年產(chǎn)1000噸色氨酸發(fā)酵工廠的畢業(yè)設(shè)計(jì).doc

安徽工程大學(xué)機(jī)電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第1章 緒論 色氨酸的分子式為:C11H12N2O2分子量為214.21,含氮13.72%,僅一氨基氮6.86%。色氨酸有三種光學(xué)異構(gòu)體,L-色氨酸呈絹絲光澤、六角片狀自色晶體,無(wú)臭,有甜味,水中溶解度1.14 g/l(25),溶于稀酸或稀堿,在堿液中較穩(wěn)定,強(qiáng)酸中分解,微溶于乙醇,不溶于氯仿、乙醚。 色氨酸具有重要的生理作用。它是人體和動(dòng)物生命活動(dòng)中必需的氨基酸之一，對(duì)人和動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育和新陳代謝起著重要的作用。被稱為第二必需氨基酸。廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、食品和飼料等方面。在生物體內(nèi)從L-色氨酸出發(fā)可合成4 一羥基色胺等激素以及色素、生物堿、輔酶、植物激素等生理活性物質(zhì)?？深A(yù)防和治療糙皮病。同時(shí)具有消除精神緊張、改善睡眠效果等功效。另外，由于色氨酸是一些植物蛋白中比較缺乏的氨基酸。用它強(qiáng)化食品和傲飼料添加劑對(duì)提高植物蛋白質(zhì)的利用率具有重要的作用。它是繼蛋氨酸和賴氨酸之后的第三大飼料添加氨基酸。1.1 設(shè)計(jì)項(xiàng)目概述（1）設(shè)計(jì)課題：年產(chǎn)1000t色氨酸工廠初步設(shè)計(jì)（2）廠址：皖南地區(qū)（3）重點(diǎn)車間：提取車間（4）重點(diǎn)設(shè)備：發(fā)酵罐（5）需要完成的設(shè)計(jì)圖紙：全廠工藝流程圖、全廠平面布置圖、重點(diǎn)車間平面布置圖，重點(diǎn)車間側(cè)視圖。1.2 設(shè)計(jì)依據(jù)（1）學(xué)校下達(dá)的畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書和相關(guān)可行性報(bào)告，以及可靠的設(shè)計(jì)資料；（2）我國(guó)現(xiàn)行的有關(guān)設(shè)計(jì)和安裝設(shè)計(jì)的規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)；（3）其他氨基酸的發(fā)酵工藝及色氨酸的特性發(fā)酵。1.3 設(shè)計(jì)范圍（1）廠址選擇及全廠概況介紹（地貌、資源、建設(shè)規(guī)模、人員）；（2）產(chǎn)品的生產(chǎn)方案、生產(chǎn)流程、及技術(shù)條件的制定；（3）重點(diǎn)車間詳細(xì)工藝設(shè)計(jì)、工藝論證、設(shè)備選型及計(jì)算；（4）全廠物料、能量衡算；（5）車間布置和說(shuō)明；（6）重點(diǎn)設(shè)備的選型和計(jì)算；（7）對(duì)生產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)提出可行方案。1.4工廠設(shè)計(jì)原則7（1）設(shè)計(jì)工作要圍繞現(xiàn)代化建設(shè)這個(gè)中心，為這個(gè)中心服務(wù)。首先要做到精心設(shè)計(jì)，投資省，技術(shù)新，質(zhì)量好，收效快，回收期短，使設(shè)計(jì)工作符合社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)建設(shè)的總原則。設(shè)計(jì)的安全性和可靠性是工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)工作的第一要?jiǎng)?wù)，是設(shè)計(jì)人員進(jìn)行生物工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)的根本出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)。（2）設(shè)計(jì)工作必須認(rèn)真進(jìn)行調(diào)查研究。需大量查閱文獻(xiàn)，搜集設(shè)計(jì)的技術(shù)基礎(chǔ)資料并進(jìn)行分析，從實(shí)際出發(fā)。（3）要解放思想，突出創(chuàng)新，力求設(shè)計(jì)在技術(shù)上具有現(xiàn)實(shí)性和先進(jìn)性，在經(jīng)濟(jì)上具有合理性，環(huán)境保護(hù)上有可行性。（4）設(shè)計(jì)必須結(jié)合實(shí)際，因地制宜，工廠設(shè)計(jì)要體現(xiàn)其通用性和獨(dú)特性相結(jié)合的原則。（5）設(shè)計(jì)需遵守國(guó)家的相關(guān)規(guī)定，要明確設(shè)計(jì)進(jìn)度。1.5 工廠組成工廠的組成一般包括以下內(nèi)容：（1） 生產(chǎn)車間：糖化、發(fā)酵等車間；（2） 輔助車間;（3） 動(dòng)力車間；（4） 行政部門；（5） 綠化區(qū)域；（6） 道路等運(yùn)輸設(shè)施和各類地上、地下工程管網(wǎng)；（7）三廢治理。1.6 產(chǎn)品生產(chǎn)方案及建設(shè)規(guī)模（1）生產(chǎn)方案：以淀粉為原料，經(jīng)糖化生產(chǎn)可發(fā)酵性糖，然后利用色氨酸高產(chǎn)菌，在適宜的生產(chǎn)條件下進(jìn)行生產(chǎn)發(fā)酵，生產(chǎn)L-色氨酸。并通過(guò)后續(xù)工作，使產(chǎn)品達(dá)到國(guó)家規(guī)定。（2）建設(shè)規(guī)模：年產(chǎn)1000噸，生產(chǎn)天數(shù)300天，連續(xù)生產(chǎn)。1.7 生產(chǎn)方法及產(chǎn)品規(guī)格（1）生產(chǎn)方法：L-色氨酸的生產(chǎn)最早主要是依靠化學(xué)合成法和蛋白質(zhì)水解法制造。隨對(duì)微生物法生產(chǎn)色氨酸的研究的不斷發(fā)展，人們開(kāi)始利用微生物法發(fā)酵生產(chǎn)色氨酸?，F(xiàn)已走向?qū)嵱貌⑶姨幱谥鲗?dǎo)地位。微生物法大體可分為微生物發(fā)酵法和酶促轉(zhuǎn)化法。近年來(lái)還出現(xiàn)了直接發(fā)酵法和化學(xué)合成法，直接發(fā)酵法和轉(zhuǎn)化法相結(jié)合生產(chǎn)色氨酸的研究。另外，基因工程、酶的固定化和高密度培養(yǎng)等技術(shù)在微生物育種和酶工業(yè)上的應(yīng)用極大地推動(dòng)了直接發(fā)酵法和酶法生產(chǎn)色氨酸的工業(yè)化進(jìn)程15。 本設(shè)計(jì)采用微生物直接發(fā)酵法生產(chǎn)色氨酸，因?yàn)檫@種工藝簡(jiǎn)單，適合大規(guī)模生產(chǎn)。且成本較低，易實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)最大利益化。（2）產(chǎn)品規(guī)格：食品級(jí)色氨酸，純度95%，白色或淡黃色粉末，易溶于水。水中溶解度1.l4g(25)， 溶于稀酸或稀堿，在堿液中較穩(wěn)定，強(qiáng)酸中分解。微溶于乙醇，不溶于氯仿、乙醚。 1.8 公用工程（1）供熱：由電熱廠供給蒸汽，自備鍋爐；（2）供電：由發(fā)電廠供給，自備發(fā)電機(jī)；（3）供水：由自來(lái)水廠供給及本廠附近水渠供給；（4）壓縮空氣及制冷：由本廠動(dòng)力車間制備。廠址選擇總原則：（1） 盡可能利用當(dāng)?shù)赜辛Φ臈l件，不免或克服不利的條件。（2） 盡可能利用當(dāng)?shù)氐娜肆?、物力、?cái)力、自然資源，和保護(hù)環(huán)境。（3） 盡可能是企業(yè)接近原料、能源產(chǎn)地和產(chǎn)品消費(fèi)地。（4）經(jīng)濟(jì)效益好，能加快國(guó)名經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高。 根據(jù)實(shí)際情況并結(jié)合選址原則，我們暫定廠址為皖南地區(qū)。因?yàn)槲覀兇舜雾?xiàng)目中色氨酸生產(chǎn)主要原料為玉米，玉米是皖南地區(qū)省重要的旱糧作物，年種植面積近5.3萬(wàn)hm2 萬(wàn)，在糧食作物中列于水稻、大豆、番薯和小麥之后，居第5位，年總產(chǎn)量在20萬(wàn)t以上，位列水稻、番薯、大豆之后，居第4位。皖南地區(qū)是典型的南方玉米種植區(qū)，適播期長(zhǎng)，種植類型多，種植模式多樣，種植效益高，完全不同于北方玉米的單一模式。且隨著近些年的客觀發(fā)展需求，皖南地區(qū)玉米種植面積不斷增加，皖南交通發(fā)達(dá)，便于運(yùn)輸。 1.9 全廠定員及勞動(dòng)保護(hù)（1）全廠定員：根據(jù)色氨酸生產(chǎn)特點(diǎn)，糖化、發(fā)酵、提取車間，一般按照每天3個(gè)班次來(lái)安排工人上班，即每人每天上8個(gè)小時(shí)班，實(shí)行4班3倒制；包裝車間可以視情況而定，可安排1或2個(gè)班一天；機(jī)修車間一般是日班，中夜班給安排2個(gè)人；電房要3班都要有人；行政人員全安排在白班。（2）勞動(dòng)保護(hù)：發(fā)酵車間需佩戴耳塞、安全帽；提取要佩戴防護(hù)眼鏡和耳塞；糖化車間要有防暑降溫設(shè)備、空調(diào)間和防塵口罩；倒粉處要有防壓皮鞋和防塵口罩；壓力設(shè)備要定期檢查，規(guī)范操作。要盡可能避免生產(chǎn)事故的發(fā)生。1.10 三廢處理a.廢水：色氨酸生產(chǎn)主要的污染是高濃度廢水，在建設(shè)項(xiàng)目中本公司將采用先進(jìn)的噴漿造粒技術(shù)將高濃度廢水制成有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合肥，即可以解決環(huán)保問(wèn)題，又可以增加項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益，還可以減輕污水處理廠的污水處理壓力。b.廢氣：主要來(lái)源于發(fā)酵罐產(chǎn)生CO2氣體，采用蒸汽集氣包殺滅活菌體，然后排入大氣中。由提取車間產(chǎn)生的氯化氫氣體逸出，采用設(shè)備加蓋和酸霧吸收，車間安裝風(fēng)機(jī)。c.廢渣：制糖濾渣可制磚；發(fā)酵液除菌后所得濕菌體烘干后可作飼料出售。 d.噪聲：由污水處理站鼓風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的噪聲最高，采用防噪聲隔音措施，并包括出風(fēng)口消聲器，進(jìn)、出風(fēng)口的軟接頭及機(jī)器的減震器等，其它工藝設(shè)備均采用相同的隔音，消聲，減震措施。1.11 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 本次設(shè)計(jì)的工程項(xiàng)目固定資產(chǎn)投資7000萬(wàn)，流動(dòng)資金1500萬(wàn)，場(chǎng)地20000平方米（約30畝）由于該項(xiàng)目建設(shè)是工廠初步建設(shè)、設(shè)備的選購(gòu)和安裝調(diào)試，預(yù)計(jì)全部建設(shè)18個(gè)月即可完成。有關(guān)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)可見(jiàn)下表：表1-11 L-色氨酸生產(chǎn)相關(guān)指標(biāo)一覽表項(xiàng)目名稱項(xiàng)目參數(shù)項(xiàng)目名稱項(xiàng)目參數(shù)生產(chǎn)規(guī)模（t/a）1000設(shè)備總花費(fèi)（元）4000萬(wàn)生產(chǎn)天數(shù)（d/a）300工程造價(jià)（元）2000萬(wàn)產(chǎn)品日產(chǎn)量（t/d）3.34環(huán)保費(fèi)用（元）300萬(wàn)生產(chǎn)成本（元/kg）100員工工資（元）400萬(wàn)市場(chǎng)價(jià)（元/kg）300能源消耗（元）300萬(wàn)征地面積（畝）30開(kāi)發(fā)標(biāo)準(zhǔn)（元/畝）100000 第2章 色氨酸生產(chǎn)工藝2.1生產(chǎn)方法摘要： 生產(chǎn)色氨酸的方法很多。主要有天然物質(zhì)提取法、化學(xué)合成及光學(xué)拆分組合法、發(fā)酵法、酶法等等，目前主要采用發(fā)酵法生產(chǎn)色氨酸。發(fā)酵法生產(chǎn)色氨酸。 其優(yōu)點(diǎn)是可利用廉價(jià)的葡萄糖原料直接生產(chǎn)產(chǎn)品。制糖可采用美國(guó)高效噴射液化技術(shù)和復(fù)合酶糖化技術(shù)。提高淀粉糖的轉(zhuǎn)化率和 67 值。降低生產(chǎn)成本。色氨酸生產(chǎn)菌特性專一。提純后產(chǎn)品質(zhì)量好。成本低。易于大規(guī)模生產(chǎn)。 選擇具有國(guó)際先進(jìn)水平高產(chǎn)酸、高轉(zhuǎn)化率大腸菌種生產(chǎn)色氨酸。不但附加值更高。而且能夠發(fā)揮氨基酸發(fā)酵企業(yè)自身的優(yōu)勢(shì)。 改變氨基酸發(fā)酵企業(yè)產(chǎn)品單一，利潤(rùn)較薄的狀況。82.2發(fā)酵法生產(chǎn)L-色氨酸生產(chǎn)工藝特點(diǎn)： 色氨酸以玉米淀粉為原料。經(jīng)液化、糖化制得高質(zhì)量糖液。既而經(jīng)大腸桿菌發(fā)酵、膜過(guò)濾、脫色、離交、濃縮、結(jié)晶、離心干燥、包裝得到色氨酸產(chǎn)品。生產(chǎn)可采用國(guó)外具有世界領(lǐng)先水平高產(chǎn)酸、高轉(zhuǎn)化率菌種、 成熟的先進(jìn)技術(shù)。 使色氨酸生產(chǎn)工藝達(dá)到更高水平。2.3 L-發(fā)酵法色氨酸生產(chǎn)工藝關(guān)鍵過(guò)程：2.3.1 發(fā)酵原料： 根據(jù)本地條件。結(jié)合公司實(shí)際情況。選用合適的碳源和氮源。采用淀粉糖作為主要的碳源。酵母抽提物作為底料的氮源。同時(shí)輔以適量的無(wú)機(jī)鹽和其他微量元素。2.3.2 發(fā)酵工藝流程： 斜面搖瓶種子一級(jí)種子罐主罐 從搖瓶到一級(jí)罐最佳接種量為1%左右，從一級(jí)種子罐到主罐最佳接種量為10%左右。根據(jù)一級(jí)罐和主罐的體積接種量可適當(dāng)調(diào)整。2.3.3發(fā)酵工藝條件及控制1 L-色氨酸生產(chǎn)菌是一種大腸桿菌，具有較好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和分裂不穩(wěn)定性 發(fā)酵過(guò)程中菌種的質(zhì)粒穩(wěn)定性對(duì)發(fā)酵水平高低有嚴(yán)重影響，維持發(fā)酵高產(chǎn)酸就要保證發(fā)酵過(guò)程菌種質(zhì)粒穩(wěn)定，在培養(yǎng)過(guò)程可以通過(guò)調(diào)節(jié)適當(dāng)罐壓、培養(yǎng)溫度、溶氧控制水平、底料中酵母抽提物添加量等方面進(jìn)行控制保證發(fā)酵過(guò)程中不發(fā)生質(zhì)粒丟失現(xiàn)象。 L-色氨酸發(fā)酵液中乙酸濃度高時(shí)對(duì)L-色氨酸生產(chǎn)菌的生長(zhǎng)和產(chǎn)酸均有抑制作用。因此發(fā)酵過(guò)程中代謝副產(chǎn)物乙酸的多少對(duì)發(fā)酵水平高低有嚴(yán)重影響。發(fā)酵過(guò)程中可以通過(guò)調(diào)節(jié)溶氧控制水平初始葡萄糖濃度，發(fā)酵葡萄糖濃度及控制菌體比生長(zhǎng)速率等方面進(jìn)行控制減少，發(fā)酵液中乙酸的生成。 L-色氨酸發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)大量的熱，為了維持發(fā)酵溫度的穩(wěn)定必須采取適當(dāng)?shù)慕禍卮胧┰诎l(fā)酵罐外部加上冷卻盤管采用冰水降溫，控制發(fā)酵溫度33度左右，L-色氨酸發(fā)酵過(guò)程中由于無(wú)機(jī)鹽的消耗及產(chǎn)酸引起PH變化所以發(fā)酵過(guò)程中適當(dāng)流加氨水或液氨調(diào)節(jié)PH控制最佳PH值在6.9左右。 L-色氨酸發(fā)酵為耗氧發(fā)酵并且產(chǎn)酸過(guò)程中用氧量比較大，溶氧的多少直接影響著代謝的方向 進(jìn)而影響產(chǎn)酸和轉(zhuǎn)化率 溶氧低于20%容易發(fā)生菌體自溶、乙酸產(chǎn)量增加，所以在主發(fā)酵過(guò)程中必須控制溶氧大于20%，這要求我們采用先進(jìn)的通風(fēng)攪拌裝置設(shè)計(jì)合理的發(fā)酵罐徑高比增加通氣量提高溶解氧。 L-色氨酸發(fā)酵過(guò)程中采用高糖流加技術(shù)，使發(fā)酵糖濃度始終處于低濃度從而有效減少殘?zhí)菍?duì)發(fā)酵產(chǎn)生的抑制作用避免發(fā)酵后期產(chǎn)生乙酸上升的現(xiàn)象保證高產(chǎn)酸及轉(zhuǎn)化率。此外L-色氨酸發(fā)酵生產(chǎn)可采用先進(jìn)的培養(yǎng)基連消技術(shù)，高精度空氣膜濾技術(shù)使發(fā)酵污染程度控制最低水平，確保發(fā)酵產(chǎn)酸水平。對(duì)發(fā)酵車間的環(huán)境定期進(jìn)行消毒提高環(huán)境清潔度。對(duì)排污要控制對(duì)排污口要用漂白粉處理對(duì)空氣過(guò)濾系統(tǒng)要定期清理減少染菌機(jī)率。2.3.4精制工藝條件及控制 發(fā)酵液的質(zhì)量高低決定著精制收率與產(chǎn)品質(zhì)量所以發(fā)酵液必須經(jīng)過(guò)處理。首先發(fā)酵結(jié)束后要對(duì)發(fā)酵液加熱并調(diào)到合適的PH，采用先進(jìn)的陶瓷膜或納濾分離技術(shù)去除發(fā)酵液中L-色氨酸菌體及部分蛋白質(zhì)大分子色素、雜質(zhì)等此時(shí)料液的透光率越高越好以利提高提取收得率和提高L-色氨酸質(zhì)量。4過(guò)濾后的發(fā)酵液加熱到適當(dāng)溫度，經(jīng)過(guò)活性炭處理進(jìn)一步脫色與純化脫色過(guò)程中控制活性炭用量，過(guò)多，影響收率。過(guò)少，又達(dá)不到脫色效果。脫色后的發(fā)酵液要進(jìn)一步分離純化，主要方法有離交交換法、有機(jī)溶液萃取法、乳狀液膜提取法等。其中離子交換法具有工藝簡(jiǎn)便、投資少、節(jié)能、污染小的優(yōu)點(diǎn)，適合于工業(yè)應(yīng)用用離交交換法分離純化L-色氨酸進(jìn)一步去除物料中雜質(zhì)、色素及其它離子。分離純化后的發(fā)酵液經(jīng)濃縮結(jié)晶處理。因?yàn)長(zhǎng)-色氨酸具有熱不穩(wěn)定性，因此濃縮結(jié)晶時(shí)要嚴(yán)格控制溫度條件防止溫度過(guò)高導(dǎo)致L-色氨酸分解。濃縮結(jié)晶后的發(fā)酵液經(jīng)離心分離干燥包裝等工序得到成品L-色氨酸。第3章 工藝論證3.1 無(wú)菌空氣系統(tǒng) 微生物在繁殖和耗氧發(fā)酵過(guò)程中都需要氧氣，通常以空氣作為氧源?？諝庵泻懈魇礁鳂拥奈⑸?，這些微生物隨著空氣進(jìn)入培養(yǎng)液，在適宜的條件下，它們會(huì)大量繁殖，消耗大量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，以及產(chǎn)生各種代謝產(chǎn)物，干擾甚至破壞預(yù)定發(fā)酵的正常進(jìn)行，使發(fā)酵產(chǎn)品的效價(jià)降低，產(chǎn)量下降，甚至造成發(fā)酵徹底失敗等嚴(yán)重事故。為保證純種培養(yǎng)，必須將空氣中的微生物除去或殺死。此外還要求一定的相對(duì)濕度和具有一定的溫度。供給發(fā)酵用的無(wú)菌空氣因需克服過(guò)濾介質(zhì)的阻力、發(fā)酵液的靜壓力和管道阻力，所以常用空氣壓縮機(jī)加壓后供給。 過(guò)濾除菌是目前生物工業(yè)生產(chǎn)中最常用、適用的空氣除菌方法。生物加工過(guò)程中最常用的獲得大量無(wú)菌空氣的常規(guī)方法 ：一類是介質(zhì)間孔隙大于微生物直徑，故必須有一定厚度的介質(zhì)濾層才能達(dá)到過(guò)濾除菌的目的，稱為介質(zhì)過(guò)濾或相對(duì)過(guò)濾或深層過(guò)濾。這類過(guò)濾介質(zhì)有棉花、活性炭、玻璃纖維、有機(jī)合成纖維、燒結(jié)材料（燒結(jié)金屬、燒結(jié)陶瓷、燒結(jié)塑料）；而另一類介質(zhì)的孔隙小于細(xì)菌，含細(xì)菌等微生物的空氣通過(guò)介質(zhì)，微生物就被截留于介質(zhì)上而實(shí)現(xiàn)過(guò)濾除菌，有時(shí)稱之為絕對(duì)過(guò)濾。但常用介質(zhì)過(guò)濾法。此外，空氣經(jīng)過(guò)壓縮和在管道輸送及經(jīng)過(guò)濾器時(shí)的壓力和溫度的變化，會(huì)引起空氣相對(duì)濕度改變，一旦發(fā)生凝露析水，就會(huì)使過(guò)濾介質(zhì)（如棉花）吸濕，使過(guò)濾介質(zhì)除菌效率大為降低。因此，應(yīng)把壓縮空氣中可能析出的水，在接近過(guò)濾介質(zhì)之前除去?？諝膺^(guò)濾除菌流程：冷卻器冷卻水加熱器分離器空氣過(guò)濾器空氣分離器冷卻器冷卻水壓縮機(jī)粗過(guò)濾器 （圖3-1）選用兩級(jí)冷卻、分離、加熱的空氣除菌流程注： 第一級(jí)冷卻：可使大部分水、油結(jié)成較大霧粒（通常冷卻到3035 ）；第二級(jí)冷卻：可使空氣析出較小的霧粒（通常冷卻到2025 ）； 第一次分離：分離直徑較大，濃度較大的霧粒（直徑在10 um以上）；第二次分離：分離直徑較小的霧粒（直徑在5 um以下）；其優(yōu)點(diǎn)：a. 比較完善的空氣除菌流程，可適應(yīng)各種氣候條件，尤其適用潮濕的地區(qū)，其他地區(qū)可根據(jù)當(dāng)?shù)氐那闆r，對(duì)流程中的設(shè)備作適當(dāng)?shù)脑鰷p。能充分地分離油水，使空氣達(dá)到低的相對(duì)濕度下進(jìn)入過(guò)濾器，以提高過(guò)濾效率。b. 特點(diǎn)：兩次冷卻、兩次分離、適當(dāng)加熱。2次冷卻：可以減少油膜污染對(duì)傳熱的影響，能提高傳熱系數(shù)，節(jié)約冷卻用水2次分離：可使油、水、霧分離得比較完全。適當(dāng)加熱：可使除水后的空氣相對(duì)濕度由100%降到50%60%。c .首先將進(jìn)入空氣壓縮機(jī)的空氣粗濾。濾去塵灰等固體微粒，這對(duì)空氣壓縮機(jī)正常運(yùn)行、介質(zhì)除菌有很大幫助。d. 為防止往復(fù)壓縮機(jī)產(chǎn)生脈動(dòng)，在流程中需要設(shè)置一個(gè)或數(shù)個(gè)貯氣罐。e. 無(wú)菌過(guò)濾，空氣除菌系統(tǒng)一般常用兩臺(tái)總過(guò)濾器（便于交叉使用）和分過(guò)濾器（每個(gè)發(fā)酵罐一臺(tái)）相結(jié)合的二級(jí)過(guò)濾裝置，以確?？諝獾摹盁o(wú)菌”。3.2 淀粉的液化和糖化： 色氨酸發(fā)酵過(guò)程中用的是葡萄糖，而所采用的發(fā)酵菌種沒(méi)有分解淀粉的功能，所以在微生物發(fā)酵之前必須將淀粉分解成葡萄糖。目前采用的是噴射液化法和雙酶法葡萄糖生產(chǎn)工藝。工藝流程包括調(diào)漿、液化、糖化和過(guò)濾。3.2.1 調(diào)漿： 攪拌速度為10 20 r/min，加入工藝水和淀粉原料到淀粉濃度為25%，升溫到50-55 ，調(diào)節(jié)pH保持在6.0-6.5之間，加入耐高溫的-淀粉酶，用量為10 U/(g淀粉）。3.2.2 液化： 通入蒸汽到噴射器和維持柱中，預(yù)熱到90-95 后，將淀粉乳泵入噴射器，調(diào)節(jié)物料與蒸汽的壓力，保持平衡。保持出口的溫度在100-105 之間，液化的淀粉乳由噴射器下方卸出，引入維持罐。維持過(guò)程的溫始終要控制在95-98 之間，持續(xù)時(shí)間為30分鐘，最終淀粉乳的碘反應(yīng)呈棕紅色，且能迅速擴(kuò)散。 淀粉乳經(jīng)糖化后，通過(guò)螺旋版換熱器降溫，降至60-62 ，然后進(jìn)入糖化罐，用10%的硫酸調(diào)節(jié)來(lái)pH至4.2-4.5，再加入糖化酶，其用量為100 U/(g淀粉）。糖化時(shí)間約為24-48小時(shí)，終點(diǎn)前DE值達(dá)到最高，提前15-20 min升溫至85 ，滅酶5-10 min.3.2.4 過(guò)濾： 由于糖化過(guò)程中的條件比較溫和，所以脂肪、蛋白質(zhì)基本沒(méi)發(fā)生變化，可以用板框壓濾機(jī)配上12-16滌綸過(guò)濾布加以過(guò)濾。3.3 發(fā)酵工藝： 色氨酸發(fā)酵采用大腸桿菌深層發(fā)酵的方式3.3.1 工藝流程 斜面培養(yǎng) 三角瓶麩曲孢子懸浮液種子罐發(fā)酵罐升溫絮凝蛋白發(fā)酵液貯罐3.3.2 培養(yǎng)基成份原料a : 斜面培養(yǎng)基（g/l） 牛肉膏 3g , 蛋白胨 10g , Nacl 10g , 瓊脂 1520g , PH7.47.6 b : 麩曲培養(yǎng)基 麩曲：水 = 1：1 C : 種子培養(yǎng)基（g/l) (NH4)2SO4 50, 淀粉糖 50，玉米漿 4ml，豆餅水解液2ml，MgSO47H2O 4, KH2PO4 0.1 ,，F(xiàn)eSO47H2O 0.01，MnSO4.H2O 0.01， PH 7.07.2d : 發(fā)酵培養(yǎng)基 （g/l) 淀粉糖 50 ，玉米漿 22ml，(NH4)2SO4 40 ，Phe 0.15 ，Tyr 0.15，MgSO47H2O 0.4，MnSO4H2O 0.01，F(xiàn)eSO47H2O 0.01，VB1 100g3.3.3 工藝條件： 制備孢子懸液：在1000 ml三角瓶?jī)?nèi)裝入麩皮40 g和水40 ml，混勻，121 滅菌30 min。然后接種，再放入30 培菌室內(nèi)進(jìn)行培養(yǎng)3-4 d，前2天每天混勻2次，孢子完全成熟時(shí)就不用混勻。使用前用無(wú)菌水將麩曲中的孢子洗去，倒入接種瓶，接入種子罐。 種子罐：滅菌條件121 、10 min。罐溫冷卻至37.5 接入孢子懸浮液。培養(yǎng)條件： 風(fēng)量 0.3 m3/(m3min) 攪拌轉(zhuǎn)速 200r/min 溫度 37.5 罐壓 0.03 MPa移種條件： 培養(yǎng)時(shí)間為18 h；pH下降到2.0以下，產(chǎn)酸50 g/l ；鏡檢菌絲，保證生長(zhǎng)良好，無(wú)孢子、無(wú)雜菌 發(fā)酵罐：先投料，再間接用蒸汽加熱，等罐溫升至80-90 后，改用3路直接蒸汽，85 保持10 min，待料液溫度至37.5 接入種子，接種量4%。培養(yǎng)條件： 風(fēng)量 0.18 m3/（m3min) 攪拌轉(zhuǎn)速 80-90 r/min 培養(yǎng)溫度 37.5 罐壓 0.07 MPa放罐條件： 發(fā)酵后期進(jìn)行兩次產(chǎn)酸測(cè)定，如果相近或有下降趨勢(shì)即可；且還原糖基本耗完（小于0.5 g/l)或者不再消耗還原糖。3.3.4 生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)： 糖化過(guò)程中淀粉糖轉(zhuǎn)化率（%） ：108 發(fā)酵周期（h) ： 45 發(fā)酵糖酸轉(zhuǎn)化率（%） ：12-15 發(fā)酵液產(chǎn)酸量（g/l） ：80 提取收率 （%） ： 85 精制純度（%） ： 99 每噸成品消耗淀粉量（噸） ： 8.444 生產(chǎn)工作制度：全年按300天工作日計(jì)算，連續(xù)生產(chǎn)。3.4 提取工藝 工業(yè)上通常采用三效濃縮的方法來(lái)提取色氨酸。三效濃縮是通過(guò)蒸發(fā)過(guò)程中二次蒸汽的利用減少蒸汽的消耗和減少二次蒸汽量，相應(yīng)地節(jié)約大量的冷卻水，從而提高了蒸發(fā)裝置的經(jīng)濟(jì)效益。53.5（圖3-5）總工藝流程圖： 沙土管 玉米淀粉 空氣斜面菌種 預(yù)處理 空氣壓縮器 三角瓶麩曲 水解 冷卻 孢子懸浮液 過(guò)濾 氣液分離種子罐 淀粉水解酶 過(guò)濾除菌 配料 發(fā)酵 板框過(guò)濾 三效濃縮 結(jié)晶 離心 烘干第4章 物料衡算 物料衡算是根據(jù)質(zhì)量守恒定律而建立起來(lái)的。物料衡算是進(jìn)入系統(tǒng)的全部物料衡算重量等于離開(kāi)系統(tǒng)的全部物料重量，即F=D+W式中：F進(jìn)入系統(tǒng)的物料重量（kg） D離開(kāi)系統(tǒng)物料重量（kg） W損失的物料重量（kg）4.1生產(chǎn)能力計(jì)算：生產(chǎn)規(guī)模：1000噸/年（產(chǎn)品含量以95%計(jì)）生產(chǎn)天數(shù)：300天生產(chǎn)能力=生產(chǎn)規(guī)模/生產(chǎn)天數(shù)=1000/300=3.34t/d4.2淀粉水解為葡萄糖的總反應(yīng)式： （C6H10O5）n+nH2OnC6H12O6 162 180 則淀粉水解為葡萄糖理論糖化率=180162100%=111%。但在實(shí)際生產(chǎn)發(fā)酵中，要考慮實(shí)際情況，取糖化率為95%。 4.4葡萄糖轉(zhuǎn)化成色氨酸的總反應(yīng)式：2C6H12O6+2NH3+1/2O2C11H12N2O2+CO2+9H2O 2180 204理論上，葡萄糖轉(zhuǎn)化為色氨酸，轉(zhuǎn)化率=204(2180)100%=56.67%4.5色氨酸生產(chǎn)質(zhì)量指標(biāo)及技術(shù)指標(biāo):表4-5 色氨酸生產(chǎn)質(zhì)量指標(biāo)技術(shù)指標(biāo)一覽表生產(chǎn)指標(biāo)名稱生產(chǎn)指標(biāo)參數(shù)生產(chǎn)指標(biāo)名稱生產(chǎn)指標(biāo)參數(shù)實(shí)際糖化率95%提取率85%糖酸轉(zhuǎn)化率15%發(fā)酵周期45h糖化罐糖化周期30h產(chǎn)品純度95%發(fā)酵產(chǎn)酸濃度5%倒灌率1%淀粉原料含淀粉80%發(fā)酵單位30mg/L發(fā)酵罐裝料系數(shù)75%發(fā)酵初糖150 kg/m3接種量10%二級(jí)種子含糖量25 kg/m3清糖液含量300g/L發(fā)酵液相對(duì)密度1.12kg/L4.6色氨酸發(fā)酵車間的物料衡算 首先我們要明確發(fā)酵單位的概念，發(fā)酵單位是衡量發(fā)酵液中目標(biāo)產(chǎn)物的含量高低的指標(biāo)，屬于技術(shù)指標(biāo)。此次項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，生產(chǎn)色氨酸發(fā)酵單位為30mg/L，即0.03kg/ m3。首先計(jì)算1000kg色氨酸需要的原料及其他物料量。注：培養(yǎng)基無(wú)機(jī)鹽配比(g/L)：硫酸銨2.5，磷酸二氫鉀0.25，磷酸氫二鉀0.25，硫酸鎂0.05，消泡劑耗用量1.0g/L，玉米漿:5.5g/L20。a)發(fā)酵液量V1=1000(15015%85%99%)=52.82 (m3)式中 150發(fā)酵培養(yǎng)基初糖濃度（kg/m3）15%糖酸轉(zhuǎn)化率 85%色氨酸提取率99%除去倒罐率1%后的發(fā)酵成功率b)發(fā)酵液配制需水解糖量：以純糖算Ga=V1150=7922.36(kg)c)種液量V2=10%V1=5.282 (m3)d) 種子培養(yǎng)液所需水解糖量Gaa=25V2=132.05(kg)式中 25二級(jí)種液含糖量e) 生產(chǎn)1000kg色氨酸需水解糖總量為G=Ga+Gaa=8054.41(kg)f) 耗用淀粉原料量理論上，100kg淀粉轉(zhuǎn)化生成葡萄糖量為111kg，故理論上耗用淀粉量為：G淀粉=8054.41（80%95%111%）=9547.66（kg）式中80%淀粉原料含淀粉量，95%淀粉糖化轉(zhuǎn)化率.g)硫酸銨用量G1=2.5 V1=132.05kgh) 磷酸氫二鉀G2=磷酸二氫鉀G3=0.25V1=13.205kgi) 硫酸鎂（MgSO4.7H2O）用量0.05 V1=2.641 kgj) 消泡劑耗用量=1.0V1=52.82kgk)玉米漿用量=5.5V1=290.51kgl）色氨酸量發(fā)酵液色氨酸含量=Ga15%(1-1%）=1176.47kg實(shí)際生產(chǎn)的色氨酸（提取率為85%）為：1176.4785%=999.999891kg4.7 糖化車間部分物料衡算（以1000kg玉米計(jì)算）本車間物料平衡圖是： 水 淀粉 液化酶+氧化鈣+硫酸 蒸汽 液化液 糖化液（糖化酶+燒堿） 消糖液 糖濾渣圖4-7 糖化車間物料平衡圖a)設(shè)淀粉：水=1:1.5，則1000kg玉米產(chǎn)淀粉漿=1000（1+1.5）=2500kg，加水量=10001.5=1500kg;b)粉漿濃度=100080%2500100%=32%c)糖化液（300g/L）=100080%95%0.31.12=2837.33kgd)-淀粉酶=糖化酶=25000.2%=5kge)硫酸用量=氯化鈣量=25000.2%=5kgf)助濾劑=2837.330.15%=4.26kgg)濾渣產(chǎn)量（含水量按70%計(jì)算）=4.26（1-70%）=14.2kgh)生產(chǎn)過(guò)程中進(jìn)入系統(tǒng)的蒸汽=2837.338%=227kgi）洗水量：2837.33+14.2-227-54-4.26-2500=90.2衡算結(jié)果用表格表示：表4-7 糖化車間部分物料衡算結(jié)果一覽表進(jìn)入系統(tǒng)量離開(kāi)系統(tǒng)量項(xiàng)目物料比例kg日產(chǎn)量kg項(xiàng)目物料比例kg日產(chǎn)量kg玉米原料100031889.2糖液2837.3390480.18配料水150047833.78濾渣4.26135.85酶用量10318.89氯化鈣5159.45硫酸5159.45助濾劑4.26135.85蒸汽2277238.85洗水90.272878.64累計(jì)2841.5390614.11累計(jì)2841.5990616.03注：最后的累計(jì)結(jié)果有點(diǎn)差距，是因?yàn)樵谟?jì)算過(guò)程中小數(shù)點(diǎn)舍取造成的。對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果沒(méi)有影響。4.8 1000t色氨酸工廠發(fā)酵車間的物料衡算表 有上述生產(chǎn)1000kg色氨酸（95%純度）的物料衡算，可求得1000t/a色氨酸廠發(fā)酵車間的物料平衡計(jì)算，具體計(jì)算結(jié)果如下：物料名稱生產(chǎn)1t色氨酸物料量1000t色氨酸的物料量每日物料量發(fā)酵液 （m3）52.8252820176.42二級(jí)種液（m3）5.282528217.64發(fā)酵水解用糖（kg)7922.36792236026460.68二級(jí)種培養(yǎng)用糖（kg）132.05132050441.047水解糖總量（kg)8054.41805441026901.73淀粉 （kg)9547.66954766031889.2硫酸銨（kg)132.05132050441.047磷酸氫二鉀（kg)13.2051320544.1047磷酸二氫鉀13.2051320544.1047硫酸鎂（kg)2.64126418.821泡敵（kg)52.8252820176.42色氨酸（kg)100010000003340第5章 熱量衡算5.1糖化車間的熱量衡算：5.1.1噴射液化氣加熱耗蒸汽量 加熱蒸汽消耗量（D）可按式：D=GC（T1-T2）/(I-)計(jì)算，其中G是淀粉漿量（kg/h），C是淀粉漿比熱容kJ/(kg.K)，T1為漿料初溫（50+273=323K），T2為液化溫度（378K），I為熱蒸汽焓（2738K/kg，表壓是0.3Mpa），是加熱蒸汽結(jié)水的焓，在378K時(shí)為442KJ/kg。5.1.2 淀粉漿量 G=31.8892242500=3321.79kg/h，粉漿干物質(zhì)濃度=31.889224100080%3321.79100%=32%；5.1.3 粉漿比熱 取C0=1.55kJ/(kg.K)，C水=4.19 kJ/(kg.K)，X=32%， 則C=C0X+C水（1-X）/100=1.5532%+(1-32%)4.19=3.35 kJ/(kg.K)5.1.4每小時(shí)蒸汽用量： 代入數(shù)據(jù)，得每小時(shí)蒸汽用量D=GC（T1-T2）/(I-)=266.57kg/h5.1.5則蒸汽高峰量： 滅酶活時(shí)，將液化液由105加熱至115，在115時(shí)為485 KJ/kg，則 D滅=3321.793.35（115-105）/（2738-485）=49.39 kg/h； 要求在10min內(nèi)使液化液由105加熱至115，則蒸汽高峰量為： 49.396010=296.34 kg/h。故有：平均用量=266.57+49.39=315.96 kg/h 高峰用量=296.34+266.57=562.91 kg/h 每日用量=315.9624=7583.04kg/h（糖化液滅酶通過(guò)板式換熱器在液化液降溫時(shí)實(shí)現(xiàn)，無(wú)需額外蒸汽）5.1.6 熱交換器設(shè)計(jì)： 實(shí)際工業(yè)化生產(chǎn)中可以充分考慮循環(huán)經(jīng)濟(jì)而用不同料液的熱交換達(dá)到節(jié)省蒸汽的目的，實(shí)現(xiàn)熱循環(huán)。此項(xiàng)目中熱交換器流程設(shè)計(jì)為：圖5-1 本次工程所用交換器設(shè)計(jì)圖（注：圖中1#、2#為螺旋式熱交換器）10上圖中的工藝可以實(shí)現(xiàn)如下結(jié)果：經(jīng)過(guò)閃蒸后的液化料溫度為95-100，糖化終了料液溫度為55-60。一方面液化料進(jìn)入糖化罐需要降溫（從95-100降到55-60）。另一方面糖化終了料液需要升溫滅酶活（溫度從55-60升至80-85）。所以可以用一臺(tái)交換器實(shí)現(xiàn)熱交換，而不要外加能源。5.2發(fā)酵車間熱量衡算5.2.1熱量平衡圖：1.定容罐 2.泵 3.換熱器 4.維持罐 5. 噴射器 6. 換熱器 7.泵 8.冷卻水分布管 9.冷水槽圖5-2 發(fā)酵車間熱量平衡圖5.2.2培養(yǎng)液連續(xù)滅菌用蒸汽量a. 每罐裝料量即初始體積= 176.42/2=88.21 m3，初始質(zhì)量=88.2110001.12=98795.2kg=98.8t；b.滅菌加熱過(guò)程中用0.4Mpa蒸汽(表壓)，I=2743kJ/kg。使用板式換熱器將物料由500C熱至950C再加熱至1200C.冷水200C升至450C，每罐滅菌的時(shí)間為2h，輸料流量:98.8/2=49.4t/h；c.消毒滅菌用蒸汽量D(式中3.97為糖的比熱容KJ/(kgk)，式中:2743加熱蒸汽焓；4.19水的比熱容，則D=49.43.97(120-95) (2743.4-1204.19) =2.19t/d，每天用蒸汽量： 2.1924=17.52t/d，高峰=17.52t/d，平均量=17.52/24=0.73t/h；5.2.3培養(yǎng)液冷卻用水量：1200C熱料通過(guò)與生料交換，降至800C，在用冷水冷至300C。冷卻水由200C升至450C， 計(jì)算冷卻水量(W)：W=49.43.97(80-30)4.19(45-20)=93.62 t/h，每天用水量: 93.6222=374.48t/d。5.2.4發(fā)酵罐空罐滅菌蒸汽用量a.發(fā)酵罐發(fā)熱：120 m31Cr18Ni9的發(fā)酵罐體重30498kg，冷卻排管重3269kg，1Cr18Ni9的比熱容為0.5kJ/(kgK)，用0.2MPa (表壓)蒸汽滅菌，使發(fā)酵罐在0.15MPa (表壓)下，由200C升到1250C。其蒸汽量為：(30498+3269)0.5(125-20) (2718-1254.19)=808kgb.填充發(fā)酵罐空間所需的蒸汽量：因120m3發(fā)酵罐的全容積大于120 m3，考慮到罐內(nèi)d 排管，攪拌器等場(chǎng)占空間，罐之自由空間仍按120 m3計(jì)算，填充空間需蒸汽量D空=V=1201.622=194.64kg式中：加熱蒸汽的密度(kg/ m3)，0.2MPa表壓為1.622；V發(fā)酵罐自由空間即全體積(m3)c.滅菌過(guò)程的熱損失:罐外壁溫度700C輻射與對(duì)流聯(lián)合給系數(shù)=33.9+0.19(70-20)=43.4kJ/(m2hK)120 m3發(fā)酵罐的表面積S=4R2+2RH=4(3.62)2+3.615.6=217 m3耗用蒸汽量：D損=21743.4(70-20) (2718-1254.19)=215kgd)罐壁附著洗滌水升溫的蒸汽消耗：2170.0011000(125-20)4.19(2718-1254.19)=43.4kg式中：0.001-附壁水平均厚度(mm)e.滅菌過(guò)程蒸汽滲漏，去總氣消耗量的5%，空罐滅菌蒸汽消耗量為：(808+194.64+215+43.4) (1-5%)=1327.41kg/h每罐滅菌1.5h用蒸汽量：1327.411.5=1991kg/罐每日用蒸汽量：19912=3982kg/d平均量：398224=166kg/h5.2.5 種子培養(yǎng)基空罐用蒸汽量(重復(fù)上述計(jì)算工作)種子罐體加熱：（16103+321.16）0.5(125-20) (2718-1254.18）=393kg填充空間需蒸汽量：D空= V=121.622=19.464kg滅菌過(guò)程的熱損失：43.2643.4(70-20) (2718-1254.18)=42.72kg罐壁附著洗滌水升溫的蒸汽消耗：43.260.0011000(125-20)4.18(2718-1254.18)=8.652kg滅菌過(guò)程蒸汽滲漏，去總氣消耗量的5%，空罐滅菌蒸汽消耗量為: （393+19.464+42.72+8.652）(1-5%)=488.25kg每空罐滅菌30min用蒸汽量：488.253060=244.125 kg/罐每日用蒸汽量：244.1252=488.25 kg/d平均量：488.2524=20.34kg/h第6章 水平衡6.1 配料用水量： 日投玉米31889.2kg，加水比1:1.5，即314711.5=47833.8kg6.2 液化液冷卻水（使用二次水）：液化液滅酶活后，溫度達(dá)115，用糖化液將至85（糖化液滅菌），然后用水降溫，由85降至60，冷卻水進(jìn)水溫度是20，出水溫度達(dá)58，需冷卻水量：W=（3321.79+315.96）3.35（85-60）（58-20）4.19=1913.46kg/h=46t/d。6.3 其他：日產(chǎn)300g/L糖液90480.18kg，即89293.61/1.12=80785.875L=80.79m3，糖化操作周期30h，其他糖化時(shí)間為24h，糖化罐100 m3填充系數(shù)75%，需糖化罐：80.79（10075%）（3024）=1.35，取2臺(tái)。使用板式換熱器，使滅菌后的糖化液由85降至60，使用二次水，冷卻水進(jìn)水溫度為20，出水溫度為50，平均用水量為：（3321.79+315.96）3.35（85-60）（50-20）4.19=2423.7 kg/h要求2h把75 m3 糖液冷卻至60，高峰用水量：2423.7（3321.79+315.96）750001.122=27983kg/h。每日糖化罐同時(shí)運(yùn)作：1.352430=1.08罐每日冷卻水用量：2798321.08=60443.28kg/d=60.5t/d第7章 主要車間設(shè)計(jì)7.1 概述色氨酸的生產(chǎn)主要經(jīng)過(guò)以下4個(gè)重要工序：（1） 制糖：淀粉原料的糖化，使淀粉轉(zhuǎn)化為可發(fā)酵性糖，調(diào)pH；（2）色氨酸的發(fā)酵：利用色氨酸高產(chǎn)菌在適宜的發(fā)酵條件下發(fā)酵，生產(chǎn)色氨酸；（3）色氨酸的提取；（4）精制。與這四個(gè)工藝階段相對(duì)應(yīng)，在色氨酸生產(chǎn)廠設(shè)置糖化車間、發(fā)酵車間、提取車間和精制車間作為主要生產(chǎn)車間。另外，為保障生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)蒸汽的需求，設(shè)置鍋爐房，利用鍋爐燃燒產(chǎn)生蒸汽，并通過(guò)供氣管路輸送到各個(gè)生產(chǎn)需求部位。為保障全廠生產(chǎn)用水，還需設(shè)置水泵房，所供的水經(jīng)消毒、過(guò)濾系統(tǒng)處理，通過(guò)供水管路輸送到各個(gè)生產(chǎn)需求部位。7.1.2 制糖 因?yàn)樯彼嵘a(chǎn)菌不能直接利用淀粉，需經(jīng)糖化后生成葡萄糖，然后利用葡萄糖生產(chǎn)發(fā)酵。而可以用來(lái)制備淀粉水解糖的原料很多，主要有薯類（山芋、木薯）、玉米、大米、小麥等含淀粉原料。但是因?yàn)榭紤]到含淀粉量和原料價(jià)格，我們采用淀粉含量較高、成本價(jià)較低的玉米作為原料7。玉米收購(gòu)價(jià)大概在4元/公斤，且除去水分外，含淀粉約80%。玉米作為原料，先要經(jīng)過(guò)預(yù)處理（主要是粉碎），然后液化、糖化。這些都是在糖化車間完成的。7.1.3 色氨酸的發(fā)酵 色氨酸發(fā)酵過(guò)程：滅菌后的色氨酸培養(yǎng)液在流量監(jiān)控下進(jìn)入色氨酸發(fā)酵罐，經(jīng)過(guò)罐內(nèi)冷卻蛇管將溫度冷卻至32 ，置入菌種，氯化鉀、硫酸錳、消泡劑及維生素等，通入消毒空氣，經(jīng)一段時(shí)間適應(yīng)后，發(fā)酵過(guò)程即開(kāi)始緩慢進(jìn)行。色氨酸發(fā)酵是一個(gè)復(fù)雜的微生物生長(zhǎng)過(guò)程，色氨酸菌攝取原料的營(yíng)養(yǎng)，并通過(guò)體內(nèi)特定的酶進(jìn)行復(fù)雜的生化反應(yīng)。培養(yǎng)液中的反應(yīng)物透過(guò)細(xì)胞壁和細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞體內(nèi)，將反應(yīng)物轉(zhuǎn)化為色氨酸產(chǎn)物。整個(gè)發(fā)酵過(guò)程一般要經(jīng)歷3個(gè)時(shí)期，即適應(yīng)期、對(duì)數(shù)增長(zhǎng)期和衰亡期。每個(gè)時(shí)期對(duì)培養(yǎng)液濃度、溫度、PH值及供風(fēng)量都有不同的要求。因此，在發(fā)酵過(guò)程中，必須為菌體的生長(zhǎng)代謝提供適宜的生長(zhǎng)環(huán)境。經(jīng)過(guò)45至48小時(shí)的培養(yǎng)，當(dāng)產(chǎn)酸、殘?zhí)?、光密度等指?biāo)均達(dá)到一定要求時(shí)即可放罐。這些發(fā)酵過(guò)程均在發(fā)酵車間完成，為了實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)效益最大化，發(fā)酵過(guò)程的控制有著至關(guān)重要的作用。97.1.4色氨酸的提取12 L-色氨酸是人和動(dòng)物生命活動(dòng)中八種必需氨基酸之一，對(duì)人和動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育、新陳代謝起著重要作用。L-色氨酸的生產(chǎn)方法有多種，其中以發(fā)酵法最具發(fā)展前途。因此提高發(fā)酵液中L-色氨酸的產(chǎn)率，并將其提取精制出來(lái)，采取有效措施提高其收率是目前急待解決的問(wèn)題。 本文著重研究了從L-色氨酸發(fā)酵液中提取L-色氨酸的工藝條件，詳細(xì)討論了各個(gè)分離純化步驟和操作條件。L-色氨酸發(fā)酵液先用陰離子聚丙烯酰胺（溫度：常溫、劑量：100mg/L、攪拌速度20r/min、攪拌時(shí)間12min）絮凝后，過(guò)濾或離心去除菌體和雜蛋白。為了使L-色氨酸與其它雜氨基酸分離，本論文選用了14種樹(shù)脂進(jìn)行靜態(tài)、動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)0037強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂在pH為68之間、流速1mL/min、溫度室溫，對(duì)色氨酸有最大的吸附作用，將上清液流經(jīng)0037型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂柱，再用0.025mol/L和2mol/L氨水梯度洗脫，流速1mL/min、溫度室溫，收集L-色氨酸流分。將其減壓濃縮粗結(jié)晶，再用60的熱乙醇溶解，溶解液通過(guò)D3012型陰離子交換樹(shù)脂脫色，條件為流速2mL/min、溫度為室溫，收集流出液，再將其減壓濃縮。加入30的無(wú)水乙醇，4放置24h，真空干燥得白色粉片狀L-色氨酸晶體?？傮w取收率約為68，純度達(dá)98。7.1.5 精制 色氨酸提取方法是離子交換柱法，所得產(chǎn)品色氨酸含量可達(dá)到99%，完全能夠達(dá)到要求，因此不再需要精制步驟，只需要包裝即可。7.2 糖化車間7.2.1糖化工藝的選擇 糖化工藝的選擇：采用雙酶法（-淀粉酶和糖化酶）生產(chǎn)葡萄糖，可提高淀粉原料的轉(zhuǎn)化率及糖液濃度，改善了糖液質(zhì)量，是目前最為理想的制糖方法。7.2.2工藝流程簡(jiǎn)述： 在配料罐，用工藝循環(huán)水（溫度50-55）把淀粉調(diào)到12-18Be，pH用硫酸