赖氨酸个工厂设计

1、第六章 车间布置本科生毕业设计中文题目 年产15万吨赖氨酸发酵工厂工艺设计 英文题目 A dessignn off lyysinne ffermmenttatiion facctorry oof aannuual outtputt off 1550,0000 tonns 目 录TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc325651300 第一章 绪论 PAGEREF _Toc325651300 h - 335 - HYPERLINK l _Toc325651301 1.1 前前言 PAGEREF _Toc325651301 h - 335 - HYPERLINK l _T

2、oc325651302 1.2赖氨氨酸的理理化性质质 PAGEREF _Toc325651302 h - 335 - HYPERLINK l _Toc325651303 1.3赖氨氨酸的实实际应用用 PAGEREF _Toc325651303 h - 335 - HYPERLINK l _Toc325651304 1.3.11 食食品行业业 PAGEREF _Toc325651304 h - 335 - HYPERLINK l _Toc325651305 1.3.22 医药药行业 PAGEREF _Toc325651305 h - 335 - HYPERLINK l _Toc325651306

3、 1.3.33 饲料料行业 PAGEREF _Toc325651306 h - 335 - HYPERLINK l _Toc325651307 1.4赖氨氨酸的生生产流程程 PAGEREF _Toc325651307 h - 335 - HYPERLINK l _Toc325651308 1.5 赖赖氨酸的的提取工工艺 PAGEREF _Toc325651308 h - 335 - HYPERLINK l _Toc325651309 1.6赖氨氨酸工业业现状及及发展方方向 PAGEREF _Toc325651309 h - 335 - HYPERLINK l _Toc325651310 第二章

4、 赖赖氨酸生生产工艺艺的选择择 PAGEREF _Toc325651310 h - 335 - HYPERLINK l _Toc325651311 2.1原料料及菌种种的选择择 PAGEREF _Toc325651311 h - 335 - HYPERLINK l _Toc325651312 2.1.11L-赖赖氨酸的的代谢控控制育种种 PAGEREF _Toc325651312 h - 335 - HYPERLINK l _Toc325651313 2.2 原原料的预预处理 PAGEREF _Toc325651313 h - 335 - HYPERLINK l _Toc325651314 2

5、.3种子子培养 PAGEREF _Toc325651314 h - 335 - HYPERLINK l _Toc325651315 2.4工艺艺流程的的选择 PAGEREF _Toc325651315 h - 335 - HYPERLINK l _Toc325651316 2.5培养养基的配配制(%) PAGEREF _Toc325651316 h - 335 - HYPERLINK l _Toc325651317 2.6具体体操作 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 生生产指标标 PAGEREF _Toc325651319 h - 335 - HYPERLINK l _Toc325651320 3.2物料料衡算 PAGEREF _Toc325651320 h - 335 - HYPERLINK l _Toc325651321 3.3物料料衡算总总量 PAGEREF _Toc325651321 h - 335 - HYPERLINK l _Toc325651322 3.4热量量衡算 PAGEREF _Toc325651322 h - 335 - H

7、YPERLINK l _Toc325651323 3.4.11蒸汽消消耗量计计算: PAGEREF _Toc325651323 h - 335 - HYPERLINK l _Toc325651324 3.4.22冷却水水消耗量量计算 PAGEREF _Toc325651324 h - 335 - HYPERLINK l _Toc325651325 第四章 设设备选型型 PAGEREF _Toc325651325 h - 335 - HYPERLINK l _Toc325651326 4.1 发发酵罐的的选择 PAGEREF _Toc325651326 h - 335 - HYPERLINK l

8、 _Toc325651327 4.2种子子罐的选选择 PAGEREF _Toc325651327 h - 335 - HYPERLINK l _Toc325651328 4.3搅拌拌器的选选择 PAGEREF _Toc325651328 h - 335 - HYPERLINK l _Toc325651329 4.4贮罐罐计算 PAGEREF _Toc325651329 h - 335 - HYPERLINK l _Toc325651330 4.5主要要设备一一览表 PAGEREF _Toc325651330 h - 335 - HYPERLINK l _Toc325651331 第五章 车车间

9、布置置 PAGEREF _Toc325651331 h - 335 - HYPERLINK l _Toc325651332 5.1 车车间布置置设计的的原则与与要求 PAGEREF _Toc325651332 h - 335 - HYPERLINK l _Toc325651333 5.2 车车间布置置设计的的内容与与说明 PAGEREF _Toc325651333 h - 335 - HYPERLINK l _Toc325651334 第六章 工工厂平面面设计 PAGEREF _Toc325651334 h - 335 - HYPERLINK l _Toc325651335 6.1工厂厂平面设

10、设计的原原则与要要求 PAGEREF _Toc325651335 h - 335 - HYPERLINK l _Toc325651336 6.2 工工厂设计计的厂房房面积 PAGEREF _Toc325651336 h - 335 - HYPERLINK l _Toc325651337 6.3 工工厂平面面设计的的内容与与说明 PAGEREF _Toc325651337 h - 335 - HYPERLINK l _Toc325651338 结论288 HYPERLINK l _Toc325651339 致谢299 HYPERLINK l _Toc325651340 参考文献30摘 要众所周知

11、，人人体生长长发育过过程中各各种氨基基酸起到到了不可可或缺的的作用，赖赖氨酸便便是其中中极其重重要的一一种。现现在市面面上所出出售的赖赖氨酸产产品大多多是以赖赖氨酸化化合物形形式存在在的。人们一一开始得得到它的的方法是是从蛋白白质的分分离物中中得到，后后来可以以利用酶酶法和化化学合成成法。220世纪纪60年代代，世界界上首先先出现了了微生物物发酵生生产的方方法，原原料为淀淀粉等水水解后所所得到的的糖类,通过一一系列发发酵提纯纯工艺获获得饲料料级赖氨氨酸 ,可以再再经过一一系列的的提纯和和精致得得到食品品级和药药级的产产品。本次毕业设设计的任任务是设设计一个个年产115万吨吨赖氨酸酸发酵工工厂。

12、以以玉米淀淀粉等为为原料，根根据各项项已知数数据进行行物料衡衡算，并并根据所所得的结结果进行行发酵罐罐的设计计和选择择，依次次进行车车间平面面图，工工艺流程程图，以以及工厂厂车间布布置图的的设计与与绘制，并并最终完完成本次次设计的的任务。关键词 工厂设设计 赖氨酸酸 发酵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 绪论1.1 前前言L-赖氨酸酸在生物物体内发发挥着极极其大的的作用。L-赖氨氨酸是组组成蛋白白质所必必须的八八大氨基基酸中最最重要的的一种氨氨基酸，必需氨基酸是人体内部能合成而必须从外界摄入的一种氨基酸，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。化学名称为L-2,6-二氨基己酸,分子式为C6H14N2O2,白色结晶,无臭。熔点为215摄氏度。考虑到其天生的理化特性，赖氨酸多以盐酸盐的形式存在。1赖氨酸被广广泛应用用到食品品、饲料料、医药药等行业业和领域域，并且且需求量量正在以以较大的的幅度增增长，有有着很好

18、好地发展展前景。想想产出优优质的产产品，就就要选择择优良的的菌种和和最高产产率的生生产条件件。1.2赖氨氨酸的物物理以及及化学性性质赖氨酸2，6-二氨氨基己酸酸 ，化学学式 CC6H14O2N2 ，在通通常状态态下为淡淡黄色颗颗粒，式式量1446.119，熔点 2155 （decc.）比旋光光度 +210 ， 溶解度度 53.6g/1000ml。 常下氨难极质响用以般酸赖化赖盐形在存 赖性常下较的某温上水分P于0件还糖件在很溶水是略7的下它作为为一种碱碱性的氨氨基酸，可可以调节节人体内内的各种种平衡。细细胞内脂脂肪酸的的合成离离不开肉肉碱，而而赖氨酸酸则是合合成这种种肉碱不不可缺少少的一种种原

19、料。赖赖氨酸还还有促进进人体生生长发育育的作用用。在食食品中添添加少量量的赖氨氨酸，可可以促进进人体对对钙的吸吸收，可可以加速速青少年年的生长长。同样样的，如如果人体体缺少赖赖氨酸则则会出现现生长缓缓慢，钙钙吸收不不良、厌厌食、甚甚至是贫贫血等状状况。赖氨酸的重重要作用用还体现现在可以以合成各各种重要要的氨基基酸，并并能有效效的促进进其他各各种氨基基酸在生生物体内内的利用用。赖氨氨酸对人人体的中中枢神经经以及周周围神经经都起着着重要的的作用，同同时它还还是人体体内重要要的活性性物质抑抑长素的的重要组组成成分分，生物物功能非非常强大大。赖氨酸很容容易与空空气中游游离的二二氧化碳碳结合，形形成赖氨

20、氨酸盐。21.3赖氨氨酸在现现实生活活中的应应用L-赖氨酸酸产品主主要应用用于医药药食品以以及牲畜畜饲料等等应用。结结合市场场调研结结果估计计，L-赖氨酸酸的实际际应用比比例为：食品和和医药行行业的总总和仅占占5%左右右，其他他所生产产出来的的赖氨酸酸基本全全用于动动物牲畜畜饲料行行业 3。 1.3.11 食品品行业 随着科技的的发展和和人类的的进步，人类对对于赖氨氨酸的科科学研究究也变得得越来越越细致。人人们发现现，它对对人的中中枢神经经和周围围神经系系统都起起着重要要作用。它是一种必需氨基酸，必需从外来的食物中摄取。 人类充分吸收其它营养物质的关键生物素就是赖氨酸。一般条件来说，只有生物体

21、内储备了充足的赖氨酸含量，才可以很好地利用营养物质，提高蛋白质的吸收和利用，从而达到促进生物体生长和发育的目的。 1.3.22 医药行行业 赖氨酸是人人体最为为需要的的一种必必需氨基基酸，它它对于促促进伤口口愈合、治治疗病人人营养不不良、虚虚弱、疲疲劳、食食欲不振振、精神神不佳等等状况与与病症。生殖细细胞、。血血红蛋白白、脑神神经细胞胞的合成成与完成成生物机机能离不不开赖氨氨酸。 如果人人体内缺缺少了赖赖氨酸的的存在，集集体则会会表现出出蛋白质质代谢不不良和功功能性障障碍等症症状。 实验以及临临床已经经表明，赖赖氨酸对对于某些些特定的的疾病有有着特殊殊的疗效效。同时时研究还还表明，赖赖氨酸与与

22、某些兹兹体抗炎炎药结合合，对于于妇女经经期综合合症以及及先关的的经期疾疾病如偏偏头痛和和腹部绞绞痛有着着很好地地治疗效效果。4,551.3.33 饲料行行业 我国是一个个畜牧业业大国，因此对对于牲畜畜饲料的的需求变变得尤为为的紧迫迫和庞大大，我国国在世界界上饲料料的产量量位居次次席。而而且近些些年来产产量仍然然以很快快的速度度飞速增增长，同同时饲料料的质量量与成分分配比也也显得尤尤为重要要。添加了了赖氨酸酸的动物物饲料有有着很好好地品质质，能够够提高牲牲畜的蛋蛋白质利利用率，增增加肉料料比，而而且动物物很容易易消化。 我国国畜牧业业发展迅迅猛，在在动物饲饲料中添添加赖氨氨酸同样样有着很很严格的

23、的标准，一一般比例例在0.16-0.330%之之间。低低于0.16%，赖氨氨酸含量量过于低低，起不不到很好好地总用用；高于于0.330%，又又会带来来很高的的附加成成本。这这样才能能最好的的利用添添加了赖赖氨酸的的饲料，做做到养殖殖业利益益最大化化6。1.4生产产赖氨酸酸的主要要流程现如今赖氨氨酸产业业的主要要生产赖赖氨酸的的方法为为生物发发酵法。生产工艺是以葡萄糖为原料，添加硫酸铵以及生物素等，利用谷氨酸棒状杆菌或黄色短杆菌等高效产酸菌种发酵生产。1.5 提提取赖氨氨酸的主主要方法法现如今，生生产赖氨氨酸的厂厂家主要要拥有四四种提取取赖氨酸酸的方法法：（11）沉淀淀法：使使赖氨酸酸生成难难溶

24、性化化合物。如如赖氨酸酸盐等，使使之沉淀淀下来，然然后结晶晶析出。（2）有机融合剂提取法；（3）树脂离子交换吸附法；（4）电渗析法。现如今，世世界上大大多数的的生产赖赖氨酸的的厂家提提取成品品赖氨酸酸采用的的方法为为离子交交换吸附附法，大大致流程程如下：发酵液 调节pHH，加入入絮凝剂剂 上清液液 菌体 水洗 上清液液 菌体 离子交交换真空浓浓缩 冷却、调调等电点点 结晶离心分分离粗结晶晶 母液重结晶晶离心分分离二次母母液结晶干燥 成品77。1.6赖氨氨酸工业业现状及及发展方方向现如今，国国内生产产赖氨酸酸的企业业和厂家家有：长春大大成集团团、四川川川化味味之素公公司、福福建泉州州大泉赖赖氨酸

25、公公司、山山东金玉玉米生化化公司、安安徽丰原原生物化化学股份份公司和和宁夏伊伊品生物物工程集集团股份份公司等等。在这这其中，中中国最大大的赖氨氨酸生产产厂家当当属长春春大成集集团，它它目前集集团赖氨氨酸产品品总产能能已达到到30万吨吨每年，赖氨酸盐酸盐的产量 （含量98.5） 为15 万t吨每年、赖氨酸硫酸盐（含量65）的产量为15万吨每年5。前几年，广东星湖科技公司3万吨每年赖氨酸生产线正式投产并投入使用，之后的几年不久，东方希望集团包头生物工程有限公司两万吨每年赖氨酸生产线正式改造完毕投产。 第一，赖氨氨酸在饲饲料行业业的应用用呈现了了逐年递递增的趋趋势，在在饲料中中添加赖赖氨酸、维维生素

26、以以及各种种生物素素可以大大大的提提高牲畜畜对于饲饲料的利利用率，以以达到利利益的最最大化，而而这其中中赖氨酸酸的市场场份额占占到了将将近200%，不不容小视视。第二二是在其他他领域如如医药、食食品和化化妆品行行业，赖赖氨酸也也越来越越得到了了人们的的重视，赖赖氨酸被被添加到到临床病病人的输输液中。21世纪以以来，一一些西方方国家乃乃至日本本、韩国国等一些些亚洲国国家发展展了赖氨氨酸饮品品的产生生，把赖赖氨酸添添加到了了饮料当当中，如如果发展展到了中中国，势势必会引引起一阵阵潮流，加加大赖氨氨酸产量量的需求求，赖氨氨酸产业业前景看看好。 赖氨酸添加加到化妆妆品中是是一个不不错的选选择。中中国是

27、一一个化妆妆品消费费大国，添添加了赖赖氨酸的的化妆品品受到了了广大消消费者的的一致好好评，在在此行业业可以占占到一定定的市场场份额，也也是一个个很好地地发展方方向88。第二章 赖赖氨酸生生产工艺艺2.1生产产方法的的选择和和工艺流流程的设设计原则则为所建设的的工厂选选一种最最为合适适的生产产方法，是是生物工工程工厂厂设计的的关键步步骤。一一般要对对可选择择的各种种生产方方法进行行全面的的比较和和分析，从从中选择择出技术术先进、经经济合理理的工艺艺路线，以以保证项项目投产产后能达达到高产产、低耗耗、优质质和安全全运转。原料来源和和种类以以及性质质如需应用进进口原料料乳啤酒酒生产的的麦芽，则则必须

28、采采用先进进的生产产方法和和技术，以以保证生生产数高高质量的的产品，供供出口和和内销。原原料的种种类和性性质不同同，则生生产方法法也要相相应改变变。对酒酒精生产产，采用用不同的的糖类来来源作为为原料，则则工艺路路线就大大不相同同。即便便是淀粉粉质原料料，也有有谷类、薯薯类原料料和野生生植物与与淀粉之之分，其其工艺流流程也有有一定的的差异。产品的质量量和规格格糖蜜原料发发酵生产产三级酒酒精，可可采用两两塔式液液相过塔塔蒸馏流流程；若若生产一一级或者者优质酒酒精，则则必须选选用三塔塔式或者者多塔式式流程。又又如啤酒酒生产中中，不同同类别啤啤酒的糖糖化、煮煮沸工艺艺就不相相同。生产规模及及技术水水平

29、生产规模较较小时，可可采用分分批发酵酵法，而而间歇生生产则较较易掌握握。对于于大型企企业，则则采用连连续发酵酵工艺有有利于生生产过程程的机械械化、自自动化和和稳产高高产的实实现。生生产水平平很大部部分取决决于技术术所在的的高度。如如酒精生生产，连连续发酵酵拘束要要求较高高的操作作技术，而而间歇性性生产很很容易掌掌握。又又如味精精生产，应应用糖蜜蜜原料发发酵谷氨氨酸的方方法，具具有产酸酸高、经经济好的的优点，但但对菌种种和生产产技术要要求严格格。所以以生产工工艺既要要跟得上上时代的的步伐，又又要保证证切实可可行。建厂地区的的自然环环境如在热带地地区建厂厂，就必必需配套套冷冻系系统，才才能保证证正

30、常发发酵的温温度要求求。经济和理性性对选用的生生产方法法应该切切实做好好经济技技术指标标的比较较，尽量量选用投投资省、生生产效率率高、能能耗低的的生产方方法，以以获得良良好的经经济效益益。2.2生产产菌种及及其所用用原料的的选择本设计要求求以玉米米淀粉为为原料，但是在实实际工业业生产上选选择生产产原料时时，不但要要考虑工工艺上的的要求， 还要考考虑生产产管理和和经济上上的可行行性以及及供销需需求等多多方面的的因素。在现如如今现代代化生产产中，一一般要考考虑到如如下的因因素： (1)靠近近原料的的产地，取取材比较较方便，大大大的节节约成本本； (2)原料料中可利利用成分分高，末严重重污染，抑制生

31、生长和产产酸的物物质要少少或能够够去 除， 能满足足工艺上上的要求求 (3)能供供给大规规模的生生产，来来源丰富富，运输输以及贮贮存条件件温和，方方便生产产。 赖氨酸产生生菌有：细菌中中包括棒棒状杆菌菌、短杆杆菌、诺诺卡氏菌菌、念球球菌、假假单孢菌菌、埃希希氏菌、芽芽孢杆菌菌等；真菌中中主要有有酵母、加加斯酵母母、隐球球酵母等等。现如如今国内内主要的的赖氨酸酸生产菌菌的原始始菌株一般般是谷氨氨酸棒杆杆菌(Corryneebaccterriumm ggluttamiicumm)、黄色色短杆菌菌(Breevibbactteriium favvum)、乳酸酸发酵杆杆菌(Breevibbactteri

32、ium lacctoffermmenttus)及大肠肠杆菌（E-ccolii）等菌种。2.2.11L-赖氨酸酸的代谢谢控制育育种99-1112.2.11.1LL赖氨酸酸的生物物合成调调节机制制以黄色短杆杆菌为出出发菌株株，天冬冬氨酸激激酶(AAK)是是变构酶酶，具有有两个变变构部位位，可以以与终产产物结合合，受终终产物影影响，当当只有一一种终产产物(赖氨酸酸或苏氨氨酸)与酶变变构部位位结合时时，酶活活性不受受影响，当当两种终终产物(赖氨酸酸和苏氨氨酸)同时过过量存在在，即两两种 终产物物同时与与酶两个个变构部部位结合合时，酶酶的活性性受到抑抑制，这这种终产产物的反反馈抑制制称为协协同反馈馈抑制

33、。在图1-11，在代代谢途径径第一个个分支点点，由于于高丝氨氨酸脱氢氢酶活性性比DDDP合成成酶约高高15倍，所所以代谢谢优先向向合成高高丝氨酸酸方向进进行；在在第二个个分支点点，由于于琥珀酰酰高丝氨氨酸合成成酶活性性比高丝丝氨酸激激酶高，代代谢优先先向合成成甲硫氨氨酸方向向进行。当当甲硫氨氨酸过剩剩时，阻阻遏琥珀珀酰高丝丝氨酸合合成酶的的合成，代代谢流转转向合成成苏氨酸酸方向进进行。当当异亮氨氨酸过剩剩时，反反馈抑制制苏氨酸酸脱氢酶酶，就积积累苏氨氨酸。由由于苏氨氨酸过剩剩，反馈馈抑制高高丝氨酸酸脱氢酶酶，使代代谢流转转向合成成赖氨酸酸。赖氨氨酸和苏苏氨酸同同时过剩剩，协同同反馈抑抑制天冬冬

34、氨酸，使使整个途途径停止止进行。赖氨酸生物物合成分分支途径径第一个个酶(DDDP合合成酶)和第二二个酶(DDPP还原酶酶)均 不受赖赖氨酸反反馈抑制制和阻遏遏。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，这种种抑制作作用因-酮戊二二酸存在在而增强强，为乙乙酰CooA所逆逆转，如如图1-2所示示。2.3 原原料的预预处理12-15原料的预处处理对于于整个的的生产工工艺有着着至关重重要的影影响。现现如今，世世界上生生产赖氨氨酸的厂厂家大致致对原料料的预处处理有如如下几种种方法：酶法、酶酶酸法、酸酸法等。普通的酶法拥有一定的缺点，即生产时间较长，收益时间较长，最后提出时过滤困难等。酶法拥

35、有的特点突出，和其他方法相比，酶法要求的酸碱度、温度以及生物活化能等相对来说要低很多，催化条件温和。而且很多原料酶在整个催化过程结束之后经过还原等过程可以重新反复利用，大大的节约了成本，提高了收率。 选择培养基基中各种种营养成成分的最最佳配比比会直接接影响到到菌种的的代谢产产物以及及代谢周周期，从从而影响响了产物物的产量量。如果培培养基配配比得当当可以使使培养菌菌种得到到最好的的发育，得得到产量量和质量量最好的的菌种产产物，也也可以使使产量很很大程度度上的提提高。培培养基以以及培养养的条件件对于菌菌种的生生长以及及代谢和和菌种体体内的平平衡及稳稳定性有有着至关关重要的的影响。LXQ-889菌株

36、株在摇瓶瓶发酵772h的的条件之之下，每每L的产量量能达到到79gg左右。发发酵条件件优化之之后得到到的培养养基配方方配比如如下：葡葡萄糖225、(NHH4)22SO4 5、玉玉米浆335、KH2PO4 1.0、MgSSO47H2O 00.5、CaCCO3 15。种种子最佳佳培养条条件：ppH7.0，装装液量225 mmL2500 mLL三角瓶瓶。效果果最好的的培养基基：葡萄萄糖1770、(NHH4)22SO4 555、玉米米浆188.6、KH2PO41.22、MgSSO47H2O 00.6、CaCCO3 455，L-苏氨氨酸400(g/l)2.4种子子培养如果不采用用种子培培养即直直接采用用

37、孢子悬悬浮液接接种至发发酵罐。 采用种子培养则先将孢子接入种子罐中进行培养然后接入发酵罐。 种子培养的的过程中中，黄色色短杆菌菌会发芽芽。 种子培养基基成分如如下：水水解糖22. 55 % 蜜糖2 . 00 % CCO（NH2）2 0 . 33 5 %KHH2PO4 0 . 1 . % 硫酸酸镁 00 . 0 66 % 玉 米 浆0 . 5 % 1 . 00 %泡泡敌 00 . 0 66 %硫硫 酸 锰 0 . 22 m g / 1 0 00 m l硫 酸 亚 铁0 . 2 m gg / 1 00 0 m ll。种子培培养的好好处和优优势如下下： 1， 使发发酵周期期有效缩缩短，一一般可以以缩

38、短220-330h，从从而提高高了发酵酵的效率率，增大大了收益益的周期期 。虽然然增设了了种子罐罐，但包括括种子罐罐在内的的总罐容容量较小小，节省设设备投资资。 2，种子生生长的质质量很容容易把握握 。直接接接种孢孢子到生生产罐中中时，相相当于在在生产罐罐 中进行行种子培培养 。由于于受发酵酵条件的的制约，生生产罐中中的营养养物，如如氮源，磷磷源等 。由于其其中的用用量不能能超过限限制，所所以在其其中的生生长和发发育进度度一直比比较缓慢慢。而在在种子罐罐中可以以添适量量营养物物，以促进进种子快快 速 发育 并提 高 其产酸酸能 力 。事实证证明可以以达到这这种效果果 。 3，可以有有效的防防止

39、受到到污染。独独立的种种子培养养车间比比发酵车车间小的的多，环境卫卫生易于于控制。在在种子罐罐中单独独培养时时，接入孢孢子的密密度约是是直接接接入产罐罐的1 0倍。快速发育的的种子使使得感染染的概率率大大降降低 。而且且生产罐罐接入菌菌丝球以以后很快快进入产产酸阶段段受 感染的的可能性性小的多多 。另外外如 果出现现菌种退退化或者者在 孢 子扩 大培养养阶段出出现染菌菌也能在在种子培培养时提提早发现现以便即即时采取取措施。即时倒倒罐种子子罐的损损失也只只有生产产罐的110 % 。 4，总能耗耗降低 。因为为种子单单独培养养时通气气搅拌的的动力消消耗远低低于在生生产罐中中培养。此此外由于于受杂菌

40、菌感染的的可能性性大大降降低从 而生产产培养基基的灭菌菌强度要要求较低低节省能能耗也避避免了高高强度灭灭菌带来来的一 些不良良后果 。 2.5工艺艺流程的的选择 在在东北乃乃至全中中国的赖赖氨酸生生产厂家家中，首首选的原原料为玉玉米淀粉粉。大致致工艺流流程如下下：玉米米原料经经过筛选选、浸泡泡和粉碎碎，进行行水解和和糖化，然然后加入入种子进进行发酵酵，经过过调解酸酸碱PHH，再经经过蒸发发结晶和和提纯、分分离等过过程，得得到成品品。工艺的选择择：选择原则：原料物美价价廉，易易得产品质量高高原料。辅助助原料，佛佛你功力力消耗低低技术成熟可可靠，生生产控制制稳定，易易于操作作对环境影响响小高效的经

41、济济效益回回报，带带动经济济发展 传统工艺之前的赖氨氨酸生产产工艺中中，大多多数情况况下是把把发酵之之后的发发酵液加加入酸液液进行调调和，然然后进行行提取，之之后再加加入氨水水调节酸酸碱度之之后进行行蒸发和和浓缩提提纯，最最后进行行结晶析析出，最最后得到到产品。流程图如下下：图 2-33工艺流程程图 新工艺艺166-200： 发发酵液投投入生产产之后采采用超滤滤系统进进行处理理，可以以得到非非常可观观的收率率，在整整个发酵酵过程中中得到的的附加蛋蛋白可以以被提取取出来，进进行副产产物的加加工与利利用。而而且超滤滤系统可可以最小小程度上上减少废废水的排排放，从从而最大大程度上上的利用用废水，既既

42、安全又又环保。特特点：（1） 无无需对滤滤液进行行任何的的预处理理，从而而加快了了整个工工艺的进进程，节节约了人人力等各各个方面面的成本本。过滤滤收率可可达988-999%。（2） 增增加了树树脂的使使用次数数，减少少了蛋白白的吸附附，从侧侧面上降降低了连连续生产产的成本本。（3） 本本系统可可以很大大程度上上的减少少悬浮物物对于生生产工艺艺的影响响，加速速生产流流程，省省略了了了反复冲冲洗的步步骤、（4）纳滤滤可以节节约项目目的开支支和成本本。部分分工艺采采用和闭闭合的处处理，即即回收部部分原料料用液，经经过处理理和加工工后，再再次投入入到生产产当中去去。（5） 本本工艺所所选用的的纳滤系系

43、统处理理废水的的工艺很很先进，并并对相关关的原料料进行回回收，进进行二次次加工和和利用，对对原料的的利用率率达到了了最大化化。（6）本设设计所选选择的这这个系统统稳定性性好，可可以根据据需求的的量进行行膜数量量的改变变和切换换，并可可以进行行清洗和和维修等等，所以以并不需需要很大大的投入入在整个个系统上上维修及及清洗方方便，投投入很小小。工艺流程图图如下：发酵液母液循环利用硫酸铵肥料纳滤浓缩废液上柱废液分离结晶再浓缩活性炭脱色干燥做饲料菌体蛋白氨水连续离交Ultra-flo纳滤 发酵液母液循环利用硫酸铵肥料纳滤浓缩废液上柱废液分离结晶再浓缩活性炭脱色干燥做饲料菌体蛋白氨水连续离交Ultra-f

44、lo纳滤无菌发 结酵 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培养养基的配配制(%)表2-1 种子培培养基配配方表 （g/LL）葡萄糖25硫胺5玉米浆35KH2POO41硫酸镁0.5碳酸钙15发酵培养基基(g/L)配方表表葡萄糖170硫酸铵55玉米浆18.6KH2POO41.2硫酸镁0.6L-苏氨酸酸40碳酸钙45接种量2%2.7具体体操作斜面培养 种子子培养 发酵酵罐（1）斜面面培养 L-赖氨氨酸斜面面菌种培培养基:葡萄糖糖5 ,牛肉膏膏10 ,蛋白白胨100 ,NNaCll 5 ,琼脂脂25 ,pHH 7.0 （g/ll）（2）种子子培养基基:葡萄糖糖25 , (NH

45、44)2SO45 ,玉米浆浆35 , KKH2PO4 1 , MgSSO47H2O 0.5 ，CaCCO315，pH 7.00（3）发酵酵培养基基:葡萄糖糖170 , (NHH4)22SO4 55,玉米浆浆18.6 , KH2PO4 1 .22，MgSSO47H2O 0.66 ，L-苏氨氨酸400，CaCCO3 455 , pH 7.00第三章 物物料和热热量衡算算3.1 生生产指标标表3-1 生产指指标指标名称指标数单位生产规模年工作日产品日产量量发酵周期一周期产量量提纯收率（自自发酵液液计算）倒罐率质量纯度提取率糖酸转化率率产品纯度 150，0000300500962，0000，00008

46、00.1998047.897t/adt/dhkg%T=发酵时时间+间歇时时间=772+224=96(h)=4(dd)周期数=3300/4=775(个)以下以一周周期为例例，计算算生产 L-赖氨酸耗用用的原料及及其他物物料的量量211-255。3.2物料料衡算发酵液量V1=200000000（1700477.880%99）3310880.00m3式中： 1170发酵酵培养基基中糖的的含量kkg/mm3 447.88糖糖转化成成酸的比比率 880%提取率率 999除去倒倒罐率后后发酵成成功率配置发酵液液需求的的糖 纯糖汁m11= V1170=522836605.2kgg种子液量 V2=2%V1=6

47、211.6 m3种子培养液液需求的的糖量 m2=255V22=155540kkg式中:255二级种种液含糖糖量(kkg/ m3)一个周期内内L-赖氨氨酸需总总糖量 m= m11+ m2=529991445.22kg耗用淀粉的的原料量量 理论上1000kgg淀粉转转化生成成葡萄糖糖量为1111kkg故理理论上耗耗用淀粉粉量为: m淀粉=5529991455.2/(800%995%1111%)=628115855.1kkg式中: 880%纯淀粉粉的含量量95%淀淀粉转化化率培养基所需需要硫酸酸铵用量量发酵培养基基耗硫酸酸铵量为为 555V1=55310080.0=1177094400.0kgg二级

48、种子硫硫酸铵所所需要的的量二级种子液液耗硫酸酸铵量为为 5V2=31008kgg玉米浆耗用用量 二级种子液液耗玉米米浆量为为 355V2=217756kkg发酵培养基基耗玉米米浆量为为 118.66V1=57880888kg共耗 144.499+3855.211=59998444.0kkg需要磷酸二二氢钾的的用量 种子液需要要磷酸二二氢钾量量为 1VV2=6211.6kkg发酵培养基基需要磷磷酸二氢氢钾量为为 1.22V1=372296kkg共耗379917.6kgg硫酸镁耗用用量 m硫酸镁=0.55V22+0.66V1=159912.96kkg碳酸钙用量量 二级种子液液耗碳酸酸钙量为为 15

49、5V2=93224kgg发酵培养基基耗碳酸酸钙量为为 455V1=139986000kgg共耗 14491884kgg所需要的LL-苏氨氨酸钠量量 m L-苏苏氨酸=40V1=124432000.00kg3.3物料料衡算总总量(1) 发发酵液量量 mm147.8%99.9%=252230337.77kg(2) 实实际生产产的量 3100808.66%80%99%=21116.9kgg表3-2物物料衡算算结果:物料名称生产一周期期L-赖氨酸物料料量/kkg生产一年LL-赖氨酸物料料量/kkg发酵液量310800 m323310000mm3二级种子液液量621.66 m3466200 m3发酵用糖

50、52836605.239627703990二级种子液液用糖1554001206229255糖液总量52991145.239743358990淀粉62815585.247111188990种子硫酸铵铵31082331000发酵硫酸铵铵117099400087820050000玉米浆59984444498883000磷酸二氢钾钾379177.628438820硫酸镁159122.61193.4455碳酸钙14918841118888000L-苏氨酸酸124322009324000000L-赖氨酸酸2116.91.511083.4热量量衡算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、热估估计升温温过程所所需的蒸蒸汽量DD1: D1=GCC (tt2-tt1) (1+)/ (ii-t22C)式中: G液体量量（培养养基），kg C培培养基料料液比热热容,千焦/(千克摄氏度度) t2加热到到的料液液温度,摄氏度度t1加热热开始的的料液温温度,Ci蒸汽热热焓,KJ/kg加热过过程中热热损失而而增加的的蒸汽消消耗量55%10%,这里里取100%D1升温温过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) 发发酵罐实实罐灭菌菌保温时时的蒸汽汽量D22保温时蒸汽汽消耗量量D2与操操作有很很大关系系,比较难难计算.一般按按直接蒸蒸汽加热热时消耗耗量的330%-50%来估算算, 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) 发发酵罐灭灭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) 种种子罐灭灭菌所需需要的蒸蒸汽量所以根据种种子罐的的接种量量为2%估算蒸汽消消耗量为为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总 D周期期总=DD周期+DD0周期期=88005(tt) D年总总=D年+ DD0年=66003755 (tt)3.4.22需要的的冷却水水的用量量已知发酵培培养基需需要从1121降到300所需放放出的热热量为Q=CM (t11-t22)=33108801100004.18(1221-330) =1.1810110 (kJ)C比热容容M培养基基的质量量

54、t1,t22培养养基冷却却前后的的温度则冷却水需需吸收的的热量也也为Q，需要冷冷却用水水的量为为M=Q/C（t2-t11） =1.118110100/4.18(100-5) =5.664x1108 (kkg) =5.664x1105 (tt)M冷却却水的质质量表3-3 能能量衡算算结果列列表总计计:生产一周期期赖氨酸酸所需能能量生产一年赖赖氨酸所所需能量量蒸汽/(tt) 888055 6603775冷却水/(t)5.64xx10554.23xx1077第四章 设设备选型型4.1 设设备设计计与选型型的原则则设备设计选选型是否否正确恰恰当，对对投资建建厂和工工厂投产产后的运运行维修修、工人人的劳

55、动动强度、产产品的之之都会有有很大的的影响，其其重要性性是显而而易见的的。从设备的设设计选型型情况，可可以反映映出所设设计工厂厂的先进进性和生生产的可可靠性。因因此在设设备的工工艺设计计和选型型时应考考虑一下下原则：（1） 保证工工艺过程程实施的的安全可可靠（包包括设备备材质对对产品质质量的安安全可靠靠；设备备材质强强度的耐耐温、耐耐压、耐耐腐蚀的的安全可可靠；生生产过程程清洗、消消毒的可可靠性等等）。（2）经济上合理，技术上先进。（3）投资省，好材料少，加工方便，采购容易。（4）运行费用低，水电煤气消耗少。（5）操作清洗方便，耐用易维修，备品配件供应可靠，减轻工人的劳动强度，实施机械化和自动

56、化方便。（6）结构紧凑，尽量采用经过实践考研证明确实性能优良的设备。（7）考虑生产波动与设备平衡，留有一定的余量。（8）考虑设备故障及检修的费用。 4.2 发酵罐罐的选择择26每每个生产产周期：发酵液体积积为3110800立方米米，种子液液体积为为6211.6立立方米料液总体积积为3117011.6 立方米米，装料系系数为880%317011.6/80%=3996277 m3我们取用体体积为2200立立方米的的发酵罐罐，发酵罐的体体积按照照如下公公式计算算：V=V筒+2VV封=0.7855D2x1.9D+3.114D33需要发酵罐罐的个数数：N=v/vv。（=0.8）总总罐数=V0/（Vx22

57、4）=3117011.6/（2000 x244）=666.044（个），取取67个， 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种子子罐的选选择每个周期的的种子液液为6221.66 m3，装料系系数为880%621.66/800%=7777 m3取体积为1100立立方米的的种子罐罐8个，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搅拌拌器的选选择机械搅拌通通风

58、发酵酵罐的搅搅拌涡轮轮有三种种形式，可可根据发发酵特点点、基质质及菌体体特性选选用。由由于头孢孢菌素CC发酵过过程有中中间补料料操作，对对混合要要求较高高，因此此选用六六弯叶涡涡轮搅拌拌器。这种搅拌器器的各部部分尺寸寸与罐径径D有如下的关关系，且且h：b：di：d=44:5:13:20，r=ddi/2，计计算结果果：搅拌器叶径径：Di=d=DD/3=4.66/3=1.553(mm)叶宽：h=0.22Di=0.21.553=0.331 (m)弧长：l=0.3375DDi=0.37551.553=00.577(m)底距：C=D/33=6.58/3=11.533(m) 图5-11 六弯叶叶搅拌器器盘

59、径：dii=0.75DDi=0.751.553=1.115(mm) 叶弦长：bb=0.25DDi=0.251.553=0.338(mm) 弯叶板厚：=20(mmm) 发酵罐装有有两组搅搅拌器，两两组搅拌拌器的间间距S约为搅搅拌器直直径的33倍，即即S=33Di=4.559(mm)。4.5贮罐罐计算V=317701.6/22=1558500.8 m3取=0.775=158550.88/0.75=211134.4m33选取用于贮贮存的发发酵罐为为1800立方米米。需要个数VV。/1880=1117.4，取取整1118个.4.6主要要设备表4-1 主要要设备设备名称数量规格种子罐8100m33发酵罐

60、67200m33 贮罐118180m33Ultraa-fllo 11/纳滤装置2HL80440F 第五章 车车间布置置 5.1 车车间布置置设计的的原则与与要求一个设计符符合标准准的车间间需要遵遵循以下下标准：技术合合理、投投资最小小化、空空间利用用率最大大化。为为了达到到这个标标准，需需要根据据以下规规则：1.满足生生产工艺艺的要求求 车间布布置必需需按照流流程的流流向顺序序依次进进行设备备的排列列，以保保持物料料顺畅的的向前运运送，按按顺序进进行加工工处理，保保证水平平方向和和垂直方方向的连连续性。不不使物料料和产品品有交叉叉和往复复的运动动。尽可可能利用用工艺位位差、对对于有位位差的设设