年產(chǎn)2萬噸L-賴氨酸的設(shè)計(共35頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上年產(chǎn)2萬噸L-賴氨酸生產(chǎn)線的工藝設(shè)計學(xué) 院 ： 化學(xué)與生物工程學(xué)院 專 業(yè) ： 生物工程 班 級 ： 生物工程091 學(xué) 生 ： 高榮霞 學(xué) 號 ： 指導(dǎo)教師 ： 康小虎 二一二年七月十七日目錄1前言.11.1賴氨酸的產(chǎn)品特性. .41.2賴氨酸的研究現(xiàn)狀.62產(chǎn)品開發(fā)的意義.72.1賴氨酸的作用及研究的意義.92.2賴氨酸研究中存在的問題 103工藝流程圖.113.1原料預(yù)處理.123.2種子培養(yǎng)133.3微生物發(fā)酵.164工藝計算.295主要設(shè)備及流程圖.311 前言1.1賴氨酸的產(chǎn)品特性賴氨酸（L-Lysine）：名稱2，6-二氨基己酸，分子式為C6H4N2O2

2、, 相對分子質(zhì)量：146.19。純品為白色針狀結(jié)晶，無味或稍帶特殊臭味，易溶于水，溶液的PH值為5.06.0，難溶于有機(jī)溶液，有旋光性，熔點(diǎn)263264C.賴氨酸難于結(jié)晶，市售商品通常為98%的L-賴氨酸鹽酸鹽。具有旋光性。由于游離的L-賴氨酸極易潮解，因具有氨基酸而易發(fā)黃變質(zhì)，并具有刺激性腥味，難于長期保存。因此，一般商品都是L-賴氨酸鹽酸鹽。賴氨酸鹽酸通常較穩(wěn)定，高溫下易結(jié)塊，相對濕度60%以下穩(wěn)定，60%以上則生成二水合物，與維生素C和維生素K并存則著色。堿性條件及直接在還原糖存在加熱則分解，易溶于水，水溶液呈中性至微酸性，與磷酸、鹽酸、氫氧化鈉、離子交換樹脂等一起加熱，能起到外消旋作用

3、。賴氨酸是人和動物自身不能合成的一種氨基酸，必須從外界攝取，而植物中所含的各種賴氨酸很少，被稱為植物中的第一限制性氨基酸。1960年日本的木下祝郎等用紫外線照射谷氨酸柞桿菌得到一株營養(yǎng)缺陷型變異株，從此開始了發(fā)酵法工業(yè)生產(chǎn)商品賴氨酸。世界上生產(chǎn)的主要方法有微生物發(fā)酵法、化學(xué)酶法、提取法和合成法四種。其中最重要的是化學(xué)酶法和微生物發(fā)酵法。其具體操作過程如下：（1）二步發(fā)酵法（又稱前體添加法）:50年代初開發(fā)的二步發(fā)酵法以賴氨酸的前體為原料，借助微生物生產(chǎn)的酶（二氨基庚二酸脫羧酶），使其脫羧后轉(zhuǎn)變?yōu)橘嚢彼帷Ｓ捎诙被嵋彩怯冒l(fā)酵法生產(chǎn)的，所以稱二步發(fā)酵法。70年代后，日本采用固定化二氨基庚二酸

4、脫羧酶或含此酶的菌體,使內(nèi)消旋2，6-二氨基庚二酸脫羧連續(xù)生產(chǎn)賴氨酸，改進(jìn)了這一工藝。盡管這樣，該工藝仍較復(fù)雜，現(xiàn)已被直接發(fā)酵法取代。 （2）直接發(fā)酵法：廣泛采用的賴氨酸生產(chǎn)法。常用的原料為或甜菜制糖后的廢糖蜜、淀粉水解液等廉價糖質(zhì)原料。此外，醋酸、乙醇等也是可供選用的原料。直接發(fā)酵法生產(chǎn)賴氨酸的主要微生物有谷氨酸棒狀桿菌、黃色短桿菌、乳糖發(fā)酵短桿菌的突變株等 3種。這種方法是在50年代后期開發(fā)的。70年代以來，由于育種技術(shù)的進(jìn)展，選育出一些具有多重遺傳標(biāo)記的突變株，使工藝日趨成熟，賴氨酸的產(chǎn)量也得到成倍增長。工業(yè)生產(chǎn)中最高產(chǎn)酸率已提高到每升發(fā)酵液100120g,提取率達(dá)到8090%左右。（3

5、）酶法:主要用生產(chǎn)尼龍原料己內(nèi)酰胺時生成的大量副產(chǎn)物環(huán)己烯為起始原料，用化學(xué)方法合成 DL-氨基己內(nèi)酰胺，然后以此作為酶反應(yīng)的底物，經(jīng)羅倫氏隱球生產(chǎn)的L-氨基己內(nèi)酰胺水解酶，和從奧巴無色桿菌菌體中分離到的-氨基己內(nèi)酰胺外消旋酶共同作用，轉(zhuǎn)變?yōu)長-賴氨酸。該工藝由于反應(yīng)速度快，原料便宜，產(chǎn)酸率高，已投入工業(yè)生產(chǎn)。 其中飼料中添加的賴氨酸有兩種，即L賴氨酸和DL賴氨酸。因動物只能利用L賴氨酸，故主要為L賴氨酸產(chǎn)品，DL賴氨酸產(chǎn)品應(yīng)標(biāo)明L 賴氨酸含量保證值。作為商品的飼用級賴氨酸通常是純度為98.5以上的L賴氨酸鹽酸鹽， 相當(dāng)于含賴氨酸（有效成分）78.8以上，為白色一淡黃色顆粒狀粉末，稍有異味，易

6、溶于水。90以上的L賴氨酸是以糖蜜為原料發(fā)酵生產(chǎn)的產(chǎn)品。此外， 日本、美國、德國等國已利用化學(xué)合成的2氨基己內(nèi)酰胺作原料， 通過微生物酶消旋和水解生產(chǎn)L賴氨酸。在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來的-多聚賴氨酸，被譽(yù)為“營養(yǎng)型防腐劑”。 -多聚賴氨酸是目前天然防腐劑中具有優(yōu)良防腐性能的微生物類食品防腐劑。它是由2530賴氨酸殘基聚合而成，具有強(qiáng)烈的抑菌能力，可以作為防腐劑用于食品的保鮮。 -多聚賴氨酸抑菌譜廣，在酸性和微酸性環(huán)境中對革蘭氏陽性菌、革蘭氏陰性菌、酵母菌、霉菌均有一定的抑菌效果，-多聚賴氨酸對其他天然防腐劑不易抑制的革蘭氏陰性的大腸桿菌、沙門氏菌抑菌效果非常好，而且其對耐熱性芽孢桿菌和一些病毒也有抑

7、制作用。1.2賴氨酸的發(fā)展情況（1）國外賴氨酸生產(chǎn)狀況目前，世界上賴氨酸的總生產(chǎn)能力約60萬t/年，產(chǎn)量約38-41萬t/年。美國ADM公司是目前世界上最大的賴氨酸生產(chǎn)企業(yè)，現(xiàn)有生產(chǎn)能力15.89萬t/年，占世界市場的40%以上。日本味之素Ajinomoto CO.公司，現(xiàn)有6套生產(chǎn)裝置，分別建在美國、法國、中國、泰國、意大利和巴西，總生產(chǎn)能力9.08萬t/年 。日本協(xié)和發(fā)酵Kyowa Hakko Kogyo CO.公司現(xiàn)有4套裝置分別建在美國、墨西哥、匈牙利和日本，總能力約6萬t/年該公司計劃將其賴氨酸生產(chǎn)能力擴(kuò)大到10萬t/年，爭取將賴氨酸的市場份額增長到30%以上。為此目的，該公司一方面

8、積極擴(kuò)大其在美國、墨西哥、匈牙利以及亞洲現(xiàn)有賴氨酸裝置的能力，另一方面計劃在亞洲開辟新的生產(chǎn)點(diǎn) 。美國Cargill公司和德國Degussa公司合作，在美國的Blair建成7.5萬t/年的（含60%賴氨酸硫酸鹽）生產(chǎn)裝置德國BASF公司于1998年5月將韓國Daesong賴氨酸廠收購，將該公司原有的9萬t/年的能力提高到了12萬t/年。印尼Chiel糖業(yè)公司是韓國第一糖廠投資建設(shè)的賴氨酸生產(chǎn)企業(yè)，其生產(chǎn)能力已經(jīng)擴(kuò)充2萬t/年-4萬t/年，現(xiàn)已達(dá)到8萬t/年。德Chema公司在烏克蘭建成的生產(chǎn)裝置，Degussa在斯洛伐克建設(shè)的Fermas生產(chǎn)廠等，總能力也達(dá)到1萬t/年。（2）國內(nèi)賴氨酸生產(chǎn)狀

9、況我國賴氨酸工業(yè)起步較晚，80年代初國內(nèi)有十幾家生產(chǎn)廠，但產(chǎn)能均很小，大的也不超過數(shù)百t/年。經(jīng)過20多年的發(fā)展，通過與國外公司的合作及技術(shù)、裝備的引進(jìn)，某些企業(yè)的生產(chǎn)也初具規(guī)模。目前,我國較大的賴氨酸生產(chǎn)企業(yè)有5家以上，能力已達(dá)6.5萬t/年。但受國外賴氨酸進(jìn)口的沖擊，產(chǎn)量不足4萬t/年。隨著國內(nèi)畜牧養(yǎng)殖業(yè)和飼料工業(yè)的蓬勃發(fā)展，國內(nèi)賴氨酸市場需求量快速增長，進(jìn)口數(shù)量逐年增加，見表1：表1 近幾年我國賴氨酸、酯及鹽出口情況年份進(jìn)口量（萬噸）出口量(萬噸)需求量（萬噸）20004.480.1577.0720017.360.7828.020028.140.97311.020038.700.8911

10、3.220048.930.98214.7由于國內(nèi)氨基酸仍有較大的缺口，因此，許多已經(jīng)掌握賴氨酸生產(chǎn)技術(shù)的企業(yè)紛紛準(zhǔn)備擴(kuò)大生產(chǎn)能力。長春大成實(shí)業(yè)集團(tuán)公司擬再新增5萬t/年生產(chǎn)能力：川化味之素有限公司擬再新增1.5萬t/年生產(chǎn)能力。安徽豐原生化股份有限公司擬再新增2.5萬t/年生產(chǎn)能力。安徽宿州百倫生物有限公司擬建生產(chǎn)規(guī)模0.5萬t/年。東方希望集團(tuán)計劃在內(nèi)蒙古包頭建設(shè)2萬t/年賴氨酸生產(chǎn)裝置。福建泉州大泉賴氨酸有限公司計劃與山東葵華集團(tuán)公司合作建設(shè)2萬t/年賴氨酸生產(chǎn)裝置。山東巨能電力金玉米開發(fā)有限公司計劃建設(shè)2萬t/年賴氨酸的生產(chǎn)裝置。這些裝置建成投產(chǎn)后，我國賴氨酸生產(chǎn)能力將達(dá)到27.6萬t/

11、年。由寧夏伊品集團(tuán)投資1.7億元興建的西北最大的賴氨酸生產(chǎn)線于2004年10月在銀川市建成投產(chǎn)，躋身于我國大型賴氨酸生產(chǎn)基地的行列。2 產(chǎn)品開發(fā)的意義2.1賴氨酸的作用及研究的意義賴氨酸是人體需要的一種氨基酸，一種不可缺少的。人們知道，蛋白質(zhì)是構(gòu)成人體細(xì)胞的主要成份，食物中的蛋白質(zhì)進(jìn)入人體后經(jīng)過消化先分解成氨基酸，然后人體又利用這些氨基酸再合成新的人體蛋白質(zhì)，如免疫抗體、消化酶、血漿蛋白、生長激素等都是合成后的人體蛋白質(zhì)。在合成蛋白質(zhì)的各種氨基酸中，L-賴氨酸是最重要的一種，少了它，其它氨基酸就受到限制或得不到利用，科學(xué)家稱它為人體第一必需氨基酸。身體中的賴氨酸還有其他一些作用。除了幫助吸收鈣

12、以外，它還和其他營養(yǎng)一起形成膠原蛋白。膠原蛋白在結(jié)締組織，骨骼，肌肉，肌腱和關(guān)節(jié)軟骨中扮演了重要角色。近年來，科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)，L-賴氨酸是控制人體生長的重要物質(zhì)抑長素 (Somatotation,ss) 中最重要的也是最必需的成份，對人的中樞神經(jīng)和周圍神經(jīng)系統(tǒng)都起著重要作用。人體不能自身合成L-賴氨酸，必須從食物中吸取賴氨酸是幫助其它營養(yǎng)物質(zhì)被人體充分吸收和利用的關(guān)鍵物質(zhì)，人體只有補(bǔ)充了足夠的L-賴氨酸才能提高食物蛋白質(zhì)的吸收和利用，達(dá)到均衡營養(yǎng)，促進(jìn)生長發(fā)育。其作用有： l 提高智力、促進(jìn)生長、增強(qiáng)體質(zhì)。 l 增進(jìn)食欲、改善營養(yǎng)不良狀況。 l 改善失眠，提高。 l 幫助產(chǎn)生抗體、激素和酶，提高

13、免疫力、增加血色素。 l 幫助的吸收，治療防止 l 降低血中甘油三酯的水平，預(yù)防心腦血管疾病的產(chǎn)生。 缺乏賴氨酸的癥狀包括疲勞，虛弱，惡心，嘔吐，頭暈，沒有食欲，發(fā)育遲緩，貧血等?？梢栽卺t(yī)療專業(yè)人員建議下采取賴氨酸營養(yǎng)補(bǔ)品。賴氨酸每日的建議攝入量是兒童每磅體重10毫克，成年人每天在3000-9000毫克之間。 已經(jīng)證明它對一些特定疾病是有益的。已知賴氨酸的功效包括治療單純皰疹病毒和帶狀皰疹引起的唇皰疹。攝入賴氨酸可以大大縮短治愈的時間。研究已經(jīng)表明，它具有改善免疫系統(tǒng)，抵制單純皰疹和帶狀皰疹病毒的功效。 一些研究還表明，賴氨酸的功效還可能包括防止骨質(zhì)流失（可造成骨質(zhì)疏松癥），因?yàn)樗軌驇椭眢w

14、組織吸收鈣。結(jié)合其他氨基酸可以促進(jìn)骨骼活力，并通過增加女性膠原蛋白預(yù)防骨質(zhì)疏松癥。增加膠原蛋白可以促進(jìn)骨骼和結(jié)締組織更強(qiáng)大和更柔韌。 賴氨酸與某些非甾體抗炎藥結(jié)合，能夠成功的治療與經(jīng)前綜合癥和月經(jīng)初潮相關(guān)的偏頭痛和腹部絞痛。盡管還需要進(jìn)一步的研究獲得更確切的答案，但是賴氨酸改善這些問題的可能性令研究人員非常興奮。研究還顯示，賴氨酸與某些非甾體抗炎藥結(jié)合，能夠成功治療與經(jīng)前綜合癥和月經(jīng)初潮相關(guān)的偏頭痛和腹部絞痛。盡管還需要更進(jìn)一步的研究獲得更確切的答案，但是賴氨酸改善這些問題的可能性令研究人員非常興奮。 飲食缺乏賴氨酸的情況是比較罕見的。通常吃素的人發(fā)生率較高，一些運(yùn)動員如果沒有采取適當(dāng)?shù)娘嬍骋?/p>

15、會出現(xiàn)賴氨酸缺乏問題。蛋白質(zhì)攝入量低（如豆類植物，豌豆，小扁豆等）也可能導(dǎo)致賴氨酸不足。已經(jīng)證明這種氨基酸對一些特定疾病是有益的。已知賴氨酸的功效包括治療單純皰疹病毒和帶狀皰疹引起的唇皰疹。攝入賴氨酸可以大大縮短治愈時間。研究已經(jīng)表明，它具有改善免疫系統(tǒng)，抵制單純皰疹和帶狀皰疹病毒的功效2.2賴氨酸研究中存在的問題我國是世界上賴氨酸用量第一大國，第十個五年計劃末，我國賴氨酸年需求量將達(dá)到20萬噸。L-賴氨酸是玉米深加工的重要產(chǎn)品。產(chǎn)品的附加值高，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。但我國賴氨酸生產(chǎn)仍存在一些問題：（1）自動化程度不高。目前我國賴氨酸生產(chǎn)中，大部分操作是人工完成的，因此不能對一些控制因素（如糖耗、

16、pH、溫度）作出迅速反應(yīng)；另外，一些關(guān)鍵的儀表（如耐高溫的pH計、溶氧儀）、閥門等檢測儀器水平和設(shè)備水平也有待提高。賴氨酸生產(chǎn)是一項(xiàng)生物工程的高新技術(shù)，應(yīng)加強(qiáng)對賴氨酸發(fā)酵機(jī)理的理論研究，找出發(fā)酵中各影響因素關(guān)聯(lián)式，以便于用計算機(jī)控制生產(chǎn)，提高生產(chǎn)過程自動化程度。（2）能耗問題。國外生產(chǎn)1t賴氨酸需要標(biāo)準(zhǔn)煤8t，而我國需要15-20t，因此開發(fā)低能耗的濃縮裝置十分必要。（3）培育高產(chǎn)新品種、加強(qiáng)賴氨酸結(jié)晶最佳條件的研究也是當(dāng)前生產(chǎn)中亟需解決的問題；另外，合成法和酶法都較為經(jīng)濟(jì)，又便于大規(guī)模生產(chǎn)，應(yīng)加大研究開發(fā)的力度。賴氨酸是世界上僅次于味精的第二大氨基酸，目前全球賴氨酸的生產(chǎn)能力近60萬t。下列

17、各表分別列舉了近幾年國內(nèi)外賴氨酸的生產(chǎn)及消費(fèi)情況。表2 近幾年國內(nèi)賴氨酸需求量年分需求量增長量同比增長結(jié)轉(zhuǎn)200070732噸 2001噸+37253+52.6%2002噸 +25372+23.4%2003噸+15333+11.4%2004噸+33310 +22.4% 20000噸2005噸+43637 +23.9% 35000噸3 工藝流程圖不同原科的深層發(fā)酵工藝大同小異，主要差別在于前面的原料處理工藝，而在發(fā)酵工段的區(qū)別僅在于兩個方面，即是否采用種子培養(yǎng)和是否采用補(bǔ)料工藝。賴氨酸生產(chǎn)工藝流程圖：空氣 菌種 水 淀粉加壓 -淀粉酶 液化 冷卻 糖化酶 糖化 除水 玉米漿 過濾 交換柱脫鐵棉花

18、過濾 糖蜜 糖化液 濾渣 恢柱脫色 二級種子 無機(jī)鹽 配料 脫色液 補(bǔ)糖 連續(xù)滅菌 消泡劑 蒸發(fā)結(jié)晶 發(fā)酵 液氨 儲晶 等電點(diǎn) 分離 回收谷氨酸 分離 母液 賴氨酸 賴氨酸 母液 干燥 活性炭 中和 粉碎 脫色 賴氨酸 過濾 廢炭 過濾液3.1原料的預(yù)處理目前國內(nèi)外生產(chǎn)上采用淀粉加工葡萄糖的液化、糖化方法主要有：雙酶法、酶酸法、酸法、酸酶法等幾種。與傳統(tǒng)酸法水解淀粉相比，酶法具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：可在常溫常壓和溫和酸度下，高效地進(jìn)行催化反應(yīng)，簡化了設(shè)備，改善了勞動條件和降低了成本；酶催化所需的活化能極低，催化效率遠(yuǎn)比無機(jī)酸高，-淀粉酶與糖化酶共同作用于淀粉，得到的葡萄糖液DE值達(dá)98以上；酶水解具有

19、專一性，制得產(chǎn)品的純度高；酶本身是蛋白質(zhì)，無毒，對酸堿度極為敏感，故可簡單地采用調(diào)節(jié)酸堿度、改變反應(yīng)溫度或添加抑制劑等方法來控制反應(yīng)的進(jìn)行；酶的來源廣泛，許多動植物和微生物都可作為某些酶的原料；酶可以回收，重復(fù)利用。現(xiàn)在生產(chǎn)中大多使用此法。但是，普通的酶法制糖相對生產(chǎn)周期較長，糖液過濾困難。因此本生產(chǎn)以玉米淀粉乳為原料，采用雙酶法，使淀粉先經(jīng)液化、糖化而轉(zhuǎn)化為葡萄糖，然后再以糖類為發(fā)酵原料，日本多采用短桿菌誘發(fā)株為菌種，以通用的碳水化合物及其他營養(yǎng)素為培養(yǎng)基，經(jīng)過發(fā)酵、過濾、中和、精制、干燥而得成品，必要時進(jìn)行重結(jié)晶。3.2種子培養(yǎng)如果不采用種子培養(yǎng)，即直接采用孢子懸浮液接種至發(fā)酵罐。采用種子

20、培養(yǎng)，則先將孢子接入種子罐中進(jìn)行培養(yǎng)，然后接入發(fā)酵罐。種子培養(yǎng)的目的是使黃色短桿菌發(fā)芽二級種子培養(yǎng)基：水解糖2.5%，蜜糖2.0%，尿素0.35%，磷酸氫二鉀0.1.%，硫酸鎂0.06%，玉米漿0.5%1.0%，泡敵0.06%，硫酸錳0.2mg/100ml，硫酸亞鐵0.2mg/100ml采用種子培養(yǎng)工藝有下列優(yōu)點(diǎn)：l 縮短了發(fā)酵罐的發(fā)酵時間，一般可縮短30h左右，從而提高了設(shè)備利用率。l 種子培養(yǎng)的質(zhì)量易于控制。直接接種孢子到生產(chǎn)罐中時，相當(dāng)于在生產(chǎn)罐中進(jìn)行種子培養(yǎng)。由于受發(fā)酵條件的制約，生產(chǎn)罐中的營養(yǎng)物（如氮源，磷源等）不能過多，往往不能滿足孢子發(fā)芽和生長的需要，因此種子發(fā)育較慢。而在種子罐

21、中可以添加適量營養(yǎng)物，以促進(jìn)種子快速發(fā)育，并提高其產(chǎn)酸能力。事實(shí)證明可以達(dá)到這種效果。l 有利于防止雜菌污染。獨(dú)立的種子培養(yǎng)車間比發(fā)酵車間小的多，環(huán)境衛(wèi)生易于控制。在種子罐中單獨(dú)培養(yǎng)時，接入孢子的密度約是直接接入生產(chǎn)罐的10倍，加上種子發(fā)育快，受感染的可能性大大降低。而且，生產(chǎn)罐接入菌絲球以后，很快進(jìn)入產(chǎn)酸階段，受感染的可能性小的多。另外，如果出現(xiàn)菌種退化或者在孢子擴(kuò)大培養(yǎng)階段出現(xiàn)染菌，也能在種子培養(yǎng)時提早發(fā)現(xiàn)，以便即時采取措施。即時倒罐，種子罐的損失也只有生產(chǎn)罐的10%。l 總能耗降低。因?yàn)榉N子單獨(dú)培養(yǎng)時，通氣攪拌的動力消耗遠(yuǎn)低于在生產(chǎn)罐中培養(yǎng)。此外，由于受雜菌感染的可能性大大降低，從而生產(chǎn)

22、培養(yǎng)基的滅菌強(qiáng)度要求較低，節(jié)省能耗，也避免了高強(qiáng)度滅菌帶來的一些不良后果。3.3微生物發(fā)酵 發(fā)酵培養(yǎng)基：水解糖16.4%，蜜糖0.30%，硫酸鎂0.06%，氯化鉀0.08%，尿素4.0%，磷酸氫二鉀0.02.%，玉米漿0.20%，泡敵0.05%，硫酸錳0.2mg/100ml，硫酸亞鐵0.2mg/100ml，植物油0.10%，接種量2%。賴氨酸生產(chǎn)：（1）接種按種前必需對按種管道進(jìn)行滅菌，滅菌與大罐滅菌同時進(jìn)行。操作時，打開生產(chǎn)罐按種口通大氣的閥門，由種子罐閥門站或底部通入蒸汽，使蒸汽經(jīng)過種子罐出料管和按種管道通到大罐按種口，排入大氣，這樣約20min后，關(guān)小蒸汽，但仍保持少量出汽，直等到大罐內(nèi)

23、發(fā)酵按冷到35以下才關(guān)閉接種口通大氣的閥門，并關(guān)閉蒸汽閥。然后打開接種閥通發(fā)酵罐，關(guān)閉種子罐的閥門，并關(guān)閉蒸汽閥，用無菌空氣將種子培養(yǎng)液壓入發(fā)酵罐個，按種操作應(yīng)在半小時內(nèi)完成。如果種子顧的氣壓突然下降，則表示料液已經(jīng)排完，因?yàn)檫@時空氣直通到生產(chǎn)罐中，同的，控大罐中的壓力升高。接種后關(guān)閉接種閥，仍打開通大氣的閥門。種子罐與接種管道要及時清洗，排除殘余料液。接種操作時應(yīng)該注意種子罐的氣壓不要超過0.2MPa表壓，以防泄漏等事故發(fā)生，同時要注意生產(chǎn)罐培養(yǎng)基冷卻到預(yù)定溫度后，冷卻水仍在暢開，造成培養(yǎng)基冷卻過度。（2）控制 溫度控制 整個發(fā)酵過程控制32±1、34±1或35±

24、;1，具體根據(jù)菌種和實(shí)際情況制定，般采用自動控制。 罐壓控制 一般控制在表壓0.1MPa通風(fēng)系統(tǒng)壓力不足時，可降低罐壓，以維持適當(dāng)?shù)耐L(fēng)量。 風(fēng)量控制 50m3標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械攪拌發(fā)酵罐的參考通風(fēng)量如下： 018h：0.080.1 vvm 1830h：0.12 vvm 30h以后：0.15 vvm罐體積小于50m3時通風(fēng)量要適當(dāng)增大，大于50m3則要減小。通風(fēng)量還應(yīng)該根據(jù)發(fā)酵過程的產(chǎn)酸情況靈活掌握。加大風(fēng)量可使產(chǎn)酸速率加快，但菌體呼吸強(qiáng)度和雜酸生成量可能增加；減小風(fēng)量會降低產(chǎn)酸速率。 攪拌轉(zhuǎn)速 采用箭葉渦輪攪拌槳，轉(zhuǎn)速控制如下： 罐容積 5m3 150300rmin 2530m3 110120rmin

25、 50m3 90115rmin 80m3 90110rmin pH控制 糖化完成后可適當(dāng)加大風(fēng)量使發(fā)酵進(jìn)入旺盛產(chǎn)酸期。在產(chǎn)酸期內(nèi)控制風(fēng)量使產(chǎn)酸速率維持在23gh1，不得過快，以進(jìn)一步利用糖化作用和防止菌體過早衰老。 發(fā)酵過程監(jiān)測 發(fā)酵過程的上述參數(shù)可以通過儀表檢測，而酸度和殘被一般靠化學(xué)方法檢測。這兩項(xiàng)參數(shù)是撿驗(yàn)發(fā)酵過程好壞的目的指標(biāo)。接種后半小時測總糖一次，以后8h測殘?zhí)呛退岫纫淮?，最后?h測一次。 放罐條件 以酸度不再增加或殘?zhí)遣辉俳档蜑榉殴迼l件，正常發(fā)酵能達(dá)到頂定的產(chǎn)酸度和須定的殘?zhí)橇?，否則為不正常發(fā)酵。不正常發(fā)酵時該兩次指標(biāo)達(dá)不到，但只要不升酸或不降糖就要放罐。（3）賴氨酸提取發(fā)酵液

26、放罐后直接經(jīng)Ultra- flo超濾系統(tǒng)過濾，能使真正收率達(dá)到99%以上，濾渣中含有大量的蛋白質(zhì)及菌絲等營養(yǎng)物質(zhì)，烘干后作飼料，可進(jìn)行包裝銷售。整個工藝過程除了最終產(chǎn)品賴氨酸和副產(chǎn)品飼料、硫酸銨外，無多余廢水排放。    特點(diǎn)：    1） 酵液超濾過濾無須任何預(yù)處理，節(jié)約成本。菌渣可直接做飼料，完全消除廢液污染。濾液不含蛋白質(zhì)量高，保證連續(xù)離交進(jìn)料要求。過濾收率可達(dá)98-99%。    2） 由于減少了蛋白對樹脂的污染，可增加樹脂的吸附容量10%以上，并有效延長樹脂壽命。    3） 減少懸浮物在連續(xù)離交樹脂罐內(nèi)

27、的沉積，減少反沖次數(shù)，減少樹脂破碎。    4） 納濾低成本的預(yù)濃縮，降低能耗。部分無機(jī)鹽透過納濾膜，減少產(chǎn)品灰份。納濾透析水回用頂洗，閉路循環(huán)提高收率減低成本。（根據(jù)實(shí)踐表明納濾濃縮平均成本為20元/噸水）   5） 納濾廢水處理系統(tǒng)能將硫酸銨廢水處理成回用水，并且回收硫酸銨做肥料。膜系統(tǒng)適應(yīng)性強(qiáng)，能隨時跟上今后用戶對處理后的污水排放水質(zhì)進(jìn)一步提高的要求。    6） 本工藝膜系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，維修容易。膜系統(tǒng)可分性強(qiáng)，可根據(jù)料液流量大小隨時切換膜的運(yùn)行數(shù)量，其余可進(jìn)行清洗、保護(hù)或更換等操作，故膜系統(tǒng)無傳統(tǒng)工藝的每年大修要求，在4045左右用低壓

28、力大流量對膜進(jìn)行清洗，只需清洗一小時左右即能使膜通量恢復(fù)，而不用拆卸設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)全自動運(yùn)行與清洗。    7） 本工藝的占地面積大大縮小。由于膜設(shè)備都是由膜元件疊加起來的，使膜設(shè)備占地極小。膜系統(tǒng)為全封閉系統(tǒng)，無物料和氣體的泄漏，噪音小，并容易實(shí)現(xiàn)全自動化運(yùn)行。圖一：基本發(fā)酵過程示意圖4 工藝計算（主要對原料預(yù)處理車間進(jìn)行物料衡算）選定衡算基準(zhǔn)：以10000噸l-賴氨酸的生產(chǎn)為基準(zhǔn)。計算依據(jù)：全年按300天計算，發(fā)酵周期64hr，主要生產(chǎn)原料為玉米淀粉乳，設(shè)計生產(chǎn)技術(shù)提取總收率90%，玉米淀粉含淀粉86%，淀粉原料單耗2.12t/t。（一）物料平衡計算 A.生產(chǎn)過量總物料衡

29、算 1.總原料需求：t 每天產(chǎn)量：t （ 取整數(shù)為34t） 實(shí)際成品年產(chǎn)：t/a 每天投料量：t 2.總物料衡算 1000純淀粉理論上能生產(chǎn)100%賴氨酸的量為： 1000純淀粉實(shí)際上能生產(chǎn)的100%賴氨酸的量為： 1000工業(yè)淀粉（含量86%的玉米淀粉）產(chǎn)生100%賴氨酸的量為： 3.淀粉的單耗 生產(chǎn)1000100%賴氨酸理論上消耗純淀粉的量為： 生產(chǎn)1000100%賴氨酸理論上消耗工業(yè)淀粉的量為： 生產(chǎn)1000100%賴氨酸實(shí)際消耗純淀粉的量為： 生產(chǎn)1000100%賴氨酸實(shí)際消耗工業(yè)淀粉的量為： 4.總收率 淀粉利用率： 生產(chǎn)過程的總損失： 5.原料及中間體的計算 淀粉用量為：糖化液量純

30、糖量為： 換算成含量24%的糖液量為： 發(fā)酵液量的計算： 提取出來的賴氨酸的量為： 換算成含量90%的提取液為32.3t/d 賴氨酸廢液量（以排出的廢液含0.7g/100ml賴氨酸計算）： 表3：年產(chǎn)1萬噸賴氨酸生產(chǎn)工藝的總物料衡算結(jié)果項(xiàng)目以玉米淀粉為原料生產(chǎn)1萬噸100%賴氨酸（t/d)原料淀粉/t2124072.2224%糖液量/t82790281.590%的賴氨酸量/t950032.3100%賴氨酸量/t1000034排出含0.7%谷氨酸的廢液量/m3591B.淀粉制糖工藝的物料衡算1.淀粉漿量及加水量 賴氨酸生產(chǎn)過程中加水的比例為1：2.5，即1000的工業(yè)淀粉調(diào)漿時的加水量為2500

31、，由此制得的淀粉漿量為3500 淀粉漿中干物質(zhì)（淀粉）的濃度：2.液化用酶的量 淀粉液化用酶是-淀粉酶，其用量為淀粉漿的0.017%，即-淀粉酶的用量為：3.的加入量 由于-淀粉酶是一種金屬酶，能使-淀粉酶的活性大為提高，一般來說，的加入量是淀粉漿量的0.043%，那么量為：4.糖化酶的用量 糖化酶的用量是淀粉漿量的0.043%，即糖化酶量： 5.糖化液的量 淀粉經(jīng)-淀粉酶液化、糖化酶糖化后，制得的24%糖化液的量為： 24%的糖液的相對密度為1.09，那么糖化液的體積就為 6.加珍珠巖量和濾渣量 淀粉經(jīng)過液化、糖化后的糖化液過濾比較困難，需加入珍珠巖進(jìn)行助濾，加入量為糖化的0.15%，即而過

32、濾后的濾渣是含水70%的廢珍珠巖，濾渣量有表4：制糖工藝的物料衡算進(jìn)入糖化過程的物料離開糖化過程的物料項(xiàng)目物料比例/日投料量/項(xiàng)目物料比例/日投料量/工業(yè)淀粉100072220糖化液3898配料水2500濾渣19.51408液化酶0.6431.5108糖化酶1.5108珍珠巖5.85422 （二）熱量衡算選定衡算基準(zhǔn)：以10000噸l-賴氨酸的生產(chǎn)為基準(zhǔn)。1）淀粉液工序的熱量衡算A.液化加熱蒸量 淀粉液化時加熱需要消耗的蒸汽量（）可按下式計算： 式中，G為淀粉漿的重量，/h；C為淀粉漿的比熱容，kJ/(·k)；為淀粉漿的初始溫度，；為液化溫度，；I為加熱蒸汽的熱焓，2738kJ/0.

33、3Mpa，表壓）；為加熱蒸汽凝結(jié)水的熱焓，363K時377kJ/B.淀粉漿量G 根據(jù)物料衡算知，日投工業(yè)淀粉量為72.22t，24h連續(xù)液化，即每小時的處理量為，液化調(diào)漿時淀粉與水的比例關(guān)系為1：2.5，淀粉漿量就為，淀粉漿中淀粉的濃度為淀粉漿的比熱容C可按下式計算：kJ/(·k)式中為淀粉的比熱容，kJ/(·k)；為淀粉漿中淀粉的含量（濃度）；為水的比熱容，kJ/(·k)C.蒸汽用量 滅酶用的蒸汽量滅酶時需將液化液由90加熱至100，100時蒸汽的為419kJ/，那么滅酶用的蒸汽量滅酶過程一般要求在20min內(nèi)使液化液由90加熱至100，則蒸汽的高峰用量為 因此

34、，液化過程的平均用蒸汽量為，每日蒸汽平均用量為30.3t/d，而高峰時用氣量為D.液化液的冷卻水用量 液化、滅酶過程完成后，需將物料由100降溫至65，假設(shè)冷卻水的進(jìn)口溫度是20，出水溫度是58.7，那么需要的冷卻水用量即為： 每天的用水量為2）液化液糖化過程的熱量衡算 年產(chǎn)萬噸賴氨酸的工廠，按前面的計算，日產(chǎn)含糖24%的糖液281t，按相對密度1.09，其體積為，糖化操作的周期是30h，選用100的糖化罐，裝料75，生產(chǎn)上需要的糖化罐只數(shù)為：，取用5只罐按生產(chǎn)上的流程使用板式換熱器，使糖化液（經(jīng)滅菌后）由85降至60，用二次水冷卻，冷卻水的進(jìn)口溫度20，出口溫度為45，其平均用水量為： 生產(chǎn)

35、上一般要求在2h內(nèi)把75的糖液冷卻至40，其高峰用水量為：由于每天同時運(yùn)轉(zhuǎn)的糖化罐有，每天冷卻水用量是：（三）過程水的衡算 糖化工序用水量： （1）配料用水量：年產(chǎn)萬噸賴氨酸的生產(chǎn)工廠日投工業(yè)淀粉量為72.22t，配料時的加水比例是1：2.5，用水量就可以算出是，即7.5t/h (2)液化液冷卻水用量：前面已算出液化液冷卻水的用量是216.3t/d （3）糖化液冷卻水用量：前面已算得糖化液冷卻水用量是237.36t/d，高峰時用水量34.5t/h（3） 設(shè)備的選擇生產(chǎn)設(shè)備設(shè)備名稱規(guī)格、容積材質(zhì)臺數(shù)糖化罐100Q235-A/防腐5板式換熱器601Cr18Ni92動力蒸汽25t/h電力5400kw

36、冷凍機(jī)520kw8AS173空氣壓縮機(jī)60/minL5.5-60/43涼水塔300t/h2主要設(shè)備的選擇（發(fā)酵罐）A發(fā)酵罐個數(shù)：裝罐量為0.75， 每個罐產(chǎn)賴氨酸：200*0.75*0.9*0.13=17.55輔助時間為24h，發(fā)酵罐個數(shù)為（50/17.55）*96/24=11.39取12個罐則種子罐工作周期為36h，共需6個種子罐。單一設(shè)備結(jié)構(gòu)計算B發(fā)酵罐計算：（1）幾何計算：公稱容積為200m3的發(fā)酵罐上封頭容積為16.4 m3，總?cè)莘e為230 m3。取罐高與罐徑比為2：1則785d2*h=197（d=5.00m；h=10.00m）取罐內(nèi)壓p=0.5mpa，z=350mpa，n=2.7，=1，腐蝕裕度為c=0.4cm臂厚為 p*d/（2*z/n*-p）+c=1.4cm非標(biāo)設(shè)備計算：（2）封頭的確定罐內(nèi)徑為5000mm，封頭高為1300mm，封頭體積16.4m3，罐高10+2*1.3=12.6m（3）發(fā)酵罐總?cè)莘e：230m3（4）罐內(nèi)液層高度 h=1.3+（578.3/4-16.4）/（0.785*52）=7.83m（5）攪拌槳葉形式和尺寸選用6彎葉渦輪攪拌器攪拌器直徑：d=D/3=1.67m；攪拌器圓盤直徑2/3*d=1.11