年产50吨赖氨酸发酵工厂设计

第1章引言2

研究背景2 设计的任务及主要设计内容3 设计的规模及产品3

工艺技术参数3 生产

基础数据3

种子培养基4

发酵培养基4

第2章厂址的选择5 厂址选择的重要性5 厂址选择的原则5

第3章工厂总平面设计7 总平面设计内容7 总平面设计的原则7 工厂建筑物面积设计8

第4章赖氨酸生产工艺8 赖氨酸生产工艺8 赖氨酸生产工艺概述8 工艺的选择：9 原料预处理及淀粉水解糖制备原料的预处理12 淀粉水解糖制备12 工艺操作规程12 种子扩大培养及赖氨酸发酵13 总体情况13

车间操作规程13

12

第5章物料衡算和能量衡算15 发酵车间

的物料衡算15 发酵液量15

发酵液配制需糖量16 二级种子液量16 二级种子培养液所需糖量16 生产一周期赖氨酸需总糖量16

耗用淀粉的原料量16 发酵培养基硫酸铵耗用量16 二级种子硫酸铵耗用量16

玉米浆耗用量16 磷酸二氢钾耗用量16 硫酸镁耗用量16 碳酸钙用量16 苏氨酸钠耗用量16 物料衡算总量16

赖氨酸发酵车间的能量衡算17 蒸汽消耗量计算: 17 冷却水消耗量计算18 第6章设备选型错误!未定义书签。

发酵罐的选择错误!未定义书签。种子罐的选择错误!未定义书签。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。贮罐计算错误! 未定义书签。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。种子罐配料罐错误! 未定义书签。离心机计算错误! 未定义书签。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。

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。

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

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9—10 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20，000—30，000 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15，000吨，其他如美国，法国，西德，意大利及巴西等国也有生产。1977年,日本东丽公司以合戍的氨基己内酰氨为原料, 用酶法生产I—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内与国际市场价格到挂，欧美市场价格比国内市场价格高出很多，导致进口酸到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，国内货源紧张，二是由于美国大豆暴涨，从而导致了今年3、4 月份国内市场赖氨酸34 元/公斤的价格。

（二）赖氨酸市场用量逐年增大

据统计，国内赖氨酸用量每年以30%以上的速度递增。2000年国内赖氨酸的消费总量为7 万吨，2003年便达到了万吨，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。

设计的任务及主要设计内容

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。设计的内容包括工艺流程：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。

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。工艺技术参数[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、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%

种子培养基

一级种子培养培养基：葡萄糖％；(NH4)2S ％；K2HP04 0．1％；

玉米浆1-2%;豆饼水解液1-2%; MgSQ7H20 . 05%;尿素％;

在压力下灭菌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—320C，通风量1 ：(m3/m3，min)，搅拌转速约200r/min ，培养时间：8—11ho

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。

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%

硫酸镁%

PH