年产50吨赖氨酸发酵工厂设计

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1、第1章 引 言 3.1.1 研究背景 31.2 设计的任务及主要设计容 3.1.3 设计的规模及产品 4.1.4 工艺技术参数 4.1.4.1 生产基础数据 4.1.4.2 种子培 养基 4.1.4.3 发酵培 养基 4.第2章 厂址的选择 6.2.1 厂址选择的重要性 6.2.2 厂址选择的原则 6.第3章 工厂总平面设计 8.3.1总平面设计容 8.3.2 总平面设计的原则 8.3.3 工厂建筑物面积设计 9.第4章 赖氨酸生产工艺 9.4.1 赖氨酸生产工艺 9.4.1.1 赖氨酸生产工艺概述 9.4.1.2 工艺的选择： 1.0.4.2 原料预处理及淀粉水解糖制备 1.34.2.1 原

2、料的预处理 1.3.4.2.2 淀粉水解糖制备 1.3.4.2.3 工艺操作规程 1.3.4.3 种子扩大培养及赖氨酸发酵 1.44.3.1 总体情况 1.4.4.3.2 车间操作规程 1.5.第5章 物料衡算和能量衡算 1.75.1发酵车间的物料衡算 1.7.发酵液量 1.7.5.1.2 发酵液配制需糖量 1.7.5.1.3 二级种子液量 1.7.5.1.4 二级种子培养液所需糖量 1.7生产一周期赖氨酸需总糖量 1.85.1.6 耗用淀粉的原料量 1.8.5.1.7 发酵培养基硫酸铵耗用量 1.85.1.8 二级种子硫酸铵耗用量 1.85.1.9 玉米浆耗用量 1.8.5.1.10 磷酸二

3、氢钾耗用量 1.8.5.1.11 硫酸镁耗用量 1.8.5.1.12 碳酸钙用量 1.8.苏氨酸钠耗用量 1.9物料衡算总量 1.9.5.2 赖氨酸发酵车间的能量衡算 1.9蒸汽消耗量计算 : 1.9.冷却水消耗量计算 2.0.第6章 设备选型 错. 误!未定义书签。6.1 发酵罐的选择 错.误!未定义书签。6.2种子罐的选择 错.误!未定义书签。6.3搅拌器轴功率的计算 错. 误!未定义书签。发酵罐搅拌器 错.误!未定义书签。种子罐搅拌器 错.误!未定义书签。6.4贮罐计算 错. 误 ! 未定义书签。6.5配料罐的计算 错.误!未定义书签。发酵罐配料罐 错.误!未定义书签。种子罐配料罐 错.

4、 误!未定义书签。6.6离心机计算 错.误!未定义书签。6.7主要设备一览表 错.误!未定义书签。第7章 环境保护与安全生产 错. 误!未定义书签。7.1 概述 错.误!未定义书签。治理标准如下： 错.误!未定义书签。环保设计错.误!未定义书签。7.2 三废处理 错.误!未定义书签。废气的处理 错.误!未定义书签。废水的处理 错.误!未定义书签。废渣的处理 错.误!未定义书签。第一章 引 言1.1 研究背景赖氨酸，2, 6-二氨基己酸。蛋白质中唯一带有侧链伯氨基的氨基酸。L-赖氨酸是 组 成蛋白质的常见 20种氨基酸中的一种碱性氨基酸， 是哺乳动物的必需氨基酸和生酮氨 基 酸。在蛋白质中的赖氨

5、酸可以被修饰为多种形式的衍生物。广泛存在于动植物蛋白质中，共含量以干酪素中最高，玉米胶蛋白中最少。过去一 般 都自血粉中提取赖氨酸 （猪血粉中赖氨酸含量约 910 舶）。但采用这种方法，需用酸 将蛋白质水解后，再进一步用树脂分离提取，工艺比较复杂，其产量受到了限制， 用途不 能扩大。自 1960年日本用营养缺陷型的谷氨酸菌种直接发酵生产赖氨酸以来，产量有大 幅度地增加，目前世界上赖氨酸的年产量已达到 20， 00030 ， 000吨，在氨基酸生产中 占第三位，仅次于年产 200，000吨的谷氨酸与年产60，000 70，000吨的di蛋氨酸 （合成法生产 ）。日本的赖氨酸年产量约为 15， 0

6、00吨，其他如美国，法国，西德，意大利 及巴西等国也有生产。 1 977年，日本东丽公司以合戍的氨基己酰氨为原料， 用酶法生产 l 赖氨酸已投入生产，赖氨酸被广泛地用于饲料、营养食品，食品强化剂及医药等方面， 预 计今后赖氨酸的产量还将有更大幅度地提高。我国赖氨酸市场呈现出的几个比较突出的特点：（一）赖氨酸价格波动大，历史上两次冲向新高 尽管赖氨酸生产厂家数量有大幅度增加，但赖氨酸市场价格并没有因此而相对平稳。价格波动大：历史上两次冲向高位。2004年中国赖氨酸市场价格由 15元/公斤暴涨到50元 /公斤。当时一是由于赖氨酸国与国际市场价格到挂，欧美市场价格比国市场价格高 出很多，导致进口酸到

7、货量比去年同期大幅下降，同时也吸引了国产酸出口到国际市场， 国货源紧，二是由于美国大豆暴涨，从而导致了今年 3、4月份国市场赖氨酸 34元 /公斤的 价格。（二）赖氨酸市场用量逐年增大据统计，国赖氨酸用量每年以 30%以上的速度递增。 2000年国赖氨酸的消费总量为 7 万吨， 2003年便达到了 13.8万吨， 2004年将远远超过 2003年的水平，预计将达到 18 万吨左右。 2004 年用量之所以大幅度增加，一个重要原因是大成65%的赖氨酸硫酸盐的大量集中投放市场， 并以与高含量赖氨酸相比自身所具有的明显的价格优势， 有利于饲料 企业降低生产成本，增强产品竞争力，因此， 65%的赖氨酸

8、硫酸盐刚刚上市就占据了很大 的市场份额，并大大地提高了赖氨酸消费总量。1.2 设计的任务及主要设计容赖氨酸生产全过程可划分为四个阶段： （1）培养基的配置；（2）菌种的扩大培养及赖 氨酸发酵；（3）赖氨酸的提取与纯化；本设计的任务是对一个年产 50吨赖氨酸厂的工艺设计， 主要是赖氨酸的发酵阶段设 计。设计的容包括工艺流程：物料能量衡算；设备计算机选型；工艺设置及车间设计；主 要设备工艺设计；等等。1.3 设计的规模及产品设计生产规模为年产50 吨赖氨酸厂的发酵提取工段，成品为赖氨酸。1.4 工艺技术参数 11.4.1 生产基础数据生产规模：50 吨/年生产方法：使用大肠杆菌的赖氨酸缺陷型菌株、

9、直接发酵法、生产天数：300 天 /年倒灌率：1%生产周期：72 小时赖氨酸提取率：80%1.4.2 种子培 养基一级种子培养培养基：葡萄糖 2.0； (NH 4)2S 040.4； K2HP04 01；玉米浆 1-2%;豆饼水解液 1-2%; MgSO4 7H20 0.04-0. 05%; 尿素 0.1%;在0MPa压力下灭菌15min。培养条件：以1000ml三角瓶装200ral,摇床为冲程76ml，频率100-120 min。30-32C 培养5 16ho二级种子培养培养基：除以淀粉水解糖代替葡萄糖外，其余同一级种子培养基。培养条件：温度 30 32C,通风量1： 0.2(m3/m3,

10、min),搅拌转速约 200r/min , 培养时间： 8 11h。根据发酵罐规模,必要时采用三级种子培养,其培养基和培养条件基本上与二级种 子相同。1.4.3 发酵培 养基 2培养基是供给赖氨酸产生菌生长、繁殖和合成赖氨酸的营养物质。培养基成分和配 比的合适与否对菌的生长繁殖、赖氨酸合成、副产物生成,赖氨酸提取、精制,乃至产品 质量都有很大的影响。赖氨酸发酵是由赖氨酸产生菌、 发酵培养基、工艺条件及发酵罐等 几方面相互密切配合的结果。 单就培养基来说, 良好的培养基配比可以使生产菌充分发挥 生物合成能力,达到最大的生产效果。倘若培养基组成、配比或原料不合适,发酵效果就 很差。所以必须重视培养

11、基组成。发酵培养基成分大致分为碳源、氮源、生长因子、无机盐和微量元素等。作为这些 成分来源的原料的选择, 既要考虑到菌体的生长繁殖的营养要求, 更重要的要考虑到有利 于大量积累赖氨酸,还要注意原料来源丰富,价格便宜,发酵周期短,对产物提炼无妨碍黄色短杆菌 AIII 发酵培养基的组成葡萄糖15%玉米浆1%豆饼水解液2%硫酸铵2%磷酸氢二钾0.1%硫酸镁0.05%PH7.0第二章 厂址的选择2.1 厂址选择的重要性厂址选择是基本建设前期工作的重要一环。在工厂设计中具有明显的政治经济技术 的意义。厂址选择不仅关系到建厂过程中能否以最省的投资费用， 按质按量按期完成工厂 设计中所提出的各项指标， 而且

12、对投产后的长期生产、 技术管理和发展远景， 都有着很大 的影响，并同国家地区的工业布局和城市的规划有着密切的关系。2.2 厂址概述厂址选择的总原则 3 ：（1）、厂址的位置要符合城市规划（供气、供电、给排水、交通运输、职工文化生 活、商业网点 ）和微生物发酵工厂对环境的特殊要求。（2）、厂址的地区要接近原料、燃料基地和产品销售市场，还要接近水源和电源。（3）、具有良好的交通运输条件。（4）、场地有效利用系数较高，并有远景规划的最终总体布局。（5）、有一定的基建施工条件和投产后的协作条件。（6）、厂址选择要有利于三废处理，保证环境卫生。1、工厂应接近原料的产地或转运地 赖氨酸生产的主要原料是玉米

13、淀粉，应选择在靠近原料产地或转运港口的周边，便 于组织原料。此厂址选择方案：将此工厂建在郊区，边缘三分之二是农村，并且也是玉米 主产地之一， 原料来源极其广泛， 价格低廉，剩下了大量的运输费用。 是全国的交通枢纽， 这对产品外运带了方便。设在此地既接近原料产地有接近转运地。2、水源和水质必须有保证发酵工厂的用水量是较大的，而不算是缺水区，水源通过地下深井取水,地下水化学类型为重碳酸钙镁型中质软水，矿化度为0.5so.53g/l,地下水充足，上游无污染源.在生产过 程中注意水的循环利用。3、交通运输方便 发酵工厂的运输较重，原材料、燃料及产成品的运输量很大，应选择陆路和水路交通都较便利的地方，便

14、于原料和燃料的进厂，在采用陆路主要是考虑产品的外输。4、必须有充足的电力保证5、地质条件必须符合要求 发酵工厂有许多的大设备如发酵罐蒸馏塔等，对厂区的地耐力有一定的要求。而属于中原地带，一般地方都能符合要求。6、有较好的废糟处理条件工厂每天要排放大量的废糟， 应用环保治理措施后， 还要准备处理后的糟液的去向。可以把废糟用作肥料，也可以密闭发酵产生沼气，以供日常生活加热食用热量。7、所选建厂址的地理自然条件位于省中部偏北，黄河中游南岸。介于东经 1122114 14,北纬3463458 之间。西南部为嵩山山脉，西北沿黄河为岳山、广武山丘陵地带，东部是黄淮平原。境有 大小河流 35条，分属于黄河和准河两大水系，流域面积分别是2132平方公里和 5313平方公里。属北温带大陆性气侯，年平均气温 14. 4 C,最高气温43C，最低气温一 17 9C。 年平均降雨量为 6409 毫米。属暖温带大陆性气候，年平均气温 14.3摄氏度，降雨量 640 毫米，大部分集中在七、八、九三个月。绿化覆盖率达 35.5%，被誉为中原绿城 。气候 温和，四季分明。年平均气温14。3C。七月份最热，月平均气温27。3C。一月份最冷， 月平均气温为-0. 2C。项目建设地点选择在市，其自然条件总结为下表：年平均气温163C历年平均最高气温 38 T历年平均最低气温-4.2 C最热平均相