CN113861259A - 一种皂化提取工艺 - Google Patents

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CN113861259A CN202111148640.3A CN202111148640A CN113861259A CN 113861259 A CN113861259 A CN 113861259A CN 202111148640 A CN202111148640 A CN 202111148640A CN 113861259 A CN113861259 A CN 113861259A
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潘桀
杨志刚
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Abstract

本发明公开了一种皂化提取工艺，用于发酵菌渣中蛋白物质提取，其特征在于，包括如下步骤：S1提取：向提取罐中加入发酵菌渣，加入溶剂、皂化剂和提取剂，通过换热系统向所述提取罐提供热量，供发酵菌渣进行皂化和提取反应获得提取混合物；S2分相：通过换热系统从所述提取罐中撤出热量，对所述步骤S1中的提取混合物进行降温、分相获得含有蛋白物质的提取液；S3结晶：将所述步骤S2中的提取液进行浓缩、结晶，获得蛋白物质粗产品。本发明能在一个单体设备中一步法实现发酵菌渣的蛋白物质的皂化提取，简化了提取工艺，提取时间短，提取过程能耗低，溶媒损耗小，产品纯度高。

Description

一种皂化提取工艺
技术领域
本发明属于医药中间体提取领域，具体为一种可用于皂化提取发酵菌渣中的蛋白物质的提取工艺。
背景技术
生物发酵菌渣中通常含有特殊用途的高价脂的蛋白物质，例如，某些菌类、淀粉发酵物和抗生素菌渣中含有麦角甾醇，需要提取用于医药中间体制备。现有技术从发酵菌渣例如青霉素废渣中提取高纯麦角甾醇的工艺，皂化提取麦角甾醇的步骤较多、操作复杂、皂化和提取在不同设备中完成，原料经皂化、过滤、提取、脱色、结晶、重结晶等步骤得到麦角甾醇产品，工艺流程长，收率低，能耗高。另外，采用皂化提取工艺提取麦角甾醇时，溶媒(即溶剂和萃取剂)的损耗也较大，生产成本高，而且溶媒的挥发也会导致严重的安全、环保问题。因此，需要效率高、提取率高、操作便利的提取工艺，以满足工业化生产需求。
发明内容
针对现有技术中存在的问题和不足，本发明提供了一种皂化提取工艺，可在一个单体设备中完成发酵菌渣中蛋白物质的皂化、提取反应，并简化提取流程，缩短提取时间，降低提取过程溶媒消耗，提高产品质量，非常适合工业化规模生产。
为实现上述目的，本发明提供了一种技术方案：
一种皂化提取工艺，用于发酵菌渣中蛋白物质提取，包括如下步骤：
S1提取：向提取罐中加入发酵菌渣，加入溶剂、皂化剂和提取剂，通过换热系统向所述提取罐提供热量，供发酵菌渣进行皂化和提取反应获得提取混合物；
S2分相：通过换热系统从所述提取罐中撤出热量，所述步骤S1中的提取混合物进行降温、分相获得含有蛋白物质的提取液；
S3结晶：将所述步骤S2中的提取液进行浓缩、结晶，获得蛋白物质粗产品。
优选的，所述发酵菌渣为含蛋白物质的发酵菌渣；优选的，所述蛋白物质为麦角甾醇，所述发酵菌渣为抗生素发酵菌渣。
优选的，所述步骤S1提取中，向所述发酵菌渣中加入所述溶剂与皂化剂、搅拌，然后加入所述提取剂再搅拌。
优选的，所述步骤S1提取中，向所述发酵菌渣中加入所述溶剂与皂化剂，在40～60℃下，搅拌2～6小时，然后加入所述提取剂，在40～60℃下，搅拌1～3小时。
优选的，所述步骤S1提取中，向所述发酵菌渣中先加所述溶剂、升温搅拌中再加所述皂化剂。
优选的，所述步骤S2分相包括对所述步骤S1中的提取混合物的静置分相和/或过滤分相。
优选的，所述静置分相包括对所述步骤S1中的提取混合物进行静置分层形成轻相和重相，所述轻相为含有蛋白物质的提取液，所述重相为含有溶剂和残渣的混合物。
优选的，在所述提取罐中进行所述静置分相。
优选的，所述过滤分相包括轻相过滤和/或重相过滤。
优选的，所述轻相过滤包括对所述轻相进行轻相过滤除杂质，所述杂质包括大分子固体颗粒和蛋白质，所述轻相过滤后的轻相滤液再进行分相，更优选的，所述轻相过滤装置为布袋式过滤器，所述轻相滤液进入分相罐进行分相。
优选的，所述重相过滤包括对所述重相进行重相过滤除杂质，所述杂质包括提取残渣，所述重相过滤后的重相滤液再进行分相，更优选的，所述重相过滤装置为板框过滤器，所述重相滤液进入分相罐进行分相。
优选的，所述步骤S3结晶中，所述提取液进行浓缩、结晶前还包括脱色过滤，结晶后还包括重结晶精制蛋白物质。
优选的，所述皂化剂为固体氢氧化钠或氢氧化钾，所述皂化剂与菌渣的质量比为0.02～0.1：1。
优选的，所述提取剂为正庚烷或石油醚，所述提取剂与菌渣的质量比为0.5～2：1。
优选的，所述重结晶溶剂为乙醇和甲苯混合溶液，所述乙醇与甲苯质量比为0.5～2：1，所述重结晶溶剂与蛋白物质粗产品的质量比为50～150：1。
优选的，收集所述步骤S2滤液轻相，加入脱色剂，维持温度在40～70℃，搅拌1～2小时，趁热过滤，将收集的滤液加热蒸出溶剂，得到浓缩液，浓缩液降温至-10～10℃，蛋白物质结晶析出，过滤得到所述蛋白物质粗产品。
优选的，将所述步骤S3得到的蛋白物质粗品加入所述重结晶溶剂，在50～80℃下溶解，然后降温至-30～-20℃，过滤，干燥即得到所述蛋白物质产品。
优选的，步骤S1中操作温度为50～58℃。
优选的，步骤S3中脱色操作温度为60～65℃。
优选的，步骤S3中浓缩液降温速率为1.0～1.5℃/分钟，最终温度为5～10℃。
优选的，步骤S3重结晶溶剂甲苯与乙醇的质量比为0.8～1.2：1，重结晶溶剂与蛋白物质粗产品的质量比为80～120：1。
优选的，步骤S3中重结晶降温速率为0.5～1.0℃/分钟，最终温度为-25～-20℃。
优选的，所述提取罐包括罐体、搅拌装置、挡流板、换热系统和温度控制装置；其中，
所述罐体包括上下连接的柱形上筒体和锥形下筒体，所述提取罐的罐顶设置进料口，所述提取罐的罐底开设有出料口；
所述提取罐中央设有所述搅拌装置，所述上筒体的内壁上间隔竖向设置多个挡流板；
所述提取罐上固定设置所述换热系统，所述温度控制装置连锁控制所述换热系统。
优选的，所述搅拌装置包括搅拌轴，所述搅拌轴的一端连接有搅拌电机，位于上筒体内的所述搅拌轴的上部设有至少一组搅拌叶片组，位于下筒体内的所述搅拌轴的下部设有至少一组搅拌叶片组。
优选的，所述换热系统包括设置在所述提取罐内壁和/或上筒体外壁上的第一共用换热网，以及设置在所述提取罐的外部并与所述第一共用换热网连通的第一独立换热网；所述换热系统用于对所述提取罐内部的物料进行加热或降温。
优选的，所述提取罐使用变频调速电机控制所述搅拌装置。
优选的，所述提取罐可用于发酵菌渣的蛋白物质提取。
优选的，所述提取罐可用于发酵菌渣的皂化和提取反应。
优选的，所述提取罐的皂化和提取反应的操作温度为20～70℃。
优选的，所述提取罐的罐顶还开设有排气口、回流口，所述回流口处设置用于溶剂和/或提取剂冷凝回流的回流装置，所述回流装置的顶端安装排气装置。
优选的，所述提取罐可用于皂化提取麦角甾醇。
本发明提取罐，与现有的提取装置相比，具有以下有益的技术效果：
1)发酵菌渣的蛋白物质的皂化提取在一个单体设备(提取罐)中一步法完成，无需中间过滤、冷却、萃取等步骤，简化了提取工艺流程；另外，实验中发现，在提取罐中静置分相能实现发酵菌渣中70～80％蛋白提取物质(麦角甾醇)进入轻相提取液中，相比于提取反应后提取物先过滤后分相而言，溶剂(溶媒)挥发损耗小、能耗更低，可减少后续分相的操作压力，降低分相操作成本。另外，发酵菌渣在加入溶剂与皂化剂前，不需要进行预处理，也简化了提取工艺。
2)在完成皂化提取反应后，通过设置在提取罐上的换热系统通入冷却水进行降温，撤出皂化和提取反应后物料余热，温度降低还可明显减少后续提取液在过滤阶段溶媒的挥发损耗，进一步降低生产成本，并改善操作环境和安全性。设置在提取罐锥形下筒体内壁和/或外壁上的第二共用换热网还能够通过加热促进皂化剂在物料中的分散性，一方面防止出现皂化剂溶解的物料降温沉积在罐底和管道、发生堵塞，另一方面更好地促进皂化剂的皂化反应。
3)本发明的工艺流程短，提取率(麦角甾醇产品质量/菌渣原料质量)高，提取率稳定在0.1％以上，最高可达0.2％。得到的麦角甾醇产品纯度高，纯度不低于98wt％，产品质量优于目前市售产品。
4)与现有技术相比，提取时间可大大缩短，从进料到得到麦角甾醇粗产品的时间由24～36小时缩短至12～15小时，生产能力提高了1倍。
5)提取罐配置变频调速电机，可以随时设置或根据需要调整搅拌装置的搅拌强度的大小，尤其在皂化、提取同步的时候加强搅拌强度，大大加速皂化和提取效果。
6)提取罐的柱形上筒体内壁上间隔竖向设置多个挡流板，在搅拌轴上从上到下设置多组桨叶式搅拌叶片，可改变提取罐内物料的搅拌方式，使其在搅拌轴的轴向和径向都形成搅拌，促使皂化提取物料接触的更加充分和反应更剧烈，加速皂化提取，效果好。
7)采用温度控制装置通过DCS控制方式对换热系统进行温度连锁控制，能够精准调节皂化和提取反应的操作条件，确保最优参数操作，避免温度不足或飞温导致皂化提取率降低而增加生产成本、延长反应时间。
8)优选了正庚烷作为提取剂，提取后与溶剂水溶液分层，优选的提取剂用量与原料质量比为1～1.5，用量大大减少，降低了提取剂消耗与浓缩过程分离能耗；优选了乙醇与甲苯混合溶液作为重结晶溶剂，重结晶后麦角甾醇产品纯度高，产品外观发亮、晶型好。
9)本发明的提取装置一方面设计重相平衡罐，与提取罐配合使用。可保证泵送物料平稳，防止提取罐中的物料在静置分层形成轻相和重相后，在开启提取罐罐底的阀门直接通过重相出料泵打料时，重相受到重相出料泵的抽吸产生冲击力破坏提取罐内轻重相的分相界面和分层效果，增加后续分相压力，延长静置和分相时间；增加生产成本，降低生产效率。
另一方面，重相平衡罐罐顶的排气口通过溢流管与提取罐罐顶的进料管连通，还能起到平衡提取罐和重相平衡罐的压力，防止在提取罐中的物料在静置分层后，提取罐的重相流向重相平衡罐时，因提取罐液位高于平衡罐，液位压差过大，导致重相平衡罐液体快速充满、冒顶而溢出地面引发环保和物料损失问题。使用的溶剂易燃易爆、物料呈碱性，冒罐存在燃烧、爆炸、碱腐蚀的安全隐患，因此，不允许冒罐泄露至罐外面。而重相平衡罐的排气口和提取罐的进料口通过溢流管连通，可平衡两个罐体的压差，重相液体还可通过溢流管在出现冒顶紧急情况时直接回流至提取罐；同时，重相液体因压差过大快速冲击重相平衡罐也会损坏重相平衡罐引发安全事故。此外，当开启重相泵抽取重相平衡罐中的重相物料时，当出现重相平衡罐中的重相物料液位过低时，也会出现因重相受到重相出料泵的抽吸产生的冲击力而破坏提取罐内轻重相的分相界面和分层效果的问题。此时，为了避免这一影响，需要保证重相平衡罐的液位，可以通过溢流管补充少量轻相至重相平衡罐，保证轻相分相的效果在转料重相过程中始终不会受到影响。
10)经提取罐静置分相产生的轻相通过袋式过滤器，可将轻相中的大分子的固体颗粒、杂质和蛋白杂质等进行过滤，轻相滤液再进入分相罐进行分相、脱色处理，通过过滤的方式将轻相中的杂质除掉，能降低脱色活性炭的用量、缩短脱色反应时间。
附图说明
图1是本发明的一种提取罐内部结构示意图；
图2是本发明的一种提取罐加热装置结构示意图；
图3是与本发明配合的一种重相平衡罐结构示意图；
图4是本发明的一种提取罐和重相平衡罐连接关系示意图；
图5是本发明的一种从发酵菌渣中提取蛋白物质的工艺流程示意图；
图6是本发明的一种提取罐及换热系统和回流装置布置示意图；
图7是本发明的一种提取罐中的温度控制装置控温方式示意图。
图中：1-提取罐，2-重相平衡罐，3-排料管，4-蝶阀，5-视镜，6-球阀，7-轻相出料管道，8-轻相泵，9-重相出料管路，10-上筒体，11-下筒体；12-搅拌装置，13-搅拌电机，14-进料口，15-回流口，16-排气口，17-挡流板，18-第一加热装置，19-出料口，20-重相平衡罐罐顶，21-重相平衡罐筒体，22-重相平衡罐罐底，30-第一共用换热网；40-第一独立换热网；50-压缩空气管线；51-压缩空气阀；60-第二共用换热网；70-第二独立换热网；80-回流装置；81-气相管路；82-板式换热器；83-液相管路；84-排气装置；120-搅拌轴，121-第一叶片组，122-第二叶片组，123-第三叶片组，124-第四叶片组，125-第五叶片组，126-底轴承，127-连接板，180-加热盘管，181-蒸汽入口管，182-蒸汽出口管，183-蒸汽分配盘，184-冷凝水收集盘，201-排气口，202-人孔，203-溢流管，211-视镜孔，212-进料口，221-重相出料口，222-出料管，223-重相泵；401-第一蒸汽管网；402-第一冷却水管网；4011-蒸汽进汽管；4012-进汽阀；4013-凝结水阀；4014-凝结水总管；4021-冷却进水管；4022-进水阀；4023-回水阀；4024-冷却回水管。
具体实施方式
为了更好的解释本发明的内容，以下通过具体实施例来对本发明作进一步的说明，但不应将其理解为本发明的保护范围仅限于此，本发明内容中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。本发明中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
在针对本发明的实施方式进行描述时，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”所表达的方位或位置关系是基于相关附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。
本发明提供一种皂化提取工艺，用于发酵菌渣中蛋白物质提取，包括如下步骤：
S1提取：向提取罐中加入发酵菌渣，加入溶剂、皂化剂和提取剂，通过换热系统向所述提取罐提供热量，供发酵菌渣进行皂化和提取反应获得提取混合物；
S2分相：通过换热系统从所述提取罐中撤出热量，所述步骤S1中的提取混合物进行降温、分相获得含有蛋白物质的提取液；
S3结晶：将所述步骤S2中的提取液进行浓缩、结晶，获得蛋白物质粗产品。
优选的，所述发酵菌渣为含蛋白物质的发酵菌渣；优选的，所述蛋白物质为麦角甾醇，所述发酵菌渣为抗生素发酵菌渣。
优选的，所述步骤S1提取中，向所述发酵菌渣中加入所述溶剂与皂化剂、搅拌，然后加入所述提取剂再搅拌。
优选的，所述步骤S1提取中，向所述发酵菌渣中加入所述溶剂与皂化剂，在40～60℃下，搅拌2～6小时，然后加入所述提取剂，在40～60℃下，搅拌1～3小时。
优选的，所述步骤S1提取中，向所述发酵菌渣中先加所述溶剂、升温搅拌中再加所述皂化剂。
优选的，所述步骤S2分相包括对所述步骤S1中的提取混合物的静置分相和/或过滤分相。
优选的，所述静置分相包括对所述步骤S1中的提取混合物进行静置分层形成轻相和重相，所述轻相为含有蛋白物质的提取液，所述重相为含有溶剂和残渣的混合物。
优选的，在所述提取罐中进行所述静置分相。
优选的，所述过滤分相包括轻相过滤和/或重相过滤。
优选的，所述轻相过滤包括对所述轻相进行轻相过滤除杂质，所述杂质包括大分子固体颗粒和蛋白质，所述轻相过滤后的轻相滤液再进行分相，更优选的，所述轻相过滤装置为布袋式过滤器，所述轻相滤液进入分相罐进行分相。
优选的，所述重相过滤包括对所述重相进行重相过滤除杂质，所述杂质包括提取残渣，所述重相过滤后的重相滤液再进行分相，更优选的，所述重相过滤装置为板框过滤器，所述重相滤液进入分相罐进行分相。
优选的，所述步骤S3结晶中，所述提取液进行浓缩、结晶前还包括脱色过滤，结晶后还包括重结晶精制蛋白物质。
优选的，所述皂化剂为固体氢氧化钠或氢氧化钾，所述皂化剂与菌渣的质量比为0.02～0.1：1。
优选的，所述提取剂为正庚烷或石油醚，所述提取剂与菌渣的质量比为0.5～2：1。
优选的，所述重结晶溶剂为乙醇和甲苯混合溶液，所述乙醇与甲苯质量比为0.5～2：1，所述重结晶溶剂与蛋白物质粗产品的质量比为50～150：1。
优选的，收集所述步骤S2滤液轻相，加入脱色剂，维持温度在40～70℃，搅拌1～2小时，趁热过滤，将收集的滤液加热蒸出溶剂，得到浓缩液，浓缩液降温至-10～10℃，蛋白物质结晶析出，过滤得到所述蛋白物质粗产品。
优选的，将所述步骤S3得到的蛋白物质粗品加入所述重结晶溶剂，在50～80℃下溶解，然后降温至-30～-20℃，过滤，干燥即得到所述蛋白物质产品。
优选的，步骤S1中操作温度为50～58℃。
优选的，步骤S3中脱色操作温度为60～65℃。
优选的，步骤S3中浓缩液降温速率为1.0～1.5℃/分钟，最终温度为5～10℃。
优选的，步骤S3重结晶溶剂甲苯与乙醇的质量比为0.8～1.2：1，重结晶溶剂与蛋白物质粗产品的质量比为80～120：1。
优选的，步骤S3中重结晶降温速率为0.5～1.0℃/分钟，最终温度为-25～-20℃。
优选的，所述提取罐包括罐体、搅拌装置、挡流板、换热系统和温度控制装置；其中，
所述罐体包括上下连接的柱形上筒体和锥形下筒体，所述提取罐的罐顶设置进料口，所述提取罐的罐底开设有出料口；
所述提取罐中央设有所述搅拌装置，所述上筒体的内壁上间隔竖向设置多个挡流板；
所述提取罐上固定设置所述换热系统，所述温度控制装置连锁控制所述换热系统。
优选的，所述搅拌装置包括搅拌轴，所述搅拌轴的一端连接有搅拌电机，位于所述上筒体内的所述搅拌轴上部设有至少一组搅拌叶片组，优选为由上而下依次设有第一叶片组、第二叶片组和第三叶片组，位于所述下筒体内的所述搅拌轴的下部设有至少一组搅拌叶片组，优选为设有第四叶片组和第五叶片组，所述的叶片组包括对称的两片桨叶形叶片，所述相邻的两组叶片组的叶片与所述搅拌轴的中心轴线夹角形成反对称布置。
优选的，所述多个挡流板沿着所述提取罐的上筒体内壁周向等间隔角度布置，更优选的，所述多个挡流板的下端延申至所述上筒体内壁与所述下筒体内壁结合部位，更优选的，所述挡流板靠近所述提取罐上筒体内壁处布置至少一个导流孔，优选为沿所述挡流板长度方向在所述挡流板的上、中和下部等间隔布置3～6个导流孔，所述导流孔直径为50～100mm。
优选的，所述提取罐的罐顶还开设有排气口、回流口，所述提取罐的罐底中央开设有出料口，所述提取罐的出料口与出料泵连接；排气口与尾气收集系统连接进行尾气治理。
优选的，所述搅拌轴的底端套装底轴承，所述搅拌轴可以在所述底轴承中旋转，所述底轴承固定连接在所述提取罐底部，更优选为所述底轴承通过连接板固定焊接在所述提取罐底部，所述连接板一端固定在所述底轴承的外周，另一端固定在所述提取罐底部，更优选为所述底轴承通过相对于搅拌轴轴线对称分布的3个连接板固定焊接在所述提取罐底部。优选的，所述提取罐使用变频调速电机控制所述搅拌装置的搅拌轴。
优选的，所述提取罐罐底出料口通过管路依次安装电动蝶阀、视镜和电动球阀，电动蝶阀和视镜之间的管路上依次连通轻相出料管道和清扫管路，轻相出料管道和轻相泵连接，用于输送轻相提取液；清扫管路用于对提取罐罐底电动蝶阀后的出料管路进行清扫，优选的，清扫管路连接氮气吹扫和/或溶剂清洗。
优选的，所述换热系统包括设置在所述提取罐内壁和/或上筒体外壁上的第一共用换热网，以及设置在所述提取罐的外部并与所述第一共用换热网连通的第一独立换热网；所述换热系统用于对所述提取罐内部的物料进行加热或降温。
优选的，所述第一独立换热网包括第一蒸汽管网和第一冷却水管网；所述第一蒸汽管网包括蒸汽进汽管、进汽阀、凝结水阀和凝结水总管，蒸汽自蒸汽进汽管经进汽阀后进入所述第一共用换热网，对所述提取罐内部的物料进行加热后，蒸汽冷凝为凝结水从所述第一共用换热网流出返回所述第一蒸汽管网经凝结水阀后流入凝结水总管；所述第一冷却水管网包括冷却进水管、进水阀、回水阀和冷却回水管，冷却水自冷却进水管经进水阀后进入所述第一共用换热网，对所述提取罐内部的物料进行降温后，冷却水升温为冷却回水从所述第一共用换热网流出返回所述第一冷却水管网经回水阀后流入冷却回水管；更优选，在所述第一蒸汽管网的进汽阀和/或所述第一冷却水管网的进水阀连通所述第一共用换热网的管路上设置压缩空气管线，所述压缩空气管线上设置压缩空气阀。
优选的，所述换热系统还包括设置在所述提取罐锥形下筒体内壁和/或外壁上的第二共用换热网，以及设置在所述提取罐的外部并与所述第二共用换热网连通的第二独立换热网；所述第二共用换热网和第二独立换热网用于对所述提取罐锥形下筒体内部的物料进行加热或降温。
优选的，所述第二共用换热网和第二独立换热网通过蒸汽换热或电加热对所述提取罐锥形下筒体内部的物料进行加热，所述第二共用换热网和第二独立换热网通过冷却水换热对所述提取罐锥形下筒体内部的物料进行降温。
优选的，所述温度控制装置包括温度检测模块，温度转换模块，温度程序控制模块；所述温度检测模块检测提取罐内物料温度信号，经温度转换模块传递给温度程序控制模块，温度程序控制模块对该温度信号进行判断，并根据判断结果输出温度控制信号驱动所述换热系统动作。
优选的，所述温度检测模块包括设置在所述提取罐体上部、中部和下部的温度检测点，以及设置在所述温度检测点的温度计，所述温度计采用铂热电阻或温度变送器。
优选的，所述温度转换模块可以将接收自所述温度检测模块的温度信号转换成标准仪表信号。
优选的，所述温度程序控制模块采用DCS控制系统具备的数值比较、逻辑判断和数字量输出功能输出温度控制信号驱动所述换热系统动作；所述换热系统动作，包括通过调节所述第一独立换热网和/或所述第二独立换热网的蒸汽流量和/或冷却水流量，对提取罐输入热量，停止输入热量，撤出热量或停止撤出热量，实现对提取罐内部的物料的温度准确控制。
优选的，当所述提取罐加入物料进行皂化提取反应时，所述温度检测模块检测所述提取罐中物料温度，并将温度信号经温度转换模块传递给温度程序控制模块，温度程序控制模块比较提取罐预设的温度值与接收的温度信号，当接收的温度信号低于预设温度值A时，温度程序控制模块输出温度控制信号驱动所述换热系统对提取罐输入热量；当接收的温度信号接近预设温度值A时，温度程序控制模块输出温度控制信号驱动所述换热系统对提取罐减少输入热量；当接收的温度信号超过预设温度值A时，温度程序控制模块输出温度控制信号驱动所述换热系统对提取罐停止输入热量；当接收的温度信号高于预设温度值B时，温度程序控制模块输出温度控制信号驱动所述换热系统对提取罐撤出热量。
优选的，当所述提取罐加入物料完成皂化提取反应后，所述温度检测模块检测所述提取罐中物料温度，并将温度信号经温度转换模块传递给温度程序控制模块，温度程序控制模块比较提取罐预设的温度值与接收的温度信号，当接收的温度信号高于预设温度值C时，温度程序控制模块输出温度控制信号驱动所述换热系统对提取罐撤出热量；当接收的温度信号接近预设温度值C时，温度程序控制模块输出温度控制信号驱动所述换热系统对提取罐减少撤出热量；当接收的温度信号低于预设温度值C时，温度程序控制模块输出温度控制信号驱动所述换热系统对提取罐停止撤出热量。
优选的，所述的预设温度值A为20～50℃，更优选为40～50℃；所述的预设温度值B为58～70℃；所述的预设温度值C为30～40℃。
优选的，所述温度控制装置包括两套独立的DCS温度控制装置，分别控制调节所述第一独立换热网和所述第二独立换热网的蒸汽流量和/或冷却水流量。
优选的，所述第一共用换热网为设置在所述提取罐内壁和/或上筒体外壁上的第一加热装置，所述第一加热装置为蒸汽加热盘管，通入蒸汽用于对所述提取罐内部的物料进行加热；更优选的，所述第一加热装置包括设置在所述提取罐的上筒体的内壁上的加热盘管、安装在所述提取罐的上筒体的外壁上的蒸汽分配盘和冷凝水收集盘，所述蒸汽分配盘通过所述加热盘管与所述冷凝水收集盘连通。
优选的，所述加热盘管沿所述提取罐的上筒体纵向折返布置。
优选的，所述提取罐内上筒体内壁上沿筒壁竖向设置至少1组加热盘管，更优选为沿所述上筒体内壁周向等间隔角度均匀设置4～8组加热盘管，所述加热盘管的蒸汽入口管和蒸汽出口管设置在所述提取罐上筒体外壁上。
优选的，所述加热盘管的蒸汽入口管穿过所述提取罐上筒体壁并连通到套设在所述提取罐罐体上的环型蒸汽分配盘上，所述加热盘管的蒸汽出口管穿过所述提取罐上筒体壁并连通到套设在所述提取罐罐体上的环型冷凝水收集盘上，所述环型冷凝水收集盘位于所述环型蒸汽分配盘下方；所述蒸汽自所述环型蒸汽分配盘进入，依次流经所述加热盘管和所述环型冷凝水收集盘，完成对所述提取罐的加热。
所述加热盘管的蒸汽压力0.3～0.8MPa，温度160～180℃，流量为2～3吨/小时。
优选的，所述第一共用换热网为设置在所述提取罐内壁和/或上筒体外壁上的第一降温装置，所述第一降温装置利用所述第一加热装置，通入冷却水用于对所述提取罐内部的物料进行降温；所述冷却水温度14～25℃，优选为14～17℃，压力0.2～0.3Mpa，流量30～40立方/小时。
优选的，所述冷却水的水出口管与套设在所述提取罐罐体上的环型蒸汽分配盘连通，所述冷却水的水入口管与套设在所述提取罐罐体上的环型冷凝水收集盘连通，所述冷却水从所述水入口管进入所述环型冷凝水收集盘，依次流经所述加热盘管、所述环型蒸汽分配盘后从所述水出口管流出，完成对所述提取罐的降温。
优选的，所述提取罐罐顶还设置有：用于检修的人孔，用于照明的灯孔，用于观察的视镜孔。
优选的，所述提取罐罐顶上的所述回流口处设置用于溶剂和/或提取剂冷凝回流的回流装置，所述回流装置的顶端安装排气装置。
优选的，所述回流装置为回流冷凝管，优先为冷却水回流冷凝管，从所述提取罐罐顶挥发的溶剂和/或提取剂进入所述冷却水回流冷凝管后被降温、冷凝为液相再回流至所述提取罐，所述回流冷凝管的顶端安装排气装置。
优选的，所述回流装置为包含气相管路、板式换热器和液相管路的回流冷凝系统，从所述提取罐罐顶挥发的溶剂和/或提取剂经所述气相管路进入位于所述提取罐上方的所述板式换热器，经所述板式换热器换热被降温、冷凝为液相再经所述液相管路回流至所述提取罐，所述液相管路上安装排气装置；所述板式换热器采用冷却水换热。回流装置可降低溶剂损耗、实现溶剂在皂化提取过程的循环使用。
优选的，提取罐的筒体、接口均采用耐高温、耐高压的304不锈钢材质；所述提取罐设置温度检测点、压力检测点、取样点；所述提取罐的皂化和提取反应的操作温度为20～70℃，更优选为50～58℃。
优选的，所述提取罐可用于发酵菌渣的蛋白物质提取，所述提取罐可用于发酵菌渣的皂化和提取反应，所述提取罐可用于皂化提取麦角甾醇。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细地描述，实施方式不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施方式。
(一)提取罐
图1是本发明的一种提取罐内部结构示意图；图2是本发明的一种提取罐加热装置结构示意图；图6是本发明的一种提取罐及换热系统和回流装置布置示意图。
如图1所示，提取罐1包括上下连接的柱形上筒体10和锥形下筒体11，下筒体11也可以设置为其它形状，例如椭圆型或半球型。提取罐1中央设有搅拌装置12，提取罐1的内壁上设置有挡流板17，提取罐1的罐顶开设有进料口14、回流口15和排气口16，提取罐1的罐底中央开设有出料口19。通过进料口14可以向提取罐1中加入发酵菌渣、溶剂、皂化剂、提取剂等反应物料。排气口16用于反应尾气排放，排气口16与尾气收集系统连接进行尾气治理；回流口15用于对提取反应中产生的溶剂蒸汽进行冷凝回流。
如图1所示，搅拌装置12包括搅拌轴120，搅拌轴120的一端连接有搅拌电机13，位于上筒体10内的搅拌轴120上部由上而下依次设有第一叶片组121、第二叶片组122和第三叶片组123，位于下筒体11内的搅拌轴120的下部设有第四叶片组124和第五叶片组125，所有叶片组均包括以搅拌轴120中心轴线对称设置的两片叶片，优选为桨叶形叶片，上下相邻的两组叶片组的叶片平面与搅拌轴120的中心轴线夹角形成反向布置，所述夹角按照提取罐1从罐顶向罐底方向观察测量，例如，第一叶片组121的叶片与搅拌轴120的中心轴线夹角为60度，第二叶片组122的叶片与搅拌轴120的中心轴线夹角为120度，两者夹角之和为180度。这种桨叶形叶片布置有利于对提取罐中的物料进行强制搅拌，增强溶剂、皂化剂与发酵菌渣间的反应。
提取罐1的上筒体10内壁上间隔竖向设置多个挡流板17，优选为，多个挡流板17沿着提取罐1的上筒体10内壁周向等间隔角度布置，例如，设置4个挡流板17沿着提取罐1的上筒体10内壁对称周向等间隔角度布置，即4个挡流板沿提取罐1的上筒体10内壁周向等间隔90度布置，为增强档流扰流效果，将挡流板17的下端延申至上筒体10内壁与下筒体11内壁结合部位。由于设置了挡流板17，在搅拌轴120旋转搅拌物料时，由于物料沿着筒壁旋转产生离心力碰到上筒体10内壁上的挡流板17时遇到阻碍，从而迫使物料沿着挡流板17的板面向上运动而形成轴向搅拌效应，这样就与搅拌轴旋转产生的物料径向运动叠加形成紊流，从而加速了物料混合程度、增加了搅拌过程的提取效果。为了避免在搅拌中出现死角而影响物料混合，在挡流板17靠近提取罐1上筒体内壁处沿挡流板17长度方向上的上、中和下部等间隔布置3个直径为50mm导流孔(图中未画出)，导流孔的设置能引导挡流板与提取罐上筒体内壁处的物料流体加速通过，从而带动该处物料融入搅拌轴旋转而产生的物料轴向和径向运动叠加形成的紊流中，增强了物料的混合效果。
如图1、2和6所示，为加快皂化和提取反应的反应进行，提取罐1上设置了换热组件部分内置于提取罐1内的第一共用换热网30，另在提取罐1外部设置与第一共用换热网30连通的第一独立换热网40，第一独立换热网40包括第一蒸汽管网401和第一冷却水管网402，第一共用换热网30具备加热和降温双重功能。在提取罐1进行发酵菌渣物料的皂化提取蛋白物质(例如麦角甾醇)时，第一共用换热网30就是第一加热装置18承担对物料的加热作用；而提取罐1物料完成了皂化提取反应后，需要转入后续过滤工序前，第一共用换热网30就是第一降温装置利用冷却水对反应物料进行降温。第一加热装置和第一降温装置共用第一共用换热网30的设备和管线，根据反应需要，切换、完成对提取罐1中的物料的加热或降温。通过切换第一蒸汽管网401和第一冷却水管网402，第一共用换热网30改变热介质对提取罐1中的物料进行加热或降温。第一蒸汽管网401包括蒸汽进汽管4011和凝结水总管4014，以及蒸汽进汽管4011上与第一共用换热网30间设置的进汽阀4012，凝结水总管4014上与第一共用换热网30间设置的凝结水阀4013。第一冷却水管网402包括冷却进水管4021和冷却回水管4024，以及冷却进水管4021上与第一共用换热网30间设置的进水阀4022，冷却回水管4024上与第一共用换热网30间设置的回水阀4023。
第一加热装置18包括竖向设置在提取罐1的上筒体10的内壁上的加热盘管180、安装在提取罐1的上筒体10的外壁上的蒸汽分配盘183和冷凝水收集盘184。在本实施方式中，可根据需要安装多组加热盘管180，沿着提取罐1的上筒体10内壁周向等间隔角度布置，例如，安装8组加热盘管180，沿着提取罐1的上筒体10内壁周向间隔45度布置。由于加热盘管180竖向设置在提取罐1的上筒体10的内壁上，也可以起到与挡流板17的相似的搅拌挡流作用，从而加速物料混合程度、增加了搅拌过程的提取效果。
提取罐1在加热反应过程中溶剂和提取剂因加热、挥发生成气体，会加大提取罐1内压力，一方面会降低皂化、提取效果，另一方面产生安全隐患。为了保障提取罐安全平稳运行，保障皂化、提取效果，在提取罐1的灌顶设置回流口15，从回流口15向上延申设置带换热冷凝器的回流装置80。如图6所示，回流装置80包括气相管路81、板式换热器82和液相管路83。其中，回流装置80也可以是冷却水回流冷凝管。当溶剂或提取剂挥发后的气相从回流口15经气相管路81进入回流装置80，在板式换热器82中被冷却水降温、冷凝后经液相管路83回流至提取罐1中，这样就可以消除溶剂和提取剂因加热、挥发带来的安全问题和损耗，也保证了提取反应的正常进行。为了保证生产和检修的安全性，在液相管路83上还设置了排气装置84。此外，回流装置80也可以是冷却水回流冷凝管，溶剂或提取剂挥发后的气相直接冷凝回流至提取罐1中。
如图2和6所示，提取罐1皂化提取时，第一加热装置18为蒸汽加热盘管，加热盘管180穿过提取罐1的上筒体10筒壁通过蒸汽入口管181连通蒸汽分配盘183，输入热蒸汽为提取罐1物料皂化、提取反应提供热量，加热盘管180穿过提取罐1上筒体10筒壁通过蒸汽出口管182连通冷凝水收集盘184。来自蒸汽进汽管4011的热蒸汽经进汽阀4012通过加热盘管180与提取罐1的物料进行热交换，降温冷凝形成冷凝水则通过蒸汽出口管182流入冷凝水收集盘184，最后经凝结水阀4013进入凝结水总管4014，凝结水进入下水道直排，或者收集进入热水罐，给厂区需要热浴的设备或水暖设备提供余热。
如图6所示，提取罐1中发酵菌渣物料完成皂化提取反应后，第一共用换热网30转为第一降温装置对反应后的物料进行降温。来自第一冷却水管网402的冷却进水管4021的冷却水经进水阀4022通过冷凝水收集盘184进入加热盘管180与提取罐1的物料进行热交换降低提取罐1中物料的温度，升温的热水则通过蒸汽出口管182流入蒸汽分配盘183，经回水阀4023进入冷却回水管4024，热水进入冷水回水总管，或者收集进入热水罐，给厂区需要热浴的设备或水暖设备提供余热。
为加快物料皂化和提取反应，加快物料的热交换，提取罐1内物料温度均匀，缩短反应时间，加快物料升温或降温，提取罐1使用变频调速电机13控制搅拌轴120转速。为了方便检修时将管路中的水吹扫干净，便于拆装或焊接，加热和降温切换时，清扫管路中的蒸汽和水，在第一蒸汽管网401和第一冷却水管网402与第一共用换热网30之间的管路上安装压缩空气管线50，并在压缩空气管线50上设置压缩空气阀51。
通过上述设计的提取罐，发酵菌渣中蛋白物质的皂化和提取反应速度明显得到大幅提升，而且不需要对发酵菌渣进行二次皂化、二次提取，一次皂化、提取反应就能实现对发酵菌渣中蛋白物质(例如麦角甾醇)的充分提取，大大提升了提取生产效率。此外，通过对提取罐中提取液进行强制降温，不仅可以回收余热节能，而且可减小生产中溶媒的损耗，降低成本，提高操作安全性。
(二)重相平衡罐
申请人在提取中发现，提取罐完成提取后静置一段时间就出现了轻相和重相分层，但是，通过泵送物料时，重相受到泵的抽吸产生的冲击会破坏提取罐内轻重相的分相界面和分层效果，因而，加大了后续分相处理的难度，影响到后续结晶。
为解决这一问题，根据本发明的一种实施方式，申请人设计了与提取罐1连通配合使用的重相平衡罐。图3是与本发明配合的一种重相平衡罐结构示意图；图4是本发明的一种提取罐和重相平衡罐连接关系示意图。
如图3所示，重相平衡罐2为封闭柱形筒体，重相平衡罐罐顶20开设有排气口201、人孔202，重相平衡罐2的柱形筒体21的中部或上部开设有进料口212，重相平衡罐2的罐底22中央开设有重相出料口221，重相平衡罐2的重相出料口221与重相泵223通过出料管222连接，重相平衡罐2的筒体21上开设有视镜口211，可以观察重相平衡罐2内的物料情况。
如图4所示，重相平衡罐2的排气口201通过溢流管203与提取罐1连通，优选的溢流管203连接到提取罐1的进料口14上。提取罐1的罐底出料口19通过排料管3依次安装电动蝶阀4、视镜5和电动球阀6，电动蝶阀4和视镜5之间的管路上依次连通轻相出料管道7和清扫管路(未画出)，轻相出料管道7和轻相泵8连接，用于输送轻相提取液。电动球阀6通过重相出料管路9和重相平衡罐2的进料口连接。
(三)提取罐与重相平衡罐配合使用于发酵菌渣中蛋白物质的皂化提取
如图4所示，在生产中，提取罐1完成发酵菌渣中蛋白物质皂化提取反应后静置、提取物在提取罐1中自然分层形成轻相(例如麦角甾醇、提取剂)和重相(例如溶剂、水、菌丝、破壁残渣)，开启提取罐1罐底出料口19上排料管3上连接的电动蝶阀4、电动球阀6，提取罐1中下层的重相通过重相出料管9自流进入重相平衡罐2。开启重相平衡罐2罐底连接的出料管222上连接重相泵223，泵送重相物料到后续单元，对重相进行后续过滤、分相操作。观察排料管3上连接的视镜5，当开始有轻相进入视镜5时，关闭电动蝶阀4，开启电动蝶阀4和视镜5之间的管路上连通的清扫管路阀门，向排料管3中进行氮气吹扫，清除排料管3中残留的重相物料进入重相平衡罐2。吹扫完毕，再关闭电动球阀6和清扫管路阀门，重新开启排料管3上连接的电动蝶阀4、轻相出料管道7上连接的轻相泵8，提取罐1中的轻相通过轻相泵8进入后续单元，对轻相进行后续过滤、分相操作。
由于设置了重相平衡罐2，因此，开启重相泵送物料时，重相平衡罐2可以发挥重相暂存、缓冲作用，消除重相收到泵的冲击力而破坏提取罐1内轻相、重相的分相界面和分层效果。另外，由于重相平衡罐2的排气口201通过溢流管203和提取罐1罐顶连通，例如和提取罐1的进料口14连通，一方面可以平衡提取罐1和重相平衡罐2之间的液位不同而产生的压差，例如，通过溢流管203向重相平衡罐2中引入轻相保持溢流管203中一段液位产生一定压强，对冲重相收到泵的冲击力而破坏提取罐1内轻相、重相的分相界面和分层效果，另一方面也可以避免出现因提取罐1液位高于重相平衡罐2，液位压差过大，导致重相平衡罐2液体快速充满、冒顶而溢出地面引发环保和物料损失问题，防止了重相平衡罐2冒顶事故。
(四)发酵菌渣中蛋白物质的皂化提取工艺
图5是本发明的一种从发酵菌渣中提取蛋白物质(麦角甾醇)的工艺流程示意图；
图7是本发明的一种提取罐中的温度控制装置控温方式示意图。
如图5所示，来自青霉素的发酵菌渣直接加入提取罐中，加入计量好的溶剂，开启提取罐的第一加热装置，给发酵菌渣和溶剂加热，搅拌。升温到预定皂化温度后，加入计量好的皂化剂，持续搅拌，发生皂化反应。再加入提取剂，继续维持加热、搅拌，生成包含麦角甾醇的提取物。
在提取罐中，停止搅拌，维持提取反应温度下，提取反应物静置后，反应物自然分层，下层为重相，上层为轻相，重相主要是甲醇、水、蛋白质、菌丝、皂化破壁后的细胞壁的残渣等混合物，轻相是溶解有麦角甾醇和少量蛋白质的正庚烷溶液，轻相中也会包含少量大分子固体颗粒。
由于发酵菌渣中皂化提取麦角甾醇反应温度的控制对皂化和提取反应的效率和产物的收率影响较大，因此，需要实现对皂化提取麦角甾醇反应温度的及时调控。
如图7所示，采用温度控制装置对提取罐1的物料反应温度进行调控。温度控制装置包括温度检测模块、温度转换模块、温度程序控制模块，温度检测模块检测提取罐1内物料温度值信号，可在提取罐体上部、中部和下部设置温度检测点，采用铂热电阻温度计测量，温度转换模块将接收的温度信号转换成标准仪表信号再传递给温度程序控制模块，温度程序控制模块对该信号进行判断。在本发明的一种实施方式中，采用DCS温度控制装置，温度程序控制模块采用DCS系统具备的数值比较、逻辑判断和数字量输出功能，输出温度控制信号给换热系统进行热交换操作；换热系统通过调节第一独立换热网和/或第二独立换热网的蒸汽流量和/或冷却水流量，对提取罐输入热量，停止输入热量、撤出热量或停止撤出热量，实现对提取罐内部的物料的温度控制。
在本发明的一种实施方式，当提取罐加入物料进行皂化提取反应时，温度检测模块检测提取罐1中物料温度低于预设温度值A时(例如20～50℃)，温度控制装置启动温度程序控制模块驱动换热系统对提取罐输入热量，这时第一冷却水管网402关闭，第一蒸汽管网401对提取罐1开启蒸汽进汽管4011的进汽阀4012，热蒸汽进入第一共用换热网30对提取罐1中皂化提取物料进行加热；当提取罐1中的物料温度升高接近预设温度值A时，进汽阀4012开度减小直至关闭从而实现换热系统对提取罐1减少输入热量；如果提取罐1中的物料温度超过预设温度值B(例如58～70℃)时，温度程序控制模块输出温度控制信号驱动换热系统对提取罐撤出热量，这时第一蒸汽管网401关闭，可启动第一冷却水管网402，向换热系统注入冷却水(例如14～17℃冷水)对物料进行降温操作。
当提取罐1加入物料完成皂化提取反应后，为了减少后续过滤工序中溶媒的损耗，降低成本，提高操作安全性，同时回收余热，可以对提取罐中提取液进行强制降温。温度检测模块检测提取罐1中物料温度高于预设温度值C(例如30～40℃)时，温度控制装置启动温度程序控制模块驱动换热系统对提取罐1撤出热量；这时第一蒸汽管网401关闭，第一冷却水管网402启动冷却进水管4021的进水阀4022对第一共用换热网30输入冷却水对其进行降温；当提取罐1中物料温度接近预设温度值C时，进水阀4022的开度减小直至关闭以对提取罐1减少撤出热量。
温度控制装置也可以包括两套独立的DCS温度控制装置，分别控制调节第一独立换热网和第二独立换热网的蒸汽流量和/或冷却水流量，同时调控提取罐的上筒体和锥形下筒体内的物料，以加快皂化提取反应的物料混均，实现物料的温度快速均一性。
如图5所示，开启提取罐底部的排料阀门，让提取罐中的重相经过重相出料管路排入重相收集装置(重相平衡罐)中，通过泵送先对重相进行过滤，分离出皂化破壁后的细胞壁的残渣和重相滤液，重相滤液进入后续分相罐中进行分相；当提取罐中重相排净后，切换成轻相管路，将提取罐中轻相经过轻相管路排入轻相收集装置中，先对轻相进行过滤，分离出轻相中大颗粒杂质和轻相滤液，轻相滤液进入后续分相罐中进行分相。
重相滤液和轻相滤液可以一起进入后续分相罐中进行分相、静置分层，也可以分开进入不同的分相罐中进行分相，实际生产中，优选分开进入不同的分相罐中进行分相、静置分层。其中，从分相罐的下层分离出溶剂和水(即重相)并继续溶剂回收、循环到提取单元使用，从分相罐的上层分离出包含麦角甾醇和提取剂的上层液体(即轻相)，进入结晶单元制备麦角甾醇。
如图5所示，轻相进入脱色罐脱色，加入脱色剂(优选为活性炭)、加热，在搅拌下进行脱色，趁热过滤，收集滤液，将收集的滤液在负压下加热蒸馏，冷凝回收提取剂循环到提取单元使用。将浓缩液继续降温，过滤得固体麦角甾醇粗产品。脱色中趁热过滤目的是为了避免滤液温度下降后，可能会有部分产品结晶析出和脱色剂在一起被过滤掉，影响提取率。
将麦角甾醇粗产品加入重结晶容器，加入重结晶溶剂、加热至粗品完全溶解，随后按照程序降温、结晶，过滤干燥后得麦角甾醇产品。
由于发酵菌渣中提取蛋白物质(例如麦角甾醇)的皂化与提取反应均在同一个反应釜即提取罐中进行，从而减少了现有技术将皂化和提取反应设置在不同的反应釜中，中间进行过滤、降温、再升温复杂工艺操作，不仅简化了生产工艺流程，而且能降低生产能耗。另外，在提取罐中进行静置分层处理，能达到初步分相的作用，因此，可以加快蛋白物质(例如麦角甾醇)的提取效率，大大缩短整体的提取时间，减少中间操作环节，还能够减少蛋白物质(例如麦角甾醇)的提取中的损耗，对蛋白物质(例如麦角甾醇)粗产品的纯度也有一定的提高作用。
本发明除青霉素发酵菌渣含麦角甾醇可用于提取麦角甾醇以外，还可利用其它同类抗生素生产的菌渣进行提取，但因菌种、发酵工艺不同，麦角甾醇含量相差很大。
(五)麦角产品检测方法
1、外观检测
用肉眼检测其外观晶型、颜色，并与标准品对照。
2、纯度检测
检测仪器：高效液相色谱(HPLC)，配紫外检测器。
检测方法：流动性100％甲醇；将适量的麦角甾醇溶于甲醇溶剂中，不得使用超声波。用微量进样器抽取适量的待检测样品注入HPLC，检测波长281纳米，检测柱：常规C18柱。
(六)实施例
下面本发明以青霉素发酵菌渣提取麦角甾醇为例，进一步描述提取罐的结构和功能，完成实施例1～9。作为对比，参照CN201810432608完成实施例10。提取原料为含水量为70％的青霉素发酵菌渣。
实验条件说明：实施例1～10均在使用100L的玻璃发应釜、50L的分液漏斗、小型离心机(过滤重相)、25L旋蒸仪(浓缩)、20L结晶釜结晶。相关结果说明如下。
实施例1
(1)皂化提取：称量青霉素发酵菌渣1kg，加入到提取罐中，加入甲醇1.2kg，通过第一共用换热网30、第一独立换热网40向提取罐1中通入160℃、压力0.3～0.4Mpa蒸汽加热维持温度在55℃，加固体氢氧化钠70g，搅拌6小时，然后加石油醚1.2kg，维持温度50℃，搅拌3小时，完成皂化和提取，静置分层。
(2)过滤与分相：对步骤(1)提取反应后的物料，静置分相，轻相进入轻相过滤，重相先经重相平衡罐再进入重相过滤，采用真空抽滤，收集滤液，滤液泵入分相罐中静置分层，收集上层轻相液体，回收下层溶剂。同时收集滤饼0.5kg。
(3)脱色与结晶：将步骤(2)过滤与分相中收集的上层液体加入带搅拌装置的脱色罐中，维持温度在50℃，加入活性炭1g，搅拌2小时，趁热过滤，收集滤液，将收集的滤液在负压下加热蒸馏，冷凝回收石油醚。将浓缩液降温至10℃，过滤得白色固体0.7g，即为麦角甾醇粗产品。浓缩、结晶用时2小时。
麦角甾醇提取率为0.07％，经分析其纯度为87％。提取时间大大缩短，从进料到得到麦角甾醇粗产品的时间缩短至13小时，其中，获得麦角甾醇提取液的时间为9小时。观察麦角甾醇产品外观呈白色粉末、晶型略差。
实施例2
(1)皂化提取：称量青霉素发酵菌渣1kg，加入到提取罐中，加入甲醇1.2kg，通过第一共用换热网30、第一独立换热网40向提取罐1中通入160℃、压力0.3～0.4Mpa蒸汽加热维持温度在55℃，加固体氢氧化钠70g，搅拌6小时，然后加入石油醚1.2kg，维持温度50℃，搅拌3小时，完成皂化和提取，通过17℃冷却水，利用第一共用换热网30、第一独立换热网40对提取罐1中柱形上筒体内的提取混合物，第二共用换热网60、第二独立换热网70对提取罐1中锥形下筒体内的提取混合物，同时进行降温，对完成皂化和提取的物料进行降温至30～40℃，静置分层10分钟。
(2)过滤与分相：对步骤(1)提取反应后的物料，静置分相，轻相进入轻相过滤，重相先经重相平衡罐再进入重相过滤，采用真空抽滤，收集滤液，滤液泵入分相罐中静置分层，收集上层轻相液体，回收下层溶剂。同时收集滤饼0.5kg。
(3)滤饼2次提取：向提取罐中加入0.6kg的石油醚，然后加入步骤(2)过滤与分相后产生的滤饼0.5kg；升温至50℃，搅拌、维持温度提取2小时。
(4)过滤与分相：对步骤(3)滤饼2次提取反应后的物料采用真空抽滤，收集滤液，滤液泵入分相罐中静置分层，收集上层轻相液体，回收下层溶剂。
(5)脱色与结晶：将步骤(2)、(4)收集的上层轻相液体混合加入带搅拌装置的脱色罐中，维持温度在50℃，加入活性炭1.5g，搅拌2小时，趁热过滤，收集滤液，将收集的滤液在负压下加热蒸馏，冷凝回收石油醚。将浓缩液降温至10℃，过滤得白色固体0.75g，即为麦角甾醇粗产品。浓缩、结晶用时2小时。
麦角甾醇提取率为0.075％，经分析其纯度为87％。提取时间缩短，从进料到得到麦角甾醇粗产品的时间缩短至15小时，其中，获得麦角甾醇提取液的时间为11小时。观察麦角甾醇产品外观呈白色粉末、晶型略差。
但是与实施例1相比，由于增加了通过17℃冷却水对完成皂化和提取的物料进行降温至40℃，静置分层，溶媒(溶剂和提取剂)在后续过滤阶段的损耗明显降低。按照40～50立方物料进行皂化提取，不降温回收物料余热，直接静置分层、后续过滤，损耗溶媒大约2～3立方，在增加降温回收物料余热后再过滤，溶媒损耗可降至1立方以下。
实施例3
(1)皂化提取：称量青霉素发酵菌渣1kg，加入到提取罐中，加入三氯甲烷1.2kg，通过第一共用换热网30、第一独立换热网40向提取罐1中通入180℃、0.3～0.4Mpa蒸汽加热维持温度在57℃，加氢氧化钠50g，搅拌4小时。加正庚烷1.2kg，维持温度50℃搅拌3小时。完成皂化和提取，静置分层10分钟。
(2)过滤与分相：对步骤(1)提取反应后的物料，静置分相，轻相进入轻相过滤，重相先经重相平衡罐再进入重相过滤，采用真空抽滤，收集滤液，滤液泵入分相罐中静置分层，收集上层轻相液体，回收下层溶剂。
(3)脱色与结晶：将步骤(2)过滤与分相中收集的上层轻相液体加入带搅拌装置的脱色罐中，升温至60℃，加入活性炭1g，搅拌2小时，趁热采用真空抽滤，收集滤液，在负压下加热蒸馏，冷凝回收正庚烷。将浓缩液降温至-10℃，抽滤得白色固体1.1g，即为麦角甾醇粗产品。浓缩、结晶用时4小时。
麦角甾醇提取率为0.11％，经分析其纯度为88％。提取时间大大缩短，从进料到得到麦角甾醇粗产品的时间缩短至7小时，其中，获得麦角甾醇提取液的时间为13小时。观察麦角甾醇产品外观呈白色粉末、晶型略差。
实施例4
(1)皂化提取：称量青霉素发酵菌渣1kg，加入到提取罐中，加入乙醇1.2kg，通过第一共用换热网30、第一独立换热网40向提取罐1中通入180℃、压力0.3～0.4Mpa蒸汽加热维持温度在58℃，加入氢氧化钠50g，搅拌4小时。加入正庚烷1.2kg，维持温度50℃，搅拌3小时。完成皂化和提取，静置分层10分钟。
(2)过滤与分相：对步骤(1)提取反应后中的物料，静置分相，轻相进入轻相过滤，重相先经重相平衡罐再进入重相过滤，采用真空抽滤，收集滤液，滤液泵入分相罐中静置分层，收集上层轻相液体，回收下层溶剂。
(3)脱色与结晶：将步骤(2)过滤与分相中收集的上层轻相液体加入带搅拌装置的脱色罐中，升温至60℃，加入活性炭1g，搅拌2小时，趁热采用真空抽滤，收集滤液，在负压下加热蒸馏，冷凝回收正庚烷。将浓缩液降温至-10℃，抽滤得白色固体1.1g，即为麦角甾醇粗产品。浓缩、结晶用时4小时。
麦角甾醇提取率为0.11％，经分析其纯度为85％。提取时间大大缩短，从进料到得到麦角甾醇粗产品的时间缩短至13小时，其中，获得麦角甾醇提取液的时间为7小时。观察麦角甾醇产品外观呈白色粉末、晶型略差。
实施例5
(1)皂化提取：称青霉素发酵菌渣1kg加入到提取罐，加入甲醇1.2kg，通过第一共用换热网30、第一独立换热网40向提取罐1中通入180℃、压力0.3～0.4Mpa蒸汽加热维持温度58℃，加氢氧化钠50g，气相冷凝回流搅拌4h。加入正庚烷1.2kg，维持温度50℃,回流搅拌3h。完成皂化提取，静置分层10min。
(2)过滤与分相：对步骤(1)提取反应后的物料，静置分相，轻相进入轻相过滤，重相先经重相平衡罐再进入重相过滤，采用真空抽滤，收集滤液，滤液泵入分相罐中静置分层，收集上层轻相液体，回收下层溶剂。
(3)脱色与结晶：将步骤(2)过滤与分相中收集的上层轻相液体加入带搅拌装置的脱色罐中，升温至60℃，加入活性炭1g，搅拌2小时，趁热采用真空抽滤，收集滤液，在负压下加热蒸馏，冷凝回收正庚烷。将浓缩液降温至-10℃，抽滤得白色固体1.2g，即为麦角甾醇粗产品。浓缩、结晶用时4小时。
麦角甾醇提取率为0.12％，纯度分别为90％。提取时间大大缩短，从进料到得到麦角甾醇粗产品的时间缩短至13小时，其中，获得麦角甾醇提取液的时间为7小时。观察麦角甾醇产品外观呈白色粉末、晶型略差。
研究发现，如果在皂化提取过程不进行气相冷凝回流，溶媒损耗将增加，麦角甾醇的提取率和纯度均会下降。气相冷凝回流能降低溶媒损耗68％，提取率增加15.8％，纯度提高3.6％。因此在皂化和提取过程进行回流，有利于溶媒发挥促进皂化和提取的作用。
实施例6
(1)皂化提取：称量青霉素发酵菌渣10kg，加入到提取罐中，加入甲醇12kg，通过第一共用换热网30、第一独立换热网40向提取罐1中通入180℃、压力0.3～0.4Mpa蒸汽加热维持温度在60℃，加氢氧化钠200g，搅拌3小时。加入正庚烷8kg，维持温度55℃，搅拌2小时。完成皂化和提取，静置分层10分钟。
(2)过滤与分相：对步骤(1)提取反应后的物料，静置分相，轻相进入轻相过滤，重相先经重相平衡罐再进入重相过滤，采用真空抽滤，收集滤液，滤液泵入分相罐中静置分层，收集上层轻相液体，回收下层溶剂。
(3)脱色与结晶：将步骤(2)过滤与分相中收集的上层轻相液体加入带搅拌装置的脱色罐中，升温至65℃，加入活性炭1g，搅拌2小时。采用真空抽滤，收集滤液，将收集的滤液在负压下加热蒸馏，冷凝回收正庚烷。浓缩液按照0.5℃/min的降温速度冷却温至10℃，抽滤得白色固体10.5g，即为麦角甾醇粗产品。浓缩、结晶用时2小时。
(4)重结晶：将步骤(3)中的粗产品加入到有800g重结晶溶剂的重结晶容器中，重结晶溶剂为甲苯，加热至50℃，至粗品完全溶解，按照1℃/min的降温速度降温至-10℃，抽滤得白色固体，真空干燥后得9.4g产品，即为麦角甾醇产品。重结晶用时4小时。
麦角甾醇提取率为0.094％，经分析产品纯度为98％。提取时间大大缩短，从进料到得到麦角甾醇粗产品的时间缩短至13小时，其中，获得麦角甾醇提取液的时间为5小时。观察麦角甾醇产品外观明亮、晶型较好。
实施例7
(1)皂化提取：称量青霉素发酵菌渣15kg，加入到提取罐中，加入固体氢氧化钠900g，加入甲醇20kg，通过第一共用换热网30、第一独立换热网40向提取罐1中通入170℃蒸汽加热维持温度在55℃，搅拌3小时。加入正庚烷18kg，加热维持温度55～60℃，搅拌3小时。完成皂化和提取，静置分层10分钟。
(2)过滤与分相：对步骤(1)提取反应后中的物料，静置分相，轻相进入轻相过滤，重相先经重相平衡罐再进入重相过滤，采用真空抽滤，收集滤液，滤液泵入分相罐中静置分层，收集上层轻相液体，回收下层溶剂。
(3)脱色与结晶：将步骤(2)过滤与分相中收集的上层轻相液体加入带搅拌装置的脱色罐中，升温65℃，加入活性炭8g，搅拌1小时。采用真空抽滤，收集滤液，将收集的滤液在负压下加热蒸馏，冷凝回收正庚烷。收集蒸馏产生的浓缩液。浓缩液按照1℃/min的降温速度冷却至5℃，抽滤得白色固体30.5g，即为麦角甾醇粗产品。浓缩、结晶用时3小时。
(4)重结晶：将步骤(3)中的粗产品加入到有800g重结晶溶剂的重结晶容器中，重结晶溶剂为乙醇，加热至60℃，至粗品完全溶解，按照0.5℃/min的降温速度降温至-10℃，抽滤得白色固体，真空干燥后得14.5g产品，即为麦角甾醇产品。重结晶用时4小时。
麦角甾醇提取率为0.097％，经分析产品纯度为98.5％。提取时间大大缩短，从进料到得到麦角甾醇粗产品的时间缩短至14小时，其中，获得麦角甾醇提取液的时间为6小时。观察麦角甾醇产品外观明亮、晶型较好。
实施例8
(1)皂化提取：称量青霉素发酵菌渣15kg，加入到提取罐中，加入固体氢氧化钠900g，加入甲醇20kg，通过第一共用换热网30、第一独立换热网40向提取罐1中通入170℃蒸汽加热维持温度在58℃，搅拌3小时。加入正庚烷15kg，加热维持温度55-60℃，搅拌3小时。完成皂化和提取，静置分层10分钟。
(2)过滤与分相：对步骤(1)提取反应后的物料，静置分相，轻相进入轻相过滤，重相先经重相平衡罐再进入重相过滤，采用真空抽滤，收集滤液，滤液泵入分相罐中静置分层，收集上层轻相液体，回收下层溶剂。
(3)脱色与结晶：将步骤(2)过滤与分相中收集的上层轻相液体加入带搅拌装置的脱色罐中，升温70℃，加入活性炭8g，搅拌1小时。采用真空抽滤，收集滤液，将收集的滤液在负压下加热蒸馏，冷凝回收正庚烷。收集蒸馏产生的浓缩液。浓缩液按照1℃/min的降温速度冷却至5℃，抽滤得白色固体33.2g，即为麦角甾醇粗产品。浓缩、结晶用时3小时。
(4)重结晶：将步骤(3)中的粗产品加入到有800g重结晶溶剂的重结晶容器中，重结晶溶剂为乙醇和甲苯混合溶液(50wt％乙醇、50wt％甲苯)，加热至60℃，至粗品完全溶解，按照0.5℃/min的降温速度降温至-20℃，抽滤得白色固体，真空干燥后得27.5g产品，即为麦角甾醇产品。重结晶用时5小时。
麦角甾醇提取率为0.183％，经分析产品纯度为99％。提取时间大大缩短，从进料到得到麦角甾醇粗产品的时间缩短至15小时，其中，获得麦角甾醇提取液的时间为6小时。观察麦角甾醇产品外观明亮、晶型较好。
实施例9
(1)皂化提取：称量青霉素发酵菌渣10kg，加入到提取罐中，加入甲醇12kg，通过第一共用换热网30、第一独立换热网40向提取罐1中通入170℃蒸汽加热维持温度在55℃，加入固体氢氧化钠700g，搅拌4小时，然后加入正庚烷12kg，加热维持温度55～60℃，搅拌3小时。完成皂化和提取，静置分层10分钟。
(2)过滤与分相：对步骤(1)提取反应后的物料，静置分相，轻相进入轻相过滤，重相先经重相平衡罐再进入重相过滤，采用真空抽滤，收集滤液，滤液泵入分相罐中静置分层，收集上层轻相液体，回收下层溶剂。
(3)脱色与结晶：将步骤(2)过滤与分相中收集的上层轻相液体加入带搅拌装置的脱色罐中，维持温度在50℃，加入活性炭10g，搅拌1小时，趁热过滤，收集滤液，将收集的滤液在负压下加热蒸馏，冷凝回收正庚烷。将浓缩液降温至-10℃，过滤得白色固体20g，即为麦角甾醇粗产品。浓缩、结晶用时3小时。
(4)重结晶：将步骤(3)中的粗产品加入到有800g重结晶溶剂的重结晶容器中，重结晶溶剂为乙酸乙酯，加热至65℃，至粗品完全溶解，按照0.5℃/min的降温速度降温至-10℃，抽滤得白色固体，真空干燥后得12.5g产品，即为麦角甾醇产品。重结晶用时4小时。
麦角甾醇提取率为0.125％，经分析产品纯度为98.5％。提取时间大大缩短，从进料到得到麦角甾醇粗产品的时间缩短至15小时，其中，获得麦角甾醇提取液的时间为7小时。观察麦角甾醇产品外观明亮、晶型较好。
实施例10(实施例5的对比实施例)
申请人按照现有技术CN201810432608公开的工艺步骤和反应设备，参照其中实施例3，以青霉素发酵菌渣为原料，选取本专利实施例5的相同原料配方、相同溶剂和提取剂、加热等操作参数的条件下，制备麦角甾醇粗品，以验证本专利工艺的改进效果。
(1)皂化：称量青霉素发酵菌渣1kg，加入到皂化反应容器中，加入甲醇1.2kg，通过180℃蒸汽加热维持温度58℃，加入氢氧化钠50g，搅拌18小时。再冷却至室温。
(2)过滤Ⅰ：对步骤(1)中的物料采用真空抽滤，收集滤饼0.5kg；回收滤液。
(3)提取：将步骤(2)中的滤饼0.5kg加入带搅拌的容器中，加入1.2kg的正庚烷，然后加入，加热维持温度50℃提取18小时。
(4)过滤Ⅱ：对步骤(3)中的物料采用真空抽滤，收集滤液。
(5)蒸馏：将步骤(4)中收集的滤液在常压下加热蒸馏，冷凝回收正庚烷。残留物冷至室温过滤，得到麦角甾醇粗产品。
(6)脱色：将步骤(5)得到的粗产品加入到密闭容器中，加入三氯甲烷600g，加热至50℃，搅拌至完全溶解，加入活性炭1g，搅拌2小时。
(7)结晶：将步骤(6)趁热过滤，收集滤液，按照0.5℃/min的降温速度冷却至-10℃，抽滤得白色固体1.0g，即为麦角甾醇粗产品。浓缩、结晶用时4小时。
麦角甾醇提取率为0.10％，经分析其纯度为87％。从进料到得到麦角甾醇粗产品的40小时，其中，获得麦角甾醇提取液的时间为36小时。观察麦角甾醇产品外观呈白色粉末、晶型略差。
实施例11
为了考察不同提取剂的提取效果，申请人选取纯度98.5％的麦角甾醇，分别在正庚烷、石油醚和正己烷三种溶剂中溶解，通过控制温度观察在这3种溶剂中溶解的麦角甾醇在不同温度下的溶解度实验，研究结果如表1、表2、表3。
表1麦角甾醇在石油醚中的溶解度
序号 温度 溶质(麦角甾醇) 溶剂(石油醚) 溶解度
1 21℃ 86.0mg 100.0g 0.860×10<sup>-3</sup>
2 29℃ 195.5mg 100.0g 1.955×10<sup>-3</sup>
3 41℃ 298.7mg 100.0g 2.987×10<sup>-3</sup>
4 45℃ 357.3mg 100.0g 3.573×10<sup>-3</sup>
5 50℃ 618.4mg 100.0g 6.184×10<sup>-3</sup>
6 57℃ 771.0mg 100.0g 7.710×10<sup>-3</sup>
表2麦角甾醇在正庚烷中的溶解度
序号 温度 溶质(麦角甾醇) 溶剂(正庚烷) 溶解度
1 21℃ 0.100.1g 100.0g 1.01×10<sup>-3</sup>
2 29℃ 0.205.0g 100.0g 2.05×10<sup>-3</sup>
3 41℃ 0.324.3g 100.0g 3.24×10<sup>-3</sup>
4 45℃ 0.445.3g 100.0g 4.45×10<sup>-3</sup>
5 50℃ 0.762.3g 100.0g 7.32×10<sup>-3</sup>
6 60℃ 1.0163g 100.0g 10.16×10<sup>-3</sup>
表3麦角甾醇在正己烷中的溶解度
序号 温度 溶质(麦角甾醇) 溶剂(正己烷) 溶解度
1 21℃ 62.2mg 100.0g 0.62×10<sup>-3</sup>
2 29℃ 167.2mg 100.0g 1.67×10<sup>-3</sup>
3 41℃ 265.9mg 100.0g 2.65×10<sup>-3</sup>
4 45℃ 340.2mg 100.0g 3.40×10<sup>-3</sup>
5 50℃ 565.2mg 100.0g 5.65×10<sup>-3</sup>
申请人研究发现，选择提取剂需要考虑多重因素：提取剂不单是萃取，实际是溶解与萃取双重作用。选择标准是1)对麦角甾醇溶解性好，同时对高蛋白等杂质溶解性小；2)能与溶剂水溶液分层，便于回收提取剂。申请人经对比研究发现，选择正庚烷作为提取剂，效果最好。
从表1、表2、表3中的溶解度数据可以看出：在同一温度下麦角甾醇在正庚烷中的溶解度最大，所以选择提取剂为正庚烷。同时，选择50℃作为最佳提取操作温度，是考虑到在本专利中，皂化和提取在同一个反应釜中进行，皂化反应中的溶剂甲醇的沸点64.7℃，而提取剂正庚烷的沸点是98℃，为了降低能耗和在反应过程中防止甲醇的沸腾。因此，综合考虑选择正庚烷提取，提取温度50℃，既考虑提取效果又兼顾动力成本和溶剂损耗，更经济和划算。
实施例1～10提取结果对比分析
将实施例1～10中麦角甾醇提取试验的结果汇总制作表4，以分析不同提取工艺对产品的提取率和纯度的影响。
(1)本发明一步法提取可行性：从表4中比较实施例1和实施例2的提取结果发现，对发酵菌渣进行二次提取，二次提取的麦角甾醇很有限，提取率由0.07％增加到0.075％，提取率增加的非常少，表明采用本专利提出的发酵菌渣工艺和提取罐提取麦角甾醇，进行一次一步法提取效果已经较好，能够较充分的完成对发酵菌渣中麦角甾醇的提取，进行二次提取影响工业化生产效率，原料消耗增加了，能耗也增加了，在工业生产上反而不经济。另外，增加二次提取，对麦角甾醇粗品的质量和纯度也没有贡献。因此，采用本专利的工艺和提取罐一步法提取麦角甾醇效果较好。
表4实施例1-10麦角甾醇提取研究结果比较
Figure BDA0003290041090000281
(2)溶剂选择：从表4中对实施例3、4和5的提取结果进行比较发现，三氯甲烷、乙醇和甲醇都可以作为发酵菌渣提取麦角甾醇的皂化反应的溶剂，选择甲醇作为溶剂，麦角甾醇的提取率为0.12％最高，而且产品纯度达到90％，效果最好。这是因为，溶剂在本专利中的作用包括两方面，一是可以溶解部分蛋白、多糖类，减少其计入提取剂的量，以提高产品麦角甾醇的纯度，二是起到破壁作用，增强皂化效果，有利于提取麦角甾醇。当选择正庚烷作为提取剂的条件下，甲醇在上述两方面的作用表现的更好。
另外，从表4中的1～9的提取反应时间数据比较发现，采用本专利的工艺和提取罐设备，在选择正庚烷为提取剂的条件下，麦角甾醇粗产品的制备时间大幅减少，而且，选择甲醇为溶剂、正庚烷为提取剂的组合，制备时间基本可缩短至9小时内，表明采用本专利的技术产品的提取效率较高。
(3)重结晶溶剂选择：比较了甲苯、乙醇、乙酸乙酯、乙醇和甲苯混合溶液4种溶剂的精制提纯效果，从表4中实施例6～9的提取数据发现，选择乙醇和甲苯混合溶液的双组份进行麦角甾醇的重结晶，效果最好，不仅麦角甾醇提取率最高达到了0.183％，而且产品纯度也最好达到了99％。
(4)本专利与现有技术(CN201810432608工艺)对比。从表4中实施例5和实施例10的提取结果数据比较发现，采用本发明的工艺和提取罐一步法提取麦角甾醇，不仅产品麦角甾醇提取率较高(实施例5为0.12％)、产品纯度高(实施例5为90％)，而且，提取麦角甾醇的时间大幅缩短(麦角甾醇粗产品制备时间，实施例5为9小时，实施例10为36小时)，表明采用本发明的工艺和提取罐一步法提取麦角甾醇的效果改进明显，这对于工业化生产来说，不仅提高了生产效率，而且能降低能耗，降低产品的成本，提高产品的市场竞争力。这是因为，本发明设计了能同时完成皂化和提取的提取罐，并配合重相平衡罐消除了泵送物料操作过程中给分相带来的冲击和破坏，提取前不需要过滤，不仅简化了工艺流程、降低能耗、反应时间大幅缩短，同时，避免了现有技术过滤可能带来的损失，因此，可改善产品提取率、纯度。而且，采用DCS温度控制装置对皂化提取温度连锁控制，能够精准调节皂化和提取反应温度，确保最优参数操作，避免温度不足或飞温降低皂化提取率而增加生产成本、延长反应时间。回流减少了溶媒损耗。
此外，本发明还发现，在完成皂化提取反应后，通过降温，回收皂化和提取反应后的物料余热，不仅节能，而且还可明显减少后续提取液在过滤阶段的溶媒的挥发损耗，进一步降低生产成本，并改善操作环境和安全性。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种皂化提取工艺，用于发酵菌渣中蛋白物质提取，其特征在于，包括如下步骤：
S1提取：向提取罐中加入发酵菌渣，加入溶剂、皂化剂和提取剂，通过换热系统向所述提取罐提供热量，供发酵菌渣进行皂化和提取反应获得提取混合物；
S2分相：通过换热系统从所述提取罐中撤出热量，对所述步骤S1中的提取混合物进行降温、分相获得含有蛋白物质的提取液；
S3结晶：将所述步骤S2中的提取液进行浓缩、结晶，获得蛋白物质粗产品。
2.根据权利要求1所述的皂化提取工艺，其特征在于，所述发酵菌渣为含蛋白物质的发酵菌渣。
3.根据权利要求1或2所述的皂化提取工艺，其特征在于，所述蛋白物质为麦角甾醇，所述发酵菌渣为抗生素发酵菌渣。
4.根据权利要求1或2所述的皂化提取工艺，其特征在于，所述步骤S1提取中，向所述发酵菌渣中加入所述溶剂与皂化剂、搅拌，然后加入所述提取剂再搅拌。
5.根据权利要求1或2所述的皂化提取工艺，其特征在于，所述步骤S2分相包括对所述步骤S1中的提取混合物的静置分相和/或过滤分相。
6.根据权利要求1或2所述的皂化提取工艺，其特征在于，所述步骤S3结晶中，所述提取液进行浓缩、结晶前还包括脱色过滤，所述结晶后还包括重结晶精制麦角甾醇。
7.根据权利要求6所述的皂化提取工艺，其特征在于，所述皂化剂为固体氢氧化钠，所述皂化剂与菌渣的质量比为0.02～0.1：1；所述提取剂为正庚烷或石油醚，所述提取剂与菌渣的质量比为0.5～2：1；所述重结晶溶剂为乙醇和甲苯混合溶液，乙醇与甲苯质量比为0.5～2：1，所述重结晶溶剂与蛋白物质粗产品的质量比为50～150：1。
8.根据权利要求5所述的皂化提取工艺，其特征在于，所述静置分相包括对所述步骤S1中的提取混合物进行静置分层形成轻相和重相，所述轻相为含有蛋白物质的提取液，所述重相为含有溶剂和残渣的混合物；所述过滤分相包括轻相过滤和/或重相过滤。
9.根据权利要求1或2所述的皂化提取工艺，其特征在于，所述换热系统包括设置在所述提取罐内壁和/或上筒体外壁上的第一共用换热网，以及设置在所述提取罐的外部并与所述第一共用换热网连通的第一独立换热网；所述换热系统用于对所述提取罐内部的物料进行加热或降温。
10.根据权利要求1或2所述的皂化提取工艺，其特征在于，所述提取罐罐顶设置回流口，在所述回流口处设置用于溶剂和/或提取剂冷凝回流的回流装置，所述回流装置的顶端安装排气装置。
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