蘇氨酸生產(chǎn)工藝原理及其應(yīng)用.

1、蘇氨酸生產(chǎn)工藝原理及其應(yīng)用蘇氨酸基礎(chǔ)知識蘇氨酸基礎(chǔ)知識1. 目前本公司是以大腸桿菌基因工程菌進行純種培養(yǎng)后利用物理分離的方式得到濕品蘇氨酸在經(jīng)閃蒸烘干生產(chǎn)出成品L-蘇氨酸。蘇氨酸（包裝成品）蘇氨酸（包裝成品）2 . L-蘇氨酸化學(xué)結(jié)構(gòu)及理化性質(zhì)蘇氨酸生產(chǎn)工藝蘇氨酸生產(chǎn)工藝1 1蘇氨酸工藝生產(chǎn)流程及原理蘇氨酸工藝生產(chǎn)流程及原理2 2蘇氨酸工藝生產(chǎn)操作規(guī)程蘇氨酸工藝生產(chǎn)操作規(guī)程3 3蘇氨酸工藝生產(chǎn)主要設(shè)備蘇氨酸工藝生產(chǎn)主要設(shè)備蘇氨酸總工藝路線蘇氨酸總工藝路線冷冷凝凝水水浸浸泡泡液液水處理中心水處理中心胚胚 芽芽纖纖 維維蛋蛋 白白玉玉 米米淀淀粉粉乳乳葡葡萄萄糖糖蘇蘇氨氨酸酸蘇蘇氨氨酸酸發(fā)發(fā)酵酵菌

2、菌體體蛋蛋白白尾尾 液液洗洗 布布 水水沉沉淀淀水水有有機機肥肥工藝工藝路線路線蘇蘇氨氨酸酸提提取取冷凝水冷凝水蘇氨酸發(fā)酵工藝流程圖蘇氨酸發(fā)酵工藝流程圖發(fā)酵罐二級罐 液氨儲罐 風(fēng)系統(tǒng)流加糖罐消泡劑儲罐維持罐 噴射器 配料池原輔料 四效 儲糖罐 滅菌罐 消泡劑 維持罐噴射器 配料池原輔料 低糖 尾氣罐蘇氨酸發(fā)酵基本原理蘇氨酸發(fā)酵基本原理儲風(fēng)罐：是消除壓縮機排出空氣量的脈動，維持穩(wěn)定的空氣壓力，同時也可以利儲風(fēng)罐：是消除壓縮機排出空氣量的脈動，維持穩(wěn)定的空氣壓力，同時也可以利用重力沉降作用分離部分油霧。用重力沉降作用分離部分油霧。冷卻器：將空氣冷卻后除去冷凝水。冷卻器：將空氣冷卻后除去冷凝水。氣液

3、分離器：利用離心力的作用除水除油。氣液分離器：利用離心力的作用除水除油。加熱器：空氣中水分進一步汽化、殺菌作用；加熱器溫度：加熱器：空氣中水分進一步汽化、殺菌作用；加熱器溫度：60。粗濾：過濾精度一般為粗濾：過濾精度一般為0.5m，過濾效率，過濾效率95%左右。左右。預(yù)濾：過濾精度預(yù)濾：過濾精度:0.3-0.5m，過濾效率，過濾效率: 95%-99.9%。作用將空氣前處理系統(tǒng)中的。作用將空氣前處理系統(tǒng)中的鐵銹等雜物進行預(yù)濾。鐵銹等雜物進行預(yù)濾。 蒸汽過濾器則是阻擋蒸氣管路中的銹蝕物和鍋爐污垢等雜質(zhì)。蒸汽過濾器則是阻擋蒸氣管路中的銹蝕物和鍋爐污垢等雜質(zhì)。精濾：過濾精度精濾：過濾精度0.01m，過

4、濾效率，過濾效率99.9999%以上，滅菌要求：以上，滅菌要求：0.1Mpa、30min。風(fēng)系統(tǒng)蘇氨酸發(fā)酵基本原理蘇氨酸發(fā)酵基本原理濕熱滅菌：濕熱滅菌：當(dāng)溫度超過最高限度時，微生物細胞中的原生質(zhì)膠體和酶起了不可逆的凝當(dāng)溫度超過最高限度時，微生物細胞中的原生質(zhì)膠體和酶起了不可逆的凝固變性，使微生物在很短時間內(nèi)死亡，加熱滅菌即是根據(jù)微生物這一特性而進行的。固變性，使微生物在很短時間內(nèi)死亡，加熱滅菌即是根據(jù)微生物這一特性而進行的。噴射器：可使料液和蒸汽迅速接觸，充分混合，加熱是在瞬時內(nèi)完成的。溫度：噴射器：可使料液和蒸汽迅速接觸，充分混合，加熱是在瞬時內(nèi)完成的。溫度：123維持罐：使加熱后的培養(yǎng)基在

5、維持罐中保溫一段時間，以達滅菌目的。維持維持罐：使加熱后的培養(yǎng)基在維持罐中保溫一段時間，以達滅菌目的。維持8-10min。四效濃縮糖：藉加熱作用使部分水汽化，達到生產(chǎn)所需要的糖液濃度。四效濃縮糖：藉加熱作用使部分水汽化，達到生產(chǎn)所需要的糖液濃度。連消系統(tǒng)連消系統(tǒng)蘇氨酸發(fā)酵基本原理蘇氨酸發(fā)酵基本原理 二二 級級 二級種子的擴大培養(yǎng)是為二級種子的擴大培養(yǎng)是為了保證發(fā)酵所需的足夠的了保證發(fā)酵所需的足夠的菌體數(shù)量。菌體數(shù)量。菌體的生長四階段，即適菌體的生長四階段，即適應(yīng)期、對數(shù)生長期、平衡應(yīng)期、對數(shù)生長期、平衡期和死亡期。期和死亡期。蘇氨酸二級種子質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：蘇氨酸二級種子質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)： OD:0.3、Rg

6、2.0/1.0。二級控制條件：二級控制條件：T37、pH7.1、通風(fēng)比、通風(fēng)比1：0.4v/v.min、接種量、接種量0.01143% 、罐壓罐壓0-8h0.08MPa 、 8-12h0.1MPa 、初定、初定21m。 發(fā)酵發(fā)酵機理：發(fā)酵機理：L-蘇氨酸生物合成經(jīng)過蘇氨酸生物合成經(jīng)過EMP、TCA途徑導(dǎo)向天冬氨酸足代謝、途徑導(dǎo)向天冬氨酸足代謝、HMP途徑及賴氨酸、纈氨酸的生物合成也是其菌體代謝的重要途徑。途徑及賴氨酸、纈氨酸的生物合成也是其菌體代謝的重要途徑。 大罐控制條件：大罐控制條件： T37、pH7.0、通風(fēng)比、通風(fēng)比1：0.4v/v.min、接種量、接種量14.3% 、罐壓、罐壓0h0

7、.07MPa 、0h風(fēng)量風(fēng)量1300m/h 、初定容、初定容146m。 補糖：初糖補糖：初糖3.0%、運行、運行8h左右加糖維持較低的底糖左右加糖維持較低的底糖0-0.3%。 泡沫產(chǎn)生原因：通風(fēng)和攪拌、微生物代謝和呼吸排出的泡沫產(chǎn)生原因：通風(fēng)和攪拌、微生物代謝和呼吸排出的CO2、培養(yǎng)基的理化、培養(yǎng)基的理化性質(zhì)。性質(zhì)。 消泡：機械消泡：消泡耙消泡。消泡：機械消泡：消泡耙消泡。 消泡劑消泡：降低泡沫的局部表面張力使其受力不均而破裂達到消泡的目的。消泡劑消泡：降低泡沫的局部表面張力使其受力不均而破裂達到消泡的目的。 蘇氨酸發(fā)酵基本原理蘇氨酸發(fā)酵基本原理葡萄糖葡萄糖EMP 丙酮酸丙酮酸乙酰輔酶乙酰輔酶

8、ATCA草酰乙酸草酰乙酸天冬氨酸天冬氨酸蘇氨酸蘇氨酸纈氨酸纈氨酸目前蘇氨酸發(fā)酵均采目前蘇氨酸發(fā)酵均采DCS集散控制系統(tǒng)如上圖所示集散控制系統(tǒng)如上圖所示:蘇氨酸發(fā)酵基本原理蘇氨酸發(fā)酵基本原理蘇氨酸提取工藝流程圖蘇氨酸提取工藝流程圖 膜過濾濾清液儲罐三效濃縮蒸發(fā)器 原液晶漿罐 原液分離機 絞龍 閃蒸包裝 成 品高濃透析液截流液儲罐低濃透析液冷凝水儲罐一次母液罐 二次母液罐 母液分離機 單效蒸發(fā)器 污水車間 復(fù)合肥車間發(fā)酵液蘇氨酸提取基本原理蘇氨酸提取基本原理 膜過濾膜過濾膜過濾原理膜過濾原理過濾機理：過濾機理：篩分、篩分、過濾方式：過濾方式：切向過濾。切向過濾。描述膜透性的參數(shù)為描述膜透性的參數(shù)為

9、膜通量，指單位面積的膜在單位時間內(nèi)透過的透液體積。膜通量，指單位面積的膜在單位時間內(nèi)透過的透液體積。 膜過濾參數(shù)：濃縮倍數(shù)：膜過濾參數(shù)：濃縮倍數(shù)：6倍、透析倍數(shù)：倍、透析倍數(shù)：2倍。倍。 濾清液的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：波美濾清液的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：波美4.5-5Be，透光，透光7-8，Thr%11.5%。根據(jù)截留物分子量的根據(jù)截留物分子量的大?。捍笮。何V微濾、超濾超濾、反滲透反滲透、納濾等納濾等微濾膜孔徑較大，以孔徑較大，以微米微米m表示如，孔表示如，孔徑徑0.1、0.5m等等超濾膜孔徑太小，則孔徑太小，則以截留分子量表示截以截留分子量表示截留分子量留分子量1000-10萬萬道爾頓道爾頓反滲透和和納濾在電子在電

10、子顯微鏡下也看不到孔顯微鏡下也看不到孔道，以截留小分子量道，以截留小分子量表示。納濾截留分子表示。納濾截留分子量量200-1000小分子；小分子；反滲透截留分子量反滲透截留分子量100左右左右的鹽分的鹽分主體流向主體流向高壓高壓低壓低壓膜膜膜過濾/切線流切線流錯流錯流膜邊界形成膜邊界形成“濃差極化”，改變流速可消除改變流速可消除v蒸發(fā)的定義：藉加熱作用使部分溶劑汽化，從而與不揮發(fā)性溶質(zhì)分離的操作。蒸發(fā)的定義：藉加熱作用使部分溶劑汽化，從而與不揮發(fā)性溶質(zhì)分離的操作。v進行蒸發(fā)的必要條件：溶劑可揮發(fā)，溶質(zhì)不可揮發(fā)供給汽化用的熱量除進行蒸發(fā)的必要條件：溶劑可揮發(fā)，溶質(zhì)不可揮發(fā)供給汽化用的熱量除去二次

11、蒸汽（防止悶罐）。去二次蒸汽（防止悶罐）。v蒸發(fā)器種類：升膜、降膜、順流、逆流蒸發(fā)器種類：升膜、降膜、順流、逆流v多效蒸發(fā)原理多效蒸發(fā)原理（1）在水蒸汽的焓中，潛熱占很大比例）在水蒸汽的焓中，潛熱占很大比例（2）二次蒸汽仍有相當(dāng)高的焓值，可用來作為下）二次蒸汽仍有相當(dāng)高的焓值，可用來作為下 一效的加熱蒸汽；一效的加熱蒸汽；蒸發(fā)蘇氨酸提取基本原理蘇氨酸提取基本原理v結(jié)晶過程：結(jié)晶過程： 首先是產(chǎn)生晶核；首先是產(chǎn)生晶核； 晶核在良好的環(huán)境中長大。晶核在良好的環(huán)境中長大。 v結(jié)晶的推動力是溶質(zhì)的濃度差（結(jié)晶的推動力是溶質(zhì)的濃度差（c c c*） c：實際濃度：實際濃度c*:飽和濃度飽和濃度過飽和度的

12、大小會影響晶核的形成速度和晶體的長大速度，這兩個速度又影響最終晶體產(chǎn)品的大小會影響晶核的形成速度和晶體的長大速度，這兩個速度又影響最終晶體產(chǎn)品的粒度和晶體粒度分布（即晶體質(zhì)量）的粒度和晶體粒度分布（即晶體質(zhì)量）成核現(xiàn)象可歸納成三種形式成核現(xiàn)象可歸納成三種形式： （1）初級均相成核：溶液在不含外來物體自發(fā)產(chǎn)生晶核稱為初級均相成核。）初級均相成核：溶液在不含外來物體自發(fā)產(chǎn)生晶核稱為初級均相成核。 （2）初級非均相成核：在外來物體（如大氣微塵）誘導(dǎo)下產(chǎn)生晶核的現(xiàn)象稱為初級非均相）初級非均相成核：在外來物體（如大氣微塵）誘導(dǎo)下產(chǎn)生晶核的現(xiàn)象稱為初級非均相成核。成核。 （3）二次成核：溶液中已有溶質(zhì)晶體

13、存在的條件下形成晶核的現(xiàn)象為稱為二次成核。二次）二次成核：溶液中已有溶質(zhì)晶體存在的條件下形成晶核的現(xiàn)象為稱為二次成核。二次成核中又以接觸成核占主導(dǎo)。成核中又以接觸成核占主導(dǎo)。 接觸成核是指：新生的晶核是晶漿中已有的晶體顆粒在結(jié)晶器中與其它固體接觸碰撞時產(chǎn)生接觸成核是指：新生的晶核是晶漿中已有的晶體顆粒在結(jié)晶器中與其它固體接觸碰撞時產(chǎn)生的晶體表層的碎粒。的晶體表層的碎粒。 蘇氨酸提取基本原理蘇氨酸提取基本原理根據(jù)飽和曲線和過飽和曲線圖，析出結(jié)晶根據(jù)飽和曲線和過飽和曲線圖，析出結(jié)晶的手段：的手段：（1）冷卻：）冷卻：EFGH 由于降溫降低了溶質(zhì)的溶解度。由于降溫降低了溶質(zhì)的溶解度。（2）蒸發(fā)濃縮）

14、蒸發(fā)濃縮:EFG 以除去溶劑的方式，使溶液中溶質(zhì)濃度以除去溶劑的方式，使溶液中溶質(zhì)濃度超過飽和溶解度。超過飽和溶解度。 （3）蒸發(fā)）蒸發(fā)+冷卻冷卻: EG 結(jié)晶良好區(qū)域是在介穩(wěn)區(qū)左下方，結(jié)晶良好區(qū)域是在介穩(wěn)區(qū)左下方， CD 線和線和 AB 線之間線之間育晶的原理：育晶的原理：當(dāng)溶液中同時有大晶粒存在，當(dāng)溶液中同時有大晶粒存在， 則微小晶粒溶解而大晶粒長大，直至則微小晶粒溶解而大晶粒長大，直至 微小晶粒消失微小晶粒消失蘇氨酸提取基本原理蘇氨酸提取基本原理維持穩(wěn)定的過飽和度，防止結(jié)晶器在局部范圍 內(nèi)產(chǎn)生過飽和度的波動1 1 盡可能減低晶體的機械碰撞能量及幾率，長槳葉、慢攪拌是常用方法；2 2限制晶

15、體的生長速率，即不以盲目提高過飽和度的方法，達到提高產(chǎn)量的目的；3 34 4對溶液進行加熱，過濾等預(yù)處理，以消除溶液中可能成為晶核的微粒5 5使符合要求的晶粒得以及時排出，而不使其在器內(nèi)繼續(xù)參與循環(huán)6 6將含有過量細晶的母液取出后加熱或稀釋，使細晶溶解（細消），然后送回結(jié)晶器；7 7控制過多成核的措施控制過多成核的措施調(diào)節(jié)原料溶液的pH值或加入某些具有選擇性的添加劑以改變成核速率蘇氨酸提取基本原理蘇氨酸提取基本原理分離 利用轉(zhuǎn)鼓高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力作為推動力，使晶漿液中蘇氨酸利用轉(zhuǎn)鼓高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力作為推動力，使晶漿液中蘇氨酸 和母液分離開來。和母液分離開來。1、 原液分離參數(shù)原液分離

16、參數(shù)1.1 加料時間：加料時間：30-40s， 加料次數(shù)：加料次數(shù)：3次，次， 轉(zhuǎn)速：中速、轉(zhuǎn)速：中速、30Hz1.2 洗滌時間：洗滌時間：2-12s， 加水次數(shù)：加水次數(shù)：1-2次，轉(zhuǎn)速：高速、次，轉(zhuǎn)速：高速、50Hz1.3 分離時間：分離時間：120-140s，刮料次數(shù)：，刮料次數(shù)：1-2次，轉(zhuǎn)速：低速、次，轉(zhuǎn)速：低速、7Hz 2、母液分離參數(shù)、母液分離參數(shù)2.1 加料時間：加料時間：30-40s， 加料次數(shù)：加料次數(shù)：3次，次， 轉(zhuǎn)速：中速、轉(zhuǎn)速：中速、30Hz2.2洗滌時間：洗滌時間：60-180s， 加水次數(shù)：加水次數(shù)：1-2次，轉(zhuǎn)速：高速、次，轉(zhuǎn)速：高速、50Hz2.3 分離時間：

17、分離時間：110-130s，刮料次數(shù)：，刮料次數(shù)：1-2次，轉(zhuǎn)速：低速、次，轉(zhuǎn)速：低速、7Hz蘇氨酸提取基本原理蘇氨酸提取基本原理干燥：指利用熱能使?jié)裎锪现袧穹指稍铮褐咐脽崮苁節(jié)裎锪现袧穹?如水如水)汽化并排除，從而得到較干物料的過程。汽化并排除，從而得到較干物料的過程。 干燥目的：一便于產(chǎn)品包裝貯存運輸；二水分低產(chǎn)品性質(zhì)穩(wěn)定，干燥目的：一便于產(chǎn)品包裝貯存運輸；二水分低產(chǎn)品性質(zhì)穩(wěn)定， 有較長的保質(zhì)期。有較長的保質(zhì)期。 加熱空氣經(jīng)風(fēng)道由主機底部進風(fēng)口切向進入，在塔內(nèi)形成高速旋轉(zhuǎn)的氣流；物加熱空氣經(jīng)風(fēng)道由主機底部進風(fēng)口切向進入，在塔內(nèi)形成高速旋轉(zhuǎn)的氣流；物料由加料器均勻地加入主塔，易分散物料在氣流的強烈沖擊下迅速分散，同時與熱料由加料器均勻地加入主塔，易分散物料在氣流的強烈沖擊下迅速分散，同時與熱氣流進行熱交換而完成干燥任務(wù)；不易分散的物料在重力作用下自由下落，被主塔氣流進行熱交換而完成干燥任務(wù)；不易分散的物料在重力作用下自由下落，被主塔底部的多層刀片粉碎并微粒化，直到旋轉(zhuǎn)氣流能夠帶動物料上升。底部的多層刀片粉碎并微?；钡叫D(zhuǎn)氣流能夠帶動物料上升。烘干 下料下料檢斤檢斤縫包縫包貼封口條貼封口條熱合熱合金屬檢測金屬檢測二次檢斤二次檢斤自動碼垛自動碼垛包裝蘇氨酸提取基本原理蘇