色氨酸生产分析

3 工程分析

3.1 项目概况

3.1.1 项目名称、建设性质与建设地点

项目名称：山东鲁抗医药股份有限公司年产2000吨色氨酸项目。

建设性质：新建。

建设地点：山东省邹城市太平镇以西约4km，济邹公路以南约400m，白衣堂村北方向约500m，邹城工业园以南约250m。

3.1.2 项目组成与主要经济技术指标

工程中主要包括有生产装置以及储运设施，具体组成见表 3.1-1，主要经济技术指标见表3.1-2。

表3.1-1 工程项目组成一览表

项目名称主要组成备注

主体工程1

发酵车间1座，地上三层（局部夹层）钢筋混凝土框架结构，

建筑，内置各级发酵设备

用于色氨酸发酵液的

生产

2

提炼一车间，为地上二层钢筋混凝土框架结构建筑，内置色氨

酸发酵液离交设备用于色氨酸发酵液的

分离提纯。年制备成

品色氨酸2000t 3

提炼二车间，为地上三层钢筋混凝土框架结构建筑，内置色氨

酸高单位离交液一次浓缩、脱色、二次浓缩、结晶、离心以及

成品色氨酸混合、筛分、包装设备

公用工程1

供水：现阶段厂内自备2口取水井，单井供水量为50m3/h。待园市内政供水设施配套后，项目用水水源依托市政供水。厂内设置2×1500m3储水池

2

办公系统：城内设置办公室、控制室、值班室采、职工食堂宿，厂内不设置职工宿舍

3

循环水冷系统：由二台10NG-500中温方形组合逆流型钢结构冷却组成，循环水量1100m3/h

4

供电：厂区西侧设有110/10kv变电所一座；本工程两路10kV 电源引自该变电站；其供电能力满足本工程用电负荷的供电要求。

5

供热：生产用热由厂址以北约500m的里彦热电供应；厂内取暖用热采用提炼车间（二）的蒸汽

6 空压机房：单层钢筋混凝土框架结构，内置空压机房、配电室

续表3.1-1

表3.1-2 拟建工程主要经济技术指标一览表

3.1.3 生产规模与产品方案

本项目生产规模与产品方案具体见表3.1-3。

表3.1-3 生产规模与产品方案一览表

3.1.4 产品质量指标

公司目前主要产品方案见表3.1-4。

表3.1-4 产品质量指标一览表

3.1.5 主要原辅材料消耗及其理化性质

拟建工程生产所用主要原辅材料消耗及其理化性质具体见表3.1-5。表3.1-5 主要原辅材料消耗及其理化性质一览表

3.1.6 物料存放情况

本项目全厂物料的存放情以及储罐情况具体见表3.1-6，表3.1-7。表3.1-6 主要物料储存情况一览表

表3.1-7 储罐一览表

3.1.7 主要配套设备

本工程主要设备具体见表3.1-8。

表3.1-8 本工程主要配套设备一览表

3.2 生产工艺分析

本项目主要利用外购液糖（65%）为炭源、氨水（16%）为氮源，经液体发酵生产色氨酸。整个生产过程大致为：接种后的培养基经三级发酵得到发酵液，发酵液经树脂柱吸附、解析得到解析液，解析液经一次浓缩、酸化、脱色、过滤得到脱色液，脱色液再经二次浓缩、结晶、离心分离、干燥、总混、筛分、包装得到成品色氨酸。

分子式C11H12N2O2，分子量204.22。学名β-吲哚基丙氨酸。是组成蛋白质一种成分。色氨酸是白色晶体，熔点281～282℃（分解），溶于水、热乙醇。是重要的营养剂。医药上用作癞皮病的防治剂。可由酪朊经碱性水解、精制而成，或由β-吲哚醛和马尿酸合成制得。

1、反应总方程式为：

4C6H12O6+4NH3+O22C11H12O2N2+2CO2+18H2O

葡萄糖色氨酸

2、生产方式及生产周期

拟建项目生产为间歇生产，每一批次生产周期为20~23小时（色氨酸提炼过程），每一批次产量约为0.834t，每天同时生产8个批次，日产量总计约为6.67t/a。

3.2.1发酵工序

采用间歇加糖发酵工艺，以氨水为氮源，发酵温度、溶氧、罐压、风量、pH值等参数实行自控和指示记录，提高产酸率和转化率水平。发酵采用国内优良的菌种，应用高效的膜滤空气净化装置，确保发酵生产的稳定。其工艺流程见图3.2-1。

空气水、液糖、培养基蒸汽

发酵液去提炼车间

图3.2-1 发酵生产工艺流程图

发酵所需主要设备为：一级种子罐、二级种子罐、发酵罐、连消系统、空气系统。投入的物料为葡萄糖液、无机盐、固体培养基（酵母浸出液、柠檬酸三钠），产出的物料为色氨酸发酵液。所投入的物料按一定的配方进行消毒，进入一级种子罐、二级种子罐及发酵罐。

一级种子罐接入菌种后，罐压控制在0.05～0.1MPa，温度控制在34～35℃，风量控制在21m3/h（通入无菌空气），pH值控制在6.7～7.0，培养周期为10～12h（进行扩大培养），△OD≥0.4。接入二级种子罐（进行扩大培养），培养条件及品质标准同二级种子罐（风量除外，为210m3/h）。培养好的二级种子进入发酵罐，罐压控制在0.05～0.1MPa，温度0～12小时为34～35℃，12小时后每6小时温度升高1度，后期时间为

28小时升至38℃，放罐时39～40℃。发酵周期为34～36小时。流加糖在4.5%左右开始流加，要保证糖均匀流加到26小时以后逐步下降至2.0%，再根据实际情况适当流加。达到放罐指标后，放至提取。发酵过程中补入氨水以控制PH，补入葡萄糖水以控制适宜的溶氧。发酵完成后，发酵液泵送至提炼一车间内循环罐内暂存。

空气系统设备是由预过滤器、精过滤器所组成。空气预、精过滤器的作用是除掉空气中尘埃、杂菌，保证提供给一级种子罐、二级种子罐及发酵罐所使用的空气为无菌空气。

3.2.2 提炼工序

本项目提取过程中采用“离交—浓缩”法。工艺流程见图3.2-2。

提取所需主要设备为：离交柱、离心机、薄膜蒸发器、脱色罐、结晶罐、干燥机、混合筛分机。投入的物料为色氨酸发酵液，产出的物料为成品色氨酸。

1、发酵液树脂吸附

首先来自发酵车间的色氨酸发酵液经化工打料泵打至提炼一车间内的循环罐内，然后搅拌降至室温。发酵液与上一批次解析前流液、结晶分离母液一同泵入树脂罐内，进行上柱吸附反应，为防止树脂柱母液浓度过高堵塞树脂，上柱吸附过程中进行适量补水控制料液浓度。通过控制树脂柱末端料液流速，控制整个吸附反应，一般控制树脂柱在4~6小时内达到饱和。吸附废液通过滤液罐收集，后经滤液泵泵送至自动除渣谍片式离心机进行离心分离（总处理能力15m3/h），分离得到的菌渣外售，废发酵液泵送至厂内污水处理系统进行处理。

2、解析

树脂柱饱和后，首先用5%氢氧化钠溶解洗涤树脂柱，其目的进一步是中和吸附过程中产生H+，调整树脂柱pH至5.1~5.5。随后用解析剂（1.8%氨水）进行洗脱。洗脱过程中流出液根据pH值、色氨酸含量的高低分为解析头、高单位和低单位。

解析头为洗脱初期收集到的洗脱液，收集至解析头罐后，回用到下一批次吸附反应中。

低单位为洗脱后期所收集的洗脱液，其中色氨酸含量少，主要为浓度约为1.6~1.7%的氨水，该部低单位洗脱液收集至解析液配置罐中，用做下一批次解析液。

高单位解析液中含有大量的成品色氨酸，收集至高单位解析液储罐中，后分批次泵