年产100吨L-赖氨酸发酵生产工艺设计.doc

常州大学目录1概述21.1L-赖氨酸的物理性质21.2L-赖氨酸的用途及功能31.3 国内外生产情况、需求情况和发展情况41.3.1国外赖氨酸的生产41.3.2国内赖氨酸的生产41.3.3国内市场展望751.4L-赖氨酸的生产方法62生产工艺62.1菌种的选择62.1.1L-赖氨酸的代谢控制育种91162.2 L- 赖氨酸发酵条件的优化102.3工艺流程的选择102.4培养基的配制(%)102.5具体操作113物料衡算和能量衡算113.1发酵车间的物料衡算113.1.1发酵液量123.1.2 发酵液配制需糖量123.1.3 二级种子液量123.1.4 二级种子培养液所需糖量123.1.5生产一周期L-赖氨酸需总糖量123.1.6 耗用淀粉的原料量123.1.7 发酵培养基硫酸铵耗用量133.1.8 二级种子硫酸铵耗用量133.1.9 玉米浆耗用量133.1.10 磷酸二氢钾耗用量133.1.11 硫酸镁耗用量133.1.12 碳酸钙用量133.1.13L-苏氨酸钠耗用量133.1.14物料衡算总量133.2 L-赖氨酸发酵车间的能量衡算143.2.1蒸汽消耗量计算:143.2.2冷却水消耗量计算154 设备选型164.1 发酵罐的选择164.2种子罐的选择174.3搅拌器轴功率的计算184.3.1发酵罐搅拌器184.3.2种子罐搅拌器194.4贮罐计算194.5配料罐的计算194.5.1发酵罐配料罐194.5.2种子罐配料罐194.6离心机计算194.7主要设备一览表20年产100吨L-赖氨酸的发酵生产工艺设计1概述1.1L-赖氨酸的物理性质为白色或近白色自由流动的结晶性粉末；几乎无臭。易溶于水和甲酸，难溶于乙醇和乙醚。溶解度（ g/100ml 水）： 40 （ 0 度）， 63 （ 20 度）， 96 （ 40 度）， 131 （ 60 度）。分子式：C6H14N2O2 分子量：146.15CAS号：56-87-1 性质：熔点215C (dec.)。1.2L-赖氨酸的用途及功能赖氨酸分D型和L型，具有生物活性的是L-赖氨酸。L-赖氨酸是组成蛋白质所必须的八大氨基酸中最重要的一种氨基酸，是人和动物体内不能自身合成，必须由体外供给的第一缺乏和限制性氨基酸，在人和动物的生长过程中和新陈代谢中起着无可替代的作用。赖氨酸在体内的功能有：参与体蛋白如骨骼肌、酶和多肽激素的合成；是生酮氨基酸之一，当缺乏可利用的碳水化合物时，它参与酮体和葡萄糖的代谢（在禁食情况下，它是重要的能量来源之一），维持体内酸碱平衡；作为合成肉毒碱的的前体物，参与脂肪代谢;另外赖氨酸还可以提高机体抵抗应激的能力。1L-赖氨酸不能参加转氨基作用，它对调节体内代谢平衡，提高体内对谷类蛋白质的吸收，改善人类膳食营养和动物营养，促进生长发育均有重要作用。L-赖氨酸主要用于医药、食品和饲料工业，全球约90的赖氨酸用作饲料添加剂，约5用作食品添加剂，其余5用作医药中间体。赖氨酸是人体第一限制性氨基酸，被列为营养强化剂。在医药上：赖氨酸是构成蛋白质的基本单位，是合成人体激素、酶及抗体的原料，参与人体新陈代谢和各种生理活动，赖氨酸是人体必需氨基酸，在各种氨基酸输液配方中基本上都有。近年来研究发现，赖氨酸与亚铁化合物一起治疗贫血效果显著。赖氨酸还可作为利尿药的辅助治疗剂，治疗因血中氯化物减少所致的铝中毒；可与酸(如水扬酸)作用生成盐，以减轻不良反应；与蛋氨酸合用能抑制 重高血压病；同时赖氨酸也是优良的血栓预防剂。近年来研究发现，赖氨酸对营养不良、乙型肝炎、支气管炎病有一定疗效；据国外报道，将赖氨酸加入四环素中，可以消除四环素在治疗中的副作用。23在食品上：赖氨酸是人体第一限制性氨基酸，即人类食品中最为缺乏的一种氨基酸，它是合成大脑神经再生性细胞和其它核蛋白以及血红蛋白等重要蛋白质所需的氨基酸，当食物中赖氨酸含量不足时，就会限制其它氨基酸的利用。营养专家认为，若在食物中添加1g赖氨酸，就相当于增加10g可利用的蛋白质，儿童食用添加了赖氨酸的食物，其智力发育、体格发育、血浆蛋白的含量以及对疾病的免疫力等均比较高。年老体弱者的食物中添加少量赖氨酸，可明显增加胃蛋白酶的分泌，使食欲增加。目前世界上许多国家普遍将赖氨酸加人大米、面条、罐头、啤酒、饼干及营养型软饮料中，深受消费者欢迎。4此外赖氨酸还是一种环保物质，它在饲料中的使用可以减少畜禽饲料的总用量，以减少畜禽粪便。食品加工贮藏过程中产生的异臭大多是由羟基化合物引起的。赖氨酸的氨基能与羰基化合物的羰基反应，可以消除异臭，并能改善食品的色、香、味及质地，因此它是很好的食品除臭剂。1.3 国内外生产情况、需求情况和发展情况1.3.1国外赖氨酸的生产荷兰DSM（Dutch Staate Mijinen）法：以尼龙-66的原料己内酰胺为原料。化学合成的DL-赖氨酸经过酶法拆分得到L-赖氨酸。日本东丽法：以环己烷经光化消化过程生成的副产物环己烯为原料，经化学合成生成DL-氨基-己内酰胺（DL-ACL）。用劳伦隐球酵母（Cryplococcus laurentii）产生的水解酶将L-ACL水解生成L-赖氨酸，同时用无色短杆菌（Achromobact-er obae）产生的消旋酶使残留的D-ACL转化为L-ACL通过两种酶协同作用，在适合的条件（pH8.09.0，温度39，底物浓度0.8mol/L , ）经过25h反应，使DC-ACL100%转化为L-赖氨酸。日本旭化成公司采用固定化二氨基庚二酸脱羧酶，将二氨基庚二酸转化成赖氨酸。51.3.2国内赖氨酸的生产1.3.2.1赖氨酸的生产国内赖氨酸工业近几年得到了长足的发展，早期的企业只有大泉赖氨酸厂、广西赖氨酸厂和川化赖氨酸厂。随着牲畜和家禽饲养业的大发展，作为饲料添 加剂的赖氨酸需求量急剧增长，市场需求的缺口每年要靠大量的进口来补充。市场巨大的发展空间吸引了众多的企业进入赖氨酸行业。近两年先后有吉林大成集团、安徽丰原集团、黑龙江牡丹江绿津生物公司等投资建厂。国内主要赖氨酸厂产能情况如下表：6表1-1 2005国内主要赖氨酸厂产能情况生产企业 生产能力（万t/a）四川川化味之素 1 广西桂元赖氨酸厂 1福建大泉赖氨酸有限公司 1大成生化工程开发有限公司 1.5安徽丰原 0.96南通江口生物有限公司 0.3华蒙金河实业有限公司 0.2合计 5.961.3.2.2医药赖氨酸方面的生产情况目前，我国药用氨基酸原料生产厂已发展到40多家，产量由1994年的600多吨增长至4000多吨，18种必需氨基酸中已有17种实现了国产化。氨基酸类药物最大的应用领域是氨基酸输液。1.3.3国内市场展望7随着饲料工业、食品工业、医药工业的不断发展，国内市场对赖氨酸的需求不断扩大，2001年国内赖氨酸的消耗量为8.2万t，仅次于美国，居世界第二，且以每年约16%的速度迅速增长，市场潜力巨大，前景看好。1331饲料工业的发展带动赖氨酸行业发展我国是世界第二饲料生产大国。2001年生产配合料301万t，年增长速度为19%；添加剂预混料、浓缩饲料、配合饲料的比例接近1:5:19，饲料产品结构进一步优化；配合饲料产品总体合格率保持在90%以上，饲料产品质量连年递增。我国饲料业的发展，势必带动赖氨酸行业长足发展。1.3.3.2食品添加剂工业的发展带动赖氨酸行业的发展我国是13亿人口的大国，13亿人口每天消耗 量最大的是食品。2001年食品工业产值已达 9千多亿元，在全国工业总产值中占第一位。随着经济的不断发展，人民生活水平的不断提高，人民对食品有了新的要求，营养食品、功能食品、保健食品、绿色 食品等已成为食品消费的新热点，而作为食品添加剂重要组成部分的赖氨酸，对生产这些产品的品质起着至关重要的作用。随着食品添加剂行业的发展，赖氨酸行业也会不断的发展1.3.3.3医药工业的发展带动赖氨酸行业的发展对于一个13亿人口的大国，每天的药品消耗也是巨大的，2001年，药用氨基酸原料产量达到5000多吨，为1994年的8倍，复方氨基酸注射液产量约为1亿多瓶，每年以15%20%的速度递增。医药行业的快速发展，必将对赖氨酸行业的发展起到一定推动作用。1.4L-赖氨酸的生产方法赖氨酸的生产方法主要有抽提法，化学合成法，酶法与发酵法（添加前体发酵法和直接发酵法）。其中发酵法是生产赖氨酸的主要方法，存在两种不同途径，即二氨基庚二酸途径即前体发酵法（存在于细菌、绿藻、原生虫和高等植物中）与-氨基己二酸途径即直接发酵法（存在于酵母，霉菌中）。自1960年，日本用谷氨酸棒杆菌的高丝氨酸缺陷型突变菌株发酵生产赖氨酸获得成功后，直接发酵法生产赖氨酸就成了主要方法。目前，世界约2/3的赖氨酸企业采用发酵法生产，其产酸率约为8%10%，纯度99%以上，生产工艺已基本成熟。82生产工艺2.1菌种的选择赖氨酸产生菌有：细菌中包括棒状杆菌、短杆菌、诺卡氏菌、念球菌、假单孢菌、埃希氏菌、芽孢杆菌等；真菌中主要有酵母、加斯酵母、隐球酵母等。目前国内外用于选育赖氨酸生产菌的出发菌株多为谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum)、黄色短杆菌(Brevibacterium favum)、乳酸发酵杆菌(Brevibacterium lactofermentus)及大肠杆菌（E-coli）等。2.1.1L-赖氨酸的代谢控制育种9112.1.1.1L赖氨酸的生物合成调节机制以黄色短杆菌为出发菌株，天冬氨酸激酶(AK)是变构酶，具有两个变构部位，可以与终产物结合，受终产物影响，当只有一种终产物(赖氨酸或苏氨酸)与酶变构部位结合时，酶活性不受影响，当两种终产物(赖氨酸和苏氨酸)同时过量存在，即两种 终产物同时与酶两个变构部位结合时，酶的活性受到抑制，这种终产物的反馈抑制称为协同反馈抑制。在图1-1，在代谢途径第一个分支点，由于高丝氨酸脱氢酶活性比DDP合成酶约高15倍，所以代谢优先向合成高丝氨酸方向进行；在第二个分支点，由于琥珀酰高丝氨酸合成酶活性比高丝氨酸激酶高，代谢优先向合成甲硫氨酸方向进行。当甲硫氨酸过剩时，阻遏琥珀酰高丝氨酸合成酶的合成，代谢流转向合成苏氨酸方向进行。当异亮氨酸过剩时，反馈抑制苏氨酸脱氢酶，就积累苏氨酸。由于苏氨酸过剩，反馈抑制高丝氨酸脱氢酶，使代谢流转向合成赖氨酸。赖氨酸和苏氨酸同时过剩，协同反馈抑制天冬氨酸，使整个途径停止进行。赖氨酸生物合成分支途径第一个酶(DDP合成酶)和第二个酶(DDP还原酶)均 不受赖氨酸反馈抑制和阻遏。磷酸烯醇丙酮酸羧化酶的活性受天冬氨酸抑制，这种抑制作用因-酮戊二酸存在而增强，为乙酰CoA所逆转，如图1-2所示。2.1.1.2赖氨酸的育种途径以黄色短杆菌为出发菌株，根据菌株的特性，可以从以下几个方面来选 图1-1黄色短杆菌赖氨酸生物合成调节机制 图1-2黄色短杆菌中谷氨酸、天冬氨酸生物合成调节机制育赖氨酸产(1)优先合成的转换渗漏缺陷型的选育在野生型中，赖氨酸生物合成途径第一分支处，由于高丝氨酸脱氢酶的活性比DDP 合成酶高15倍，代谢流优先向合成苏氨酸方向进行。如果降低高丝氨酸脱氢酶活性，代谢流就会转向优先合成赖氨酸。当高丝氨酸脱氢酶活性很低，所合成的苏氨酸少，不足以与赖氨酸共同对天冬氨酸激酶活性的协同反馈抑制作用，就可以过量积累赖氨酸。日本椎尾等将黄色短杆菌No.2247经亚硝基胍处理，获得一批苏氨酸或蛋氨酸敏感突变株，能积累赖氨酸25 gL。此突变株的高丝氨酸脱氢酶活性仅为野生株的130。即为高丝氨酸脱氢酶渗漏缺陷型，当培养液中苏氨酸或蛋氨酸浓度超过100g/mL时，生 长就被抑制。这是因为活性很低的高丝氨酸脱氢酶容易受苏氨酸抑制或蛋氨酸阻遏，相应地造成苏氨酸或蛋氨酸缺乏，而抑制生长。(2)切断支路代谢营养缺陷型的选育赖氨酸合成途径是具有分支途径的，对于赖氨酸单独对自身合成途径中的酶没有调节作用的细菌，如黄色短杆菌和谷氨酸棒杆菌，对天冬氨酸激酶的反馈抑制是赖氨酸+苏氨酸的协同反馈抑制作用。于是通过诱变使高丝氨酸脱氢酶缺失，切断通向苏氨酸、蛋氨酸的代谢流。控制培养液中高丝氨酸(或苏氨酸+蛋氨酸)量，降低苏氨酸浓度，解除赖氮酸+苏氦酸对天冬氨酸激酶的协同反馈抑制作用，因而能够过量积累赖氨酸。 (3)抗结构类似物突变株的选育选育抗结构类似物突变株是赖氨酸发酵育种的重要手段，这种突变株遗传性地解除终产物对自身合成途径的酶的调节控制，不受培养基中所要求的物质浓度影响，生产比较稳定。赖氨酸发酵育种已使用的结构类似物，其中以S-(2-氨基乙基)-L-半胱氨酸(AEC) 的效果最佳，应用最广。赖氨酸结构类似物的作用机制是起假反馈抑制作用。因为赖氨酸结构类似物的结构与赖氨酸相似，为天冬氨酸激酶所误认，与苏氨酸一起在天冬氨酸檄酶的变构部位上结合，协同抑制酶的活性。但AEC单独存在时对酶活性没有抑制作用。如果通过诱变使天冬氨酸激酶编码的结构基因发生突变，使天冬氨酸激酸对赖氨酸及结构类似物不敏感，即使在过量苏氨酸存在时，该酶也不与赖氨酸或结构类似物结合，但酶的活性中心不变。具有这一特点的菌株叫做抗结构类似物突变株或代谢调节突变株。但是，只有抗性的菌株其赖氨酸产量不高，而具有抗性兼有营养缺陷型的菌株，赖氨酸产量大为提高。 (4)增加前体物的合成和阻塞副产物生成丙酮酸、草酰乙酸和天冬氨酸是赖氨酸合成的前体物，特别是天冬氨酸。关键酶一天冬氨酸激酶的反应速度与底物天冬氨酸浓度之间呈S形曲线关系，随着天冬氨酸浓度增加，酶与底物的亲加力协同性增大。一方面增加天冬氨酸浓度，能够抵消变构抑制剂的影响；同时使基质充分地用于合成这些前体物，使前体物充分地用于合成赖氮酸。也就是说，赖氨酸的产量很大程度上取定于菌体的碳代谢。天冬氨酸对磷酸烯醇丙酮酸羧化酶有反馈抑制作用，这种抑制作用由于-酮戊二酸存在而增强。为了解除天冬氨酸对自身合成途径中酶的反馈抑制，可选育抗天冬氨酸结构类似物突变株。2.2 L- 赖氨酸发酵条件的优化培养条件的优化与否直接影响到代谢方式及代谢流量的变化 ,从而影响到目的产物的产量。保证菌体生长和发酵生成产物所必须的各种最佳条件可以使目的产物产量大幅度的提高。对于基因工程菌而言 ,培养条件对目的基因的高效表达 ,质粒稳定性等具有重要影响。张伟国、陈银芳12等关于L-赖氨酸高产菌的选育及发酵培养基优化的研究结果表明菌株LXQ-89摇瓶发酵72h赖氨酸产量达到79g/L，经发酵条件优化后得到的最佳的种子培养基(g/L)：葡萄糖25、(NH4)2SO4 5、玉米浆35、KH2PO4 1.0、MgSO47H2O 0.5、CaCO3 15。种子最佳培养条件：pH7.0，装液量25 mL250 mL三角瓶。最佳发酵培养基(g/L)：葡萄糖170、(NH4)2SO4 55、玉米浆18.6、KH2PO41.2、MgSO47H2O 0.6、CaCO3 45，L-苏氨酸402.3工艺流程的选择草酰乙酸是天冬氨酸合成的重要前体，根据黄色短杆菌(Brebvibacterium flavum)草酰乙酸生成方式的不同，赖氨酸的合成有以下两条途径。通过TCA循环：通过磷酸烯醇丙酮酸羧化反应：2.4培养基的配制(%)种子培养基（g/L）配方表葡萄糖25硫酸铵5玉米浆35磷酸二氢钾1七硫酸镁0.5碳酸钙15发酵培养基(g/L)配方表葡萄糖170硫酸铵55玉米浆18.6磷酸二氢钾1.2七硫酸镁0.6L-苏氨酸40碳酸钙45接种量2%2.5具体操作斜面培养 种子培养 发酵罐（1）斜面培养 L-赖氨酸斜面菌种培养基(g/L):葡萄糖5 ,牛肉膏10 ,蛋白胨10 ,NaCl 5 ,琼脂25 ,pH 7.0 （2）种子培养基:葡萄糖25 , (NH4)2SO45 ,玉米浆35 , KH2PO4 1 , MgSO47H2O 0.5 ，CaCO315，pH 7.0（3）发酵培养基:葡萄糖170 , (NH4)2SO4 55,玉米浆18.6 , KH2PO4 1 .2，MgSO47H2O 0.6 ，L-苏氨酸40，CaCO3 45 , pH 7.03物料衡算和能量衡算3.1发酵车间的物料衡算L-赖氨酸生产工艺指标及基础数据如下表所示:淀粉原料中含淀粉量80，含水14指标名称指标数指标名称指标数生产规模100t/a糖浓度170kg/m3生产方法中糖发酵淀粉糖化转化率95%生产天数300糖酸转化率47.8%倒罐率0.1%L-赖氨酸含量8.6%发酵时间72h一周期产量1333kg质量纯度99%提取率80%发酵周期、周期数T=发酵时间+间歇时间=72+24=96(h)=4(d)周期数=300/4=75(个)以下以一周期为例，计算生产 L-赖氨酸耗用的原料及其他物料的量。3.1.1发酵液量V1=1333（17047.880%99）20.71m3式中： 170发酵培养基糖浓度kg/m3 47.8糖酸转化率 80%提取率 99除去倒罐率后发酵成功率3.1.2 发酵液配制需糖量 纯糖汁m1= V1170=3520.7kg3.1.3 二级种子液量 V2=2%V1=0.414 m33.1.4 二级种子培养液所需糖量 m2=25V2=10.35kg式中:25二级种液含糖量(kg/ m3)3.1.5生产一周期L-赖氨酸需总糖量 m= m1+ m2=3531.05kg3.1.6 耗用淀粉的原料量 理论上100kg淀粉转化生成葡萄糖量为111kg故理论上耗用淀粉量为: m淀粉=3531.05/(80%95%111%) =4185.69kg 式中: 80%淀粉原料含纯淀粉量 95%淀粉转化率3.1.7 发酵培养基硫酸铵耗用量发酵培养基耗硫酸铵量为 55V1=5520.71=1139.05kg3.1.8 二级种子硫酸铵耗用量二级种子液耗硫酸铵量为 5V2=2.07kg3.1.9 玉米浆耗用量 二级种子液耗玉米浆量为 35V2=14.49kg发酵培养基耗玉米浆量为 18.6V1=385.21kg共耗 14.49+385.21=399.7kg3.1.10 磷酸二氢钾耗用量 二级种子液耗磷酸二氢钾量为 1V2=0.414kg发酵培养基耗磷酸二氢钾量为 1.2V1=24.85kg共耗 0.414+24.85=25.26kg3.1.11 硫酸镁耗用量 m硫酸镁=0.5V2+0.6V1=12.63kg3.1.12 碳酸钙用量 二级种子液耗碳酸钙量为 15V2=6.21kg发酵培养基耗碳酸钙量为 45V1=931.95kg共耗 6.21+931.95=938.16kg3.1.13L-苏氨酸钠耗用量 m L-苏氨酸=40V1=828.4kg3.1.14物料衡算总量(1) 发酵液量 m147.8%99.9%=1681.21kg(2) 实际生产的量 1160.6780%=1344.97kg物料衡算结果列表总计:物料名称生产一周期L-赖氨酸物料量/kg生产一年L-赖氨酸物料量/kg发酵液量20.71 m31553.25 m3二级种子液量0.414 m331.05 m3发酵用糖3520.72.64105二级种子液用糖10.35776.25糖液总量3531.0526.5105淀粉4185.693.14105种子硫酸铵2.07155.25发酵硫酸铵1139.058.54104玉米浆399.73.0104磷酸二氢钾25.261894.5硫酸镁12.63947.25碳酸钙938.167.03104L-苏氨酸828.46.21104L-赖氨酸1344.971.01053.2 L-赖氨酸发酵车间的能量衡算3.2.1蒸汽消耗量计算:(1) 按直接蒸汽混合加热估计升温过程所需的蒸汽量D1: D1=GC (t2-t1) (1+)/ (i-t2C)式中: G培养基液体量,千克 C培养基料液比热容,千焦/(千克摄氏度) t2加热到的料液温度,摄氏度t1加热开始的料液温度,摄氏度i蒸汽热焓,千焦/千克加热过程中热损失而增加的蒸汽消耗量5%10%,这里取10%D1升温过程中所需蒸汽量,千克 D1周期= GC (t2-t1) (1+)/ (i-t2C) =20.7110004.18 (121-30) (1+10%)/ (2725.3-1214.18) =3.86(t) D1年= D1周期75=289.5 (t)(2) 发酵罐实罐灭菌保温时的蒸汽量D2保温时蒸汽消耗量D2与操作有很大关系,比较难计算.一般按直接蒸汽加热时消耗量的30%-50%来估算, D2=（30%-50%）D1 D2周期=50%D1周期=1.93 (t) D2年= D2周期75=144.8(t)(3) 发酵罐实罐灭菌过程的蒸汽消耗量D D= D1周期+ D2周期D周期=3.86+1.93=5.79(t) D年= D1年+ D2年=289.5+144.8=434.3 (t)(4) 种子罐实罐灭菌蒸汽消耗量D0所以根据种子罐的接种量为2%估算蒸汽消耗量为D0周期 =2%D周期=115.8 (kg) D0年=2% D年=8.69 (t)(5)发酵车间总消耗蒸汽量D总 D周期总=D周期+D0周期=5.9(t) D年总=D年+ D0年=443.0 (t)(6)全厂消耗蒸汽量D全 D周期全=1.2D周期总=7.08(t) D年全=1.2D年总=531.6(t)3.2.2冷却水消耗量计算已知发酵培养基需要从121降到30所需放出的热量为Q=CM (t1-t2)=20.7110004.18(121-30) =7.88106(kJ)C比热容M培养基的质量t1,t2培养基冷却前后的温度则冷却水需吸收的热量也为Q，冷却水的用量为M=Q/C（t2-t1） =7.88106/4.18(10-5) =9.42106 (kg) =9.42103 (t)M冷却水的质量能量衡算结果列表总计:能量名称生产一周期L-赖氨酸 所需能量生产一年L-赖氨酸 所需能量蒸汽/(t)7.08531.6冷却水/(t)9.42103 7.061054 设备选型4.1 发酵罐的选择每个生产周期：发酵液体积为20.71 m3，种子液体积为0.414 m3料液总体积为21.12 m3，装料系数为80%21.12/80%=26.4 m3所以我们选用两个14 m3的发酵罐，另选一个作为备用罐。H/D=1.73，取H/D=2.0=14D=2.0m, 圆整D=2m, H=2D=4m已知 取d=0.4D=0.8m已知,取W=D=0.2m已知，取B=0.9d=0.72m 圆整B=0.8m已知, 取S=2d=1.6m（取25mm）m3发酵液的圆柱体积V柱=21.12/21.12=9.44 m3发酵液的柱体高h=假设用2层搅拌器，所以S1=3.01.6=1.4m检验：S1/d=1.4/0.8=1.75在12范围内4.2种子罐的选择每个周期的种子液为0.414 m3，装料系数为80%0.414/80%=0.518 m3选择公称体积为0.5m3的种子罐两个H/D=1.73，取H/D=2.0=0.5D=0.66m, 圆整D=0.7m, H=2D=1.4m已知 取d=0.4D=0.28m 圆整d=0.3已知,取W=D=0.07m 圆整W=0.1m已知，取B=1.0d=0.3m 已知, 取S=2d=0.6m （取25mm）m3发酵液的圆柱体积V柱=0.4140.0542=0.3598 m3发酵液的柱体高h= 圆整h=1m假设用两层搅拌器，所以S1=10.6=0.4m检验：S1/d=0.4/0.3=1.33在12范围内4.3搅拌器轴功率的计算4.3.1发酵罐搅拌器假定生产条件：发酵罐的搅拌转速为180rpm，通气量为0.8VVM，发酵液密度为1000kg/m3,粘度为0.1Pas。已知d=0.8m , D=2m 液位高 HL=3.0+0.8=3.8mn=180rpm=3r/s =1000kg/ m3 =0.1Pas =104 （属湍流状态）P=kn3d5=4.8 33 .5kW校正系数f= =实际P*=f P=1.15kW因为有两层搅拌器P2= P*（0.4+0.60.2）=78.24kW标准状况下的通气量Q0=VLVVM=0.821.12/2=8.448 m3/m