【正文】 .............................................................. 24 7．致謝 ................................................................................................................ 24 5 年產 200 噸 L絲氨酸發(fā)酵和無菌空氣車間的工藝設計 1. 概述 L絲氨酸的簡介 絲氨酸是一種非必需氨基酸，它在脂肪和脂肪酸的新陳代謝及肌肉的生長中發(fā)揮著作用，并且它有助于 免疫血球素和 抗體 的產生，所以絲氨酸在維持健康的免疫系統方面扮演者重要的角色。 7H2O ， MnSO4工廠所在位置空氣的平均溫度為 20℃，平均相對濕度為 85%。 三、生產條件（包括年操作日、生產方式及其它限制性條件） 已知發(fā)酵接種量為 3%，發(fā)酵時間為 14 h，發(fā)酵罐的攪拌轉速為 120 rpm，發(fā)酵液密度為 1050 kg/m3， 粘度為 Pa 一、設計題目： 年產 200 噸 L絲氨酸發(fā)酵和無菌空氣車間 的工藝設計 二、設計主要內容： 針對產品的要求進行工藝流程的設計（查閱資料，補充必要數據）； 工藝計算（物料衡算、能量衡算）； 設備的計算和選型； 繪制帶控制點工藝流程圖（ 3 號圖紙）。發(fā)酵工藝規(guī)定發(fā)酵罐通氣量為 VVM（標準狀態(tài)），種子罐通氣量為 1 VVM。 3H2O ， MgSO4 水蒸氣 138℃，冷卻水進出口 溫度根據實際情況確定。 L絲氨酸應用 （ 1）醫(yī)藥原料： L絲氨酸廣泛用于配置第三代復方氨基酸輸液和 營養(yǎng)增補劑，并用于合成多種絲氨基酸衍生物，如心血管 、抗癌、艾滋病新藥及基因工程用保護氨基酸等； （ 2）食品： L絲氨酸用于運動飲料 、氨基酸減肥飲料等； （ 3）飼料： L絲氨酸用于動物飼料，可促進動物生長發(fā)育 。但此法操作復雜，需處理大量的洗脫液， 6 所得的氨基酸常為混合氨基酸，還需進一步分離、精制，且在提取目標氨基酸時，其余氨基酸則被浪費掉。但此法對固定化酶和固定化細胞技術要求較高，且從酶反應液中分離 L絲氨酸一直是酶法生產中的難題。但是由于 L絲氨酸處于氨基酸代謝的中間 位置，參與許多生物物質 (如甘氨酸、蛋氨酸、半胱氨酸、色氨酸等氨基酸、嘌呤、胸腺嘧啶之類的核酸堿基，磷脂酰絲氨酸、嘌呤、胸腺嘧啶之類的核酸堿基，磷脂酰絲氨酸、鞘磷脂等磷脂 )的合成，代謝運轉速度極快，很難積累。如《化工工藝設計手冊》 （ 2） GB/T 50103— 20xx 《總圖制圖標準 》 （ 3） GB50187— 93 《工業(yè)企業(yè)總平面設計規(guī)范》 （ 4）《化工原理》 （ 5）《生物工藝原理》 （ 6）《生物工程設備》 發(fā)酵工程是用來解決按發(fā)酵工藝進行工業(yè)化生產的工程學問題的學科。近年來，對于發(fā)酵工程的生物學屬性的認識愈益明朗化，發(fā)酵工程正在走近科學。 3H2O MgSO4 2．在 10 m3 的發(fā)酵罐配料罐中加入 的培養(yǎng)基，開啟攪拌待混勻后，用泵打入發(fā)酵罐中，進行滅菌，用 138℃水蒸氣先進行間接加熱（使培養(yǎng)基從 20℃升至 90℃），再用蒸汽直接加熱（使培養(yǎng)基從 90℃升至 121℃），然后用冷卻水使之冷卻到 37℃，待用。 7H2O ， MgSO4 7H2O G6= ?? kg MgSO4 7H2O G6 ? ?? kg=31g MgSO4 h℃ ) ? =5%~10%，取 10% %)101( )90121()1()( 2 12 ????? ??????? ?? ?tci ttGcS s kg 1211 ?st ℃ st2 =10℃ 371 ?ft ℃ （實測當培養(yǎng)基溫度 t1 為 80℃時，此時冷卻水出口溫度 t2 為 30℃） K=1674 kJ/(m2 h h s。 因為發(fā)酵時間為 14h，再考慮發(fā)酵罐滅菌，降溫，出料，清洗等輔助時間。 單個周期發(fā)酵液體積計 算 : 0 5 010% 0 0%)101(2 0 0 3 ??????? m3 裝料系 數 ~?? VV? 取 0? = ? =所以我們選用 3 個 10 m3 的發(fā)酵罐，另選一個作為備用罐。 對于 ℃的空氣，由之前計算可知： kJ/?I %1001 ?? 222111 TVPTVP ? 402 7 33 0 7 3 0 2????? V / 3?gV ?P % 8 %1 0 040122112 ????? PPPPss??℃時的空氣，對于加熱后 k g /k g0 0 9 % % 22 22 ??? ?????? ss PP PH ?? kJ / )(2500)( ?????????? HTHI 18 / k 273%)()(32112????????PPTTxVx kg/ ???? x gVVL J / 5 1 6k J / 4 5 9)( 7 7)( 21 ??????? IILQ ℃取 0 2))401 3 8/() 3 8l n ( ( )401 3 8() 3 8()/l n ()℃W / ( m7521212??? ?????? ???????tttttmK 2m2 2 0 275 5 1 ?????? tmK QF 空氣預處理系統計算與設計 吸風塔 空氣壓縮機車間要建在廠區(qū)的上風向外，還要求吸風塔的高度大于 10m。 v=6m/s。 本設計選取管徑流速 v= 19 253333 0 7 5(h/ 2 6 1m i n/?????????????FvFQvF代入數據得：為管徑流速）為管徑面積，為額定空氣流量，其中， 空氣過濾的進氣口直徑一般情況下與出去口直徑相等，也可大于出氣口直徑，本設計選用 ?? 出進 DD 空氣壓縮機 根據全 場發(fā)酵工藝所需的空氣流量、克服壓縮空氣輸送過程的阻力和克服發(fā)酵罐的液柱高度所需的壓強過來選用空氣壓縮機型號。% ???V ，貯罐的設計 H/D=，取 H/D= ???????????????)2(2 . 5H / D2 HDHDV 所以壓縮空氣貯罐規(guī)格為 空氣冷卻器 根據步驟 空氣冷卻器計算的傳熱量 J / 4 1 9 2 3k J / 2 3 4 5 6) 5 3( 4 4 5)( 32 ??????? IILQ 冷卻時（逆流冷卻），當空氣溫度由 120℃→ ℃，冷卻水由 20℃→ 25℃時， ℃))()251 2 0l n ( ( )()251 2 0()/l n ( 21 21 ??? ?????? ????? tt tttm 22 19 )℃W / ( m100?????????tmKQFK傳熱面積為：取傳熱系數 20 因此，本設計選用固定管板式換熱器，換熱面積為 179。換熱管長度為1500mm，公稱直徑 DN=159mm，管程數 1，管根數 15，中心排管數 5。180mm 1046mm 過濾器配濾芯 JPFA 或 JPFC 型號 3 支，濾芯長 20in（ 1in=，下同） ②空氣預過濾器選型 根據已選 JPF10 型空氣用量過濾器，空氣通量 10m3/min。89mm 522mm，配置JLSF 濾芯 3 支，規(guī)格為 216。/min，查陳國豪主編《生物工程設備》 P31 表 25， JLSYUD 空氣預過濾器規(guī)格型號 本設計選用 JLSYUD10 空氣預過濾器 1 臺，規(guī)格為 216。22mm 150mm 5. 總結 1) 發(fā)酵罐規(guī)格： 。 5) 種子罐配料罐規(guī)格： 。 9) 壓縮空氣貯罐規(guī)格： 。換熱管長度為 1500mm，公稱直徑 DN=159mm，管程數 1，管根數 15，中心排管數 5。 ② JLSYUD10 空氣預過濾器 1 臺，規(guī)格為 216。89mm 522mm，配置 JLSF 濾芯3 支，規(guī)格為 216。110mm 549mm，過濾器配濾芯 JPFA 或 JPFC 型號 1 支，濾芯長 10in。 ③ JLSF010 型蒸汽過濾器 1 臺，規(guī)格為 216。鞏固了所學習的書本知識，把之前遺漏的一些細節(jié)，都重新