洛伐他汀废渣的综合治理
摘要:洛伐他汀生产过程中产生发酵渣和提炼渣。经实验分析发现，提炼渣中含有机溶剂，约占渣总量的20％（质量分数），通过水蒸气蒸馏可完全回收，回收后的废渣和发酵渣以1∶2（质量比）作为工程蝇饲料，使废渣中的有用成分得到循环利用，废渣的环境污染问题得到一定解决。
关键词:洛伐他汀 废渣 综合治理
洛伐他汀(Lovastatin Tablets)是目前世界上畅销的血脂调节药物之一，目前国内有5～6家生产厂家，重庆某药业公司生产该产品，其产品在质量方面处于国内领先水平，通过了美国FDA认证。但是，洛伐他汀属发酵产品，生产过程中产生废渣，其中发酵渣每年约700 t，含有未消耗完的蛋白质、脂肪、菌尸、纤维素等物质，几乎无味、固状、淡灰色、溶水后成糊状；发酵渣若不及时运走处理，堆放1～2 d就会发臭。洛伐他汀提炼渣，主要是助滤剂及少量未消耗完的蛋白质、脂肪，是离析过滤后用溶剂萃取后的滤渣，有溶剂刺激性味道，每年产生洛伐提炼渣约350 t与煤混合利用锅炉焚烧掉，还无处理方法和法定堆场；对周围环境和居民的生活有较大的影响，严重影响企业的发展。
笔者通过现场了解，实验室分析，试验使洛伐他汀废渣实现了综合治理。
1 实验部分
1.1 材料与仪器
洛伐他汀发酵渣、提炼渣，常规化学合成、分析仪器1套，福立GC 9790型 检测器：FID N2000色谱工作站，布鲁克300NMR核磁共振仪。
1.2 实验方法
1.2.1 废渣分析
两种废渣现场取样到实验室，进行了常规水分，含固量分析，粗蛋白分析[1]。
1.2.2 废渣中有机溶剂的回收实验
提炼渣中含有机溶剂，根据溶剂的理化性质及工业生产的可操作性，进行了如下实验，在500 mL带搅拌的四口瓶中，投入200 g新制的提炼渣，，加热条件下，向瓶中通水蒸气，蒸馏至冷却液出液清澈透明为此，将收集到的冷凝液静置分层，得有机溶剂。
1.2.3 废渣的养殖试验
洛伐他汀发酵渣和回收溶剂后的提炼渣，按2∶1混合，在重庆一家生物科技公司进行养殖试验，利用繁殖力极强的蝇蛆（工程蝇）、蚯蚓对发酵废弃物的能量及营养物质进行消化吸收，获得动物蛋白和生物肥。养殖示意如图1所示。
 图1 废渣用于工程蝇养殖示意图 |
加废渣和不加废渣对照试验2周后，取蛆浆和废弃物作药物残留分析。
2 结果与讨论
2.1 洛伐他汀的工艺描述
从图2可知，该工艺产生两种废渣：废渣1（发酵渣），废渣2（提炼渣）。
2.2 废渣的分析
两种废渣现场取样到实验室，利用常规的化学分析和核磁分析，结果如表1所示。
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表1 废渣分析结果
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注：1）以质量分数计。
从分析结果可知，发酵渣含固量约42％，固体中含粗蛋白较高；提炼渣含固量47％，含有机溶剂20％。
 图2 洛伐他汀的工艺流程图 |
2.3 废渣中有机溶剂的回收实验结果
从分析知道，提炼渣中含20％的有机溶剂，实验室回收情况：在500 mL带搅拌的四口瓶中，投入200 g新制的提炼渣，加热条件下，向瓶中通水蒸气，蒸馏至冷却液出液清澈透明为此，将收集到的冷凝液静置分层，得有机溶剂40.5 g，质量分数98.2%，釜残液经核磁分析，无有机溶剂；重复实验结果稳定。说明通过简单的水蒸气蒸馏即可完全回收提炼渣的有机溶剂。通过设计简单蒸馏釜、冷却器及接收罐，投资约10万。企业对提炼渣中的有机溶剂进行了回收，回收到的有机溶剂纯度大于98%，完全达到使用要求，直接套用生产中。设计的装置流程如图3所示。
 图3 水蒸气蒸馏装置 |
2.4 废渣的养殖试验结果
通过资料调研，发现国内发酵残渣主要用于制备饲料和复合有机肥[2，3]。例如国内贸易部无锡科学研究设计院开发了酱醋糟渣发酵制蛋白饲料技术，将生产酱油和醋以后的水分高、适口性差、营养价值低且动物难以消化吸收的糟渣为主原料，利用生物工程技术添加适当的辅料和合理的生物激化剂、发酵基质优化组合，分别采用曲霉或木霉与酵母菌组合并同时接入，在合理的工艺条件下进行混合菌种固态发酵，研制出了优质的植物蛋白饲料。经鸡、猪饲养试验及营养价值评定试验表明，采用该工艺研制的酱醋糟渣蛋白饲料，蛋白质含量高，动物适口性好，能提高采食量，促进增长速度，降低饲料成本。胃蛋白酶和氨基酸消化吸收率均在79.53%～83.51%，在鸡、猪饲料日粮中可替代50%～100%的优质植物蛋白饲料。山东日环澳利环境工程有限公司生产的发酵搅拌机，在无菌种使用的情况下，可将各种作物秸秆、瓜藤、药渣、畜禽粪便、造纸厂污泥、树叶杂草、糠醋渣、锯沫、酒渣、醋渣、酱油渣、豆饼、食用菌渣、粉渣、豆腐渣、骨粉、蔗渣、屠宰场的下脚料及城乡生活垃圾等废弃物快速变成有机肥料。经过30 d的有氧发酵，所有废弃物均可变成绿色无公害生态有机肥料。这种腐熟后的肥料既含作物所需的大量元素，又含作物所需的中微量元素，且无毒、无害、无污染，不烧根、不烧苗，防止土壤板结、培肥地力，适用于各种土壤，各种作物，有着其他化学肥料无法比拟的优越性，对提高产品品质，增加作物产量，均有显著效果。以中草药药渣为原料，采用自育微生物功能菌株，组合成有益复合微生物菌剂，通过特殊的发酵工艺，生产出有机生物复合肥料。据四川省农科院分析测试中心测定：其水分14％，pH为6，有机质90％以上，全氮4％，全磷2％，全钾1.7％，各项指标均达到国家肥料标准。目前酿酒、酿醋行业的发酵弃渣主要作为动物饲料处理。医药发酵渣有其特殊性，还应充分考虑药物的残留。利用繁殖力极强的蝇蛆（工程蝇）、蚯蚓对发酵废弃物的能量及营养物质进行消化吸收，试验结果：加废渣的蛆浆产量和不加的基本相当，蛆浆和废弃物中未检测出药物；两家公司双方已在2006年8月签订了合作协议，9月开始废渣全部用于养殖饲料。
2.5 废渣治理的效益
提炼渣中的有机溶剂易挥发，且有刺激性，会污染环境。通过增加蒸馏釜，冷却器，接收罐，经简单的水蒸气蒸馏和冷却操作，不仅能将提炼渣中所含的溶剂回收利用(每批能回收约400 kg有机溶剂，每年将回收有机溶剂50 t)，相当于又节约了50 t原料，同时减少了这50 t溶剂对环境的污染及排放的废渣量也减少20%，相应的处理负荷也减少。设备投资约10万元，回收溶剂，每年可新增效益50万元。(1)年净现金流量F：F=50+2=52万元，(2)投资偿还期N：N=I/F=10/52=0.19年（5年折旧），(3)净现值NPV：NPV=3.790 8?52－10=187万元[4]。
发酵废弃物的综合利用后直接减少的污染处置费200万元/年，环保罚款5万元，获得的动物蛋白蛆浆和蚯蚓，不仅在市场上有很高的经济价值，而且产生的废弃物中有大量的蚯蚓粪，含有效氮、磷、钾、镁和多种有机氨基酸，通过工艺处理后变成无毒无害的复合肥料。可做花肥或农肥，这样不仅节约了废弃物处理的费用，缓解了环境压力，还为农作物创造了有利的生长条件。
3 结 论
通过简单水蒸气蒸馏可回收洛伐他汀提炼渣中有机溶剂，每年约回收50 t；发酵渣和回收溶剂后的提炼渣全部用于养殖工程蝇，既解决了企业废渣的污染和扰民的问题，又为企业带来了经济效益，既满足清洁生产的要求，又符合循环经济的思想。
参考文献
[1] 黄高明.食品检验工（中级）[M].北京：机械工业出版社，2005：75-79.
[2] 崔兆杰，谢锋.固体废物的循环经济：管理与规划的方法和实践[M].北京：科学出版社，2005：170-177.
[3] 董保澍.固体废物的处理与利用[M].2版.北京：冶金工业出版社，1999：159-161.
[4] 国家环境保护局.企业清洁生产审计手册[M].北京：中国环境科学出版社，1996：48-50.
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