洛伐他汀廢渣的綜合治理
摘要:洛伐他汀生產過程中產生發酵渣和提煉渣。經實驗分析發現，提煉渣中含有機溶劑，約占渣總量的20％（質量分數），通過水蒸氣蒸餾可完全回收，回收后的廢渣和發酵渣以1∶2（質量比）作為工程蠅飼料，使廢渣中的有用成分得到循環利用，廢渣的環境污染問題得到一定解決。
關鍵詞:洛伐他汀 廢渣 綜合治理
洛伐他汀(Lovastatin Tablets)是目前世界上暢銷的血脂調節藥物之一，目前國內有5～6家生產廠家，重慶某藥業公司生產該產品，其產品在質量方面處于國內領先水平，通過了美國FDA認證。但是，洛伐他汀屬發酵產品，生產過程中產生廢渣，其中發酵渣每年約700 t，含有未消耗完的蛋白質、脂肪、菌尸、纖維素等物質，幾乎無味、固狀、淡灰色、溶水后成糊狀；發酵渣若不及時運走處理，堆放1～2 d就會發臭。洛伐他汀提煉渣，主要是助濾劑及少量未消耗完的蛋白質、脂肪，是離析過濾后用溶劑萃取后的濾渣，有溶劑刺激性味道，每年產生洛伐提煉渣約350 t與煤混合利用鍋爐焚燒掉，還無處理方法和法定堆場；對周圍環境和居民的生活有較大的影響，嚴重影響企業的發展。
筆者通過現場了解，實驗室分析，試驗使洛伐他汀廢渣實現了綜合治理。
1 實驗部分
1.1 材料與儀器
洛伐他汀發酵渣、提煉渣，常規化學合成、分析儀器1套，福立GC 9790型 檢測器：FID N2000色譜工作站，布魯克300NMR核磁共振儀。
1.2 實驗方法
1.2.1 廢渣分析
兩種廢渣現場取樣到實驗室，進行了常規水分，含固量分析，粗蛋白分析[1]。
1.2.2 廢渣中有機溶劑的回收實驗
提煉渣中含有機溶劑，根據溶劑的理化性質及工業生產的可操作性，進行了如下實驗，在500 mL帶攪拌的四口瓶中，投入200 g新制的提煉渣，，加熱條件下，向瓶中通水蒸氣，蒸餾至冷卻液出液清澈透明為此，將收集到的冷凝液靜置分層，得有機溶劑。
1.2.3 廢渣的養殖試驗
洛伐他汀發酵渣和回收溶劑后的提煉渣，按2∶1混合，在重慶一家生物科技公司進行養殖試驗，利用繁殖力極強的蠅蛆（工程蠅）、蚯蚓對發酵廢棄物的能量及營養物質進行消化吸收，獲得動物蛋白和生物肥。養殖示意如圖1所示。
 圖1 廢渣用于工程蠅養殖示意圖 |
加廢渣和不加廢渣對照試驗2周后，取蛆漿和廢棄物作藥物殘留分析。
2 結果與討論
2.1 洛伐他汀的工藝描述
從圖2可知，該工藝產生兩種廢渣：廢渣1（發酵渣），廢渣2（提煉渣）。
2.2 廢渣的分析
兩種廢渣現場取樣到實驗室，利用常規的化學分析和核磁分析，結果如表1所示。
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表1 廢渣分析結果
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注：1）以質量分數計。
從分析結果可知，發酵渣含固量約42％，固體中含粗蛋白較高；提煉渣含固量47％，含有機溶劑20％。
 圖2 洛伐他汀的工藝流程圖 |
2.3 廢渣中有機溶劑的回收實驗結果
從分析知道，提煉渣中含20％的有機溶劑，實驗室回收情況：在500 mL帶攪拌的四口瓶中，投入200 g新制的提煉渣，加熱條件下，向瓶中通水蒸氣，蒸餾至冷卻液出液清澈透明為此，將收集到的冷凝液靜置分層，得有機溶劑40.5 g，質量分數98.2%，釜殘液經核磁分析，無有機溶劑；重復實驗結果穩定。說明通過簡單的水蒸氣蒸餾即可完全回收提煉渣的有機溶劑。通過設計簡單蒸餾釜、冷卻器及接收罐，投資約10萬。企業對提煉渣中的有機溶劑進行了回收，回收到的有機溶劑純度大于98%，完全達到使用要求，直接套用生產中。設計的裝置流程如圖3所示。
 圖3 水蒸氣蒸餾裝置 |
2.4 廢渣的養殖試驗結果
通過資料調研，發現國內發酵殘渣主要用于制備飼料和復合有機肥[2，3]。例如國內貿易部無錫科學研究設計院開發了醬醋糟渣發酵制蛋白飼料技術，將生產醬油和醋以后的水分高、適口性差、營養價值低且動物難以消化吸收的糟渣為主原料，利用生物工程技術添加適當的輔料和合理的生物激化劑、發酵基質優化組合，分別采用曲霉或木霉與酵母菌組合并同時接入，在合理的工藝條件下進行混合菌種固態發酵，研制出了優質的植物蛋白飼料。經雞、豬飼養試驗及營養價值評定試驗表明，采用該工藝研制的醬醋糟渣蛋白飼料，蛋白質含量高，動物適口性好，能提高采食量，促進增長速度，降低飼料成本。胃蛋白酶和氨基酸消化吸收率均在79.53%～83.51%，在雞、豬飼料日糧中可替代50%～100%的優質植物蛋白飼料。山東日環澳利環境工程有限公司生產的發酵攪拌機，在無菌種使用的情況下，可將各種作物秸稈、瓜藤、藥渣、畜禽糞便、造紙廠污泥、樹葉雜草、糠醋渣、鋸沫、酒渣、醋渣、醬油渣、豆餅、食用菌渣、粉渣、豆腐渣、骨粉、蔗渣、屠宰場的下腳料及城鄉生活垃圾等廢棄物快速變成有機肥料。經過30 d的有氧發酵，所有廢棄物均可變成綠色無公害生態有機肥料。這種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，且無毒、無害、無污染，不燒根、不燒苗，防止土壤板結、培肥地力，適用于各種土壤，各種作物，有著其他化學肥料無法比擬的優越性，對提高產品品質，增加作物產量，均有顯著效果。以中草藥藥渣為原料，采用自育微生物功能菌株，組合成有益復合微生物菌劑，通過特殊的發酵工藝，生產出有機生物復合肥料。據四川省農科院分析測試中心測定：其水分14％，pH為6，有機質90％以上，全氮4％，全磷2％，全鉀1.7％，各項指標均達到國家肥料標準。目前釀酒、釀醋行業的發酵棄渣主要作為動物飼料處理。醫藥發酵渣有其特殊性，還應充分考慮藥物的殘留。利用繁殖力極強的蠅蛆（工程蠅）、蚯蚓對發酵廢棄物的能量及營養物質進行消化吸收，試驗結果：加廢渣的蛆漿產量和不加的基本相當，蛆漿和廢棄物中未檢測出藥物；兩家公司雙方已在2006年8月簽訂了合作協議，9月開始廢渣全部用于養殖飼料。
2.5 廢渣治理的效益
提煉渣中的有機溶劑易揮發，且有刺激性，會污染環境。通過增加蒸餾釜，冷卻器，接收罐，經簡單的水蒸氣蒸餾和冷卻操作，不僅能將提煉渣中所含的溶劑回收利用(每批能回收約400 kg有機溶劑，每年將回收有機溶劑50 t)，相當于又節約了50 t原料，同時減少了這50 t溶劑對環境的污染及排放的廢渣量也減少20%，相應的處理負荷也減少。設備投資約10萬元，回收溶劑，每年可新增效益50萬元。(1)年凈現金流量F：F=50+2=52萬元，(2)投資償還期N：N=I/F=10/52=0.19年（5年折舊），(3)凈現值NPV：NPV=3.790 8?52－10=187萬元[4]。
發酵廢棄物的綜合利用后直接減少的污染處置費200萬元/年，環保罰款5萬元，獲得的動物蛋白蛆漿和蚯蚓，不僅在市場上有很高的經濟價值，而且產生的廢棄物中有大量的蚯蚓糞，含有效氮、磷、鉀、鎂和多種有機氨基酸，通過工藝處理后變成無毒無害的復合肥料。可做花肥或農肥，這樣不僅節約了廢棄物處理的費用，緩解了環境壓力，還為農作物創造了有利的生長條件。
3 結 論
通過簡單水蒸氣蒸餾可回收洛伐他汀提煉渣中有機溶劑，每年約回收50 t；發酵渣和回收溶劑后的提煉渣全部用于養殖工程蠅，既解決了企業廢渣的污染和擾民的問題，又為企業帶來了經濟效益，既滿足清潔生產的要求，又符合循環經濟的思想。
參考文獻
[1] 黃高明.食品檢驗工（中級）[M].北京：機械工業出版社，2005：75-79.
[2] 崔兆杰，謝鋒.固體廢物的循環經濟：管理與規劃的方法和實踐[M].北京：科學出版社，2005：170-177.
[3] 董保澍.固體廢物的處理與利用[M].2版.北京：冶金工業出版社，1999：159-161.
[4] 國家環境保護局.企業清潔生產審計手冊[M].北京：中國環境科學出版社，1996：48-50.
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