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1、 .目 录摘 要VIAbstractVII第一章 绪论11.1赖氨酸简介11.2赖氨酸的性质11.3赖氨酸的发展现状21.4赖氨酸的作用及缺乏症21.5赖氨酸的生产方法21.4.1二步发酵法21.4.2直接发酵法31.6赖氨酸的提取与精制31.7电渗析的原理31.8生物工业下游技术的一般工艺过程4第二章 赖氨酸的生产工艺流程62.1赖氨酸生产工艺概述62.2赖氨酸生产工艺流程图62.3原料预处理及淀粉水解糖的制备62.3.1赖氨酸的发酵生产法62.3.2原料的预处理82.3.3淀粉水解糖的制备82.4种子扩大培养82.5赖氨酸发酵工艺条件控制92.6赖氨酸的提取102.7赖氨酸的精制10第三章
2、 工艺计算113.1物料衡算113.1.1工艺技术指标113.1.2赖氨酸发酵车间物料衡算123.1.3年产4000t赖氨酸厂发酵车间物料衡算结果汇总143.1.4年产4000t赖氨酸提取车间物料衡算163.2热量衡算173.2.1淀粉液化工序的热量衡算173.2.2液化液糖化过程的热量衡算183.2.3发酵车间热量衡算193.2.4赖氨酸溶液浓缩结晶过程的热量衡算213.2.5赖氨酸干燥过程的热量衡算233.2.6年产4000t赖氨酸厂热量衡算结果汇总243.3过程水的衡算253.3.1糖化工序用水量253.3.2连续灭菌工序的用水量253.3.3发酵工序的用水量263.3.4提取工序的用水
3、量263.3.5中和脱色工序的用水量263.3.6精制工序的用水量263.3.7动力工序的用水量263.3.8年产4000t赖氨酸水量衡算结果汇总263.4无菌空气消耗量的计算273.4.1无菌空气消耗量计算的方法和步骤273.4.2年产4000t赖氨酸厂无菌空气计算293.4.3年产4000t赖氨酸厂无菌空气衡算结果汇总30第四章 设备设计与选型314.1设备设计与选型的任务和原则314.1.1设备设计与选型的任务314.1.2设备设计与选型的原则314.1.3 专业设备设计与选型的依据314.1.4专业设备设计与选型的程序和内容324.2发酵罐的选型324.2.1发酵罐的选型及容积的确定3
4、24.2.2发酵罐个数的确定324.2.3主要尺寸设计334.2.4冷却面积的确定344.2.5搅拌器及搅拌轴功率的设计354.2.6设备结构的设计374.2.7设备材料的选择404.2.8发酵罐壁厚的计算404.2.9接管设计414.2.10支座的选择434.3 种子罐的选型434.3.1种子罐容积和数量的确定434.3.2冷却面积的计算434.3.3种子罐壁厚的计算444.3.4设备结构的工艺设计444.3.5支座的选择464.4糖化锅的选型464.4.1设备主要尺寸设计464.4.2设备材料的选择474.4.3糖化锅壁厚的计算474.4.4发酵车间主要设备参数一览表474.5消泡剂贮罐的
5、选型484.6空气过滤器的选型494.6.1发酵罐分过滤器494.6.2种子罐分过滤器504.7部分辅助设备的选型504.8电渗析装置的选型524.9年产4000t赖氨酸厂主要设备一览表53第五章 厂址选择与工厂总平面设计545.1厂址选择的重要性及原则545.2工厂总平面设计54第六章 清洁生产与三废处理576.1概述576.1.1清洁生产的定义576.1.2赖氨酸厂污染物的特点576.1.3赖氨酸厂的清洁生产586.2末端治理58第七章 公用工程概述607.1给排水工程607.2供热工程617.3供电工程61第八章 车间生产管理制度628.1生产管理概述628.2信息化生产管理628.3赖
6、氨酸厂车间管理制度63致 谢64参考文献65附 录67摘 要赖氨酸（即2,6二氨基己酸）于1889年首次从酪蛋白水解物中分离得到，是一种人体必需的氨基酸，人体和高等动物体内不能合成。赖氨酸又是谷类粮食中最缺乏的一种氨基酸，近年来广泛地应用于营养食品，饲料添加剂等方面。赖氨酸是人体必需氨基酸之一，能促进人体发育、增强免疫功能，并有提高中枢神经组织功能的作用。目前，赖氨酸主要靠发酵法进行工业生产。常用的发酵法有二步发酵法和直接发酵法。其中，直接发酵法是更加常用的发酵方法。整个设计内容包括了解赖氨酸生产中的原料预处理、发酵、提取部分的生产方法和生产流程。根据实际情况来选择发酵工段合适的生产流程，并对
7、流程中的原料进行物料衡算、热量衡算及设备的选型、整个发酵过程的环境保护问题等。最后，画出发酵工段的工艺流程图和平面布置图及发酵设备图。关键词：赖氨酸；工艺计算；设备选型；工艺流程；发酵AbstractLysine ( 2,6 - aminocaproic acid), firstly isolated in 1889 from a casein hydrolyzate, is an essential amino acids which the body and higher animals cant synthesize. Lysine is an amino acid that is mo
8、st lacking in cereal grain. Whats more, it is widely used in the nutritional aspects of food and feed additives in recent years. Lysine is one of the essential amino acids, which can promote human development, enhance immune function and improve central nervous system function. The industrial synthe
9、sis of lysine is mainly by fermenting now. There are two step fermentation method and direct fermentation. Among them, the direct fermentation method is more commonly used now. The whole design includes the understanding of raw material pretreatment of lysine production, fermentation, the methods of
10、 extraction. To choose the appropriate section of fermentation production process according to the actual situation, and the process of raw materials for mass balance, heat Selection accountancy and equipment, the entire fermentation process and other environmental issues. Finally, we should draw a
11、section of the fermentation process flow diagram and layout plan and fermentation equipment diagram. Keywords: lysine; process calculation; equipment selection; process; fermentationword资料word资料 .第一章 绪论1.1赖氨酸简介 L-赖氨酸(L-Lysine，本设计中所提到的赖氨酸都指L-赖氨酸)，化学式为H2N(CH2)4CH(NH2)COOH，结构简式如图1.11。赖氨酸是构成蛋白质的基本单位，是组成
12、人体蛋白质的20种氨基酸之一。OHONH2H2N图1.1 L-赖氨酸化学结构式L-赖氨酸是人体必需氨基酸之一，能促进人体发育、增强免疫功能，并有提高中枢神经组织功能的作用。赖氨酸为碱性必需氨基酸,由于谷物食品中的赖氨酸含量甚低，且在加工过程中易被破坏而缺乏，故称为第一限制性氨基酸。目前，国内外氨基酸的工业生产中，除谷氨酸外，产量最大的就是L-赖氨酸。 1.2赖氨酸的性质L-赖氨酸是白色或近白色的自由流动结晶型粉末，易溶于水，水溶液为中性偏酸性，难溶于乙醇，在263264熔化并分解。 L-赖氨酸在湿度为60%以下较为稳定，当湿度大于60%时生成二水合物。在碱性条件或还原糖存在条件下加热分解。游离
13、的L-赖氨酸极易潮解，由于其具有游离氨基而容易发黄变质，难以长期保存。L-赖氨酸盐酸盐比较稳定，不易潮解，便于保存，因此，生产上经常将L-赖氨酸转化为L-赖氨酸盐酸盐的形式以利于保存。1.3赖氨酸的发展现状L-赖氨酸最初是从蛋白质水解物中分离得到的，蛋白质水解法一般以动物血粉为原料，此法最大的特点是工艺流程简单，但是原料来源很有限，仅适合小规模生产。此后又出现了化学合成法、水解法，酶法。直到1960年，日本首先采用微生物发酵法生产赖氨酸。微生物发酵生产氨基酸是人为地解除氨基酸生物合成的代谢控制机制，使其积累大量所需氨基酸。氨基酸的L-型立体专一性决定了发酵法生产氨基酸较化学合成的工艺更简单、快
14、捷。我国于20世纪60年代中期开始进行赖氨酸菌株选育和发酵的研究，但因产量较低难以工业化。直到70年代未80年代初世界赖氨酸实现工业化后我国的研究才取得突破。目前，世界约2/3的赖氨酸企业采用发酵法生产，生产的为L-型赖氨酸，生产工艺已经基本成熟。近年来，赖氨酸的需求逐年增加，全世界每年大概80万t赖氨酸通过发酵生产的方式获得。1.4赖氨酸的作用及缺乏症赖氨酸的作用包括建立肌肉组织、从创伤或受伤中恢复，并帮助更有效地吸收钙离子。它还有助于机体产生抗体、酶和激素等物质。而且，赖氨酸还可用于食品工业与医药工业等，用途广泛。缺乏赖氨酸的症状包括疲劳，虚弱，恶心，呕吐，头晕，没有食欲，发育迟缓，贫血等
15、。豆类食物含有丰富的赖氨酸，食物中添加豆类及其制品，可补充谷类中最缺乏的必需氨基酸，即赖氨酸。1.5赖氨酸的生产方法1.4.1二步发酵法又称前体添加法，50年代初开发的二步发酵法以赖氨酸的前体二氨基庚二酸为原料，借助微生物生产的酶（二氨基庚二酸脱羧酶）， 使其脱羧后转变为赖氨酸。70年代后，日本采用固定化二氨基庚二酸脱羧酶或含此酶的菌体，使内消旋2，6-二氨基庚二酸脱羧连续生产赖氨酸2，改进了这一工艺8。尽管这样，该工艺仍较复杂，现已被直接发酵法取代，很少使用。1.4.2直接发酵法一种广泛采用的赖氨酸生产法。常用的原料为甘蔗或甜菜制糖后的废糖蜜、淀粉水解液等廉价糖质原料4。此外，醋酸、乙醇等也是可供选用的原料。直接发酵法生产赖氨酸的主要微生物有谷
