苏氨酸生产工艺原理及其应用

苏氨酸提取基本原理
干燥：指利用热能使湿物料中湿分(如水)汽化并排除，从而得到较干物料的过程。
烘 干
干燥目的：一便于产品包装贮存运输；二水分低产品性质稳定， 有较长的保质期。 加热空气经风道由主机底部进风口切向进入，在塔内形成高速旋转的气流；物 料由加料器均匀地加入主塔，易分散物料在气流的强烈冲击下迅速分散，同时与热 气流进行热交换而完成干燥任务；不易分散的物料在重力作用下自由下落，被主塔 底部的多层刀片粉碎并微粒化，直到旋转气流能够带动物料上升。
苏氨酸发酵基本原理
发酵机理：L-苏氨酸生物合成经过EMP、TCA途径导向天冬氨酸足代谢、 HMP途径及赖氨酸、缬氨酸的生物合成也是其菌体代谢的重要途径。 大罐控制条件： T37℃、pH7.0、通风比1：0.4v/v.min、接种量14.3% 、罐压 0h0.07MPa 、0h风量1300m³ 、初定容146m³ /h 。 补糖：初糖3.0%、运行8h左右加糖维持较低的底糖0-0.3%。 泡沫产生原因：通风和搅拌、微生物代谢和呼吸排出的CO2、培养基的理化 性质。 消泡：机械消泡：消泡耙消泡。
苏氨酸总工艺路线
玉 米
浸 泡 胚芽 纤维 蛋白 沉 淀 水 冷 凝 水 液
淀 粉 乳 有 机 肥
葡 萄 糖 菌 体 蛋 白
苏 氨 酸 发 酵
苏 氨 酸 提 取
苏 氨 酸
洗 布 水
尾 液
水处理中心
冷凝水
工艺 路线
苏氨酸发酵工艺流程图
原辅料 配料池 喷射器 维持罐
消泡剂 灭菌罐 消泡剂储罐 风系统 二级罐 发酵罐
复合肥车间
原液晶浆罐
二次母液罐
污水车间
原液分离机
一次母液罐
单效蒸发器
绞龙
Biblioteka Baidu
母液分离机
闪蒸
包装 成 品
苏氨酸提取基本原理
膜过滤原理 过滤机理：筛分、过滤方式：切向过滤。描述膜透性的参数为 膜通量，指单位面积的膜在单位时间内透过的透液体积。 膜过滤参数：浓缩倍数：6倍、透析倍数：2倍。 滤清液的质量标准：波美4.5-5Be’，透光7-8，Thr%11.5%。 根据截留物分子量的 大小：微滤、超滤、 反渗透、纳滤等 微滤膜孔径较大，以 微米μm表示如，孔 径 0.1、0.5μm等 超滤膜孔径太小，则
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苏氨酸提取基本原理
利用转鼓高速旋转所产生的离心力作为推动力，使晶浆液中苏氨酸 和母液分离开来。
分 离
1、 原液分离参数
1.1 加料时间：30-40s， 加料次数：3次， 转速：中速、30Hz
1.2 洗涤时间：2-12s， 加水次数：1-2次，转速：高速、50Hz 1.3 分离时间：120-140s，刮料次数：1-2次，转速：低速、7Hz 2、母液分离参数 2.1 加料时间：30-40s， 加料次数：3次， 转速：中速、30Hz 2.2洗涤时间：60-180s， 加水次数：1-2次，转速：高速、50Hz 2.3 分离时间：110-130s，刮料次数：1-2次，转速：低速、7Hz
低糖 储糖罐 四效 流加糖罐
原辅料 配料池 喷射器 维持罐
液氨储罐
尾气罐
苏氨酸发酵基本原理
储风罐：是消除压缩机排出空气量的脉动，维持稳定的空气压力，同时也可以利用 重力沉降作用分离部分油雾。 冷却器：将空气冷却后除去冷凝水。
气液分离器：利用离心力的作用除水除油。
风系统
加热器：空气中水分进一步汽化、杀菌作用；加热器温度：60℃。 粗滤：过滤精度一般为0.5μm，过滤效率95%左右。 预滤：过滤精度:0.3-0.5μm，过滤效率: 95%-99.9%。作用将空气前处理系统中的 铁锈等杂物进行预滤。
苏氨酸提取基本原理
包 装
下料→检斤→缝包→贴封口条→热合→金属检测→二次检斤→自动码垛
标称：纸袋 25Kg、吨袋 700kg。 热合：A线热合温度220 ℃ ，时间1.7s；B线热合温度110 ℃ ，时间1.3s。
理化指标：含量≥98.5%、水份（干燥失重）≤1.0%、PH4.5-6.5、砷 ≤0.2mg/kg、铅≤0.3mg/kg、比旋光度-25.0—-29.0、灼烧残渣≤0.5%。
膜过滤
膜边界形成 “浓差极化”， 改变流速可消除
以截留分子量表示截 留分子量1000-10万 道尔顿 反渗透和纳滤在电子 显微镜下也看不到孔 道，以截留小分子量
主体流向
高压
低压
膜
表示。纳滤截留分子 量200-1000小分子； 反渗透截留分子量
膜过滤/切线流 错流
100左右的盐分
苏氨酸提取基本原理
蒸发的定义：藉加热作用使部分溶剂汽化，从而与不挥发性溶质分离的操作。 进行蒸发的必要条件：①溶剂可挥发，溶质不可挥发②供给汽化用的热量③除去 二次蒸汽（防止闷罐）。 蒸发器种类：升膜、降膜、顺流、逆流 多效蒸发原理（1）在水蒸汽的焓中，潜热占很大比例 （2）二次蒸汽仍有相当高的焓值，可用来作为下 一效的加热蒸汽；
苏氨酸提取基本原理
结晶良好区域是在介稳区左下方， C’D’ 线和 AB 线之间 育晶的原理：当溶液中同时有大晶粒存在， 则微小晶粒溶解而大晶粒长大，直至
微小晶粒消失
根据饱和曲线和过饱和曲线图，析出结晶 的手段： （1）冷却：EFGH 由于降温降低了溶质的溶解度。 （2）蒸发浓缩:EF'G' 以除去溶剂的方式，使溶液中溶质浓度 超过饱和溶解度。 （3）蒸发+冷却: EG‘’
苏氨酸生产工艺原理及其应用
苏氨酸基础知识
1. 目前本公司是以大肠杆菌基因工程菌进行纯种培养后利用物理分离的方式得到湿品 苏氨酸在经闪蒸烘干生产出成品L-苏氨酸。 2 . L-苏氨酸化学结构及理化性质
苏氨酸（包装成品）
苏氨酸生产工艺
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苏氨酸工艺生产流程及原理 苏氨酸工艺生产操作规程
苏氨酸工艺生产主要设备
蒸 发
结晶过程： ① 首先是产生晶核；② 晶核在良好的环境中长大。 结晶的推动力是溶质的浓度差（Δc ＝ c – c*） c：实际浓度c*:饱和浓度 过饱和度的大小会影响晶核的形成速度和晶体的长大速度，这两个速度又影响最终晶体产品 的粒度和晶体粒度分布（即晶体质量） 成核现象可归纳成三种形式： （1）初级均相成核：溶液在不含外来物体自发产生晶核称为初级均相成核。 （2）初级非均相成核：在外来物体（如大气微尘）诱导下产生晶核的现象称为初级非均相成 核。 （3）二次成核：溶液中已有溶质晶体存在的条件下形成晶核的现象为称为二次成核。二次成 核中又以接触成核占主导。 接触成核是指：新生的晶核是晶浆中已有的晶体颗粒在结晶器中与其它固体接触碰撞时产生 的晶体表层的碎粒。
苏氨酸提取基本原理
控制过多成核的措施
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维持稳定的过饱和度，防止结晶器在局部范围 内产生过饱和度的波动 限制晶体的生长速率，即不以盲目提高过饱和度的方法，达到提高产 量的目的； 尽可能减低晶体的机械碰撞能量及几率，长桨叶、慢搅拌是常用方法； 对溶液进行加热，过滤等预处理，以消除溶液中可能成为晶核的微粒 使符合要求的晶粒得以及时排出，而不使其在器内继续参与循环 将含有过量细晶的母液取出后加热或稀释，使细晶溶解（细消），然后 送回结晶器； 调节原料溶液的pH值或加入某些具有选择性的添加剂以改变成核速率
蒸汽过滤器则是阻挡蒸气管路中的锈蚀物和锅炉污垢等杂质。
精滤：过滤精度0.01μm，过滤效率99.9999%以上，灭菌要求：0.1Mpa、30min。
苏氨酸发酵基本原理
湿热灭菌：当温度超过最高限度时，微生物细胞中的原生质胶体和酶起了不可逆的凝固 变性，使微生物在很短时间内死亡，加热灭菌即是根据微生物这一特性而进行的。 喷射器：可使料液和蒸汽迅速接触，充分混合，加热是在瞬时内完成的。温度：123℃
发 酵
消泡剂消泡：降低泡沫的局部表面张力使其受力不均而破裂达到消泡的目的。
葡萄糖
EMP
丙酮酸
乙酰辅酶A TCA
缬氨酸
草酰乙酸
天冬氨酸
苏氨酸
苏氨酸发酵基本原理
目前苏氨酸发酵均采DCS集散控制系统如上图所示:
苏氨酸提取工艺流程图
发酵液
低浓透析液
膜过滤 高 浓 透 析 液
截流液储罐
滤清液储罐 冷凝水储罐 三效浓缩蒸发器
连消系统
维持罐：使加热后的培养基在维持罐中保温一段时间，以达灭菌目的。维持8-10min。
四效浓缩糖：藉加热作用使部分水汽化，达到生产所需要的糖液浓度。
苏氨酸发酵基本原理
二 级
二级种子的扩大培养是为 了保证发酵所需的足够的 菌体数量。 菌体的生长四阶段，即适 应期、对数生长期、平衡 期和死亡期。 苏氨酸二级种子质量标准： △ OD:0.3、Rg2.0/1.0。 二级控制条件： T37℃、pH7.1、通风比1： 0.4v/v.min、接种量 0.01143% 、罐压08h0.08MPa 、 812h0.1MPa 、初定21m³ 。