【導(dǎo)讀】蕭縣薛莊城北工業(yè)園區(qū)，位于310國道226公里處，距安徽省徐州市17公里。術(shù)人員115人，下設(shè)生產(chǎn)技術(shù)部、銷售部、綜合部、財務(wù)部、辦公室等部門。2020年，該公司資產(chǎn)總額50830萬元，其中固定資產(chǎn)29674萬元。2020年實現(xiàn)凈利潤76255萬元，資產(chǎn)負債率%。*******公司是一家中型民營制造企業(yè)，行業(yè)歸屬輕工類。該公司玉米深加工項目曾被安徽省人民政列為“861”行動計劃，彩印復(fù)合塑料包裝袋3億只，復(fù)合塑料自動包裝膜3000噸，擁有一座2×該公司經(jīng)過十多年的發(fā)展，現(xiàn)已發(fā)展成為區(qū)域經(jīng)濟中。的龍頭企業(yè)，現(xiàn)為安徽省省級農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化龍頭企業(yè)和糧食產(chǎn)業(yè)化龍頭企業(yè)，2020年度分別被安徽省農(nóng)行、安徽省農(nóng)發(fā)行評定為AA級信用等級企業(yè)。公司多次被市政府評為工業(yè)先進企業(yè)、優(yōu)秀企業(yè)等榮譽稱號。外的先進技術(shù)和設(shè)備進行比選，確定先進合理的工藝方案和設(shè)備選型。安全衛(wèi)生及消防等進行可行性研究。工醇、變性淀粉、玉米結(jié)晶糖等產(chǎn)品關(guān)鍵技術(shù)研究。

　　

【正文】 代謝調(diào)控中的反饋抑制和反饋阻遏，從而達到過量積累某種氨基酸的目的。隨著基因工程技術(shù)的發(fā)展、工業(yè)微生物生物化學(xué)信息的增多、特別是工業(yè)生物載體系統(tǒng)的成 功構(gòu)建，從上世紀 70 年代末起前蘇聯(lián)研究者開始用基因工程技術(shù)構(gòu)建蘇氨酸菌種，為優(yōu)良的 L蘇氨酸生產(chǎn)菌株的篩選和產(chǎn)酸水平的提高提供了可靠的技術(shù)保障，使微生物直接發(fā)酵法生產(chǎn) L蘇氨酸成為一種廉價的工業(yè)化生產(chǎn)方法 。 20 世紀 50 年代日本采用添加前體物的方法發(fā)酵生產(chǎn)蘇氨酸 ， 國外從60 年代就開始有直接發(fā)酵法生產(chǎn) L蘇氨酸的報道 ， 70 年代末蘇聯(lián)的研究者們用基因工程菌規(guī)模 生產(chǎn) L蘇氨酸 ； 國內(nèi)從 1982 年才開始有 L蘇氨酸產(chǎn)生菌選育的報道，以鈍齒棒桿菌為出發(fā)菌株選育蘇氨酸產(chǎn)生菌，產(chǎn)量為 13g/L；1986 年 報道 了 以乳糖發(fā)酵短 桿菌出發(fā)選育出一株 L蘇氨酸產(chǎn)生菌，在適宜條件下發(fā)酵 72 h 可產(chǎn)酸 16 g/L； 1990 年沈陽藥學(xué)院誘變處理黃色短桿菌獲得一株蘇氨酸高產(chǎn)菌株 ME7，在含有葡萄糖 10％的培養(yǎng)基中發(fā)酵 48 h 可積累 L蘇氨酸 。 2020 年韓國構(gòu)建一耐高鹽濃度菌株 HS528 在 5L 罐發(fā)酵產(chǎn)酸可達 74g/L。 2020 年華東理工大學(xué)構(gòu)建蘇氨酸基因工程菌 E． coliV NBkB3507 發(fā)酵 48h 產(chǎn)酸 。 2020 年廣東肇慶星湖生物科技公司利用大腸桿菌 K12 通過同源重組缺失蘇氨酸脫氨酶基因，篩選 LIle 營養(yǎng)缺失菌株，導(dǎo)入蘇氨酸操縱子質(zhì)粒，獲得基因工程菌 THR6，發(fā)酵 32h 產(chǎn)酸可達 75g/L。 2020 年韓國的 ManHyo， HongWeon Lee 等利用蛋氨酸缺陷菌大腸桿菌 MT201，添加生物素和蛋氨酸發(fā)酵 33 h 產(chǎn)酸可達 。 近年來， 天津科技大學(xué) 利用 構(gòu)建的 大腸桿菌基因工程菌， 采用補料分批發(fā)酵工藝發(fā)酵 L蘇氨酸 ， 利用氨基酸分析儀測定發(fā)酵液中 L蘇氨酸的產(chǎn)量 ， 通過 10L罐補料分批發(fā)酵 36h， 產(chǎn)酸可達 ， 糖酸轉(zhuǎn)化率為 52%，處于國際先進水平。 深層 生物發(fā)酵法年產(chǎn) 50000 噸 功能性氨基酸 建設(shè)項目 可行性研究報告 32 本項目選用的工藝 ： 本項目以葡萄糖為原 料，采用天津科技大學(xué)高新技術(shù)成果， 利 用高產(chǎn)酸工程菌 —谷氨酸棒桿菌突變株 深層 發(fā)酵法 、底物流加工藝 生產(chǎn)，發(fā)酵罐采用新型好氧自動控制發(fā)酵罐，提取與結(jié)晶采用 高效濃縮 與 等電變晶先進提取技術(shù)。 L蘇 氨酸 的 研究已 達到了工業(yè)化的生產(chǎn)條件。 本工藝具有 “L蘇 氨酸產(chǎn)酸穩(wěn)定、提取收率高、發(fā)酵周期短和生產(chǎn)成本低 ”的特點，因此具有重要的推廣價值和實用性。比較而言，有以下創(chuàng)新點和優(yōu)勢： ① 應(yīng)用基因工程技術(shù)，構(gòu)建出具有自主知識產(chǎn)權(quán)、遺傳穩(wěn)定、達到工業(yè)化生產(chǎn)要求的 L蘇 氨酸產(chǎn)生菌，從根本上解決了 L蘇 氨酸生產(chǎn)水平低、雜酸多、生產(chǎn)不穩(wěn)定的 問題。 ② 通過菌種代謝的選育、搖瓶的實驗、發(fā)酵參數(shù)的設(shè)定等優(yōu)化技術(shù)，結(jié)合先進的代謝網(wǎng)絡(luò)定量分析技術(shù)優(yōu)化發(fā)酵條件和發(fā)酵過程控制，縮短了發(fā)酵時間，整個發(fā)酵過程實現(xiàn)了高產(chǎn)酸和高轉(zhuǎn)化率。同時系統(tǒng) 調(diào)整和優(yōu)化降低了發(fā)酵液中副產(chǎn)氨基酸的含量，大大降低了后提取精制的難度。 ③針對國內(nèi)目前氨基酸產(chǎn)品提取收率低、污染嚴重的現(xiàn)狀，結(jié)合國內(nèi)外經(jīng)驗及 L蘇 氨酸提取的實驗結(jié)果，提出新的膜分離等工藝，通過改良發(fā)酵菌種、改進生產(chǎn)工藝、廢水套用及回用等措施，實現(xiàn)生產(chǎn)過程中的廢物資源化、廢水減量化。該工藝有效地簡化生產(chǎn)環(huán)節(jié)，減少物料浪費和無效循環(huán)，并解決了 L蘇 氨酸易氧化的問題，大大提高了 L蘇 氨酸收率。 ○ 4 本工藝的技術(shù)經(jīng)濟指標滿足了工業(yè)化生產(chǎn)的條件 本工藝從根本上解決 L蘇 氨酸菌種產(chǎn)酸低 、 提取收率低的問題，為 L蘇 氨酸產(chǎn)業(yè)化奠定堅實的基礎(chǔ)。本工藝一旦在氨基酸發(fā)酵行業(yè)中推廣，不僅可以給生產(chǎn)企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟效益，同時也會促進我國氨基酸發(fā)酵行業(yè)的進一步發(fā)展，以滿足市場日益增長的需求，并解決多年來依靠進口的局面。 其它氨基酸 深層 生物發(fā)酵法年產(chǎn) 50000 噸 功能性氨基酸 建設(shè)項目 可行性研究報告 33 從 2020 年起， 該 公司和天津科技大學(xué)等高校合作，在微生物酶法、微生物轉(zhuǎn)化法的基礎(chǔ)上 進行發(fā)酵法高效生產(chǎn) L色氨酸的新工藝研究。根據(jù)代謝工程理論，結(jié)合傳統(tǒng)育種技術(shù)和基因工程技術(shù)，選育了 具有 自主知識產(chǎn)權(quán)的遺傳穩(wěn)定的 L色氨酸產(chǎn)生菌 ；通過搖瓶試驗選用正交設(shè)計和響應(yīng)面分析等方法找出了最佳發(fā)酵參數(shù)，確定優(yōu)化了發(fā)酵條件；在 5L 發(fā)酵罐上進行了多批次的補料發(fā)酵穩(wěn)定試驗， L色氨酸最高產(chǎn)酸率達 ；平均達到 g/L，產(chǎn)酸穩(wěn)定后在 2m3 的發(fā)酵罐上進行了幾十批次中試補料分批發(fā)酵試驗， 發(fā)酵 最高 產(chǎn)酸 ， 平均在 g/L，糖酸轉(zhuǎn)化率最高達到 %，平均轉(zhuǎn)化率 %， 提 取綜合 收率≥ 85%。發(fā)酵周期縮短至 38 小時，基本上達到了工業(yè)化的生產(chǎn)條件。相關(guān)核心技術(shù) 已經(jīng) 申請 國家 發(fā)明專利 3 項 。L色氨酸的中試研究已于 2020 年 12 月 通過 天津是科委 成果鑒定，得到了專家的高度評價。本工藝具有“ L色氨酸產(chǎn)酸穩(wěn)定、提取收率高、發(fā)酵周期短和生產(chǎn)成本低”的特點，因此具有重要的推廣價值和實用性。 微生物直接發(fā)酵法生產(chǎn) 支鏈氨基酸 是最具潛力的方法，國內(nèi)外都有不少的研究。利用微生物能自身合 支鏈氨基酸 的能力，通過對出發(fā)菌株（通常用谷氨酸產(chǎn)生菌如黃色短桿菌、谷氨酸棒桿菌等）的誘變處理，選育出營養(yǎng)缺陷型及氨基酸結(jié)構(gòu) 類似物抗性突變株，以解除代謝調(diào)節(jié)中的反饋抑制與阻遏，達到過量積累 支鏈氨基酸 的目的。以微生物直接發(fā)酵法生產(chǎn) 支鏈氨基酸 ，在國外（如日本）已形成一定規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)能力。 天津科技大學(xué)在原有研究成果的基礎(chǔ)上，進行 了 發(fā)酵法高效生產(chǎn) 支鏈氨基酸 的新工藝研究。 取得的成果有： 2020 年天津市教委成果鑒定“ L纈氨酸高產(chǎn)菌的選育及其發(fā)酵條件優(yōu)化”、 2020 年天津市教委重點研究成果“ L亮氨酸高產(chǎn)菌的選育及其發(fā)酵條件優(yōu)化”、 2020 年天津市科委攻關(guān)科研項目成果“ L異亮氨酸高產(chǎn)菌的選育及其發(fā)酵條件優(yōu)化”，項目成果達到國內(nèi)領(lǐng)先 水平；項目申請專利六項：《 黃色短桿菌突變株及用于發(fā)酵法生產(chǎn)L亮氨酸的生產(chǎn)工藝 》（ ）、《 黃色短桿菌突變株及用于發(fā)酵法生產(chǎn) L纈氨酸的工藝 》（ ）、《 黃色短桿菌突變株及其在發(fā)深層 生物發(fā)酵法年產(chǎn) 50000 噸 功能性氨基酸 建設(shè)項目 可行性研究報告 34 酵法生產(chǎn) L異亮氨酸中的應(yīng)用 》（ ）、《 離子交換法從發(fā)酵液中提取 L亮氨酸的工藝 》（ ）、《 一種提高 L亮氨酸發(fā)酵過程糖酸轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)酸的方法 》（ ）、《 一種從發(fā)酵液中提取 L纈氨酸的新方法 》（ ）。 通過前期的研究工作，已取得如下階段性成果： （ 1）根據(jù)支鏈氨基酸的生物合成途徑、代謝調(diào)節(jié)機制，采用先進的定向育種技術(shù)和基因工程育種技術(shù)，已分別選育出支鏈氨基酸的高產(chǎn)菌，在500L 的中試規(guī)模的發(fā)酵罐上 L異亮氨酸產(chǎn)酸率達到 30g/L 左右， L纈氨酸產(chǎn)酸率達到 40g/L 左右， L亮氨酸產(chǎn)酸率達到 45g/L 左右。 （ 2）形成發(fā)酵法生產(chǎn)支鏈氨基酸的高效清潔大生產(chǎn)工藝路線，通過改良發(fā)酵菌種、改進生產(chǎn)工藝、廢水套用及回用等措施，實現(xiàn)生產(chǎn)過程中的廢物資源化、廢水減量化，對無法循環(huán)利用的廢物實行妥善處理，在 國內(nèi)外首次開發(fā)出支鏈氨基酸閉路循環(huán)的清潔生產(chǎn)工藝路線。 （ 3）首次應(yīng)用了膜分離和工業(yè)色譜分離提純技術(shù)，實現(xiàn)產(chǎn)品的高純度分離，達到 EP 的高端質(zhì)量標準。同時，該技術(shù)在節(jié)能減排上功效顯著。 生產(chǎn)技術(shù)方案 產(chǎn)品質(zhì)量標準 L蘇氨酸 執(zhí)行《飼料級蘇氨酸》（ GB/T219792020）標準 表 飼料級蘇氨酸標準 項 目 質(zhì)量指標 一級 二級 含量（以干基計 %）， ≥ 比旋光度 [ａ ]D20 ～ 干 燥失重 %， ≤ 深層 生物發(fā)酵法年產(chǎn) 50000 噸 功能性氨基酸 建設(shè)項目 可行性研究報告 35 灼燒殘渣 %， ≤ 重金屬 （以 Pb 計 mg/kg）， ≤ 20 砷（以 As 計）， mg/kg， ≤ 2 飼料級色氨酸質(zhì)量標準 （企業(yè)標準） 項目 指標 L色氨酸 ≥ 98% 干燥失重 ≤ % 氯化物（以氯化鈉計） ≤ % 重金屬（以 Pb 計） ≤ 20ppm 砷（以 As 計） ≤ 2ppm 支鏈氨基酸 （企業(yè)標準） 項目 指標 含量 ≥ 98% 干燥失重 ≤ % 氯化物（以氯化鈉計） ≤ % 重金屬（以 Pb 計） ≤ 20ppm 砷（以 As 計） ≤ 2ppm 衛(wèi)生標準： 衛(wèi)生標準 均 按《 飼料衛(wèi)生標準 》（ GB130782020）規(guī)定執(zhí)行。 有機肥 （副產(chǎn)品） 有機肥料執(zhí)行 2020 年 8 月 27 日農(nóng)業(yè)部發(fā)布的《中華人民共和國農(nóng)業(yè)行業(yè)標準 有機肥》 (NY5252020)。產(chǎn)品的各項技術(shù)指標應(yīng)符合表 的要求。 表 有機肥產(chǎn)品技術(shù)要求 項 目 指標 有機質(zhì) (以干基計 )， % ≥ 30 水分 （游離水） ， % ≤ 20 總養(yǎng)分（氮 +五氧化二磷 +氧化鉀） (以干基計 )， % ≥ 深層 生物發(fā)酵法年產(chǎn) 50000 噸 功能性氨基酸 建設(shè)項目 可行性研究報告 36 酸堿度（ pH 值 ） 糞大腸菌群數(shù)，個 /g(mL) ≤ 100 蛔蟲卵死亡率， % ≥ 95 蛋白飼料（副產(chǎn)品） 菌體蛋白執(zhí)行企業(yè)標準，主要質(zhì)量指標如下： 粗蛋白含量 ≥55% 含水率 ≤10% 產(chǎn)品 生產(chǎn) 工藝流程 簡述 蘇氨酸 發(fā)酵 流程簡述 發(fā)酵采用先進的濃糖流加工藝，即將滅菌后的培養(yǎng)基和菌種接入發(fā)酵罐，在通風(fēng)和攪拌的條件下，不斷向發(fā)酵罐中流加經(jīng)滅菌的濃糖液，以保證發(fā)酵順利進行并獲得較高的產(chǎn)酸率。發(fā)酵時間約為 38小時，當殘?zhí)墙抵?%以下時，即可視為發(fā)酵終結(jié)。 發(fā)酵完畢后，醪液酸化，用超濾膜及 錯流過濾 加洗滌過濾除去菌體和大部分蛋白，再經(jīng)過脫色過濾后，上柱吸附、殘液再調(diào)酸后上柱吸附，吸附柱洗滌、氨水洗脫后獲得較高純度的產(chǎn)液，用多效蒸發(fā)器濃 縮后調(diào) PH 送入結(jié)晶器蒸發(fā)結(jié)晶，晶液經(jīng)洗滌分離獲得產(chǎn)品，部分母液返回到結(jié)晶進料處，部分母液排出系統(tǒng)，經(jīng)脫色、色譜分離回收蘇氨酸，色譜分離的其它氨基酸和氨鹽溶液排出系統(tǒng)。 干燥包裝工段：經(jīng) 流化床 干燥機干燥除去表面水分，再經(jīng)包裝即制成本項目產(chǎn)品。 主要技術(shù)指標 1）技術(shù)指標： 培養(yǎng)溫度 37℃，發(fā)酵產(chǎn)酸率 12%，糖酸轉(zhuǎn)化率 52%，發(fā)酵周期 36 小時，提取收率 94%。 2）單罐產(chǎn)量：按放罐體積 270m179。計算 12% 270= 噸。 深層 生物發(fā)酵法年產(chǎn) 50000 噸 功能性氨基酸 建設(shè)項目 可行性研究報告 37 3）日產(chǎn)量：每日發(fā)酵放罐 五 罐計算。 日發(fā)酵產(chǎn)量 ： 5=162 噸。 日成 品產(chǎn)量 ： 162 94%=152 噸。 4）年產(chǎn)量 ： 每年工作日按 330 天計算 ， 152 330=50252 噸。 工藝技術(shù)來源及先進性 采用天津科技大學(xué)蘇氨酸高新技術(shù)成果。 采用先進的微生物分子定向育種技術(shù)，改造生產(chǎn)菌株，構(gòu)建高產(chǎn)蘇氨酸大腸桿菌基因工程菌 。 采用 深層 發(fā)酵法生產(chǎn) ，發(fā)酵罐采用新型好氧自動控制發(fā)酵罐，提取工藝 利用現(xiàn)代膜分離技術(shù)與錯流過濾技術(shù)建立微濾 超濾有機膜兩步過濾提取蘇氨酸先進工藝，提高產(chǎn)品回收率， 結(jié)晶 采用 濃縮連續(xù)等電變晶 先進 技術(shù) 。 其技術(shù)具有國際先進水平。 （ 1）使用過濾直徑與蛋白直徑大小錯開的超濾膜 過濾洗滌，減緩膜通量的衰減，增加洗滌液用量，使收率達到 95%以上； （ 2）使用特殊脫色工藝，既保證脫色效果又降低脫色損失； （ 3）選用連續(xù)吸附洗脫工藝，逆流吸附，殘液通過新鮮的樹脂后排出，產(chǎn)品損失少，逆流氨水洗脫，樹脂的洗脫率高，氨水消耗低，占地也很小，大幅降低土建投資與運行費用； （ 4）采用三級結(jié)晶工藝，頭兩級蒸發(fā)結(jié)晶，第一級結(jié)晶蒸發(fā)的蒸汽作為第二級蒸發(fā)的熱源進入第二級結(jié)晶加熱器，第二級蒸發(fā)出來的蒸汽一部分加壓回到第一級加熱器，一部分用冷卻水冷凝，一方面降低了蒸汽消耗，另一方面降低了循環(huán)水的用量。末級閃蒸 降溫結(jié)晶，閃蒸汽用冷凍水冷凝，母液溫度降低從而降低了母液中蘇氨酸的濃度，晶體進一步長大，其粒徑均勻，粒徑可達 150 目左右，便于分離，料液蒸發(fā)結(jié)晶在全封閉設(shè)備內(nèi)進行，符合食品衛(wèi)生要求，自動化程度高，省人工費用； （ 5）采用工業(yè)色譜（即工業(yè) ISMB 四柱式連續(xù)色譜）技術(shù)回收蘇氨酸，排出銨鹽、