年产1000吨色氨酸发酵工厂的毕业设计.

第一章

绪论

色氨酸的分子式为:C11H12N2O2分子量为214.21,含氮13.72%,仅一氨基氮6.86%。色氨酸有三种光学异构体,L-色氨酸呈绢丝光泽、六角片状自色晶体,无臭,有甜味,水中溶解度1.14 g/l(25℃),溶于稀酸或稀碱,在碱液中较稳定,强酸中分解,微溶于乙醇,不溶于氯仿、乙醚。

色氨酸具有重要的生理作用。它是人体和动物生命活动中必需的氨基酸之一，对人和动物的生长发育和新陈代谢起着重要的作用。被称为第二必需氨基酸。广泛应用于医药、食品和饲料等方面。在生物体内从L-色氨酸出发可合成4 一羟基色胺等激素以及色素、生物碱、辅酶、植物激素等生理活性物质。可预防和治疗糙皮病。同时具有消除精神紧张、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较缺乏的氨基酸。用它强化食品和傲饲料添加剂对提高植物蛋白质的利用率具有重要的作用。它是继蛋氨酸和赖氨酸之后的第三大饲料添加氨基酸。

1.1 设计项目概述

（1）设计课题：年产1000t色氨酸工厂初步设计

（2）厂址：皖南地区

（3）重点车间：提取车间

（4）重点设备：发酵罐

（5）需要完成的设计图纸：全厂工艺流程图、全厂平面布置图、重点车间平面布置图，重点车间侧视图。

1.2 设计依据

（1）学校下达的毕业设计任务书和相关可行性报告，以及可靠的设计资料；

（2）我国现行的有关设计和安装设计的规范与标准；

（3）其他氨基酸的发酵工艺及色氨酸的特性发酵。

1.3 设计范围

（1）厂址选择及全厂概况介绍（地貌、资源、建设规模、人员）；

（2）产品的生产方案、生产流程、及技术条件的制定；

（3）重点车间详细工艺设计、工艺论证、设备选型及计算；

（4）全厂物料、能量衡算；

（5）车间布置和说明；

（6）重点设备的选型和计算；

（7）对生产、环境保护提出可行方案。

1.4工厂设计原则[7]

（1）设计工作要围绕现代化建设这个中心，为这个中心服务。首先要做到精心设计，投资省，技术新，质量好，收效快，回收期短，使设计工作符合社会主义经济建设的总原则。设计的安全性和可靠性是工程项目设计工作的第一要务，是设计人员进行生物工程项目设计的根本出发点和落脚点。

（2）设计工作必须认真进行调查研究。需大量查阅文献，搜集设计的技术基础资料并进行分析，从实际出发。

（3）要解放思想，突出创新，力求设计在技术上具有现实性和先进性，在经济上具有合理性，环境保护上有可行性。

（4）设计必须结合实际，因地制宜，工厂设计要体现其通用性和独特性相结合的原则。（5）设计需遵守国家的相关规定，要明确设计进度。

1.5 工厂组成

工厂的组成一般包括以下内容：

（1）生产车间：糖化、发酵等车间；

（2）辅助车间;

（3）动力车间；

（4）行政部门；

（5）绿化区域；

（6）道路等运输设施和各类地上、地下工程管网；

（7）三废治理。

1.6 产品生产方案及建设规模

（1）生产方案：以淀粉为原料，经糖化生产可发酵性糖，然后利用色氨酸高产菌，在适宜的生产条件下进行生产发酵，生产L-色氨酸。并通过后续工作，使产品达到国家规定。

（2）建设规模：年产1000吨，生产天数300天，连续生产。

1.7 生产方法及产品规格

（1）生产方法：L-色氨酸的生产最早主要是依靠化学合成法和蛋白质水解法制造。随对微生物法生产色氨酸的研究的不断发展，人们开始利用微生物法发酵生产色氨酸。现已走向实用并且处于主导地位。微生物法大体可分为微生物发酵法和酶促转化法。近年来还出现了直接发酵法和化学合成法，直接发酵法和转化法相结

合生产色氨酸的研究。另外，基因工程、酶的固定化和高密度培养等技术在微生物育种和酶工业上的应用极大地推动了直接发酵法和酶法生产色氨酸的工业化进程[15]。

本设计采用微生物直接发酵法生产色氨酸，因为这种工艺简单，适合大规模生产。且成本较低，易实现经济最大利益化。

（2）产品规格：食品级色氨酸，纯度95%，白色或淡黄色粉末，易溶于水。水中溶解度1.l4g(25℃)，溶于稀酸或稀碱，在碱液中较稳定，强酸中分解。微溶于乙醇，不溶于氯仿、乙醚。

1.8 公用工程

（1）供热：由电热厂供给蒸汽，自备锅炉；

（2）供电：由发电厂供给，自备发电机；

（3）供水：由自来水厂供给及本厂附近水渠供给；

（4）压缩空气及制冷：由本厂动力车间制备。

厂址选择总原则：

（1）尽可能利用当地有力的条件，不免或克服不利的条件。

（2）尽可能利用当地的人力、物力、财力、自然资源，和保护环境。

（3）尽可能是企业接近原料、能源产地和产品消费地。

（4）经济效益好，能加快国名经济的发展和人民生活水平的提高。

根据实际情况并结合选址原则，我们暂定厂址为皖南地区。因为我们此次项目中色氨酸生产主要原料为玉米，玉米是皖南地区省重要的旱粮作物，年种植面积近5.3万hm2 万，在粮食作物中列于水稻、大豆、番薯和小麦之后，居第5位，年总产量在20万t以上，位列水稻、番薯、大豆之后，居第4位。皖南地区是典型的南方玉米种植区，适播期长，种植类型多，种植模式多样，种植效益高，完全不同于北方玉米的单一模式。且随着近些年的客观发展需求，皖南地区玉米种植面积不断增加，皖南交通发达，便于运输。

1.9 全厂定员及劳动保护

（1）全厂定员：根据色氨酸生产特点，糖化、发酵、提取车间，一般按照每天3个班次来安排工人上班，即每人每天上8个小时班，实行4班3倒制；包装车间可以视情况而定，可安排1或2个班一天；机修车间一般是日班，中夜班给安排2个人；电房要3班都要有人；行政人员全安排在白班。

（2）劳动保护：发酵车间需佩戴耳塞、安全帽；提取要佩戴防护眼镜和耳塞；糖化车间要有防暑降温设备、空调间和防尘口罩；倒粉处要有防压皮鞋和防尘口罩；压力设备