专利名称：一种活性碳固定床吸附法精制胆固醇的方法
技术领域：
本发明涉及吸附分离技术领域，具体涉及一种以活性碳为吸附剂，采 用固定床工艺精制胆固醇的方法。
背景技术：
胆固醇是一种重要的医药中间体，通过它可以合成维生素D3以及一 系列甾体抗炎类药物；另外由于胆固醇对皮肤优良的润滑性能使得其成为 高档化妆品中不可缺少的添加物质。目前胆固醇的制取途径大致有两条 一是从动物的脑干、内脏中提取； 一是从羊毛脂中提取。由于对动物器官 中致病基因对人类的潜在危害存在疑虑，前一途径日益受到国际市场的限 制而逐渐被后者所取代。
羊毛脂是由羊皮脂腺分泌出并黏附在羊毛上的酯类物质，可从洗羊毛 废水中回收获得。羊毛脂中的胆固醇含量约为10%,通常以与羊毛酸成酯 的形态存在，可以通过皂化或转酯化的方法将酯键断开。因此从羊毛脂中 提取胆固醇的一般工艺路线为首先对羊毛脂进行皂化或转酯化反应，使 胆固醇游离出来得到胆固醇粗品，然后采用合适的分离手段将胆固醇粗品 中的胆固醇进一步提纯。
经过皂化或转酯化后的羊毛脂中的醇类物质十分复杂，除含有胆固醇 外，还有较多二氢胆固醇、羊毛甾醇、羊毛甾三烯醇及二氢羊毛甾醇等与 胆固醇性质相近的物质，因此使得胆固醇的分离纯化较为困难。
最简单的方法是釆用溶剂萃取法或溶剂结晶法，利用胆固醇与其它甾
醇类物质在有机溶剂中溶解度的差异进行分离。如中国专利CN1594350 所述，发明人采用各类有机溶剂对羊毛脂的皂化产物进行多级萃取，然后 重结晶，最终获得了含量超过卯。/。的胆固醇产品。但此工艺路线溶剂耗费 巨大，总收率极低，因而基本不具有工业化价值。
捷克专利CZ279,996采用分子蒸馏技术从羊毛脂中提取羊毛甾醇。它 先用碱催化水解羊毛脂生成游离甾醇、羊毛醇和羊毛酸皂，再用无机酸分 解生成的皂。生成的有机相用薄膜蒸发除去溶剂后，在200 280。C、 0.1 ~ 0.01Pa下进行分子蒸馏，得到的笛醇在轻組分中，轻组分重量为原料的 60~75%，酸值为65 ~ 80mgKOH/g。将轻组分中的羊毛酸用CaO鬼化， 再用丙酮或苯萃取后浓缩即得到甾醇的混合物(主要为胆固醇和羊毛甾 醇)。但此专利得到的甾醇含量不明，而且不能对甾醇作进一步分离纯化， 得不到高含量的胆固醇。
欧洲专利EP53415和美国专利US4977243釆用传统的柱层析的方法 对胆固醇进行了分离，它们以硅胶为固定相，庚烷和丙酮的混合溶剂为洗 脱液，此法虽然胆固醇的收率可达90%以上，但含量只有70%。而且原料 中存在的强极性组分被硅胶吸附后难以洗脱，吸附剂不能重复使用，不具 有应用价值。
专利文献CZ237195和PL164762采用二价金属氯化物(氯化钙、氯 化镁、氯化锌等)络合法，利用胆固醇与二价金属离子独特的相互作用实 现与其它羊毛甾醇的分离，然后再将络合物解络即可得到胆固醇。但该法 的缺陷是金属氯化物用量较大，且收率不高。另外，如果采用氯化锌还会 由于重金属离子的引入而产生难以处理的重金属废水，造成环境污染。
日本专利JP07278181 ( 1995 )采用环糊精的空腔对甾醇类物质特殊络合能力来分离羊毛脂中的甾醇，但由于环糊精本身价格较高，且解络过程 中环糊精损失较为严重，因此该法不适合于羊毛脂中甾醇类物质的工业化 生产。
总的来说，现有技术中对以羊毛脂为原料制备得到的胆固醇粗品进行 进一步提纯精制的方法，均存在收率低、含量低、成本高中的一种或多种 问题，不适合于工业化生产。
发明内容
本发明提供了一种以活性碳为吸附剂，采用固定床吸附法从以羊毛脂 为原料制得的胆固醇粗品中分离制备胆固醇的方法，利用该方法得到的胆
固醇质量百分含量高于90%，收率高于80%，同时生产过程中成本低，生
产中所使用的溶剂可回收和活性碳可再生，均可循环利用。
一种活性碳固定床吸附法精制胆固醇的方法，包括以下步骤
(1)将以羊毛脂为原料制得的胆固醇粗品溶于C广C3醇中配制成原料
液，在20 60。C下，以0.2 2.0BV/h的流速使原料液流过活性碳固定床，
除去杂质，使胆固醇吸附在活性炭上；
BV为床层体积，指固定床吸附柱中吸附剂的装填体积。
BV/h:每小时流过所述的吸附剂装填的床层的流动相体积为床层体积
BV的倍数，用以表征固定床操作时单位时间内液体的体积流量，例如
lBV/h指每小时流经固定床的液体体积为床层体积的1倍。
综合考虑提纯效果和活性碳的吸附能力，所用固定床每次处理的原料
液的体积为1.0-4.0 BV (即原料液的上载体积为1.0 4.0BV)。
固定床每次处理的原料液的体积过大，会超过活性碳的吸附能力，造
成原料浪费。
(2)在20~60。C下，以0.5~3.0BV/h的流速使洗脱剂流过活性碳固定 床，将胆固醇洗脱下来，洗脱剂用量为2.0~4.0BV，收集洗脱液，减压浓 缩得到胆固醇产品。得到的胆固醇产品为白色固体粉末。
所述的C广C3醇为曱醇、乙醇、正丙醇或异丙醇。以所述的C广C3醇
为溶剂，将以羊毛脂为原料制得的胆固醇粗品溶解得到原料液，该原料液 流过活性碳固定床，原料液中的胆固醇更容易被活性碳吸附，而其中的极 性杂质基本不被吸附。
所述的洗脱剂为正己烷与C广C3醇的混合溶剂、石油醚与C广Qj醇的 混合溶剂、丙酮、乙酸乙酯或氯仿。胆固醇在上述的洗脱剂溶液中溶解度 大，所以在吸附-解吸平衡中，吸附在活性碳上的胆固醇容易被解吸，并 溶于上述的洗脱剂中。
所述的洗脱剂优选为体积比为1: 0.5 ~ 20的正己烷与C广C3醇的混合 溶剂，或体积比为1: 0.5 20的石油醚与C广C3醇的混合溶剂；进一步优 选为，体积比为1: 1 ~ 10的正己烷与C广C3醇的混合溶剂，或体积比为l'. 1 ~ 10的石油醚与C广C3醇的混合溶剂。上述体积比的洗脱剂可以将胆固 醇从活性碳上解吸下来，但对非极性杂质的洗脱能力不强，可以确保得到 高含量高纯度的胆固醇产品。
所述的胆固醇粗品通常通过羊毛脂先经过转酯化或皂化，再经过分子 蒸馏得到，也可由羊毛脂经由其它处理方式获得。
上述的通过现有技术从羊毛脂中制得的胆固醇粗品，其中胆固醇的重 量百分含量通常为20~30%，以上述胆固醇含量为20 30%的胆固醇粗品为 起始物，使本发明技术具有广泛的适用性。
所述的原料液中胆固醇粗品的重量百分浓度优选为5~30% 。浓度低 于5%时，溶解消耗的溶剂量大；浓度提高使原料液的粘度增大，当浓度
高于30%时，固定床柱压降明显提高而影响操作，而且粘度提高使胆固醇 的扩散传质速率下降，活性碳对胆固醇的实际吸附量也下降。
整个过程的温度均为20~60°C,温度低于20°C时，传质速率慢、溶 剂消耗大；随着温度的升高，传质速率加快，但当温度高于60°C时，活 性炭对胆固醇的吸附容量和吸附选择性明显下降，造成活性碳的处理能力 变小和胆固醇的产品质量下降。
优选的技术方案是，在步骤(1)和(2)之间，可按以下操作回收固 定床空隙中残留的原料液在20 60°C下，以0.5~3.0BV/h的流速使C广C3 醇流过活性石友固定床，将固定床空隙中残留的原料液冲洗出来；沖洗出来 的液体与步骤(l)中的原料液合并使用，以减少胆固醇的损失。为了将固定 床空隙中残留的原料液沖洗彻底， 一般C广C3醇的用量为l.OBV。
步骤(2)中得到的胆固醇的含量大于90%,收率大于80°/。，胆固醇 的含量采用高效液相色谱法检测。
为了提高活性碳固定床的利用效率，可将上述步骤(2)使用后失效 的活性碳进行再生处理，重复使用。
再生的过程为
在20~60 。C下，以0.5 3.0BV/h的流速使再生剂流过活性碳固定床， 将非极性杂质和色素洗脱下来，使活性碳再生，再生剂用量为2.0BV;
在20~60 。C下，以0.5 3.0BV/h的流速使C广Q醇流过活性碳固定床， 置换再生剂，使体系平衡，处理后的活性碳固定床进入重复使用，d~C3 醇用量为2.0 BV。
所述的再生剂为正己烷或石油醚。
本发明采用活性碳固定床吸附法提纯胆固醇，其原理是基于胆固醇与 其他甾醇及羊毛醇、羊毛酸等杂质的结构差异，使得活性碳对胆固醇具有
高度选择性吸附作用。本发明釆用的工艺条件是在综合考虑了胆固醇在活 性炭上的吸附量，胆固醇含量和收率的基础上优化得到的。经过一次活性
炭固定床吸附处理，可以将胆固醇的质量百分含量从20 30%提高到90% 以上，同时胆固醇收率高于80%，本发明所采用的方法明显优于现有技术。 本发明方法的有益效果如下
(1) 本发明釆用活性碳作吸附剂，对胆固醇的吸附量大、选择性高， 得到的产物收率和含量高，而且活性碳易再生，能循环使用，使用寿命长。
(2) 本发明在对胆固醇进行分离纯化的同时，有4艮好的脱色效果，所 得胆固醇产品为纯白色，符合市场需求。
(3) 本发明方法具有生产成本低、消耗低、污染少等特点，且流程简 单，易操:作，适合于工业化生产。
具体实施例方式
结合实施例对本发明进行说明，但本发明的保护范围并不限于此。 实施例1:
称取胆固醇含量为23.8%的粗品100.0g，在室温下溶解于1000ml曱 醇中配成原料液。固定床尺寸())5cmx25cm,内部装填113g粗孔颗粒活性 碳，床层体积(BV)是490mL。前述配制的原料液的体积大致相当于2BV。 原料液在40。C下以0.2BV/h的流速通过固定床，原料液中的胆固醇被吸 附在固定床的活性碳上。
继续用l.OBV的曱醇以1.0BV/h的流速冲洗固定床，以回收在固定床 空隙中残留的少量原料液，收集沖洗得到的液体并入原料液中套用。
在40°C下用3.0BV的丙酮以1.5BV/h的流速流过经甲醇冲洗过的固 定床，将吸附在活性碳上的胆固醇洗脱下来，收集洗脱液，将洗脱液真空
浓缩并烘干，得白色粉末21.6g,经分析，其中胆固醇的质量百分含量为 92.5%,胆固醇的收率为83.9%。
洗脱结束后，在40。C下用2.0BV的正己烷以1.5BV/h的流速流过活 性碳固定床，对活性碳进行再生；在40°C下，继续用2.0BV的曱醇以 1.5BV/h的流速流过活性碳固定床，对活性碳进行平衡，处理后的活性碳 固定床可直接进入下一次使用。
实施例2:
称取胆固醇含量为23.8%的粗品100.0g，在室温下溶解于1000ml曱 醇中配成原料液。固定床尺寸(t)5cmx25cm，内部装填113g使用过1次并 用正己烷再生和用曱醇平衡过的粗孔颗粒活性碳，床层体积(BV)是 490mL。前述配制的原料液的体积大致相当于2BV。原料液在40°C下以 0.2BV/h的流速通过固定床，原料液中的胆固醇被吸附在固定床的活性碳 上。
继续用l.OBV的曱醇以1.0BV/h的流速冲洗固定床，以回收在固定床 空隙中残留的少量原料液，收集冲洗得到的液体并入原料液中套用。
在40。C下用3.0BV的丙酮以1.5BV/h的流速流过经甲醇冲洗过的固 定床，将吸附在活性碳上的胆固醇洗脱下来，收集洗脱液，将洗脱液真空 浓缩并烘干，得白色粉末21.6g,经分析，其中胆固醇的质量百分含量为 92.5%,胆固醇的收率为83.9%。
洗脱结束后，在40°C下用2.0BV的正己烷以1.5BV/h的流速流过活 性碳固定床，对活性碳进行再生；在40°C下，继续用2.0BV的曱醇以 1.5BV/h的流速流过活性碳固定床，对活性碳进行平衡，处理后的活性碳 固定床可直接进入下一次使用。
实施例3:
称取胆固醇含量为23.8%的粗品100.0g,在室温下溶解于1000ml曱 醇中配成原料液。固定床尺寸(j)5cmx25cm,,内部装填113g使用过10次 并用正己烷再生和用曱醇平衡过的颗粒活性碳，床层体积(BV )是490mL。 前述配制的原料液的体积大致相当于2BV。原料液在40°C下以0.2BV/h 的流速通过固定床，原料液中的胆固醇被吸附在固定床的活性碳上。
继续用l.OBV的曱醇以1.0BV/h的流速冲洗固定床，以回收在固定床 空隙中残留的少量原料液，收集冲洗得到的液体并入原料液中套用。
在40°C下用3.0BV的丙酮以1.5BV/h的流速流过经曱醇沖洗过的固 定床，将吸附在活性碳上的胆固醇洗脱下来，收集洗脱液，将洗脱液真空 浓缩并烘干，得白色粉末21.6g,经分析，其中胆固醇的质量百分含量为 92.5%,胆固醇的收率为83.9%。
洗脱结束后，在40。C下用2.0BV的正己烷以1.5BV/h的流速流过活 性碳固定床，对活性碳进行再生；在40°C下，继续用2.0BV的曱醇以 1.5BV/h的流速流过活性碳固定床，对活性碳进行平衡，处理后的活性碳 固定床可直接进入下一次使用。
实施例4:
称取胆固醇含量为23.8%的粗品lOO.Og,在室温下溶解于1000ml乙 醇中配成原料液。固定床尺寸(j)5cmx25cm,，内部装填113g粗孔颗粒活性 碳，床层体积(BV)是490mL。前述配制的原料液的体积大致相当于2BV。 原料液在30°C下以0.5BV/h的流速通过固定床，原料液中的胆固醇被吸 附在固定床的活性碳上。
继续用l.OBV的乙醇以1.0BV/h的流速沖洗固定床，以回收在固定床
空隙中残留的少量原料液，收集冲洗得到的液体并入原料液中套用。
在30°C下用3.0BV的乙酸乙酯以1.5BV/h的流速流过经乙醇冲洗过 的固定床，将吸附在活性碳上的胆固醇洗脱下来，收集洗脱液，将洗脱液 真空浓缩并烘干，得白色粉末23.4g，经分析，其中胆固醇的质量百分含 量为90.2%，胆固醇的收率为88.6%。
实施例5:
称取胆固醇含量为23.8%的粗品100.0g,在室温下溶解于1500ml曱 醇中配成原料液。固定床尺寸(()5cmx25cm，，内部装填113g粗孔颗粒活性 碳，床层体积(BV )是490mL。前述配制的原料液的体积大致相当于3BV。 原料液在30。C下以0.5BV/h的流速通过固定床，原料液中的胆固醇被吸 附在固定床的活性碳上。 '
继续用l.OBV的甲醇以1.0BV/h的流速冲洗固定床，以回收在固定床 空隙中残留的少量原料液，收集冲洗得到的液体并入原料液中套用。
在30°C下用3.0BV的曱醇/正己烷混合溶剂(4:1,体积比)以1.5BV/h 的流速流过经曱醇冲洗过的固定床，将吸附在活性碳上的胆固醇洗脱下 来，收集洗脱液，将洗脱液真空浓缩并烘千，得白色^^分末43.4g,经分析， 其中胆固醇的质量百分含量为91.1%，胆固醇的收率为83.1%。
实施例6:
称取胆固醇含量为23.8%的粗品200.0g，在室温下溶解于1500ml曱 醇中配成原料液。固定床尺寸(()5cmx25cm,内部装填113g粗孔颗粒活性 碳，床层体积(BV)是4卯mL。前述配制的原料液的体积大致相当于3BV。 原料液在30°C下以0.5BV/h的流速通过固定床，原料液中的胆固醇被吸
附在固定床的活性碳上。
继续用l.OBV的曱醇以1.0BV/h的流速沖洗固定床，以回收在固定床 空隙中残留的少量原料液，收集冲洗得到的液体并入原料液中套用。
在30。C下用3.0BV的甲醇/石油醚混合溶剂(4:1,体积比)以1.5BV/h 的流速流过经曱醇沖洗过的固定床，将吸附在活性碳上的胆固醇洗脱下 来，收集洗脱液，将洗脱液真空浓缩并烘干，得白色粉末42.7g,经分析， 其中胆固醇的质量百分含量为90.7%，胆固醇的收率为81.4%。
实施例7:
称取胆固醇含量为23.8%的粗品100.0g，在室温下溶解于1000ml乙 醇中配成原料液。固定床尺寸(j)5cmx25cm，，内部装填113g粗孔颗粒活性 碳，床层体积(BV)是490mL。前述配制的原料液的体积大致相当于2BV。 原料液在30°C下以0.5BV/h的流速通过固定床，原料液中的胆固醇被吸 附在固定床的活性碳上。
继续用l.OBV的乙醇以1.0BV/h的流速沖洗固定床，以回收在固定床 空隙中残留的少量原料液，收集冲洗得到的液体并入原料液中套用。
在30。C下用3.0BV的乙酸乙酯以2.0BV/h的流速流过经乙醇冲洗过 的固定床，将吸附在活性碳上的胆固醇洗脱下来，收集洗脱液，将洗脱液 真空浓缩并烘干，得白色粉末23.0g，经分析，其中胆固醇的质量百分含 量为91.4%，胆固醇的收率为88.3%。
实施例8:
称取胆固醇含量为23.8%的粗品100.0g，在室温下溶解于1000ml乙 醇中配成原料液。固定床尺寸(j)5cmx25cm,,内部装填113g粗孔颗粒活性
碳，床层体积(BV )是490mL。前述配制的原料液的体积大致相当于2BV。 原料液在30°C下以l.OBV/h的流速通过固定床，原料液中的胆固醇被吸 附在固定床的活性碳上。
继续用l.OBV的乙醇以l.OBV/h的流速沖洗固定床，以回收在固定床 空隙中残留的少量原料液，收集冲洗得到的液体并入原料液中套用。
在30°C下用3.0BV的乙酸乙酯以1.5BV/h的流速流过经乙醇冲洗过 的固定床，将吸附在活性碳上的胆固醇洗脱下来，收集洗脱液，将洗脱液 真空浓缩并烘干，得白色粉末22.7g，经分析，其中胆固醇的质量百分含 量为91.4%，胆固醇的收率为87.2%。
权利要求
1、一种活性碳固定床吸附法精制胆固醇的方法，包括以下步骤(1)将以羊毛脂为原料制备得到的胆固醇粗品溶于C1～C3醇中配制成原料液，在20～60℃下，以0.2～2.0BV/h的流速使原料液流过活性碳固定床，胆固醇吸附在活性碳上；(2)在20～60℃下，用洗脱剂淋洗活性碳固定床，将胆固醇洗脱下来，得到含有胆固醇的洗脱液，分离除去洗脱液中的洗脱剂后得到胆固醇；淋洗活性碳固定床时，洗脱剂的流速为0.5～3.0BV/h，洗脱剂的用量为2.0～4.0BV；所述的洗脱剂为正己烷与C1～C3醇的混合溶剂、石油醚与C1～C3低级醇的混合溶剂、丙酮、乙酸乙酯或氯仿。
2、 如权利要求l所述的方法，其特征在于，所述的胆固醇粗品中胆固醇的重量百分含量为20 30%。
3、 如权利要求l所述的方法，其特征在于，所述的原料液中胆固醇粗品的重量百分浓度为5~30%。
4、 如权利要求l所述的方法，其特征在于，所述的洗脱剂为体积比为1: 0.5 20的正己烷与C1~C3醇的混合溶剂，或体积比为1: 0.5 ~ 20的石油醚与C1~C3醇的混合溶剂。
5、 如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的洗脱剂为体积比为1: 1 ~ 10的正己烷与C1~C3醇的混合溶剂，或体积比为1: 1 ~ 10的石油醚与C1~C3醇的混合溶剂。
6、 如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)和(2)之 间，按以下操作回收固定床空隙中残留的原料液 在20~60°C下，用C广C3醇以0.5~3.0BV/h的流速淋洗活性碳固定床， 冲洗出来的液体与步骤(1)中的原料液合并，进入下一个循环使用。
7、 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的活性碳固定床中 的活性碳失效后，经过再生重复利用，所述的再生的过程为在20~60 。C下，以0.5 3.0 BV/h的流速使再生剂流过所述的步骤(2 ) 处理后的活性石友固定床，再生剂用量为2.0BV;在20 60。C下，以0.5 3.0BV/h的流速4吏C广C3醇流过经再生剂处理 过的活性碳固定床，C广Q醇用量为2.0BV。
8、 如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的再生剂为正己烷 或石油醚。
全文摘要
本发明公开了一种活性碳固定床吸附法精制胆固醇的方法，该方法中，以羊毛脂为原料制备得到的胆固醇粗品经活性碳固定床吸附分离可以得到精制的胆固醇产品。该方法精制得到的胆固醇产品中胆固醇质量百分含量大于90％，胆固醇收率高于80％。本发明的方法具有原料适应性广、产品质量高、生产成本低以及污染少等特点，而且流程简捷、操作方便，适合于工业化生产。
文档编号B01D15/08GK101386637SQ20081012139
公开日2009年3月18日 申请日期2008年10月9日 优先权日2008年10月9日
发明者任其龙, 杨亦文, 云 苏, 苏宝根, 邢华斌, 魏作君 申请人:浙江大学