【導(dǎo)讀】蕭縣薛莊城北工業(yè)園區(qū)，位于310國(guó)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(xiāo)售部、綜合部、財(cái)務(wù)部、辦公室等部門(mén)。2020年，該公司資產(chǎn)總額50830萬(wàn)元，其中固定資產(chǎn)29674萬(wàn)元。2020年實(shí)現(xiàn)凈利潤(rùn)76255萬(wàn)元，資產(chǎn)負(fù)債率%。*******公司是一家中型民營(yíng)制造企業(yè)，行業(yè)歸屬輕工類(lèi)。該公司玉米深加工項(xiàng)目曾被安徽省人民政列為“861”行動(dòng)計(jì)劃，彩印復(fù)合塑料包裝袋3億只，復(fù)合塑料自動(dòng)包裝膜3000噸，擁有一座2×該公司經(jīng)過(guò)十多年的發(fā)展，現(xiàn)已發(fā)展成為區(qū)域經(jīng)濟(jì)中。的龍頭企業(yè)，現(xiàn)為安徽省省級(jí)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(píng)定為AA級(jí)信用等級(jí)企業(yè)。公司多次被市政府評(píng)為工業(yè)先進(jìn)企業(yè)、優(yōu)秀企業(yè)等榮譽(yù)稱(chēng)號(hào)。外的先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備進(jìn)行比選，確定先進(jìn)合理的工藝方案和設(shè)備選型。安全衛(wèi)生及消防等進(jìn)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?zhàn)瓒?，從而達(dá)到過(guò)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(jì) 70 年代末起前蘇聯(lián)研究者開(kāi)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(jià)的工業(yè)化生產(chǎn)方法 。 20 世紀(jì) 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(guó)外從60 年代就開(kāi)始有直接發(fā)酵法生產(chǎn) L蘇氨酸的報(bào)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(guó)內(nèi)從 1982 年才開(kāi)始有 L蘇氨酸產(chǎn)生菌選育的報(bào)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(bào)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(yáng)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(guó)構(gòu)建一耐高鹽濃度菌株 HS528 在 5L 罐發(fā)酵產(chǎn)酸可達(dá) 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(guò)同源重組缺失蘇氨酸脫氨酶基因，篩選 LIle 營(yíng)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(dá) 75g/L。 2020 年韓國(guó)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(dá) 。 近年來(lái)， 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(bǔ)料分批發(fā)酵工藝發(fā)酵 L蘇氨酸 ， 利用氨基酸分析儀測(cè)定發(fā)酵液中 L蘇氨酸的產(chǎn)量 ， 通過(guò) 10L罐補(bǔ)料分批發(fā)酵 36h， 產(chǎn)酸可達(dá) ， 糖酸轉(zhuǎn)化率為 52%，處于國(guó)際先進(jìn)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(xiàng)目 可行性研究報(bào)告 32 本項(xiàng)目選用的工藝 ： 本項(xiàng)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(dòng)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(jìn)提取技術(shù)。 L蘇 氨酸 的 研究已 達(dá)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(diǎn)，因此具有重要的推廣價(jià)值和實(shí)用性。比較而言，有以下創(chuàng)新點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)： ① 應(yīng)用基因工程技術(shù)，構(gòu)建出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、遺傳穩(wěn)定、達(dá)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(wèn)題。 ② 通過(guò)菌種代謝的選育、搖瓶的實(shí)驗(yàn)、發(fā)酵參數(shù)的設(shè)定等優(yōu)化技術(shù)，結(jié)合先進(jìn)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(guò)程控制，縮短了發(fā)酵時(shí)間，整個(gè)發(fā)酵過(guò)程實(shí)現(xiàn)了高產(chǎn)酸和高轉(zhuǎn)化率。同時(shí)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(duì)國(guó)內(nèi)目前氨基酸產(chǎn)品提取收率低、污染嚴(yán)重的現(xiàn)狀，結(jié)合國(guó)內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)及 L蘇 氨酸提取的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，提出新的膜分離等工藝，通過(guò)改良發(fā)酵菌種、改進(jìn)生產(chǎn)工藝、廢水套用及回用等措施，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中的廢物資源化、廢水減量化。該工藝有效地簡(jiǎn)化生產(chǎn)環(huán)節(jié)，減少物料浪費(fèi)和無(wú)效循環(huán)，并解決了 L蘇 氨酸易氧化的問(wèn)題，大大提高了 L蘇 氨酸收率。 ○ 4 本工藝的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)滿(mǎn)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(wèn)題，為 L蘇 氨酸產(chǎn)業(yè)化奠定堅(jiān)實(shí)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(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也會(huì)促進(jìn)我國(guó)氨基酸發(fā)酵行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，以滿(mǎn)足市場(chǎng)日益增長(zhǎng)的需求，并解決多年來(lái)依靠進(jìn)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(xiàng)目 可行性研究報(bào)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(jìn)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(shí)產(chǎn)權(quán)的遺傳穩(wěn)定的 L色氨酸產(chǎn)生菌 ；通過(guò)搖瓶試驗(yàn)選用正交設(shè)計(jì)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(jìn)行了多批次的補(bǔ)料發(fā)酵穩(wěn)定試驗(yàn)， L色氨酸最高產(chǎn)酸率達(dá) ；平均達(dá)到 g/L，產(chǎn)酸穩(wěn)定后在 2m3 的發(fā)酵罐上進(jìn)行了幾十批次中試補(bǔ)料分批發(fā)酵試驗(yàn)， 發(fā)酵 最高 產(chǎn)酸 ， 平均在 g/L，糖酸轉(zhuǎn)化率最高達(dá)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(shí)，基本上達(dá)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(qǐng) 國(guó)家 發(fā)明專(zhuān)利 3 項(xiàng) 。L色氨酸的中試研究已于 2020 年 12 月 通過(guò) 天津是科委 成果鑒定，得到了專(zhuān)家的高度評(píng)價(jià)。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(diǎn)，因此具有重要的推廣價(jià)值和實(shí)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(guó)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(guò)對(duì)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(yíng)養(yǎng)缺陷型及氨基酸結(jié)構(gòu) 類(lèi)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(dá)到過(guò)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(guó)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(jìn)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(diǎn)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(xiàng)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(xiàng)目成果達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先 水平；項(xiàng)目申請(qǐng)專(zhuān)利六項(xiàng)：《 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(xiàng)目 可行性研究報(bào)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(guò)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(guò)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(jī)制，采用先進(jìn)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(dá)到 30g/L 左右， L纈氨酸產(chǎn)酸率達(dá)到 40g/L 左右， L亮氨酸產(chǎn)酸率達(dá)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(xiàn)，通過(guò)改良發(fā)酵菌種、改進(jìn)生產(chǎn)工藝、廢水套用及回用等措施，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中的廢物資源化、廢水減量化，對(duì)無(wú)法循環(huán)利用的廢物實(shí)行妥善處理，在 國(guó)內(nèi)外首次開(kāi)發(fā)出支鏈氨基酸閉路循環(huán)的清潔生產(chǎn)工藝路線(xiàn)。 （ 3）首次應(yīng)用了膜分離和工業(yè)色譜分離提純技術(shù)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的高純度分離，達(dá)到 EP 的高端質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，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(biāo)準(zhǔn) L蘇氨酸 執(zhí)行《飼料級(jí)蘇氨酸》（ GB/T219792020）標(biāo)準(zhǔn) 表 飼料級(jí)蘇氨酸標(biāo)準(zhǔn) 項(xiàng) 目 質(zhì)量指標(biāo) 一級(jí) 二級(jí) 含量（以干基計(jì) %）， ≥ 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(xiàng)目 可行性研究報(bào)告 35 灼燒殘?jiān)?%， ≤ 重金屬 （以 Pb 計(jì) mg/kg）， ≤ 20 砷（以 As 計(jì)）， mg/kg， ≤ 2 飼料級(jí)色氨酸質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) （企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)） 項(xiàng)目 指標(biāo) L色氨酸 ≥ 98% 干燥失重 ≤ % 氯化物（以氯化鈉計(jì)） ≤ % 重金屬（以 Pb 計(jì)） ≤ 20ppm 砷（以 As 計(jì)） ≤ 2ppm 支鏈氨基酸 （企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)） 項(xiàng)目 指標(biāo) 含量 ≥ 98% 干燥失重 ≤ % 氯化物（以氯化鈉計(jì)） ≤ % 重金屬（以 Pb 計(jì)） ≤ 20ppm 砷（以 As 計(jì)） ≤ 2ppm 衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)： 衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) 均 按《 飼料衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) 》（ GB130782020）規(guī)定執(zhí)行。 有機(jī)肥 （副產(chǎn)品） 有機(jī)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(guó)農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 有機(jī)肥》 (NY5252020)。產(chǎn)品的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合表 的要求。 表 有機(jī)肥產(chǎn)品技術(shù)要求 項(xiàng) 目 指標(biāo) 有機(jī)質(zhì) (以干基計(jì) )， % ≥ 30 水分 （游離水） ， % ≤ 20 總養(yǎng)分（氮 +五氧化二磷 +氧化鉀） (以干基計(jì) )， % ≥ 深層 生物發(fā)酵法年產(chǎn) 50000 噸 功能性氨基酸 建設(shè)項(xiàng)目 可行性研究報(bào)告 36 酸堿度（ pH 值 ） 糞大腸菌群數(shù)，個(gè) /g(mL) ≤ 100 蛔蟲(chóng)卵死亡率， % ≥ 95 蛋白飼料（副產(chǎn)品） 菌體蛋白執(zhí)行企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，主要質(zhì)量指標(biāo)如下： 粗蛋白含量 ≥55% 含水率 ≤10% 產(chǎn)品 生產(chǎn) 工藝流程 簡(jiǎn)述 蘇氨酸 發(fā)酵 流程簡(jiǎn)述 發(fā)酵采用先進(jìn)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(jìn)行并獲得較高的產(chǎn)酸率。發(fā)酵時(shí)間約為 38小時(shí)，當(dāng)殘?zhí)墙抵?%以下時(shí)，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(cuò)流過(guò)濾 加洗滌過(guò)濾除去菌體和大部分蛋白，再經(jīng)過(guò)脫色過(guò)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(jìn)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(jī)干燥除去表面水分，再經(jīng)包裝即制成本項(xiàng)目產(chǎn)品。 主要技術(shù)指標(biāo) 1）技術(shù)指標(biāo)： 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(shí)，提取收率 94%。 2）單罐產(chǎn)量：按放罐體積 270m179。計(jì)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(xiàng)目 可行性研究報(bào)告 37 3）日產(chǎn)量：每日發(fā)酵放罐 五 罐計(jì)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(jì)算 ， 152 330=50252 噸。 工藝技術(shù)來(lái)源及先進(jìn)性 采用天津科技大學(xué)蘇氨酸高新技術(shù)成果。 采用先進(jìn)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(dòng)控制發(fā)酵罐，提取工藝 利用現(xiàn)代膜分離技術(shù)與錯(cuò)流過(guò)濾技術(shù)建立微濾 超濾有機(jī)膜兩步過(guò)濾提取蘇氨酸先進(jìn)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(jìn) 技術(shù) 。 其技術(shù)具有國(guó)際先進(jìn)水平。 （ 1）使用過(guò)濾直徑與蛋白直徑大小錯(cuò)開(kāi)的超濾膜 過(guò)濾洗滌，減緩膜通量的衰減，增加洗滌液用量，使收率達(dá)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(guò)新鮮的樹(shù)脂后排出，產(chǎn)品損失少，逆流氨水洗脫，樹(shù)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(yùn)行費(fèi)用； （ 4）采用三級(jí)結(jié)晶工藝，頭兩級(jí)蒸發(fā)結(jié)晶，第一級(jí)結(jié)晶蒸發(fā)的蒸汽作為第二級(jí)蒸發(fā)的熱源進(jìn)入第二級(jí)結(jié)晶加熱器，第二級(jí)蒸發(fā)出來(lái)的蒸汽一部分加壓回到第一級(jí)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(jí)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(jìn)一步長(zhǎng)大，其粒徑均勻，粒徑可達(dá) 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(jìn)行，符合食品衛(wèi)生要求，自動(dòng)化程度高，省人工費(fèi)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、