产年2000吨色氨酸的工厂设计 发酵工程课程设计--本科毕业设计

发酵工程课程设计

报告书

分工安排：生物工程102班第一组

专业：生物工程

指导教师：金大勇

完成日期： 2013.06.20

分组安排：

第一组1009082046-47（摘要、前言、工艺论证）

第二组1009082050-55（物料衡算、热量衡算、水平衡计算）第三组1009082040-45（设备选型及计算）

第四组1009082048-49（CAD绘图）

第五组1009082056-59（整理总结）

摘要

色氨酸是人和动物生命活动中八种必需氨基酸之一,对人和动物的生长发育、新陈代谢起着重要作用。色氨酸的生产方法有多种,其中以微生物直接发酵法最具发展前途。

随着色氨酸的需求量日益增加，决定设计一个年产2000吨色氨酸的工厂。本设计以大肠杆菌为生产菌株，利用微生物直接发酵法制备色氨酸，采用深层发酵的方式，采用过滤、三效浓缩、冷却结晶、离心烘干的方法，最终获得99%的色氨酸。本设计对工艺流程进行了物料衡算，并对主要生产设备进行了选型。

关键词：色氨酸，发酵法，工艺，设备选型

ABSTRACT

Tryptophan is one of eight kinds of essential amino acids in human and animal life activity, It is useful for growth of people and animal. There are many methods to product tryptophan, and among them the microbial fermentation is the most promising.

With the increasing demand of tryptophan , we decided to design an annual output of 2000 tons of tryptophan factory. We design the product with Escherichia coli strains, using microbial fermentation , the method of deep fermentation, filtration, three-efficient concentration, cooling crystallization, centrifugal and drying, and eventually get 99% degrees of purity of tryptophan. The design perform the material balance based on the technological processes, and select the main production equipment.

Key words: tryptophan, fermentation, process, selection of equipment,

目录

摘要 (Ⅰ)

ABSTRACT (Ⅱ)

前言 (1)

1工艺论证 (2)

1.1无菌空气系统 (2)

1.2淀粉的液化和糖 (3)

1.3发酵工艺 (4)

1.4提取工艺 (5)

1.5 总工艺流程图 (6)

2物料衡算 (7)

2.1生产过程的总物料衡算 (7)

2.2 制糖工序物料衡算 (8)

2.3连续灭菌和发酵工艺物料衡算 (9)

2.4 提取工序物料衡算 (11)

3热量衡算 (13)

3.1 液化工序热量衡算 (13)

3.2 糖化工序热量衡算 (14)

3.3 连续灭菌和发酵工序热量衡算 (15)

3.4 浓缩结晶过程热量衡算 (17)

3.5 干燥过程热量衡算 (18)

3.6 生产过程耗用蒸汽汇总表 (19)

4水平衡 (20)

4.1糖化工序用水量 (20)

4.2连续灭菌用水量 (20)

4.3发酵工序用水量 (20)

4.4 提取工序用水量 (20)

4.5用水量汇总表 (21)

5设备计算与选型 (22)

5.1糖化罐 (21)

5.2 发酵罐 (22)

5.3 种子罐 (27)

5.4 无菌空气制备 (30)

5.5三效浓缩罐 (31)

5.6 结晶罐 (33)

6. 参考文献 (30)

前言

L-色氨酸是含有吲哚基的中性芳香族氨基酸,为白色或略带黄色叶片状结晶或粉末，在水中溶解度1014 g（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。它是人体和动物生命活动中必需氨基酸之一，对人和动物的生长发育、新陈代谢起着重要作用，被称为第二必需氨基酸，在生物体内，从L-色氨酸出发可以合成5-羟基色胺的激素以及色素、生物碱、辅酶、植物激素等生理活性物质，可以预防和治疗糙皮病，同时具有消除精神紧张、改善睡眠等功效。另外，由于色氨酸是一些植物蛋白中比较缺乏的氨基酸，用他强化食品和做饲料添加剂对提高植物蛋白质的利用率具有重要的作业，它是继蛋氨酸和赖氨酸之后的第三大饲料添加氨基酸。

目前世界L-色氨酸的年产约为10000多吨，市场增长率超过10%，作为饲料添加剂使用的色氨酸有数百吨，中国主要是高价格限制了她的应用。世界上主要生产厂家是日本的昭和电工、协和发酵和三井化学公司采用发酵方法生产色氨酸，赢创德固赛则兼有发酵法和合成法生产色氨酸。

L-色氨酸的最早生产是靠化学合成法和蛋白质水解法，随着对微生物法生产L-色氨酸研究的不断深入，这种方法已经处于主导地位。微生物法大体上可以分为直

接发酵法、微生物转化法和酶法。目前微生物直接发酵法成为色氨酸工业化生产的

主流方式。