賴氨酸個工廠設計

1、第六章 車間布置本科生畢業(yè)設計中文題目 年產15萬噸賴氨酸發(fā)酵工廠工藝設計 英文題目 A dessignn off lyysinne ffermmenttatiion facctorry oof aannuual outtputt off 1550,0000 tonns 目 錄TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc325651300 第一章 緒論 PAGEREF _Toc325651300 h - 335 - HYPERLINK l _Toc325651301 1.1 前前言 PAGEREF _Toc325651301 h - 335 - HYPERLINK l _T

2、oc325651302 1.2賴氨氨酸的理理化性質質 PAGEREF _Toc325651302 h - 335 - HYPERLINK l _Toc325651303 1.3賴氨氨酸的實實際應用用 PAGEREF _Toc325651303 h - 335 - HYPERLINK l _Toc325651304 1.3.11 食食品行業(yè)業(yè) PAGEREF _Toc325651304 h - 335 - HYPERLINK l _Toc325651305 1.3.22 醫(yī)藥藥行業(yè) PAGEREF _Toc325651305 h - 335 - HYPERLINK l _Toc325651306

3、 1.3.33 飼料料行業(yè) PAGEREF _Toc325651306 h - 335 - HYPERLINK l _Toc325651307 1.4賴氨氨酸的生生產流程程 PAGEREF _Toc325651307 h - 335 - HYPERLINK l _Toc325651308 1.5 賴賴氨酸的的提取工工藝 PAGEREF _Toc325651308 h - 335 - HYPERLINK l _Toc325651309 1.6賴氨氨酸工業(yè)業(yè)現狀及及發(fā)展方方向 PAGEREF _Toc325651309 h - 335 - HYPERLINK l _Toc325651310 第二章

4、 賴賴氨酸生生產工藝藝的選擇擇 PAGEREF _Toc325651310 h - 335 - HYPERLINK l _Toc325651311 2.1原料料及菌種種的選擇擇 PAGEREF _Toc325651311 h - 335 - HYPERLINK l _Toc325651312 2.1.11L-賴賴氨酸的的代謝控控制育種種 PAGEREF _Toc325651312 h - 335 - HYPERLINK l _Toc325651313 2.2 原原料的預預處理 PAGEREF _Toc325651313 h - 335 - HYPERLINK l _Toc325651314 2

5、.3種子子培養(yǎng) PAGEREF _Toc325651314 h - 335 - HYPERLINK l _Toc325651315 2.4工藝藝流程的的選擇 PAGEREF _Toc325651315 h - 335 - HYPERLINK l _Toc325651316 2.5培養(yǎng)養(yǎng)基的配配制(%) PAGEREF _Toc325651316 h - 335 - HYPERLINK l _Toc325651317 2.6具體體操作 PAGEREF _Toc325651317 h - 335 - HYPERLINK l _Toc325651318 第三章 物物料衡算算和能量量衡算 PAGERE

6、F _Toc325651318 h - 335 - HYPERLINK l _Toc325651319 3.1 生生產指標標 PAGEREF _Toc325651319 h - 335 - HYPERLINK l _Toc325651320 3.2物料料衡算 PAGEREF _Toc325651320 h - 335 - HYPERLINK l _Toc325651321 3.3物料料衡算總總量 PAGEREF _Toc325651321 h - 335 - HYPERLINK l _Toc325651322 3.4熱量量衡算 PAGEREF _Toc325651322 h - 335 - H

7、YPERLINK l _Toc325651323 3.4.11蒸汽消消耗量計計算: PAGEREF _Toc325651323 h - 335 - HYPERLINK l _Toc325651324 3.4.22冷卻水水消耗量量計算 PAGEREF _Toc325651324 h - 335 - HYPERLINK l _Toc325651325 第四章 設設備選型型 PAGEREF _Toc325651325 h - 335 - HYPERLINK l _Toc325651326 4.1 發(fā)發(fā)酵罐的的選擇 PAGEREF _Toc325651326 h - 335 - HYPERLINK l

8、 _Toc325651327 4.2種子子罐的選選擇 PAGEREF _Toc325651327 h - 335 - HYPERLINK l _Toc325651328 4.3攪拌拌器的選選擇 PAGEREF _Toc325651328 h - 335 - HYPERLINK l _Toc325651329 4.4貯罐罐計算 PAGEREF _Toc325651329 h - 335 - HYPERLINK l _Toc325651330 4.5主要要設備一一覽表 PAGEREF _Toc325651330 h - 335 - HYPERLINK l _Toc325651331 第五章 車車間

9、布置置 PAGEREF _Toc325651331 h - 335 - HYPERLINK l _Toc325651332 5.1 車車間布置置設計的的原則與與要求 PAGEREF _Toc325651332 h - 335 - HYPERLINK l _Toc325651333 5.2 車車間布置置設計的的內容與與說明 PAGEREF _Toc325651333 h - 335 - HYPERLINK l _Toc325651334 第六章 工工廠平面面設計 PAGEREF _Toc325651334 h - 335 - HYPERLINK l _Toc325651335 6.1工廠廠平面設

10、設計的原原則與要要求 PAGEREF _Toc325651335 h - 335 - HYPERLINK l _Toc325651336 6.2 工工廠設計計的廠房房面積 PAGEREF _Toc325651336 h - 335 - HYPERLINK l _Toc325651337 6.3 工工廠平面面設計的的內容與與說明 PAGEREF _Toc325651337 h - 335 - HYPERLINK l _Toc325651338 結論288 HYPERLINK l _Toc325651339 致謝299 HYPERLINK l _Toc325651340 參考文獻30摘 要眾所周知

11、，人人體生長長發(fā)育過過程中各各種氨基基酸起到到了不可可或缺的的作用，賴賴氨酸便便是其中中極其重重要的一一種?，F現在市面面上所出出售的賴賴氨酸產產品大多多是以賴賴氨酸化化合物形形式存在在的。人們一一開始得得到它的的方法是是從蛋白白質的分分離物中中得到，后后來可以以利用酶酶法和化化學合成成法。220世紀紀60年代代，世界界上首先先出現了了微生物物發(fā)酵生生產的方方法，原原料為淀淀粉等水水解后所所得到的的糖類,通過一一系列發(fā)發(fā)酵提純純工藝獲獲得飼料料級賴氨氨酸 ,可以再再經過一一系列的的提純和和精致得得到食品品級和藥藥級的產產品。本次畢業(yè)設設計的任任務是設設計一個個年產115萬噸噸賴氨酸酸發(fā)酵工工廠。

12、以以玉米淀淀粉等為為原料，根根據各項項已知數數據進行行物料衡衡算，并并根據所所得的結結果進行行發(fā)酵罐罐的設計計和選擇擇，依次次進行車車間平面面圖，工工藝流程程圖，以以及工廠廠車間布布置圖的的設計與與繪制，并并最終完完成本次次設計的的任務。關鍵詞 工廠設設計 賴氨酸酸 發(fā)酵AbstrracttL-Lyssinee iss onne oof tthe esssenttiall amminoo accidss, llysiine prooduccts on thee maarkeet aare mosst oof tthe lyssinee siinglle-hhydrrochhlorridee.

13、LL-lyysinne wwas firrstlly iisollateed ffromm thhe pprotteinn hyydroolyzzatee deerivved froom llateer ggradduallly apppearred in thee chhemiicall syynthhesiis, enzzymaaticc, 119600, JJapaan pprodduceed iit ffirsstlyy byy thhe wway of miccrobbiall feermeentaatioon, thee raaw mmateeriaals forr a varri

14、etty oof sstarrch hyddrollysiis oof ssugaar oor mmolaassees , thhe ggenuus BBrevvibaacteeriuum aand Corryneebaccterriumm geenuss muutannt ffermmenttatiion, seeparratiion, coonceentrratiion, evvapoorattionn, ccrysstalllizzatiion, drry ffeedd-grradee lyysinne, andd thhen reffineed ，foood ggradde ccan

15、be gott, ppharrmacceutticaal ggradde pprodductts.Accorrdinng tto tthe lyssinee maarkeet ddemaand, wee neeed to dessignn ann annnuaal ooutpput of 1000,0000 ttonss off lyysinne ffacttoryy. SSeleectiing corrn aas rraw matteriial, caalcuulatte tthe matteriial ballancce aand heaat bbalaancee, aaccoordiin

16、g to thee abbovee reesullts,andd deesiggninng oof tthe ferrmennterr, aand theen ddraww a proocesss ffloww diiagrram acccorddingg too thhe sseleectiion of equuipmmentt, pplannt llayoout diaagraam bbaseed oon tthe knoown datta, facctorriess grraphhic dessignn Fiigurre oof tthe draawinngs, annd tthe fi

17、nnallly ccompplette tthe dessignn.第一章 緒論1.1 前前言L-賴氨酸酸在生物物體內發(fā)發(fā)揮著極極其大的的作用。L-賴氨氨酸是組組成蛋白白質所必必須的八八大氨基基酸中最最重要的的一種氨氨基酸，必需氨基酸是人體內部能合成而必須從外界攝入的一種氨基酸，在人和動物的生長過程中和新陳代謝中起著無可替代的作用?；瘜W名稱為L-2,6-二氨基己酸,分子式為C6H14N2O2,白色結晶,無臭。熔點為215攝氏度?？紤]到其天生的理化特性，賴氨酸多以鹽酸鹽的形式存在。1賴氨酸被廣廣泛應用用到食品品、飼料料、醫(yī)藥藥等行業(yè)業(yè)和領域域，并且且需求量量正在以以較大的的幅度增增長，有有著很好

18、好地發(fā)展展前景。想想產出優(yōu)優(yōu)質的產產品，就就要選擇擇優(yōu)良的的菌種和和最高產產率的生生產條件件。1.2賴氨氨酸的物物理以及及化學性性質賴氨酸2，6-二氨氨基己酸酸 ，化學學式 CC6H14O2N2 ，在通通常狀態(tài)態(tài)下為淡淡黃色顆顆粒，式式量1446.119，熔點 2155 （decc.）比旋光光度 +210 ， 溶解度度 53.6g/1000ml。 常下氨難極質響用以般酸賴化賴鹽形在存 賴性常下較的某溫上水分P于0件還糖件在很溶水是略7的下它作為為一種堿堿性的氨氨基酸，可可以調節(jié)節(jié)人體內內的各種種平衡。細細胞內脂脂肪酸的的合成離離不開肉肉堿，而而賴氨酸酸則是合合成這種種肉堿不不可缺少少的一種種原

19、料。賴賴氨酸還還有促進進人體生生長發(fā)育育的作用用。在食食品中添添加少量量的賴氨氨酸，可可以促進進人體對對鈣的吸吸收，可可以加速速青少年年的生長長。同樣樣的，如如果人體體缺少賴賴氨酸則則會出現現生長緩緩慢，鈣鈣吸收不不良、厭厭食、甚甚至是貧貧血等狀狀況。賴氨酸的重重要作用用還體現現在可以以合成各各種重要要的氨基基酸，并并能有效效的促進進其他各各種氨基基酸在生生物體內內的利用用。賴氨氨酸對人人體的中中樞神經經以及周周圍神經經都起著著重要的的作用，同同時它還還是人體體內重要要的活性性物質抑抑長素的的重要組組成成分分，生物物功能非非常強大大。賴氨酸很容容易與空空氣中游游離的二二氧化碳碳結合，形形成賴氨

20、氨酸鹽。21.3賴氨氨酸在現現實生活活中的應應用L-賴氨酸酸產品主主要應用用于醫(yī)藥藥食品以以及牲畜畜飼料等等應用。結結合市場場調研結結果估計計，L-賴氨酸酸的實際際應用比比例為：食品和和醫(yī)藥行行業(yè)的總總和僅占占5%左右右，其他他所生產產出來的的賴氨酸酸基本全全用于動動物牲畜畜飼料行行業(yè) 3。 1.3.11 食品品行業(yè) 隨著科技的的發(fā)展和和人類的的進步，人類對對于賴氨氨酸的科科學研究究也變得得越來越越細致。人人們發(fā)現現，它對對人的中中樞神經經和周圍圍神經系系統都起起著重要要作用。它是一種必需氨基酸，必需從外來的食物中攝取。 人類充分吸收其它營養(yǎng)物質的關鍵生物素就是賴氨酸。一般條件來說，只有生物體

21、內儲備了充足的賴氨酸含量，才可以很好地利用營養(yǎng)物質，提高蛋白質的吸收和利用，從而達到促進生物體生長和發(fā)育的目的。 1.3.22 醫(yī)藥行行業(yè) 賴氨酸是人人體最為為需要的的一種必必需氨基基酸，它它對于促促進傷口口愈合、治治療病人人營養(yǎng)不不良、虛虛弱、疲疲勞、食食欲不振振、精神神不佳等等狀況與與病癥。生殖細細胞、。血血紅蛋白白、腦神神經細胞胞的合成成與完成成生物機機能離不不開賴氨氨酸。 如果人人體內缺缺少了賴賴氨酸的的存在，集集體則會會表現出出蛋白質質代謝不不良和功功能性障障礙等癥癥狀。 實驗以及臨臨床已經經表明，賴賴氨酸對對于某些些特定的的疾病有有著特殊殊的療效效。同時時研究還還表明，賴賴氨酸與與

22、某些茲茲體抗炎炎藥結合合，對于于婦女經經期綜合合癥以及及先關的的經期疾疾病如偏偏頭痛和和腹部絞絞痛有著著很好地地治療效效果。4,551.3.33 飼料行行業(yè) 我國是一個個畜牧業(yè)業(yè)大國，因此對對于牲畜畜飼料的的需求變變得尤為為的緊迫迫和龐大大，我國國在世界界上飼料料的產量量位居次次席。而而且近些些年來產產量仍然然以很快快的速度度飛速增增長，同同時飼料料的質量量與成分分配比也也顯得尤尤為重要要。添加了了賴氨酸酸的動物物飼料有有著很好好地品質質，能夠夠提高牲牲畜的蛋蛋白質利利用率，增增加肉料料比，而而且動物物很容易易消化。 我國國畜牧業(yè)業(yè)發(fā)展迅迅猛，在在動物飼飼料中添添加賴氨氨酸同樣樣有著很很嚴格的

23、的標準，一一般比例例在0.16-0.330%之之間。低低于0.16%，賴氨氨酸含量量過于低低，起不不到很好好地總用用；高于于0.330%，又又會帶來來很高的的附加成成本。這這樣才能能最好的的利用添添加了賴賴氨酸的的飼料，做做到養(yǎng)殖殖業(yè)利益益最大化化6。1.4生產產賴氨酸酸的主要要流程現如今賴氨氨酸產業(yè)業(yè)的主要要生產賴賴氨酸的的方法為為生物發(fā)發(fā)酵法。生產工藝是以葡萄糖為原料，添加硫酸銨以及生物素等，利用谷氨酸棒狀桿菌或黃色短桿菌等高效產酸菌種發(fā)酵生產。1.5 提提取賴氨氨酸的主主要方法法現如今，生生產賴氨氨酸的廠廠家主要要擁有四四種提取取賴氨酸酸的方法法：（11）沉淀淀法：使使賴氨酸酸生成難難溶

24、性化化合物。如如賴氨酸酸鹽等，使使之沉淀淀下來，然然后結晶晶析出。（2）有機融合劑提取法；（3）樹脂離子交換吸附法；（4）電滲析法?，F如今，世世界上大大多數的的生產賴賴氨酸的的廠家提提取成品品賴氨酸酸采用的的方法為為離子交交換吸附附法，大大致流程程如下：發(fā)酵液 調節(jié)pHH，加入入絮凝劑劑 上清液液 菌體 水洗 上清液液 菌體 離子交交換真空濃濃縮 冷卻、調調等電點點 結晶離心分分離粗結晶晶 母液重結晶晶離心分分離二次母母液結晶干燥 成品77。1.6賴氨氨酸工業(yè)業(yè)現狀及及發(fā)展方方向現如今，國國內生產產賴氨酸酸的企業(yè)業(yè)和廠家家有：長春大大成集團團、四川川川化味味之素公公司、福福建泉州州大泉賴賴氨酸

25、公公司、山山東金玉玉米生化化公司、安安徽豐原原生物化化學股份份公司和和寧夏伊伊品生物物工程集集團股份份公司等等。在這這其中，中中國最大大的賴氨氨酸生產產廠家當當屬長春春大成集集團，它它目前集集團賴氨氨酸產品品總產能能已達到到30萬噸噸每年，賴氨酸鹽酸鹽的產量 （含量98.5） 為15 萬t噸每年、賴氨酸硫酸鹽（含量65）的產量為15萬噸每年5。前幾年，廣東星湖科技公司3萬噸每年賴氨酸生產線正式投產并投入使用，之后的幾年不久，東方希望集團包頭生物工程有限公司兩萬噸每年賴氨酸生產線正式改造完畢投產。 第一，賴氨氨酸在飼飼料行業(yè)業(yè)的應用用呈現了了逐年遞遞增的趨趨勢，在在飼料中中添加賴賴氨酸、維維生素

26、以以及各種種生物素素可以大大大的提提高牲畜畜對于飼飼料的利利用率，以以達到利利益的最最大化，而而這其中中賴氨酸酸的市場場份額占占到了將將近200%，不不容小視視。第二二是在其他他領域如如醫(yī)藥、食食品和化化妝品行行業(yè)，賴賴氨酸也也越來越越得到了了人們的的重視，賴賴氨酸被被添加到到臨床病病人的輸輸液中。21世紀以以來，一一些西方方國家乃乃至日本本、韓國國等一些些亞洲國國家發(fā)展展了賴氨氨酸飲品品的產生生，把賴賴氨酸添添加到了了飲料當當中，如如果發(fā)展展到了中中國，勢勢必會引引起一陣陣潮流，加加大賴氨氨酸產量量的需求求，賴氨氨酸產業(yè)業(yè)前景看看好。 賴氨酸添加加到化妝妝品中是是一個不不錯的選選擇。中中國是

27、一一個化妝妝品消費費大國，添添加了賴賴氨酸的的化妝品品受到了了廣大消消費者的的一致好好評，在在此行業(yè)業(yè)可以占占到一定定的市場場份額，也也是一個個很好地地發(fā)展方方向88。第二章 賴賴氨酸生生產工藝藝2.1生產產方法的的選擇和和工藝流流程的設設計原則則為所建設的的工廠選選一種最最為合適適的生產產方法，是是生物工工程工廠廠設計的的關鍵步步驟。一一般要對對可選擇擇的各種種生產方方法進行行全面的的比較和和分析，從從中選擇擇出技術術先進、經經濟合理理的工藝藝路線，以以保證項項目投產產后能達達到高產產、低耗耗、優(yōu)質質和安全全運轉。原料來源和和種類以以及性質質如需應用進進口原料料乳啤酒酒生產的的麥芽，則則必須

28、采采用先進進的生產產方法和和技術，以以保證生生產數高高質量的的產品，供供出口和和內銷。原原料的種種類和性性質不同同，則生生產方法法也要相相應改變變。對酒酒精生產產，采用用不同的的糖類來來源作為為原料，則則工藝路路線就大大不相同同。即便便是淀粉粉質原料料，也有有谷類、薯薯類原料料和野生生植物與與淀粉之之分，其其工藝流流程也有有一定的的差異。產品的質量量和規(guī)格格糖蜜原料發(fā)發(fā)酵生產產三級酒酒精，可可采用兩兩塔式液液相過塔塔蒸餾流流程；若若生產一一級或者者優(yōu)質酒酒精，則則必須選選用三塔塔式或者者多塔式式流程。又又如啤酒酒生產中中，不同同類別啤啤酒的糖糖化、煮煮沸工藝藝就不相相同。生產規(guī)模及及技術水水平

29、生產規(guī)模較較小時，可可采用分分批發(fā)酵酵法，而而間歇生生產則較較易掌握握。對于于大型企企業(yè)，則則采用連連續(xù)發(fā)酵酵工藝有有利于生生產過程程的機械械化、自自動化和和穩(wěn)產高高產的實實現。生生產水平平很大部部分取決決于技術術所在的的高度。如如酒精生生產，連連續(xù)發(fā)酵酵拘束要要求較高高的操作作技術，而而間歇性性生產很很容易掌掌握。又又如味精精生產，應應用糖蜜蜜原料發(fā)發(fā)酵谷氨氨酸的方方法，具具有產酸酸高、經經濟好的的優(yōu)點，但但對菌種種和生產產技術要要求嚴格格。所以以生產工工藝既要要跟得上上時代的的步伐，又又要保證證切實可可行。建廠地區(qū)的的自然環(huán)環(huán)境如在熱帶地地區(qū)建廠廠，就必必需配套套冷凍系系統，才才能保證證正

30、常發(fā)發(fā)酵的溫溫度要求求。經濟和理性性對選用的生生產方法法應該切切實做好好經濟技技術指標標的比較較，盡量量選用投投資省、生生產效率率高、能能耗低的的生產方方法，以以獲得良良好的經經濟效益益。2.2生產產菌種及及其所用用原料的的選擇本設計要求求以玉米米淀粉為為原料，但是在實實際工業(yè)業(yè)生產上選選擇生產產原料時時，不但要要考慮工工藝上的的要求， 還要考考慮生產產管理和和經濟上上的可行行性以及及供銷需需求等多多方面的的因素。在現如如今現代代化生產產中，一一般要考考慮到如如下的因因素： (1)靠近近原料的的產地，取取材比較較方便，大大大的節(jié)節(jié)約成本本； (2)原料料中可利利用成分分高，末嚴重重污染，抑制生

31、生長和產產酸的物物質要少少或能夠夠去 除， 能滿足足工藝上上的要求求 (3)能供供給大規(guī)規(guī)模的生生產，來來源豐富富，運輸輸以及貯貯存條件件溫和，方方便生產產。 賴氨酸產生生菌有：細菌中中包括棒棒狀桿菌菌、短桿桿菌、諾諾卡氏菌菌、念球球菌、假假單孢菌菌、埃希希氏菌、芽芽孢桿菌菌等；真菌中中主要有有酵母、加加斯酵母母、隱球球酵母等等?，F如如今國內內主要的的賴氨酸酸生產菌菌的原始始菌株一般般是谷氨氨酸棒桿桿菌(Corryneebaccterriumm ggluttamiicumm)、黃色色短桿菌菌(Breevibbactteriium favvum)、乳酸酸發(fā)酵桿桿菌(Breevibbactteri

32、ium lacctoffermmenttus)及大腸腸桿菌（E-ccolii）等菌種。2.2.11L-賴氨酸酸的代謝謝控制育育種99-1112.2.11.1LL賴氨酸酸的生物物合成調調節(jié)機制制以黃色短桿桿菌為出出發(fā)菌株株，天冬冬氨酸激激酶(AAK)是是變構酶酶，具有有兩個變變構部位位，可以以與終產產物結合合，受終終產物影影響，當當只有一一種終產產物(賴氨酸酸或蘇氨氨酸)與酶變變構部位位結合時時，酶活活性不受受影響，當當兩種終終產物(賴氨酸酸和蘇氨氨酸)同時過過量存在在，即兩兩種 終產物物同時與與酶兩個個變構部部位結合合時，酶酶的活性性受到抑抑制，這這種終產產物的反反饋抑制制稱為協協同反饋饋抑制

33、。在圖1-11，在代代謝途徑徑第一個個分支點點，由于于高絲氨氨酸脫氫氫酶活性性比DDDP合成成酶約高高15倍，所所以代謝謝優(yōu)先向向合成高高絲氨酸酸方向進進行；在在第二個個分支點點，由于于琥珀酰酰高絲氨氨酸合成成酶活性性比高絲絲氨酸激激酶高，代代謝優(yōu)先先向合成成甲硫氨氨酸方向向進行。當當甲硫氨氨酸過剩剩時，阻阻遏琥珀珀酰高絲絲氨酸合合成酶的的合成，代代謝流轉轉向合成成蘇氨酸酸方向進進行。當當異亮氨氨酸過剩剩時，反反饋抑制制蘇氨酸酸脫氫酶酶，就積積累蘇氨氨酸。由由于蘇氨氨酸過剩剩，反饋饋抑制高高絲氨酸酸脫氫酶酶，使代代謝流轉轉向合成成賴氨酸酸。賴氨氨酸和蘇蘇氨酸同同時過剩剩，協同同反饋抑抑制天冬冬

34、氨酸，使使整個途途徑停止止進行。賴氨酸生物物合成分分支途徑徑第一個個酶(DDDP合合成酶)和第二二個酶(DDPP還原酶酶)均 不受賴賴氨酸反反饋抑制制和阻遏遏。磷酸酸烯醇丙丙酮酸羧羧化酶的的活性受受天冬氨氨酸抑制制，這種種抑制作作用因-酮戊二二酸存在在而增強強，為乙乙酰CooA所逆逆轉，如如圖1-2所示示。2.3 原原料的預預處理12-15原料的預處處理對于于整個的的生產工工藝有著著至關重重要的影影響?，F現如今，世世界上生生產賴氨氨酸的廠廠家大致致對原料料的預處處理有如如下幾種種方法：酶法、酶酶酸法、酸酸法等。普通的酶法擁有一定的缺點，即生產時間較長，收益時間較長，最后提出時過濾困難等。酶法擁

35、有的特點突出，和其他方法相比，酶法要求的酸堿度、溫度以及生物活化能等相對來說要低很多，催化條件溫和。而且很多原料酶在整個催化過程結束之后經過還原等過程可以重新反復利用，大大的節(jié)約了成本，提高了收率。 選擇培養(yǎng)基基中各種種營養(yǎng)成成分的最最佳配比比會直接接影響到到菌種的的代謝產產物以及及代謝周周期，從從而影響響了產物物的產量量。如果培培養(yǎng)基配配比得當當可以使使培養(yǎng)菌菌種得到到最好的的發(fā)育，得得到產量量和質量量最好的的菌種產產物，也也可以使使產量很很大程度度上的提提高。培培養(yǎng)基以以及培養(yǎng)養(yǎng)的條件件對于菌菌種的生生長以及及代謝和和菌種體體內的平平衡及穩(wěn)穩(wěn)定性有有著至關關重要的的影響。LXQ-889菌株

36、株在搖瓶瓶發(fā)酵772h的的條件之之下，每每L的產量量能達到到79gg左右。發(fā)發(fā)酵條件件優(yōu)化之之后得到到的培養(yǎng)養(yǎng)基配方方配比如如下：葡葡萄糖225、(NHH4)22SO4 5、玉玉米漿335、KH2PO4 1.0、MgSSO47H2O 00.5、CaCCO3 15。種種子最佳佳培養(yǎng)條條件：ppH7.0，裝裝液量225 mmL2500 mLL三角瓶瓶。效果果最好的的培養(yǎng)基基：葡萄萄糖1770、(NHH4)22SO4 555、玉米米漿188.6、KH2PO41.22、MgSSO47H2O 00.6、CaCCO3 455，L-蘇氨氨酸400(g/l)2.4種子子培養(yǎng)如果不采用用種子培培養(yǎng)即直直接采用用

37、孢子懸懸浮液接接種至發(fā)發(fā)酵罐。 采用種子培養(yǎng)則先將孢子接入種子罐中進行培養(yǎng)然后接入發(fā)酵罐。 種子培養(yǎng)的的過程中中，黃色色短桿菌菌會發(fā)芽芽。 種子培養(yǎng)基基成分如如下：水水解糖22. 55 % 蜜糖2 . 00 % CCO（NH2）2 0 . 33 5 %KHH2PO4 0 . 1 . % 硫酸酸鎂 00 . 0 66 % 玉 米 漿0 . 5 % 1 . 00 %泡泡敵 00 . 0 66 %硫硫 酸 錳 0 . 22 m g / 1 0 00 m l硫 酸 亞 鐵0 . 2 m gg / 1 00 0 m ll。種子培培養(yǎng)的好好處和優(yōu)優(yōu)勢如下下： 1， 使發(fā)發(fā)酵周期期有效縮縮短，一一般可以以縮

38、短220-330h，從從而提高高了發(fā)酵酵的效率率，增大大了收益益的周期期 。雖然然增設了了種子罐罐，但包括括種子罐罐在內的的總罐容容量較小小，節(jié)省設設備投資資。 2，種子生生長的質質量很容容易把握握 。直接接接種孢孢子到生生產罐中中時，相相當于在在生產罐罐 中進行行種子培培養(yǎng) 。由于于受發(fā)酵酵條件的的制約，生生產罐中中的營養(yǎng)養(yǎng)物，如如氮源，磷磷源等 。由于其其中的用用量不能能超過限限制，所所以在其其中的生生長和發(fā)發(fā)育進度度一直比比較緩慢慢。而在在種子罐罐中可以以添適量量營養(yǎng)物物，以促進進種子快快 速 發(fā)育 并提 高 其產酸酸能 力 。事實證證明可以以達到這這種效果果 。 3，可以有有效的防防止

39、受到到污染。獨獨立的種種子培養(yǎng)養(yǎng)車間比比發(fā)酵車車間小的的多，環(huán)境衛(wèi)衛(wèi)生易于于控制。在在種子罐罐中單獨獨培養(yǎng)時時，接入孢孢子的密密度約是是直接接接入產罐罐的1 0倍?？焖侔l(fā)育的的種子使使得感染染的概率率大大降降低 。而且且生產罐罐接入菌菌絲球以以后很快快進入產產酸階段段受 感染的的可能性性小的多多 。另外外如 果出現現菌種退退化或者者在 孢 子擴 大培養(yǎng)養(yǎng)階段出出現染菌菌也能在在種子培培養(yǎng)時提提早發(fā)現現以便即即時采取取措施。即時倒倒罐種子子罐的損損失也只只有生產產罐的110 % 。 4，總能耗耗降低 。因為為種子單單獨培養(yǎng)養(yǎng)時通氣氣攪拌的的動力消消耗遠低低于在生生產罐中中培養(yǎng)。此此外由于于受雜菌

40、菌感染的的可能性性大大降降低從 而生產產培養(yǎng)基基的滅菌菌強度要要求較低低節(jié)省能能耗也避避免了高高強度滅滅菌帶來來的一 些不良良后果 。 2.5工藝藝流程的的選擇 在在東北乃乃至全中中國的賴賴氨酸生生產廠家家中，首首選的原原料為玉玉米淀粉粉。大致致工藝流流程如下下：玉米米原料經經過篩選選、浸泡泡和粉碎碎，進行行水解和和糖化，然然后加入入種子進進行發(fā)酵酵，經過過調解酸酸堿PHH，再經經過蒸發(fā)發(fā)結晶和和提純、分分離等過過程，得得到成品品。工藝的選擇擇：選擇原則：原料物美價價廉，易易得產品質量高高原料。輔助助原料，佛佛你功力力消耗低低技術成熟可可靠，生生產控制制穩(wěn)定，易易于操作作對環(huán)境影響響小高效的經

41、濟濟效益回回報，帶帶動經濟濟發(fā)展 傳統工藝之前的賴氨氨酸生產產工藝中中，大多多數情況況下是把把發(fā)酵之之后的發(fā)發(fā)酵液加加入酸液液進行調調和，然然后進行行提取，之之后再加加入氨水水調節(jié)酸酸堿度之之后進行行蒸發(fā)和和濃縮提提純，最最后進行行結晶析析出，最最后得到到產品。流程圖如下下：圖 2-33工藝流程程圖 新工藝藝166-200： 發(fā)發(fā)酵液投投入生產產之后采采用超濾濾系統進進行處理理，可以以得到非非常可觀觀的收率率，在整整個發(fā)酵酵過程中中得到的的附加蛋蛋白可以以被提取取出來，進進行副產產物的加加工與利利用。而而且超濾濾系統可可以最小小程度上上減少廢廢水的排排放，從從而最大大程度上上的利用用廢水，既既

42、安全又又環(huán)保。特特點：（1） 無無需對濾濾液進行行任何的的預處理理，從而而加快了了整個工工藝的進進程，節(jié)節(jié)約了人人力等各各個方面面的成本本。過濾濾收率可可達988-999%。（2） 增增加了樹樹脂的使使用次數數，減少少了蛋白白的吸附附，從側側面上降降低了連連續(xù)生產產的成本本。（3） 本本系統可可以很大大程度上上的減少少懸浮物物對于生生產工藝藝的影響響，加速速生產流流程，省省略了了了反復沖沖洗的步步驟、（4）納濾濾可以節(jié)節(jié)約項目目的開支支和成本本。部分分工藝采采用和閉閉合的處處理，即即回收部部分原料料用液，經經過處理理和加工工后，再再次投入入到生產產當中去去。（5） 本本工藝所所選用的的納濾系系

43、統處理理廢水的的工藝很很先進，并并對相關關的原料料進行回回收，進進行二次次加工和和利用，對對原料的的利用率率達到了了最大化化。（6）本設設計所選選擇的這這個系統統穩(wěn)定性性好，可可以根據據需求的的量進行行膜數量量的改變變和切換換，并可可以進行行清洗和和維修等等，所以以并不需需要很大大的投入入在整個個系統上上維修及及清洗方方便，投投入很小小。工藝流程圖圖如下：發(fā)酵液母液循環(huán)利用硫酸銨肥料納濾濃縮廢液上柱廢液分離結晶再濃縮活性炭脫色干燥做飼料菌體蛋白氨水連續(xù)離交Ultra-flo納濾 發(fā)酵液母液循環(huán)利用硫酸銨肥料納濾濃縮廢液上柱廢液分離結晶再濃縮活性炭脫色干燥做飼料菌體蛋白氨水連續(xù)離交Ultra-f

44、lo納濾無菌發(fā) 結酵 晶 母母 液液淀粉糖 回回淀粉糖 收收 淀粉水解淀粉水解2.6培養(yǎng)養(yǎng)基的配配制(%)表2-1 種子培培養(yǎng)基配配方表 （g/LL）葡萄糖25硫胺5玉米漿35KH2POO41硫酸鎂0.5碳酸鈣15發(fā)酵培養(yǎng)基基(g/L)配方表表葡萄糖170硫酸銨55玉米漿18.6KH2POO41.2硫酸鎂0.6L-蘇氨酸酸40碳酸鈣45接種量2%2.7具體體操作斜面培養(yǎng) 種子子培養(yǎng) 發(fā)酵酵罐（1）斜面面培養(yǎng) L-賴氨氨酸斜面面菌種培培養(yǎng)基:葡萄糖糖5 ,牛肉膏膏10 ,蛋白白胨100 ,NNaCll 5 ,瓊脂脂25 ,pHH 7.0 （g/ll）（2）種子子培養(yǎng)基基:葡萄糖糖25 , (NH

45、44)2SO45 ,玉米漿漿35 , KKH2PO4 1 , MgSSO47H2O 0.5 ，CaCCO315，pH 7.00（3）發(fā)酵酵培養(yǎng)基基:葡萄糖糖170 , (NHH4)22SO4 55,玉米漿漿18.6 , KH2PO4 1 .22，MgSSO47H2O 0.66 ，L-蘇氨氨酸400，CaCCO3 455 , pH 7.00第三章 物物料和熱熱量衡算算3.1 生生產指標標表3-1 生產指指標指標名稱指標數單位生產規(guī)模年工作日產品日產量量發(fā)酵周期一周期產量量提純收率（自自發(fā)酵液液計算）倒罐率質量純度提取率糖酸轉化率率產品純度 150，0000300500962，0000，00008

46、00.1998047.897t/adt/dhkg%T=發(fā)酵時時間+間歇時時間=772+224=96(h)=4(dd)周期數=3300/4=775(個)以下以一周周期為例例，計算算生產 L-賴氨酸耗用用的原料及及其他物物料的量量211-255。3.2物料料衡算發(fā)酵液量V1=200000000（1700477.880%99）3310880.00m3式中： 1170發(fā)酵酵培養(yǎng)基基中糖的的含量kkg/mm3 447.88糖糖轉化成成酸的比比率 880%提取率率 999除去倒倒罐率后后發(fā)酵成成功率配置發(fā)酵液液需求的的糖 純糖汁m11= V1170=522836605.2kgg種子液量 V2=2%V1=6

47、211.6 m3種子培養(yǎng)液液需求的的糖量 m2=255V22=155540kkg式中:255二級種種液含糖糖量(kkg/ m3)一個周期內內L-賴氨氨酸需總總糖量 m= m11+ m2=529991445.22kg耗用淀粉的的原料量量 理論上1000kgg淀粉轉轉化生成成葡萄糖糖量為1111kkg故理理論上耗耗用淀粉粉量為: m淀粉=5529991455.2/(800%995%1111%)=628115855.1kkg式中: 880%純淀粉粉的含量量95%淀淀粉轉化化率培養(yǎng)基所需需要硫酸酸銨用量量發(fā)酵培養(yǎng)基基耗硫酸酸銨量為為 555V1=55310080.0=1177094400.0kgg二級

48、種子硫硫酸銨所所需要的的量二級種子液液耗硫酸酸銨量為為 5V2=31008kgg玉米漿耗用用量 二級種子液液耗玉米米漿量為為 355V2=217756kkg發(fā)酵培養(yǎng)基基耗玉米米漿量為為 118.66V1=57880888kg共耗 144.499+3855.211=59998444.0kkg需要磷酸二二氫鉀的的用量 種子液需要要磷酸二二氫鉀量量為 1VV2=6211.6kkg發(fā)酵培養(yǎng)基基需要磷磷酸二氫氫鉀量為為 1.22V1=372296kkg共耗379917.6kgg硫酸鎂耗用用量 m硫酸鎂=0.55V22+0.66V1=159912.96kkg碳酸鈣用量量 二級種子液液耗碳酸酸鈣量為為 15

49、5V2=93224kgg發(fā)酵培養(yǎng)基基耗碳酸酸鈣量為為 455V1=139986000kgg共耗 14491884kgg所需要的LL-蘇氨氨酸鈉量量 m L-蘇蘇氨酸=40V1=124432000.00kg3.3物料料衡算總總量(1) 發(fā)發(fā)酵液量量 mm147.8%99.9%=252230337.77kg(2) 實實際生產產的量 3100808.66%80%99%=21116.9kgg表3-2物物料衡算算結果:物料名稱生產一周期期L-賴氨酸物料料量/kkg生產一年LL-賴氨酸物料料量/kkg發(fā)酵液量310800 m323310000mm3二級種子液液量621.66 m3466200 m3發(fā)酵用糖

50、52836605.239627703990二級種子液液用糖1554001206229255糖液總量52991145.239743358990淀粉62815585.247111188990種子硫酸銨銨31082331000發(fā)酵硫酸銨銨117099400087820050000玉米漿59984444498883000磷酸二氫鉀鉀379177.628438820硫酸鎂159122.61193.4455碳酸鈣14918841118888000L-蘇氨酸酸124322009324000000L-賴氨酸酸2116.91.511083.4熱量量衡算3.4.11所需要要的蒸汽汽量(1) 按按直接蒸蒸汽混合合加

51、熱估估計升溫溫過程所所需的蒸蒸汽量DD1: D1=GCC (tt2-tt1) (1+)/ (ii-t22C)式中: G液體量量（培養(yǎng)養(yǎng)基），kg C培培養(yǎng)基料料液比熱熱容,千焦/(千克攝氏度度) t2加熱到到的料液液溫度,攝氏度度t1加熱熱開始的的料液溫溫度,Ci蒸汽熱熱焓,KJ/kg加熱過過程中熱熱損失而而增加的的蒸汽消消耗量55%10%,這里里取100%D1升溫溫過程中中所需蒸蒸汽量,千克 D1周周期= GC (t2-t1) (11+)/ (i-t2C) =3110800 x100004.118 (1221-330) (1+10%)/ (27725.3-11214.118) =57792.

52、8(tt) D1年年= DD1周期期75=434459.7 (t)(2) 發(fā)發(fā)酵罐實實罐滅菌菌保溫時時的蒸汽汽量D22保溫時蒸汽汽消耗量量D2與操操作有很很大關系系,比較難難計算.一般按按直接蒸蒸汽加熱熱時消耗耗量的330%-50%來估算算, DD2=（30%-500%）D1 D2周周期=550%D1周期期=28996.44 (tt) D2年= D22周期75=21772300(t)(3) 發(fā)發(fā)酵罐滅滅菌所需需要的蒸蒸汽量 D= D1周周期+ D2周周期D周期=557922.8+28996.44=86899.2(t) D年= DD1年+ DD2年=434459.7+22172230=26006

53、899.7 (t)(4) 種種子罐滅滅菌所需需要的蒸蒸汽量所以根據種種子罐的的接種量量為2%估算蒸汽消消耗量為為D0周期期 =22%D周期=1115.8 (kg) D0年年=2% D年年=1733.8 (t)(5)一共共所消耗耗的蒸汽汽用量DD總 D周期期總=DD周期+DD0周期期=88005(tt) D年總總=D年+ DD0年=66003755 (tt)3.4.22需要的的冷卻水水的用量量已知發(fā)酵培培養(yǎng)基需需要從1121降到300所需放放出的熱熱量為Q=CM (t11-t22)=33108801100004.18(1221-330) =1.1810110 (kJ)C比熱容容M培養(yǎng)基基的質量量

54、t1,t22培養(yǎng)養(yǎng)基冷卻卻前后的的溫度則冷卻水需需吸收的的熱量也也為Q，需要冷冷卻用水水的量為為M=Q/C（t2-t11） =1.118110100/4.18(100-5) =5.664x1108 (kkg) =5.664x1105 (tt)M冷卻卻水的質質量表3-3 能能量衡算算結果列列表總計計:生產一周期期賴氨酸酸所需能能量生產一年賴賴氨酸所所需能量量蒸汽/(tt) 888055 6603775冷卻水/(t)5.64xx10554.23xx1077第四章 設設備選型型4.1 設設備設計計與選型型的原則則設備設計選選型是否否正確恰恰當，對對投資建建廠和工工廠投產產后的運運行維修修、工人人的勞

55、動動強度、產產品的之之都會有有很大的的影響，其其重要性性是顯而而易見的的。從設備的設設計選型型情況，可可以反映映出所設設計工廠廠的先進進性和生生產的可可靠性。因因此在設設備的工工藝設計計和選型型時應考考慮一下下原則：（1） 保證工工藝過程程實施的的安全可可靠（包包括設備備材質對對產品質質量的安安全可靠靠；設備備材質強強度的耐耐溫、耐耐壓、耐耐腐蝕的的安全可可靠；生生產過程程清洗、消消毒的可可靠性等等）。（2）經濟上合理，技術上先進。（3）投資省，好材料少，加工方便，采購容易。（4）運行費用低，水電煤氣消耗少。（5）操作清洗方便，耐用易維修，備品配件供應可靠，減輕工人的勞動強度，實施機械化和自動

56、化方便。（6）結構緊湊，盡量采用經過實踐考研證明確實性能優(yōu)良的設備。（7）考慮生產波動與設備平衡，留有一定的余量。（8）考慮設備故障及檢修的費用。 4.2 發(fā)酵罐罐的選擇擇26每每個生產產周期：發(fā)酵液體積積為3110800立方米米，種子液液體積為為6211.6立立方米料液總體積積為3117011.6 立方米米，裝料系系數為880%317011.6/80%=3996277 m3我們取用體體積為2200立立方米的的發(fā)酵罐罐，發(fā)酵罐的體體積按照照如下公公式計算算：V=V筒+2VV封=0.7855D2x1.9D+3.114D33需要發(fā)酵罐罐的個數數：N=v/vv。（=0.8）總總罐數=V0/（Vx22

57、4）=3117011.6/（2000 x244）=666.044（個），取取67個， H/D=1.773，取取H/D=2.5V.=0.7855D21.99D+33.144D3x2/24=5000 D=4.66m，H=1.99D=111.55m4.3種子子罐的選選擇每個周期的的種子液液為6221.66 m3，裝料系系數為880%621.66/800%=7777 m3取體積為1100立立方米的的種子罐罐8個，H/D=11.73，取取H/DD=2.5V.=0.7855D21.99D+33.144D3x2/24=1000D=3.99m, H=2.55D=99.7mm4.4攪拌拌器的選選擇機械攪拌通通風

58、發(fā)酵酵罐的攪攪拌渦輪輪有三種種形式，可可根據發(fā)發(fā)酵特點點、基質質及菌體體特性選選用。由由于頭孢孢菌素CC發(fā)酵過過程有中中間補料料操作，對對混合要要求較高高，因此此選用六六彎葉渦渦輪攪拌拌器。這種攪拌器器的各部部分尺寸寸與罐徑徑D有如下的關關系，且且h：b：di：d=44:5:13:20，r=ddi/2，計計算結果果：攪拌器葉徑徑：Di=d=DD/3=4.66/3=1.553(mm)葉寬：h=0.22Di=0.21.553=0.331 (m)弧長：l=0.3375DDi=0.37551.553=00.577(m)底距：C=D/33=6.58/3=11.533(m) 圖5-11 六彎葉葉攪拌器器盤

59、徑：dii=0.75DDi=0.751.553=1.115(mm) 葉弦長：bb=0.25DDi=0.251.553=0.338(mm) 彎葉板厚：=20(mmm) 發(fā)酵罐裝有有兩組攪攪拌器，兩兩組攪拌拌器的間間距S約為攪攪拌器直直徑的33倍，即即S=33Di=4.559(mm)。4.5貯罐罐計算V=317701.6/22=1558500.8 m3取=0.775=158550.88/0.75=211134.4m33選取用于貯貯存的發(fā)發(fā)酵罐為為1800立方米米。需要個數VV。/1880=1117.4，取取整1118個.4.6主要要設備表4-1 主要要設備設備名稱數量規(guī)格種子罐8100m33發(fā)酵罐

60、67200m33 貯罐118180m33Ultraa-fllo 11/納濾裝置2HL80440F 第五章 車車間布置置 5.1 車車間布置置設計的的原則與與要求一個設計符符合標準準的車間間需要遵遵循以下下標準：技術合合理、投投資最小小化、空空間利用用率最大大化。為為了達到到這個標標準，需需要根據據以下規(guī)規(guī)則：1.滿足生生產工藝藝的要求求 車間布布置必需需按照流流程的流流向順序序依次進進行設備備的排列列，以保保持物料料順暢的的向前運運送，按按順序進進行加工工處理，保保證水平平方向和和垂直方方向的連連續(xù)性。不不使物料料和產品品有交叉叉和往復復的運動動。盡可可能利用用工藝位位差、對對于有位位差的設設