酵废料的处理方法所得的甾醇晶体和油脂，应用于雄烯二酮的发酵法制备。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
1）本发明操作简单，打破本领域内对雄烯二酮发酵废料的保守处理思路，并提出对雄烯二酮发酵废料进行组分分离并回收利用的技术方案，实现了该发酵废料的资源化综合利用，降低生产成本，进而增加企业效益；
2）针对雄烯二酮发酵废料的理化特性，采用利于萃取的高效破乳剂并确定了各项工艺参数，在满足降低成本的要求上，最大限度地回收油脂和甾醇，并使其重复用于雄烯二酮的发酵生产中；而且废料萃取后的滤渣主要成分是菌体、蛋白质、多糖、色素和没利用完的培养基成分，可作为发酵饲料或生物有机肥的原料。
附图说明
图1为具体实施例1所述处理方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
雄烯二酮发酵废料的处理方法，步骤如下：
1）按照料液比1:2向雄烯二酮发酵废料中加入乙酸乙酯溶剂，并于50℃水浴条件下搅拌5min，然后静置2h，取上层的乙酸乙酯相待用；向下相加入等体积的乙酸乙酯溶剂后再于50℃条件下静置30min，取上层的乙酸乙酯相待用，同时将下相过滤得滤液，并与上述乙酸乙酯相混合得混合液，滤渣弃用；
2）将所述混合液先后于10℃和0℃条件下进行12h的结晶；每次结晶后滤取晶体并用乙酸乙酯溶剂冲洗即得纯度95%的甾醇晶体；所得滤液浓缩后将油脂脱溶，即得油脂。
实施例2
雄烯二酮发酵废料的处理方法，步骤如下：
1）按照料液比1:2向雄烯二酮发酵废料中加入乙酸乙酯溶剂，并于60℃水浴条件下搅拌5min，然后静置2h，取上层的乙酸乙酯相待用；向下相加入等体积的乙酸乙酯溶剂后再于60℃条件下静置30min，取上层的乙酸乙酯相待用，同时将下相过滤得滤液，并与上述乙酸乙酯相混合得混合液，滤渣弃用；
2）将所述混合液先后于10℃和0℃条件下进行12h的结晶；每次结晶后滤取晶体并用乙酸乙酯溶剂冲洗即得纯度95%的甾醇晶体；所得滤液浓缩后将油脂脱溶，即得油脂。
实施例3
雄烯二酮发酵废料的处理方法，步骤如下：
1）按照料液比1:3向雄烯二酮发酵废料中加入乙酸乙酯溶剂，并于50℃水浴条件下搅拌5min，然后静置2h，取上层的乙酸乙酯相待用；向下相加入等体积的乙酸乙酯溶剂后再于60℃条件下静置30min，取上层的乙酸乙酯相待用，同时将下相过滤得滤液，并与上述乙酸乙酯相混合得混合液，滤渣弃用；
2）将所述混合液先后于10℃和0℃条件下进行12h的结晶；每次结晶后滤取晶体并用乙酸乙酯溶剂冲洗即得纯度95%的甾醇晶体；所得滤液浓缩后将油脂脱溶，即得油脂。
实施例4
雄烯二酮发酵废料的处理方法，步骤如下：
1）按照料液比1:1向雄烯二酮发酵废料中加入乙酸乙酯溶剂，并于50℃水浴条件下搅拌5min，然后静置2h，取上层的乙酸乙酯相待用；向下相加入等体积的乙酸乙酯溶剂后再于50℃条件下静置30min，取上层的乙酸乙酯相待用，同时将下相过滤得滤液，并与上述乙酸乙酯相混合得混合液，滤渣弃用；
2）将所述混合液先后于10℃和0℃条件下进行12h的结晶；每次结晶后滤取晶体并用乙酸乙酯溶剂冲洗即得纯度95%的甾醇晶体；所得滤液浓缩后将油脂脱溶，即得油脂。
实施例5
雄烯二酮发酵废料的处理方法，步骤如下：
1）按照料液比1:1向雄烯二酮发酵废料中加入乙酸乙酯溶剂，并于60℃水浴条件下搅拌5min，然后静置2h，取上层的乙酸乙酯相待用；向下相加入等体积的乙酸乙酯溶剂后再于60℃条件下静置30min，取上层的乙酸乙酯相待用，同时将下相过滤得滤液，并与上述乙酸乙酯相混合得混合液，滤渣弃用；
2）将所述混合液先后于10℃和0℃条件下进行12h的结晶；每次结晶后滤取晶体并用乙酸乙酯溶剂冲洗即得纯度95%的甾醇晶体；所得滤液浓缩后将油脂脱溶，即得油脂。

Claims (7)

1.雄烯二酮发酵废料的处理方法，其特征在于，步骤如下：
1）按照料液比1:1-3向雄烯二酮发酵废料中加入破乳剂，于20-60℃条件下静置分相并取上相，向下相加入等体积的破乳剂后再次同温静置分相并取上相，然后将下相过滤得滤液，并与上述上相混合得混合液；
2）将所述混合液在0-10℃条件下进行两次结晶并滤取晶体，即得甾醇晶体；滤液浓缩后将油脂脱溶，即得油脂。
2.如权利要求1所述的雄烯二酮发酵废料的处理方法，其特征在于，所述破乳剂为甲醇、乙醇、丙酮、正丁醇和乙酸乙酯中的至少一种。
3.如权利要求1所述的雄烯二酮发酵废料的处理方法，其特征在于，所述的破乳剂为乙酸乙酯。
4.如权利要求1所述的雄烯二酮发酵废料的处理方法，其特征在于，
步骤2）中，结晶时长为12h。
5.如权利要求1所述的雄烯二酮发酵废料的处理方法，其特征在于，步骤如下：
1）按照料液比1:2向雄烯二酮发酵废料中加入乙酸乙酯溶剂，并于50℃条件下静置2h，然后取上层的乙酸乙酯相待用；向下相加入等体积的乙酸乙酯溶剂后再于50℃条件下静置30min，取上层的乙酸乙酯相待用，同时将下相过滤得滤液，并与上述乙酸乙酯相混合得混合液，滤渣弃用；
2）将所述混合液先后于10℃和0℃条件下进行12h的结晶；每次结晶后滤取晶体并用乙酸乙酯溶剂冲洗即得纯度95%的甾醇晶体；所得滤液浓缩后将油脂脱溶，即得油脂。
6.如权利要求1所述的雄烯二酮发酵废料的处理方法，其特征在于，所述雄烯二酮发酵废料为植物油、甾醇和发酵培养液经过发酵并分离出雄烯二酮结晶和甲醇后的废弃乳料。
7.如权利要求1所述雄烯二酮发酵废料的处理方法所得的甾醇晶体和油脂，应用于雄烯二酮的发酵法制备。
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