胆固醇工业化生产实践

胆固醇工业化生产实践

摘要：通过总结国内外各种胆固醇的生产方法，开发出一种从羊毛脂提取胆固醇的方法，通过工业化生产实践，总结出新工艺的最佳运行方案。

关键词：羊毛脂；胆固醇

胆固醇又称胆甾醇,一种环戊烷多氢菲的衍生物。早在18世纪人们已从胆石中发现了胆固醇，1816年化学家本歇尔将这种具脂类性质的物质命名为胆固醇。

胆固醇广泛存在于动物体内，尤以脑及神经组织中最为丰富，在肾、脾、皮肤、肝和胆汁中含量也高。其溶解性与脂肪类似，不溶于水，易溶于乙醚、氯仿等溶剂。胆固醇是动物组织细胞所不可缺少的重要物质，它不仅参与形成细胞膜，而且是合成胆汁酸，维生素D以及甾体激素的原料。胆固醇经代谢还能转化为胆汁酸、类固醇激素、7-脱氢胆固醇，并且7-脱氢胆固醇经紫外线照射就会转变为维生素D3，所以胆固醇并非是对人体有害的物质。

羊毛脂中约含有10~20%的胆固醇，其含量之高，是其它原料无法相比的。我国羊毛脂资源丰富，成本低廉，所以从羊毛脂中提取胆固醇或胆固醇衍生物，具有重大的经济价值。

本文提供一种高效的羊毛脂胆固醇提取和提纯方法，可以将羊毛脂胆固醇快速提取，并将杂质最大化的除去，把羊毛脂胆固醇精品的纯度提高到99 %以上，从而满足市场对高纯度羊毛脂胆固醇的需求。为了实现上述的目的，本发明的技术方案是:一种高纯度羊毛脂胆固醇的生产方法，其特征包括如下步骤:本发明通过皂化、羊毛醇抽提、萃取和结晶四个步骤得到一种高纯度羊毛脂胆固醇。

2、胆固醇的物理化学性能

胆固醇也称胆甾醇；胆甾－5－烯－3β－醇。英文名：cholesterol；choleotherin；cholest－5－en－3β－ol。

化学结构式：

CH 3

CH 3

O

H C H 3CH 3

CH 3

分子式：C 27H 46O 分子量：386.66 外观： 白色结晶粉末 比旋度：-39.5°（氯仿） 熔点： 148.5℃

性状：胆固醇纯品为白色片状结晶，密度1.067g/cm 3，溶于醚、丙酮、三氯

甲烷、乙酸乙酯和热的醇类，难溶于水，与一分子水形成水合物：C 27H 46O ••H 2O ，为球光小叶晶，密度1.03g/cm 3，在70～80℃失水，为无水物。

3、羊毛脂的物理化学性质

羊毛脂是羊的皮脂腺分泌物，它沉积在羊毛纤维上。从物理性质来讲，它不含甘油，与普通动植物油脂不同。羊毛脂是酯类物质的多组分混合物。可从洗羊毛废液中回收而得。粗羊毛脂是一种褐色、有臭味的粘稠物，精制后为黄色半透明、油性的粘稠膏状体。羊毛脂的熔点为38～42℃。它几乎不溶于水，但可吸收相当于自身重量2倍的水分，易溶于醚、苯、氯仿、丙酮和石油醚，难溶于冷醇，但可溶于热醇。

羊毛脂主要是由较高分子量的脂肪酸（C 7－C 41）与大致等量的脂肪醇（C 12

－C 36）、甾醇、三甲基甾醇等所形成的酯，另外含有少量游离酸、游离醇以及烷烃和未测定物。根据羊种、气候及饲养条件不同，羊毛脂的成分也有所不同。

从羊毛脂中可分离出脂肪酸约180多种，其中直链脂肪酸和支链脂肪酸分别约占脂肪酸总量的23％和77％，羟基脂肪酸约占30％；从羊毛脂中可分离出的醇有70种左右，可分为脂肪醇、甾醇和三甲基甾醇三类，分别约占醇总量的25％、40％、25～30％，其中脂肪醇与羊毛脂肪酸有极为相似的碳链结构。

据统计，全世界原毛年产量约250万吨，其中羊毛脂约25万吨。我国轻纺工业每年约洗毛25万吨，羊毛含脂量9～12％，若按10％计，回收率按50％计，

则每年可回收1.25万吨，为以羊毛脂为原料提取胆固醇的路线奠定了原料基础。

4、原料路线选择

在胆固醇的生产历史上，首先是以牛羊脑为原料，实现了小规模工业化生产。但由于其原料资源分散，以牛羊脑为原料难以实现胆固醇的大规模化工业化生产。

胆固醇的最主要用途是合成VD 3，作为饲料添加剂。犹太和伊斯兰教禁止以动物脑髓提取的胆固醇合成的VD 3产品进入市场；上世纪九十年代，由于疯牛病的流行，西欧国家联合抵制以动物脑髓提取的胆固醇进入欧盟市场。我国每年轻纺洗毛约回收12500吨的羊毛脂，根据原料羊毛脂来源的优势及上述市场的准入问题，本项目选用羊毛脂为原料提取生产胆固醇。

5、工艺流程

5.1分离方案

目前以羊毛脂为原料生产胆固醇的厂家，在日本、新加坡、西欧各有一套生产装置，生产总规模为年产200－300吨胆固醇。西欧的生产装置在2006年停产。实际仅存两套装置在运行，但至今未能查阅到其生产工艺及设备方面的技术资料。本项目在小试基础上，确立了如图1所示的分离方案，并确定了每一工艺步骤的工艺流程，以小试数据为基础，设计了年产300吨胆固醇的生产装置。整个工艺过程围绕四个工艺过程展开。

5.2工艺流程

5.2.1皂化工序

羊毛脂

皂化

皂化物C 7~C 41脂肪酸）

C 12~C 34）

胆固醇浓缩物 胆固醇

结晶

羊毛脂和30％的液碱按照1：1.15的摩尔比投到皂化反应釜中，并加入适量的溶剂A，升温至100～135℃进行皂化反应2小时。羊毛脂、液碱、溶剂A 的投料量由DCS系统自动控制并投料，皂化反应过程也由DCS程序控制实现，反应升温初期，蒸汽流量与反应釜温度连锁，加热至设定温度，夹套冷媒与反应釜内温度连锁控制反应完成后的降温过程，使皂化反应平稳安全进行。

5.2.2羊毛醇萃取分离工序

该工序为连续生产工序。由泵将皂化物中间罐的物料按照一定流量打入羊毛醇萃取塔的上部，萃取溶剂A由萃取塔的下部入塔，作为连续相向上移动，与塔顶沉降下来作为分散相的重相逆流接触，皂化物中的羊毛醇被溶剂A萃取，上升至塔顶部的沉降段，经沉降分离后，流至萃取物中间罐。重相的萃余物主要是羊毛酸皂水溶液，经塔底沉降分离，在皂液中间罐暂存。

由萃取塔底得到的含羊毛醇的萃取液经中间罐，由泵按照一定的流量打入膜式蒸发器，浓缩蒸发出溶剂A，返回溶剂A贮罐继续使用，蒸发器底部得到脱溶后的羊毛醇。

进入羊毛醇萃取塔的皂化液和萃取溶剂A的流量，以及萃取塔的温度都由DCS系统自动调节、记录。

5.2.3羊毛酸回收工序

由羊毛醇萃取塔底排出的羊毛酸皂水溶液，经过中间罐，由泵按一定流量打入静态混合器，与合适流量的酸混合后，进入酸化塔，在酸的作用下离析出的羊毛酸溶液比水相轻，与塔上部连续进入的洗涤水相互混合，将羊毛酸中夹带的少量酸洗至水相，经酸化和洗涤的羊毛酸在酸化塔顶的沉降段沉降分离后，流至羊毛酸中间罐。水相在重力作用下向塔底移动，在酸化塔下部加入5％的NaOH水溶液，将酸化残液与洗涤水的混合物中和至PH5～6，排入酸化残液贮罐。

由酸化塔顶排出的羊毛酸因含有一定量的溶剂A，经中间罐由泵打入蒸发器，蒸去溶剂A，得到副产物羊毛酸。

由酸化塔底排出的物料，主要成分是NaCl的水溶液，并含有少量溶剂A，由泵连续打入溶剂A回收塔中，经连续精馏，塔顶得到的溶剂A回收至贮罐，精馏塔釜排出的水溶剂A残留控制在小于0.002％，排至生化废水处理系统。

在羊毛酸回收工序中，关键的工艺技术参数由DCS系统自动控制。酸化塔的