【正文】 備注1貯糖罐(187m3)不銹鋼42發(fā)酵配料罐(100m3)不銹鋼23糖液泵不銹鋼24發(fā)酵連消泵不銹鋼45板式換熱器不銹鋼26加熱器鑄鋼27發(fā)酵連消罐()不銹鋼38板式換熱器不銹鋼69發(fā)酵罐(350m3)復(fù)合板710輸送泵不銹鋼211陶瓷膜超濾800m2不銹鋼112發(fā)酵液儲(chǔ)罐350m3不銹鋼213清液儲(chǔ)罐150m3不銹鋼214濃菌液儲(chǔ)罐60m3不銹鋼215中儲(chǔ)罐80m3不銹鋼216營(yíng)養(yǎng)物槽(3m3)不銹鋼217營(yíng)養(yǎng)泵不銹鋼418營(yíng)養(yǎng)物罐(3m3)碳鋼219種子聯(lián)銷(xiāo)泵不銹鋼420加熱器碳鋼221種子維持罐()不銹鋼1216。1600*520022板式換熱器不銹鋼223種子罐(44m3)不銹鋼4216。3000*600024旋擊分離器不銹鋼1225熱水罐(80m3)碳鋼226流加糖罐(60m3)碳鋼4216。3000*880027濃糖泵不銹鋼428消泡劑泵不銹鋼229消泡劑罐()碳鋼1216。1200*200030尾氣罐(30m3)碳鋼231殘液罐(3m3)碳鋼232分汽缸碳鋼233空氣總過(guò)濾器不銹鋼2216。2000*340034一級(jí)種子空氣過(guò)濾器90m3/hr不銹鋼135二級(jí)種子空氣過(guò)濾器1000m3/hr不銹鋼136發(fā)酵空氣過(guò)濾器6000m3/hr不銹鋼737消泡劑空氣過(guò)濾器10m3/hr不銹鋼138流加糖空氣過(guò)濾器1200m3/hr不銹鋼139補(bǔ)N空氣過(guò)濾器60m3/hr不銹鋼140板式換熱器60M178。不銹鋼941發(fā)酵空氣過(guò)濾系統(tǒng)不銹鋼242電動(dòng)葫蘆3t243冷干機(jī)6合計(jì)128 提取精制車(chē)間主要設(shè)備一覽表序號(hào)設(shè)備名稱材質(zhì)數(shù)量備注1臥螺機(jī)（450型）112平板分離機(jī)不銹鋼63氣流干燥裝置（5t/h）24洗晶罐(20m3)30495等電罐(230m3)不銹鋼86連續(xù)等電罐(230m3)不銹鋼47發(fā)酵接收罐(290m3)不銹鋼28濃縮接收罐(75m3)不銹鋼29變晶冷卻罐(75m3)不銹鋼310濕料倉(cāng)10m311中和罐(75m3)碳鋼312一次母液罐(50m3)碳鋼213二次母液罐(70m3)碳鋼314酚醛玻璃罐215四效濃縮系統(tǒng)30T/hr304116脫氨器3T/hr117水解過(guò)濾系統(tǒng)防腐118離子交換柱Ф30006000A3襯玻璃鋼1019高流份儲(chǔ)罐100m3304220板框過(guò)濾機(jī)120m3聚丙烯421交流脫色液罐80m3304222粗晶溶解罐20m3304223四柱連續(xù)色譜ISMB124高濃度廢水儲(chǔ)罐150m3A3襯玻璃鋼225中低濃度廢水儲(chǔ)罐150m3A3襯玻璃鋼226自動(dòng)包裝機(jī)2T/hr227料倉(cāng)20m32合計(jì)89 其它氨基酸色氨酸1）工藝簡(jiǎn)述發(fā)酵采用先進(jìn)的濃糖流加工藝，即將滅菌后的底料和足量的菌種接入發(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、色譜分離回收色氨酸，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。2） 工藝特點(diǎn)（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）使用料液預(yù)濃縮，降低了等電結(jié)晶的醋酸消耗。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色氨酸的濃度，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)回收色氨酸，排出銨鹽、其它氨基酸等雜質(zhì)，回收了色氨酸，提高了結(jié)晶器進(jìn)料純度。（6）用回收的色氨酸溶液作漂洗或洗滌液用，節(jié)省了洗滌水，降低了水消耗和廢水排放，實(shí)現(xiàn)了工藝優(yōu)化。3）工藝流程圖過(guò) 濾糖 液糖液來(lái)自淀粉糖車(chē)間流加糖配 料連 消發(fā) 酵膜 濾樹(shù)脂脫色（陽(yáng)柱脫色、陰柱脫色）結(jié) 晶離 心干 燥篩 分稱 重包 裝 色氨酸生產(chǎn)工藝流程圖4）生產(chǎn)設(shè)備 主要生產(chǎn)設(shè)備一覽表序號(hào)名稱規(guī)格及技術(shù)數(shù)據(jù)單位數(shù)量備注一發(fā)酵工段1流加糖計(jì)量罐1m3臺(tái)2不銹鋼2流加糖貯罐5m3臺(tái)2不銹鋼3培養(yǎng)基連消系統(tǒng)臺(tái)1不銹鋼4實(shí)消罐10m3臺(tái)2不銹鋼5一級(jí)種子培養(yǎng)罐1m3，帶攪拌臺(tái)1不銹鋼6二級(jí)種子培養(yǎng)罐5m3，帶攪拌臺(tái)1不銹鋼7發(fā)酵罐50m3，帶攪拌臺(tái)12不銹鋼8無(wú)菌空氣過(guò)濾裝置套1不銹鋼9營(yíng)養(yǎng)鹽配制罐 2m3，帶攪拌臺(tái)1不銹鋼10消泡液罐 m3，帶攪拌臺(tái)1不銹鋼二提取、精制工段1中間罐50m3，帶攪拌臺(tái)4不銹鋼2金屬膜過(guò)濾系統(tǒng)套2不銹鋼3色譜分離設(shè)備SSMB套1不銹鋼4蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)熱泵型，三效并流自由降膜蒸發(fā)器 套1不銹鋼5脫色裝置套2不銹鋼6酸化罐50m3臺(tái)6不銹鋼7調(diào)酸罐 3m3臺(tái)1不銹鋼8高流罐2m3臺(tái)1不銹鋼9洗脫罐10m3臺(tái)2不銹鋼10結(jié)晶罐10m3臺(tái)6不銹鋼11助晶槽10m3臺(tái)3不銹鋼12母液罐臺(tái)不銹鋼13洗水罐臺(tái)不銹鋼14洗液罐臺(tái)不銹鋼15分離設(shè)備臺(tái)2三干燥包裝工段1成品貯罐20 m3臺(tái)2不銹鋼2流化床干燥機(jī)2 t/h臺(tái)13吸送系統(tǒng)套14暫存?zhèn)}20m3臺(tái)1不銹鋼5自動(dòng)包裝機(jī) t/h套1支鏈氨基酸1）采用的工藝技術(shù)路線 支鏈氨基酸總體技術(shù)路線圖本項(xiàng)目所采用的總體技術(shù)路線如上圖所示。在前期研究已構(gòu)建支鏈氨基酸高產(chǎn)菌的基礎(chǔ)上，盡可能簡(jiǎn)化細(xì)胞生理調(diào)節(jié)、細(xì)胞環(huán)境、操作條件與控制之間的復(fù)雜關(guān)系；應(yīng)用數(shù)值分析、代謝通量分析等數(shù)量化方法定量分析發(fā)酵過(guò)程中主要?jiǎng)恿W(xué)參數(shù)和胞內(nèi)代謝通量的變化，進(jìn)而建立在線模型，預(yù)測(cè)和模擬發(fā)酵過(guò)程；根據(jù)微生物所需的最適營(yíng)養(yǎng)或環(huán)境條件、關(guān)鍵輔因子，在生產(chǎn)規(guī)模的發(fā)酵罐中確定微生物實(shí)現(xiàn)目的產(chǎn)物最大合成的最優(yōu)控制策略，實(shí)現(xiàn)發(fā)酵過(guò)程的高產(chǎn)量、高底物轉(zhuǎn)化率和高生產(chǎn)強(qiáng)度的相對(duì)統(tǒng)一。同時(shí)構(gòu)建高效清潔的支鏈氨基酸產(chǎn)物分離體系，研究其放大規(guī)律。本項(xiàng)目所采用的提取新技術(shù)工藝流程如下：發(fā)酵液膜分離 濃漿菌體蛋白發(fā)酵清液濃縮離交系統(tǒng)發(fā)酵液 B液 A液 μF 濃漿蛋白μF清液 清液 RO濃縮 減壓濃縮 母液 粗品 支鏈氨基酸生產(chǎn)工藝流程圖2） 工藝技術(shù)特點(diǎn)（1）基于微生物反應(yīng)原理和微生物代謝特性支鏈氨基酸的大罐發(fā)酵條件優(yōu)化和分階段培養(yǎng)技術(shù)第一步：結(jié)合支鏈氨基酸的生物合成途徑，研究微生物從培養(yǎng)基中攝取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的情況和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)通過(guò)代謝途徑轉(zhuǎn)化后的去向，確定不同環(huán)境條件對(duì)微生物生長(zhǎng)和代謝產(chǎn)物合成的影響，進(jìn)而優(yōu)化微生物生長(zhǎng)的物理和化學(xué)環(huán)境，確定最有利于微生物生長(zhǎng)和產(chǎn)物合成的環(huán)境條件，為后繼的支鏈氨基酸發(fā)酵過(guò)程優(yōu)化奠定基礎(chǔ)。第二步：在研究不同環(huán)境條件對(duì)支鏈氨基酸發(fā)酵過(guò)程影響的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步分析不同溫度、pH、攪拌轉(zhuǎn)速(剪切)和溶解氧濃度下發(fā)酵過(guò)程的動(dòng)力學(xué)參數(shù)及流變學(xué)參數(shù)的變化特性，提出分階段溶解氧、攪拌轉(zhuǎn)速控制、溫度控制及pH控制策略，將環(huán)境條件分別控制在最適合細(xì)胞生長(zhǎng)或最適合支鏈氨基酸合成的水平，為進(jìn)一步優(yōu)化提供依據(jù)。第三步：考察葡萄糖對(duì)發(fā)酵生產(chǎn)支鏈氨基酸的影響，通過(guò)比較分批培養(yǎng)和流加發(fā)酵對(duì)支鏈氨基酸發(fā)酵的影響，確定最大化提高支鏈氨基酸產(chǎn)量的培養(yǎng)方式。該部分研究結(jié)果將為以下的進(jìn)一步大罐優(yōu)化研究提供良好的研究基礎(chǔ)。（2）基于代謝通量分析的支鏈氨基酸大罐發(fā)酵過(guò)程優(yōu)化技術(shù)第一步：以支鏈氨基酸的生物合成途徑為依據(jù)，構(gòu)建以葡萄糖為唯一碳源時(shí)支鏈氨基酸生物合成的代謝網(wǎng)絡(luò)；根據(jù)支鏈氨基酸生物合成的代謝網(wǎng)絡(luò)，利用代謝通量分析方法分析典型的支鏈氨基酸分批發(fā)酵不同階段下碳通量的分布及各代謝物通量的變化規(guī)律；第二步：根據(jù)代謝通量分析的計(jì)算數(shù)據(jù)，確定支鏈氨基酸合成途徑中主要代謝節(jié)點(diǎn)的性質(zhì)(剛性、弱剛性或彈性)，結(jié)合發(fā)酵過(guò)程中胞內(nèi)能量供求的情況，對(duì)分階段溫度控制策略下和葡萄糖限量添加時(shí)的代謝網(wǎng)絡(luò)中通量的改變進(jìn)行比較，分析這些培養(yǎng)方式下支鏈氨基酸過(guò)量合成的機(jī)理。第三步：提出支鏈氨基酸發(fā)酵過(guò)程的優(yōu)化控制策略，使代謝流量更多(或更快)地轉(zhuǎn)向目標(biāo)代謝產(chǎn)物支鏈氨基酸的生物合成，提高支鏈氨基酸的轉(zhuǎn)化率和生產(chǎn)強(qiáng)度。（3）基于支鏈氨基發(fā)酵過(guò)程動(dòng)力學(xué)研究基礎(chǔ)上的在線建模技術(shù) 第一步：研究不同葡萄糖濃度對(duì)支鏈氨基酸發(fā)酵過(guò)程中菌體生長(zhǎng)和產(chǎn)物合成的影響，在此基礎(chǔ)上，分析菌體生長(zhǎng)、支鏈氨基酸合成和基質(zhì)消耗的動(dòng)力學(xué)特征；第二步：研究支鏈氨基酸發(fā)酵的數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù)，研究歷史罐批數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)成，并建立不同條件下支鏈氨基酸發(fā)酵過(guò)程的數(shù)據(jù)庫(kù)；第三步：針對(duì)支鏈氨基酸發(fā)酵過(guò)程的特點(diǎn)，提出能用于在線建模的Cascaded神經(jīng)模糊系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，并確定所提出的Cascaded神經(jīng)模糊系統(tǒng)對(duì)于噪音數(shù)據(jù)所具有的魯棒能力的強(qiáng)弱和其非線性逼近能力，進(jìn)而建立支鏈氨基酸發(fā)酵過(guò)程的在線模型，并由此發(fā)展出支鏈氨基酸發(fā)酵過(guò)程的基于Cascaded神經(jīng)模糊系統(tǒng)的模型化方法和技術(shù)。（4）基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的支鏈氨基酸發(fā)酵過(guò)程在線優(yōu)化控制和早期預(yù)警技術(shù)第一步：確定基于Cascaded神經(jīng)模糊系統(tǒng)的支鏈氨基酸發(fā)酵過(guò)程的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，以及其依據(jù)歷史和在線罐批數(shù)據(jù)的在線訓(xùn)練方法；第二步：確定支鏈氨基酸發(fā)酵過(guò)程特征的提取技術(shù)，依據(jù)所提取出的特征以及量子遺傳算法和價(jià)格成本體系，提出效益函數(shù)核算的優(yōu)化方法；第三步：以支鏈氨基酸發(fā)酵過(guò)程控制為對(duì)象，提出支鏈氨基酸發(fā)酵過(guò)程的反饋信息控制和早期預(yù)警方法，依據(jù)下圖中所示的變量預(yù)測(cè)結(jié)果和效益函數(shù)預(yù)測(cè)結(jié)果，給出反饋信息控制以及判斷是否需要早期預(yù)警，并由此開(kāi)發(fā)支鏈氨基酸發(fā)酵過(guò)程在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障診斷和早期預(yù)警技術(shù)，實(shí)現(xiàn)支鏈氨基酸發(fā)酵過(guò)程的智能優(yōu)化與自動(dòng)控制，以提高支鏈氨基酸發(fā)酵過(guò)程的科學(xué)性和經(jīng)濟(jì)性。 支鏈氨基酸發(fā)酵過(guò)程的在線建模與優(yōu)化模型（5）基于高純度支鏈氨基酸高效清潔的產(chǎn)物分離生產(chǎn)技術(shù)的實(shí)施在膜分離運(yùn)用產(chǎn)業(yè)化的基礎(chǔ)上，合理組合工業(yè)色譜高效分離提取技術(shù)，形成支鏈氨基酸的高效清潔的產(chǎn)物分離體系（膜分離技術(shù)、工業(yè)色譜分離技術(shù)），建立提取廢物閉路循環(huán)的綜合利用技術(shù)，減少?gòu)U物、廢水的排放，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)。3）產(chǎn)業(yè)化可行性分析（1）在支鏈氨基酸發(fā)酵生產(chǎn)方面已有相當(dāng)好的研究基礎(chǔ)。合作研究單位課題組在微生物發(fā)酵法生產(chǎn)支鏈氨基酸研究方面已積累了較好的研究基礎(chǔ)，在構(gòu)建獲得高產(chǎn)支鏈氨基酸生產(chǎn)菌株的基