【正文】 ，可采用的方法是讓發(fā)酵培養(yǎng)和種子擴(kuò)大培養(yǎng)的培養(yǎng)基大致相同。要解決上述問(wèn)題可以采取低初始濃度并補(bǔ)加的方法，即在發(fā)酵12 h 后，每隔6 h ％的硫酸銨。（4）溶氧：因發(fā)酵法生產(chǎn)L精氨酸屬于好氧發(fā)酵，則溶氧是生產(chǎn)過(guò)程中所必需的，若溶氧不足，菌體的生長(zhǎng)及產(chǎn)酸量就會(huì)受到抑制，而把發(fā)酵液中的溶氧[18]控制為≥15%飽和氧濃度、 wm時(shí)就會(huì)有利于L精氨酸的生產(chǎn)。樹脂投入運(yùn)行后三次需對(duì)樹脂進(jìn)行再生。所以，本設(shè)計(jì)采用DR1樹脂提取L精氨酸。實(shí)際產(chǎn)量驗(yàn)算： 富裕量： 能夠滿足生產(chǎn)需要。設(shè)計(jì)參數(shù)：醪液密度：ρ=1050 kg/m3 醪液粘度：μ=103 Nh 由此可以算出發(fā)酵罐內(nèi)的液面高度為： 豎式蛇管總高：H管=(m)， m， m， m，則，可算出直管部分高度H為：－= m。 設(shè)備材料的選擇考慮壓力，溫度，腐蝕等因素，選擇罐體材料和封頭材料[21]，封頭結(jié)構(gòu)、與罐體連接方式。公稱直徑450，開在頂封頭上，位于左邊軸線離中心軸750 mm處。 二級(jí)種子罐容積和數(shù)量的確定 (1)二級(jí)種子罐容積的確定接種量按10%計(jì)算，則種子罐容積V種2為： 式中 V總:發(fā)酵罐總?cè)莘e（m3） (2)二級(jí)種子罐個(gè)數(shù)的確定種子罐與發(fā)酵罐應(yīng)是對(duì)應(yīng)上料的，種子罐培養(yǎng)8 h，輔助操作時(shí)間10 h，生產(chǎn)周期18 h，因此，二級(jí)種子罐3個(gè)已足夠，其中一個(gè)備用。： ： K=(150~250) kJ/(m2查吳思方《生物工程工廠設(shè)計(jì)概論》附錄知， m，壁厚10 mm， m，每米高重約為：274 kg，則G筒=274=(kg)。 設(shè)計(jì)每個(gè)發(fā)酵罐有一個(gè)空氣除菌系統(tǒng)， MPa下，支管氣速為20~25 m/s， wm，20℃， Mp下，Q== m3/min= m3/s Mpa，32℃狀態(tài)下， 取風(fēng)速v=20 m/s，則風(fēng)管截面積Ff為： Ff= d2氣，則氣管直徑d氣為： 因通風(fēng)管也是排料管，故取兩者的大值，取Ф57 mm無(wú)縫鋼管，則滿足工藝求?，F(xiàn)取 ：查金屬材料表，選無(wú)縫鋼管，或用鋼板卷制。其余的設(shè)備不變。所用的輔料包括:玉米漿、(NH4)2SOKH2POK2HPO4 。1000） 800=69600（元）。100010000=18900（元）。HCl的市場(chǎng)價(jià)格是6元，則所需維生素B1 。 （3） 發(fā)酵罐本設(shè)計(jì)所用發(fā)酵罐的配用功率為30 kw，需要3臺(tái)發(fā)酵罐，則總功率為：303=90 kw。 年用水量在計(jì)算年用水量時(shí)，先估算各車間一天的用水量，再估算一年的用水量。冷卻水可循環(huán)利用，此處耗用率按2%來(lái)計(jì)算，則，全年冷卻水用量G3= 發(fā)酵時(shí)間發(fā)酵周期數(shù)發(fā)酵罐數(shù)2% = 807532%= 3168噸/年（4） 清洗發(fā)酵罐所用水，則清洗所用水為：G4 = 每次的清洗用水量發(fā)酵罐數(shù)發(fā)酵周期數(shù) = 2375=450噸/年（5） 其他方面所用水要用到水的方面還有：地面的沖洗、沖刷的管道、洗濾布和定期清洗其他設(shè)備。 廢水的處理本設(shè)計(jì)中廢水的主要來(lái)源有：生產(chǎn)中設(shè)備的清洗水、吸附樹脂的洗滌及再生用水、離子交換的剩余液。在應(yīng)用中，對(duì)高純度L精氨酸的需求越來(lái)越多，所以亟需提高L精氨酸的純度。 ，故其實(shí)際生產(chǎn)的可行性還有待實(shí)踐驗(yàn)證。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我通過(guò)查閱大量相關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)和自學(xué)，并向老師請(qǐng)教等方式，使自己學(xué)到了不少知識(shí)，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。首先，我要特別感謝曾小英老師對(duì)我的悉心指導(dǎo)，在設(shè)計(jì)期間，老師們幫助我解決了設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的困難、理清設(shè)計(jì)思路、指導(dǎo)寫作論文的方法，并提出有效的改進(jìn)方案。在老師的指導(dǎo)下我樹立了學(xué)術(shù)目標(biāo)，領(lǐng)會(huì)了思考方式，掌握了通用的研究方法，獲得了實(shí)踐鍛煉的機(jī)會(huì)，而且還明白了許多待人接物與為人處事的道理。而且大大提高了動(dòng)手的能力，使我充分體會(huì)到了在創(chuàng)造過(guò)程中探索的艱難和成功時(shí)的喜悅。經(jīng)過(guò)幾周的奮戰(zhàn)，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成了。本次設(shè)計(jì)的L精氨酸生產(chǎn)工藝，主要是在原有的生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上，以淀粉為原料，以玉米將為輔料，以黃色短桿菌為生產(chǎn)菌種，采用發(fā)酵法，最主要的是在下游提取工藝中，采用對(duì)L精氨酸提取效率高的新型L精氨酸專用樹脂提取L精氨酸。一般而言，水中的溶解鹽含量越多，離子強(qiáng)度就越大，通常情況下離子強(qiáng)度越大則微生物越不容易生長(zhǎng)繁殖。 其他方面的總成本年產(chǎn)150 t L精氨酸時(shí)在其他方面的資費(fèi)有年用水與年用電兩方面，總值是：106+104=106（元）。（1） 配培養(yǎng)基所用水單個(gè)發(fā)酵罐的裝液量為： m3，共3個(gè)發(fā)酵罐，每年的發(fā)酵周期是75個(gè)，則用水量為：G1 =375 =。（5） 離心泵本設(shè)計(jì)所用離心機(jī)的配用功率為13 kw，需要3臺(tái)離心機(jī)，則總功率為：133=39 kw。則，全部所用輔料的成本為： 所需物料的總成本10500+6300+69600+70800+18900+450+27600+720000=105（元）。1000）3750=450（元）。1000）16000=70800（元）。HCl。為驗(yàn)證本設(shè)計(jì)的可行性，對(duì)年產(chǎn)150 t L精氨酸的生產(chǎn)成本進(jìn)行估算。 補(bǔ)料罐的設(shè)計(jì) 材料選擇玉米漿與硫酸銨都不是強(qiáng)腐蝕性物質(zhì)，為節(jié)約投資，選用A3鋼板。冷卻水管：由前面的計(jì)算知道：Q總=104（kJ/h) 冷卻水水溫變化：20℃27℃， 水的比熱容： KJ/() 耗水量W： 取水流速v=1 m/s；則冷卻管直徑為d=，查金屬材料表，取焊接管：Dg=25 mm可滿足生產(chǎn)要求；取冷卻管長(zhǎng)：度h=150 mm (6)支座選擇型對(duì)于20 m3以上的發(fā)酵罐，應(yīng)該根據(jù)設(shè)備的估計(jì)總重量，選用合適的支座。，查吳思方《生物工程工廠設(shè)計(jì)概論》附錄表18，取δ封=8 mm，質(zhì)量G上封= kg?！妫?，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取K=220 kJ/（m2總為： 根據(jù)圓柱體體積與橢圓的體積計(jì)算公式有： 解方程得： 直徑計(jì)算出來(lái)后，應(yīng)將其值圓整到接近的公稱直徑系數(shù)，查吳思方的《生物工程工廠設(shè)計(jì)概論》2007年版，附表25（281）通用式發(fā)酵罐系列尺寸表， m則H=2D=2=（m）。 視鏡用于觀察發(fā)酵罐內(nèi)部的情況。（1）發(fā)酵罐壁厚 計(jì)算確定發(fā)酵罐的壁厚S1: 式中，P:設(shè)計(jì)壓力，P= Mpa D內(nèi):發(fā)酵罐內(nèi)【σ】=127 Mpa φ:焊縫系數(shù)，其范圍為：，現(xiàn)取φ= C:壁厚附加量，C=C1+C2+C3 C1:鋼板負(fù)偏差，取C1= mm C2:為腐蝕欲量，取C2=2 mm C3:加工減薄量，取C3=0，代入上式得: C=C1+C2+C3=+2+0= mm= cm 選用8 mm厚A3鋼板制作，查《生物工程工廠設(shè)計(jì)概論》附錄表17知， m，厚度8 mm， m，每米高重約為：596 kg，則G筒=596=(kg)。核實(shí)布置后冷卻管的實(shí)際傳熱面積為： S實(shí)=πdL實(shí)=342=(m3)24(m3)。醪液在發(fā)酵最旺盛時(shí)，1 h的發(fā)熱量與醪液總體積的乘積：Q總=6000=105 KJCp:冷卻水的比熱容， KJ/()T2:冷卻水終溫，27℃T1:冷卻水初溫，20℃ 將各值代入上式得： （2）冷卻管冷卻面積的計(jì)算：按發(fā)酵生成熱量的高峰、一年中最熱的半個(gè)月的氣溫下，冷卻水可能達(dá)到最高溫度的惡劣條件下，設(shè)計(jì)冷卻面積。II由Np可以算出不通氣時(shí)發(fā)酵罐攪拌軸功率P0： 因?yàn)閿嚢栎S有兩檔攪拌葉，所以攪拌軸總功率P為2P0=（kw)。上封頭因無(wú)法裝液，一般不計(jì)入容積。（1）發(fā)酵液的量V1：1. V1=1000247。（2） DR1樹脂吸附過(guò)程先用去離子水將樹脂浸泡24 h，濾水后裝入樹脂塔中，使發(fā)酵液以2 m/h的流速通過(guò)樹脂層進(jìn)行吸附提取[12]。用于消除發(fā)酵過(guò)程中泡沫的方法主要有兩種，一是用機(jī)械法除泡；二是使用化學(xué)消泡劑除泡，常見的消泡劑有植物油（豆油、花生油等）、礦物油（石蠟油）、合成消泡（泡敵）等。 發(fā)酵條件的控制L精氨酸的發(fā)酵條件的控制[16]包括溫度、pH、菌齡及接種量、通風(fēng)及攪拌、氧的傳遞、泡沫等。先在淀粉乳中加入α淀粉酶，～、在93℃～97℃下進(jìn)行液化，再把溫度升至100℃進(jìn)行滅菌。 發(fā)酵菌種和發(fā)酵周期 本設(shè)計(jì)的發(fā)酵菌種是黃色短桿菌，它的發(fā)酵周期是80個(gè)小時(shí)，再加上發(fā)酵罐的清洗、滅菌和物料進(jìn)出等輔助操作時(shí)間，生產(chǎn)周期是96個(gè)小時(shí)計(jì)算，即一個(gè)生產(chǎn)周期是四天。（3） 羧酸型陽(yáng)離子交換纖維羧酸型陽(yáng)離子交換纖維[11]是一種纖維狀的離子交換和吸附材料，與傳統(tǒng)的離子交換樹脂相比羧酸型陽(yáng)離子交換纖維有更大的有效比表面積，傳質(zhì)距離短，因而吸附與解吸速度快。（1）732離子交換樹脂732離子交換樹脂[10]是在交聯(lián)為7％的苯乙烯?二乙烯共聚體上帶有磺(SO3H)的陽(yáng)離子交換樹脂，是一種磺酸化苯乙烯系凝膠型強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹脂。 L精氨酸的提取流程發(fā)酵液吸附洗脫 陶濾 驅(qū)氨 → → → 濃縮結(jié)晶L精氨酸 ↓脫色，除雜超濾 ← ← ← （1）陶濾發(fā)酵結(jié)束后，發(fā)酵液當(dāng)中包含了大量的菌體，通過(guò)陶濾可以將大量菌體與發(fā)酵液分開，L精氨酸存在于陶濾后的上清液當(dāng)中。（1）化學(xué)合成法用有機(jī)合成和化學(xué)工程相結(jié)合的技術(shù)生產(chǎn)或制備氨基酸的方法。國(guó)內(nèi)對(duì)L精氨酸的研究還是主要集中在對(duì)發(fā)酵菌種的傳統(tǒng)選育方面[4]，但對(duì)下游提取工藝的研究比較少，還屬于起步階段，因此國(guó)內(nèi)的發(fā)酵法生產(chǎn)L精氨酸的水平還是較低，目前，L精氨酸的生產(chǎn)主要從毛發(fā)中提取。 美國(guó)飼料的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定喂養(yǎng)產(chǎn)蛋雞和小雞的飼料中要添加適量的精氨酸。 是天冬氨酸和精氨酸的復(fù)合物，可以將大白鼠的游泳時(shí)間提高兩倍，并可以保護(hù)實(shí)驗(yàn)性急性缺氧家兔的心臟。方法是: g精氨酸溶在500 mL乙醇中、 g葡萄糖醛酸溶在280 mL乙醇中，再分別過(guò)濾，最后混合放冷，放置數(shù)小時(shí)后，有復(fù)鹽析出，將其過(guò)濾，用冷乙醇與乙醚先后洗滌，再真空干燥可得。 L精氨酸的應(yīng)用L精氨酸是人體的半必需氨基酸，在藥品、食品、化妝品、飼料等方面都有廣泛用途[1]。本設(shè)綜述了L精氨酸的應(yīng)用和發(fā)展，設(shè)計(jì)了年產(chǎn)150t L精氨酸的工藝流程，比較了弱酸性陽(yáng)離子樹脂和DR1樹脂提取L精氨酸的優(yōu)缺點(diǎn)。關(guān)鍵詞：L精氨酸， 發(fā)酵法， 提取， 工藝設(shè)計(jì) AbstractL arginine is a semiessential amino acids in the humans and animals, Is also an important intermediate of the urea cycle and metabolism of organisms. Larginine has an extensive application in medicine, health drink and the livestock industry. This set gave an overview of development and application of larginine, Designing a production capacity of 150t Larginine process, Compared with weak acid cationexchange resin extraction of Larginine and DR1 resin advantages and disadvantages The design uses a fermentation method with starch, corn syrup as adjunct, for the production of brevibacterium flavum strain, Most notably in the downstream extraction process, Desing DR1 to extrac Larginine to get a high extraction efficiency.Design a scale of production to get 150t Larginine. Isting a production of flow chart, the material balance and the selection of equipment, and the size of fermentation tank and seed tank are designed, Analysing and paring two kinds of proc