【正文】 目前，利用該發(fā)酵技術(shù)生產(chǎn)L色氨酸單位成本為100元/kg，目前市場售價在300元/kg，市場前景可觀。目前，國內(nèi)氨基酸的生產(chǎn)能形成規(guī)?；钠髽I(yè)并不多，可借鑒的也是有限的，本次色氨酸的工廠設(shè)計只是初步設(shè)計，有一定的實際意義，但是在實踐中，極大可能會有各方面的不妥，期望在以后的生產(chǎn)過程中可以逐步得到解決?！　　∧壳?，國內(nèi)沒有形成規(guī)?；鸵?guī)范化的色氨酸產(chǎn)業(yè)，面對高額利潤，很多廠家紛紛上馬色氨酸，這樣造成了局面比較混亂的情景。本次設(shè)計主題是“年產(chǎn)1000t色氨酸工廠初步設(shè)計”，結(jié)合實際情況，借鑒國內(nèi)有經(jīng)驗的色氨酸生產(chǎn)工廠設(shè)計，初步設(shè)計得以形成。但是，我國發(fā)酵法生產(chǎn)色氨酸市場的迅猛發(fā)展，特別是“十二五”時期，轉(zhuǎn)變經(jīng)濟增長方式這一主基調(diào)的確定，與之相關(guān)的核心生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用與研發(fā)必將成為業(yè)內(nèi)企業(yè)關(guān)注的焦點，落后產(chǎn)能將大量淘汰，新技術(shù)，新工藝必將成為政府各級相關(guān)部門積極推進的主要工作。外加獎金之類，預(yù)支付400萬。 流動資金估算依據(jù)及辦法(1)應(yīng)收帳款周轉(zhuǎn)天數(shù)按預(yù)計信用期限36天計(2)主要原材料貯存期按20天計（原料價格按現(xiàn)行價格計算，本報告按平均價計算），輔料及包裝等材料因年所需求量較少，多次采購成本較高，因此分別按30或60天計算周轉(zhuǎn)天數(shù)。經(jīng)測算，共需2000萬元。表11—1 全廠定員及人員構(gòu)成分析表序號部門管理人員工程技術(shù)人員工人合計1廠部62082生產(chǎn)車間61260783輔助公共系統(tǒng)118104生活保證人員208106全廠合計151576106 投資概算 本次設(shè)計的工程項目需要場地20000平方米（約30畝），固定資產(chǎn)投資7000萬，流動資150萬，購置發(fā)酵罐、酸化罐、解析液貯罐、脫氨塔等專用設(shè)備，采用發(fā)酵、酸化過濾等工藝，形成年產(chǎn)1000噸L色氨酸生產(chǎn)能力。 工程投資 從短時間的經(jīng)濟效益來看，利用噴漿造粒來處理色氨酸工廠廢水是有點“入不敷出”，但是隨著我國工業(yè)化進程的快速發(fā)展，環(huán)保被提到了重要的議事日程，國家對環(huán)保的要求和監(jiān)控也越來越嚴格。 噴漿造粒工藝方案介紹[14]噴漿造粒干燥機處理發(fā)酵高濃度有機廢水的新工藝是根據(jù)發(fā)酵高濃度有機廢水特性生成的，將含水90%左右的高濃度有機廢水通過三效蒸發(fā)器濃縮成含水60%至65%的濃縮料漿、濃縮料漿通過噴漿造料干燥機造成1至4mm的光滑顆粒有機復(fù)合肥，有機復(fù)合肥通過冷卻機冷卻后由包裝機包裝成袋。d、廢水色氨酸生產(chǎn)主要的污染是高濃度廢水，在建設(shè)項目中本公司將采用先進的噴漿造粒技術(shù)將高濃度廢水制成有機無機復(fù)合肥，即可以解決環(huán)保問題，又可以增加項目的經(jīng)濟效益，還可以減輕污水處理廠的污水處理壓力。色氨酸工廠主要污染物： 主要來源于發(fā)酵罐產(chǎn)生CO2氣體，采用蒸汽集氣包殺滅活菌體，然后排入大氣中。合理設(shè)計廠區(qū)對外運輸系統(tǒng)，將運輸量大的倉庫盡量靠近對外運輸主干線，保證良好運輸條件和效益。 廠區(qū)布置原則（1）總平面按設(shè)計任務(wù)書的要求進行，平面布置必須合理緊湊。小型的離子交換設(shè)備常采用有機玻璃交換柱，有利于觀察樹脂運行情況。（6）連續(xù)噴射液化器：選用中壓噴射器，型號：SLJ91II型；處理量：15～50m3/h。這種連續(xù)方式在實際使用中得到滿意的效果。重視設(shè)備的密封性能以保證滅菌操作。 結(jié)晶罐中的晶體及溶液一起送入三足離心機進行離心，離心后的晶體送入烘箱進行干燥，從而得到產(chǎn)品色氨酸?？傮w取收率約為68％，純度達98％。歸納總結(jié)，見下表：表75種子罐尺寸表種子罐基本尺寸種子罐相關(guān)質(zhì)量種子罐公稱直徑1700mm筒體質(zhì)量種子罐公稱容積12m3每個封頭質(zhì)量種子罐筒體高度5100mm種子罐總重16103kg封頭直邊高度40mm列管重量厚度14mm每個封頭容積 m3列管長度 提取車間: 目的產(chǎn)物的提取，需要采用合理有效的提取手段，以提高目的產(chǎn)物的提取率，可以提高目的產(chǎn)物的產(chǎn)率，降低成本。表74 發(fā)酵罐尺寸一覽表發(fā)酵罐基本尺寸發(fā)酵罐相關(guān)質(zhì)量發(fā)酵罐公稱直徑3600mm發(fā)酵罐筒體質(zhì)量發(fā)酵罐公稱容積120 m3每個封頭質(zhì)量2707kg發(fā)酵罐筒體高度10800mm發(fā)酵罐總重30498kg封頭直邊高度50mm列管重量3269kg厚度24mm每個封頭容積 m3列管長度 在此次項目中，發(fā)酵罐為重點設(shè)備，其裝配圖見附錄A。查表：中國人民共和國行業(yè)標準橢圓形封頭JB/T473795，可得直邊高度Hb=50mm。 每天需發(fā)酵罐容積（填充率為75%）=247。接著接種：菌種先經(jīng)過一級種子擴大培養(yǎng)，再經(jīng)過二級種子擴大培養(yǎng)后菌種量達到要求后再進入發(fā)酵罐進行接種，發(fā)酵。將其減壓濃縮粗結(jié)晶，再用60％的熱乙醇溶解，溶解液通過D3012型陰離子交換樹脂脫色，條件為流速2mL/min、溫度為室溫，收集流出液，再將其減壓濃縮。經(jīng)過45至48小時的培養(yǎng)，當產(chǎn)酸、殘?zhí)?、光密度等指標均達到一定要求時即可放罐。玉米作為原料，先要經(jīng)過預(yù)處理（主要是粉碎），然后液化、糖化。30=每日冷卻水用量：279832=第7章 主要車間設(shè)計 概述色氨酸的生產(chǎn)主要經(jīng)過以下4個重要工序：（1） 制糖：淀粉原料的糖化，使淀粉轉(zhuǎn)化為可發(fā)酵性糖，調(diào)pH；（2）色氨酸的發(fā)酵：利用色氨酸高產(chǎn)菌在適宜的發(fā)酵條件下發(fā)酵，生產(chǎn)色氨酸；（3）色氨酸的提取；（4）精制。 其他：日產(chǎn)300g/，糖化操作周期30h，其他糖化時間為24h，糖化罐100 m3填充系數(shù)75%，需糖化罐：247。(2718125）=393kg填充空間需蒸汽量：D空= Vρ=120=式中：ρ——加熱蒸汽的密度(kg/ m3)，；V——發(fā)酵罐自由空間即全體積(m3):罐外壁溫度700C輻射與對流聯(lián)合給系數(shù)α=+(7020)=[kJ/(m2k)]，式中:2743—加熱蒸汽焓；—水的比熱容，則D=(12095) 247。10= kg/h。=d)α淀粉酶=糖化酶=2500%=5kge)硫酸用量=氯化鈣量=2500%=5kgf)助濾劑=%=g)濾渣產(chǎn)量（含水量按70%計算）=247。此次項目設(shè)計中，生產(chǎn)色氨酸發(fā)酵單位為30mg/L。 提取工藝 工業(yè)上通常采用三效濃縮的方法來提取色氨酸。使用前用無菌水將麩曲中的孢子洗去，倒入接種瓶，接入種子罐。 發(fā)酵工藝： 色氨酸發(fā)酵采用大腸桿菌深層發(fā)酵的方式 工藝流程 斜面培養(yǎng) → 三角瓶麩曲→孢子懸浮液→種子罐→發(fā)酵罐→升溫絮凝蛋白→發(fā)酵液貯罐 培養(yǎng)基成份原料a : 斜面培養(yǎng)基（g/l） 牛肉膏 3g , 蛋白胨 10g , Nacl 10g , 瓊脂 15～20g , ～ b : 麩曲培養(yǎng)基 麩曲：水 = 1：1 C : 種子培養(yǎng)基（g/l) (NH4)2SO4 50, 淀粉糖 50，玉米漿 4ml，豆餅水解液2ml，MgSO4目前采用的是噴射液化法和雙酶法葡萄糖生產(chǎn)工藝。b. 特點：兩次冷卻、兩次分離、適當加熱。 過濾除菌是目前生物工業(yè)生產(chǎn)中最常用、適用的空氣除菌方法。分離純化后的發(fā)酵液經(jīng)濃縮結(jié)晶處理。對發(fā)酵車間的環(huán)境定期進行消毒提高環(huán)境清潔度。[1] L色氨酸生產(chǎn)菌是一種大腸桿菌，具有較好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和分裂不穩(wěn)定性 發(fā)酵過程中菌種的質(zhì)粒穩(wěn)定性對發(fā)酵水平高低有嚴重影響，維持發(fā)酵高產(chǎn)酸就要保證發(fā)酵過程菌種質(zhì)粒穩(wěn)定，在培養(yǎng)過程可以通過調(diào)節(jié)適當罐壓、培養(yǎng)溫度、溶氧控制水平、底料中酵母抽提物添加量等方面進行控制保證發(fā)酵過程中不發(fā)生質(zhì)粒丟失現(xiàn)象。 L發(fā)酵法色氨酸生產(chǎn)工藝關(guān)鍵過程： 發(fā)酵原料： 根據(jù)本地條件。不但附加值更高。制糖可采用美國高效噴射液化技術(shù)和復(fù)合酶糖化技術(shù)。由提取車間產(chǎn)生的氯化氫氣體逸出，采用設(shè)備加蓋和酸霧吸收，車間安裝風(fēng)機。因為我們此次項目中色氨酸生產(chǎn)主要原料為玉米，玉米是皖南地區(qū)省重要的旱糧作物， 萬，在糧食作物中列于水稻、大豆、番薯和小麥之后，居第5位，年總產(chǎn)量在20萬t以上，位列水稻、番薯、大豆之后，居第4位。(25℃)， 溶于稀酸或稀堿，在堿液中較穩(wěn)定，強酸中分解。隨對微生物法生產(chǎn)色氨酸的研究的不斷發(fā)展，人們開始利用微生物法發(fā)酵生產(chǎn)色氨酸。（4）設(shè)計必須結(jié)合實際，因地制宜，工廠設(shè)計要體現(xiàn)其通用性和獨特性相結(jié)合的原則。 設(shè)計依據(jù)（1）學(xué)校下達的畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書和相關(guān)可行性報告，以及可靠的設(shè)計資料；（2）我國現(xiàn)行的有關(guān)設(shè)計和安裝設(shè)計的規(guī)范與標準；（3）其他氨基酸的發(fā)酵工藝及色氨酸的特性發(fā)酵。廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、食品和飼料等方面。 色氨酸具有重要的生理作用。用它強化食品和傲飼料添加劑對提高植物蛋白質(zhì)的利用率具有重要的作用。（2）設(shè)計工作必須認真進行調(diào)查研究。并通過后續(xù)工作，使產(chǎn)品達到國家規(guī)定。 本設(shè)計采用微生物直接發(fā)酵法生產(chǎn)色氨酸，因為這種工藝簡單，適合大規(guī)模生產(chǎn)。（3） 盡可能是企業(yè)接近原料、能源產(chǎn)地和產(chǎn)品消費地。要盡可能避免生產(chǎn)事故的發(fā)生。主要有天然物質(zhì)提取法、化學(xué)合成及光學(xué)拆分組合法、發(fā)酵法、酶法等等，目前主要采用發(fā)酵法生產(chǎn)色氨酸。成本低。既而經(jīng)大腸桿菌發(fā)酵、膜過濾、脫色、離交、濃縮、結(jié)晶、離心干燥、包裝得到色氨酸產(chǎn)品。同時輔以適量的無機鹽和其他微量元素。 L色氨酸發(fā)酵為耗氧發(fā)酵并且產(chǎn)酸過程中用氧量比較大，溶氧的多少直接影響著代謝的方向 進而影響產(chǎn)酸和轉(zhuǎn)化率 溶氧低于20%容易發(fā)生菌體自溶、乙酸產(chǎn)量增加，所以在主發(fā)酵過程中必須控制溶氧大于20%，這要求我們采用先進的通風(fēng)攪拌裝置設(shè)計合理的發(fā)酵罐徑高比增加通氣量提高溶解氧。過少，又達不到脫色效果。為保證純種培養(yǎng)，必須將空氣中的微生物除去或殺死。因此，應(yīng)把壓縮空氣中可能析出的水，在接近過濾介質(zhì)之前除去。d. 為防止往復(fù)壓縮機產(chǎn)生脈動，在流程中需要設(shè)置一個或數(shù)個貯氣罐。維持過程的溫始終要控制在9598 ℃之間，持續(xù)時間為30分鐘，最終淀粉乳的碘反應(yīng)呈棕紅色，且能迅速擴散。7H2O ，VB1 100181。培養(yǎng)條件： 風(fēng)量 m3/（m3但在實際生產(chǎn)發(fā)酵中，要考慮實際情況，取糖化率為95%。（80%95%111%）=（kg）式中80%——淀粉原料含淀粉量，95%——淀粉糖化轉(zhuǎn)化率.g)硫酸銨用量G1= V1=h) 磷酸氫二鉀G2=磷酸二氫鉀G3==i) 硫酸鎂（） V1= kgj) 消泡劑耗用量==k)玉米漿用量==l）色氨酸量發(fā)酵液色氨酸含量=Ga15%(11%）=實際生產(chǎn)的色氨酸（提取率為85%）為：85%= 糖化車間部分物料衡算（以1000kg玉米計算）本車間物料平衡圖是： 水 淀粉 液化酶+氧化鈣+硫酸 蒸汽 液化液 糖化液（糖化酶+燒堿） 消糖液 糖濾渣圖47 糖化車間物料平衡圖a)設(shè)淀粉：水=1:，則1000kg玉米產(chǎn)淀粉漿=1000（1+）=2500kg，加水量=1000=1500kg。242500=，粉漿干物質(zhì)濃度=247。所以可以用一臺交換器實現(xiàn)熱交換，而不要外加能源。K)， (表壓)蒸汽滅菌， (表壓)下，由200C升到1250C。(2718125)=式中：(mm)，去總氣消耗量的5%，空罐滅菌蒸汽消耗量為：(808++215+) 247。60= kg/罐每日用蒸汽量：2= kg/d平均量：247。（+）75000247。而可以用來制備淀粉水解糖的原料很多，主要有薯類（山芋、木薯）、玉米、大米、小麥等含淀粉原料。整個發(fā)酵過程一般要經(jīng)歷3個時期，即適應(yīng)期、對數(shù)增長期和衰亡期。 本文著重研究了從L色氨酸發(fā)酵液中提取L色氨酸的工藝條件，詳細討論了各個分離純化步驟和操作條件。： 在配料罐，用工藝循環(huán)水（溫度5055℃）把淀粉調(diào)到1218’Be，%氯化鈣，作為淀粉酶的保護劑和激活劑，%耐高溫α淀粉酶，聊也攪拌均勻后用泵把粉漿打入到液化噴射器，在噴射器中粉漿和蒸汽瞬間接觸，溫度自動控制在105110℃，從噴射器中出來的液料，經(jīng)過35min的高溫維持后進入閃蒸罐，溫度降到95100℃，然后進入層流罐保溫60120min，DE值達到1218%后，與糖化終了料液進行熱交換進入糖化罐溫度降低至5862℃，%糖化酶保溫30h，用無水酒精檢測無糊精存在時，同時將料液加熱與液化料進行熱交換至80℃，然后降溫至60℃，%助濾劑，視料液情況添加活性炭，攪拌1小時開始過濾?？衫闷咸烟菫樵现苯影l(fā)酵生產(chǎn)L色氨酸，糖酸轉(zhuǎn)換率可達15%以上，發(fā)酵周期為40到48小時之間，發(fā)酵周期較短，工藝簡單，適合大規(guī)模生產(chǎn)。=，設(shè)備富裕量為（）/1000=%，能滿足生產(chǎn)需要。根據(jù)列管設(shè)計原則，列管換熱面積比為1: H列管=120247。 種子罐同樣是H/D=3，即H=3D，帶入V0=πD2H/4+，得D=1685mm，取直邊高度40mm，但在實際生產(chǎn)中，我們需要考慮Hb，則發(fā)酵罐全體積V1=π/4 D2[H+2(Hb+D/6)]=12，求得D，并取整D=1700mm，H=5100mm，查表得橢圓封頭的容積V封頭= m3，選用厚度為14mm。為了使L色氨酸與其它雜氨基酸分離，本論文選用了14種樹脂進行靜態(tài)、動態(tài)實驗，發(fā)現(xiàn)0037強酸性陽離子交換樹脂在pH為6～8之間、流速1mL/min、溫度室溫，對色氨酸有最大的吸附作用，將上