年產(chǎn)50噸賴氨酸發(fā)酵工廠設(shè)計(jì)

1、- 1 - 目目 錄錄第第 1 章章 引引 言言.21.1 研究背景.21.2 設(shè)計(jì)的任務(wù)及主要設(shè)計(jì)內(nèi)容.31.3 設(shè)計(jì)的規(guī)模及產(chǎn)品.31.4 工藝技術(shù)參數(shù).31.4.1 生產(chǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù).31.4.2 種子培養(yǎng)基.31.4.3 發(fā)酵培養(yǎng)基.4第第 2 章章 廠址的選擇廠址的選擇.42.1 廠址選擇的重要性.52.2 廠址選擇的原則.5第第 3 章章 工廠總平面設(shè)計(jì)工廠總平面設(shè)計(jì).53.1 總平面設(shè)計(jì)內(nèi)容.53.2 總平面設(shè)計(jì)的原則.63.3 工廠建筑物面積設(shè)計(jì).6第第 4 章章 賴氨酸生產(chǎn)工藝賴氨酸生產(chǎn)工藝.74.1 賴氨酸生產(chǎn)工藝.74.1.1 賴氨酸生產(chǎn)工藝概述.74.1.2 工藝的選擇：.

2、84.2 原料預(yù)處理及淀粉水解糖制備.104.2.1 原料的預(yù)處理.104.2.2 淀粉水解糖制備.114.2.3 工藝操作規(guī)程.114.3 種子擴(kuò)大培養(yǎng)及賴氨酸發(fā)酵.124.3.1 總體情況.124.3.2 車間操作規(guī)程.12第第 5 章章 物料衡算和能量衡算物料衡算和能量衡算.145.1 發(fā)酵車間的物料衡算.145.1.1 發(fā)酵液量.145.1.2 發(fā)酵液配制需糖量.155.1.3 二級種子液量.155.1.4 二級種子培養(yǎng)液所需糖量.155.1.5 生產(chǎn)一周期賴氨酸需總糖量.155.1.6 耗用淀粉的原料量.155.1.7 發(fā)酵培養(yǎng)基硫酸銨耗用量.155.1.8 二級種子硫酸銨耗用量.1

3、5- 2 -5.1.9 玉米漿耗用量.155.1.10 磷酸二氫鉀耗用量.165.1.11 硫酸鎂耗用量.165.1.12 碳酸鈣用量.165.1.13L-蘇氨酸鈉耗用量.165.1.14 物料衡算總量.165.2 賴氨酸發(fā)酵車間的能量衡算.175.2.1 蒸汽消耗量計(jì)算:.175.2.2 冷卻水消耗量計(jì)算.18第第 6 章章 設(shè)備選型設(shè)備選型.186.1 發(fā)酵罐的選擇.186.2 種子罐的選擇.196.3 攪拌器軸功率的計(jì)算.206.3.1 發(fā)酵罐攪拌器.206.3.2 種子罐攪拌器.216.4 貯罐計(jì)算.216.5 配料罐的計(jì)算.216.5.1 發(fā)酵罐配料罐.216.5.2 種子罐配料罐.

4、216.6 離心機(jī)計(jì)算.216.7 主要設(shè)備一覽表.22第第 7 章章 環(huán)境保護(hù)與安全生產(chǎn)環(huán)境保護(hù)與安全生產(chǎn).227.1 概述.227.1.1 治理標(biāo)準(zhǔn)如下：.227.1.2 環(huán)保設(shè)計(jì).227.2 三廢處理.237.2.1 廢氣的處理.237.2.2 廢水的處理.237.2.3 廢渣的處理.24- 3 -第一章第一章 引引 言言1.1 研究背景賴氨酸，2，6-二氨基己酸。蛋白質(zhì)中唯一帶有側(cè)鏈伯氨基的氨基酸。L-賴氨酸是 組成蛋白質(zhì)的常見 20 種氨基酸中的一種堿性氨基酸，是哺乳動(dòng)物的必需氨基酸和生酮氨 基酸。在蛋白質(zhì)中的賴氨酸可以被修飾為多種形式的衍生物。廣泛存在于動(dòng)植物蛋白質(zhì)中，共含量以干酪

5、素中最高，玉米膠蛋白中最少。過去一般 都自血粉中提取賴氨酸(豬血粉中賴氨酸含量約 910 舶)。但采用這種方法，需用酸將蛋白質(zhì)水解后，再進(jìn)一步用樹脂分離提取，工藝比較復(fù)雜，其產(chǎn)量受到了限制，用途不能擴(kuò)大。自 1960 年日本用營養(yǎng)缺陷型的谷氨酸菌種直接發(fā)酵生產(chǎn)賴氨酸以來，產(chǎn)量有大幅度地增加，目前世界上賴氨酸的年產(chǎn)量已達(dá)到 20，00030，000 噸，在氨基酸生產(chǎn)中占第三位，僅次于年產(chǎn) 200，000 噸的谷氨酸與年產(chǎn) 60，000 一 70，000 噸的 d1蛋氨酸(合成法生產(chǎn))。日本的賴氨酸年產(chǎn)量約為 15，000 噸，其他如美國，法國，西德，意大利及巴西等國也有生產(chǎn)。1977 年，日本東

6、麗公司以合戍的氨基己內(nèi)酰氨為原料，用酶法生產(chǎn) l賴氨酸已投入生產(chǎn)，賴氨酸被廣泛地用于飼料、營養(yǎng)食品，食品強(qiáng)化劑及醫(yī)藥等方面，預(yù)計(jì)今后賴氨酸的產(chǎn)量還將有更大幅度地提高。我國賴氨酸市場呈現(xiàn)出的幾個(gè)比較突出的特點(diǎn)：（一） 賴氨酸價(jià)格波動(dòng)大，歷史上兩次沖向新高盡管賴氨酸生產(chǎn)廠家數(shù)量有大幅度增加，但賴氨酸市場價(jià)格并沒有因此而相對平 穩(wěn)。價(jià)格波動(dòng)大：歷史上兩次沖向高位。2004年中國賴氨酸市場價(jià)格由15元/公斤暴漲到50元/公斤。當(dāng)時(shí)一是由于賴氨酸國內(nèi)與國際市場價(jià)格到掛，歐美市場價(jià)格比國內(nèi)市場價(jià)格高出很多，導(dǎo)致進(jìn)口酸到貨量比去年同期大幅下降，同時(shí)也吸引了國產(chǎn)酸出口到國際市場，國內(nèi)貨源緊張，二是由于美國大豆

7、暴漲，從而導(dǎo)致了今年3、4月份國內(nèi)市場賴氨酸34元/公斤的價(jià)格。（二） 賴氨酸市場用量逐年增大據(jù)統(tǒng)計(jì)，國內(nèi)賴氨酸用量每年以 30%以上的速度遞增。2000 年國內(nèi)賴氨酸的消費(fèi)總量為 7 萬噸，2003 年便達(dá)到了 13.8 萬噸，2004 年將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過 2003 年的水平，預(yù)計(jì)將達(dá)到 18 萬噸左右。2004 年用量之所以大幅度增加，一個(gè)重要原因是大成 65%的賴氨酸硫酸鹽的大量集中投放市場，并以與高含量賴氨酸相比自身所具有的明顯的價(jià)格優(yōu)勢，有利于飼料企業(yè)降低生產(chǎn)成本，增強(qiáng)產(chǎn)品競爭力，因此，65%的賴氨酸硫酸鹽剛剛上市就占據(jù)了很大的市場份額，并大大地提高了賴氨酸消費(fèi)總量。1.2 設(shè)計(jì)的任務(wù)及主

8、要設(shè)計(jì)內(nèi)容賴氨酸生產(chǎn)全過程可劃分為四個(gè)階段：(1)培養(yǎng)基的配置；（2）菌種的擴(kuò)大培養(yǎng)及賴氨酸發(fā)酵；（3）賴氨酸的提取與純化；本設(shè)計(jì)的任務(wù)是對一個(gè)年產(chǎn) 50 噸賴氨酸廠的工藝設(shè)計(jì)，主要是賴氨酸的發(fā)酵階段設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括工藝流程：物料能量衡算；設(shè)備計(jì)算機(jī)選型；工藝設(shè)置及車間設(shè)計(jì)；主要設(shè)備工藝設(shè)計(jì)；等等。- 4 -1.3 設(shè)計(jì)的規(guī)模及產(chǎn)品 設(shè)計(jì)生產(chǎn)規(guī)模為年產(chǎn) 50 噸賴氨酸廠的發(fā)酵提取工段，成品為賴氨酸。1.4 工藝技術(shù)參數(shù)1 1.4.1 生產(chǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 生產(chǎn)規(guī)模： 50 噸/年 生產(chǎn)方法： 使用大腸桿菌的賴氨酸缺陷型菌株、直接發(fā)酵法、 生產(chǎn)天數(shù)： 300 天/年 倒灌率： 1% 生產(chǎn)周期： 72

9、 小時(shí) 賴氨酸提取率： 80% 1.4.2 種子培養(yǎng)基一級種子培養(yǎng)培養(yǎng)基：葡萄糖 2.0；(NH4)2S 040.4； K2HP04 01；玉米漿 l-2；豆餅水解液 l-2；MgSO47H20 0.04-005； 尿素 0.1；pH7.0-7.2 在 0.lMPa 壓力下滅菌 15min。培養(yǎng)條件：以 1000ml 三角瓶裝 200ral，搖床為沖程 76ml，頻率 100-120r/ min。 30-32培養(yǎng)516h。二級種子培養(yǎng)培養(yǎng)基：除以淀粉水解糖代替葡萄糖外，其余同一級種子培養(yǎng)基。培養(yǎng)條件：溫度 30320C，通風(fēng)量 1：0.2(m3/m3，min)，攪拌轉(zhuǎn)速約 200r/min，

10、培養(yǎng)時(shí)間：811h。根據(jù)發(fā)酵罐規(guī)模，必要時(shí)采用三級種子培養(yǎng)，其培養(yǎng)基和培養(yǎng)條件基本上與二級種子相同。 1.4.3 發(fā)酵培養(yǎng)基2培養(yǎng)基是供給賴氨酸產(chǎn)生菌生長、繁殖和合成賴氨酸的營養(yǎng)物質(zhì)。培養(yǎng)基成分和配比的合適與否對菌的生長繁殖、賴氨酸合成、副產(chǎn)物生成，賴氨酸提取、精制，乃至產(chǎn)品質(zhì)量都有很大的影響。賴氨酸發(fā)酵是由賴氨酸產(chǎn)生菌、發(fā)酵培養(yǎng)基、工藝條件及發(fā)酵罐等幾方面相互密切配合的結(jié)果。單就培養(yǎng)基來說，良好的培養(yǎng)基配比可以使生產(chǎn)菌充分發(fā)揮生物合成能力，達(dá)到最大的生產(chǎn)效果。倘若培養(yǎng)基組成、配比或原料不合適，發(fā)酵效果就很差。所以必須重視培養(yǎng)基組成。發(fā)酵培養(yǎng)基成分大致分為碳源、氮源、生長因子、無機(jī)鹽和微量元素

11、等。作為這些成分來源的原料的選擇，既要考慮到菌體的生長繁殖的營養(yǎng)要求，更重要的要考慮到有利于大量積累賴氨酸，還要注意原料來源豐富，價(jià)格便宜，發(fā)酵周期短，對產(chǎn)物提煉無妨礙等。 - 5 - 黃色短桿菌 AIII 發(fā)酵培養(yǎng)基的組成 葡萄糖 15% 玉米漿 1% 豆餅水解液 2% 硫酸銨 2% 磷酸氫二鉀 0.1% 硫酸鎂 0.05% PH 7.0- 6 -第二章第二章 廠址的選擇廠址的選擇2.1 廠址選擇的重要性廠址選擇是基本建設(shè)前期工作的重要一環(huán)。在工廠設(shè)計(jì)中具有明顯的政治經(jīng)濟(jì)技術(shù)的意義。廠址選擇不僅關(guān)系到建廠過程中能否以最省的投資費(fèi)用，按質(zhì)按量按期完成工廠設(shè)計(jì)中所提出的各項(xiàng)指標(biāo)，而且對投產(chǎn)后的長

12、期生產(chǎn)、技術(shù)管理和發(fā)展遠(yuǎn)景，都有著很大的影響，并同國家地區(qū)的工業(yè)布局和城市的規(guī)劃有著密切的關(guān)系。2.2 廠址概述廠址選擇的總原則3： （1） 、廠址的位置要符合城市規(guī)劃（供氣、供電、給排水、交通運(yùn)輸、職工文化生活、商業(yè)網(wǎng)點(diǎn).）和微生物發(fā)酵工廠對環(huán)境的特殊要求。 （2） 、廠址的地區(qū)要接近原料、燃料基地和產(chǎn)品銷售市場，還要接近水源和電源。 （3） 、具有良好的交通運(yùn)輸條件。 （4） 、場地有效利用系數(shù)較高，并有遠(yuǎn)景規(guī)劃的最終總體布局。 （5） 、有一定的基建施工條件和投產(chǎn)后的協(xié)作條件。 （6） 、廠址選擇要有利于三廢處理，保證環(huán)境衛(wèi)生。1、工廠應(yīng)接近原料的產(chǎn)地或轉(zhuǎn)運(yùn)地賴氨酸生產(chǎn)的主要原料是玉米淀

13、粉，應(yīng)選擇在靠近原料產(chǎn)地或轉(zhuǎn)運(yùn)港口的周邊，便于組織原料。此廠址選擇方案：將此工廠建在鄭州郊區(qū)，鄭州邊緣三分之二是農(nóng)村，并且河南也是玉米主產(chǎn)地之一，原料來源極其廣泛，價(jià)格低廉，剩下了大量的運(yùn)輸費(fèi)用。鄭州是全國的交通樞紐，這對產(chǎn)品外運(yùn)帶了方便。設(shè)在此地既接近原料產(chǎn)地有接近轉(zhuǎn)運(yùn)地。2、水源和水質(zhì)必須有保證發(fā)酵工廠的用水量是較大的，而鄭州不算是缺水區(qū)，水源通過地下深井取水,地下水化學(xué)類型為重碳酸鈣鎂型中質(zhì)軟水,礦化度為0.50.53g/l,地下水充足,上游無污染源. 在生產(chǎn)過程中注意水的循環(huán)利用。3、交通運(yùn)輸方便發(fā)酵工廠的運(yùn)輸較重，原材料、燃料及產(chǎn)成品的運(yùn)輸量很大，應(yīng)選擇陸路和水路交通都較便利的地方，

14、便于原料和燃料的進(jìn)廠，在鄭州采用陸路主要是考慮產(chǎn)品的外輸。4、必須有充足的電力保證5、地質(zhì)條件必須符合要求發(fā)酵工廠有許多的大設(shè)備如發(fā)酵罐蒸餾塔等，對廠區(qū)的地耐力有一定的要求。而鄭州屬于中原地帶，一般地方都能符合要求。- 7 -6、有較好的廢糟處理?xiàng)l件工廠每天要排放大量的廢糟，應(yīng)用環(huán)保治理措施后，還要準(zhǔn)備處理后的糟液的去向?？梢园褟U糟用作肥料，也可以密閉發(fā)酵產(chǎn)生沼氣，以供日常生活加熱食用熱量。7、所選建廠址鄭州的地理自然條件鄭州位于河南省中部偏北，黃河中游南岸。介于東經(jīng)11242114 14，北緯34163458之間。西南部為嵩山山脈，西北沿黃河為岳山、廣武山丘陵地帶，東部是黃淮平原。境內(nèi)有大小

15、河流 35條，分屬于黃河和準(zhǔn)河兩大水系，流域面積分別是2132平方公里和5313平方公里。屬北溫帶大陸性氣侯，年平均氣溫144，最高氣溫43，最低氣溫一179。年平均降雨量為6409 毫米。鄭州屬暖溫帶大陸性氣候，年平均氣溫14.3攝氏度，降雨量640毫米，大部分集中在七、八、九三個(gè)月。綠化覆蓋率達(dá)35.5%，被譽(yù)為中原綠城。鄭州氣候溫和，四季分明。年平均氣溫14。3。七月份最熱，月平均氣溫27。3。一月份最冷，月平均氣溫為-02。項(xiàng)目建設(shè)地點(diǎn)選擇在鄭州市，其自然條件總結(jié)為下表： 年平均氣溫 16.3 歷年平均最高氣溫 38 歷年平均最低氣溫 -4.2 最熱平均相對濕度 85% 最冷平均相對濕

16、度 75% 年平均氣壓 1016.5mP 夏季平均氣壓 1004.5mP 年均風(fēng)速 3.6m/s 年均降水量 1025.6mm 日最大降水量 219.6mm- 8 - 第三章第三章 工廠總平面設(shè)計(jì)工廠總平面設(shè)計(jì)3.1 總平面設(shè)計(jì)內(nèi)容3(1) 平面布置設(shè)計(jì)平面布置是總平面布置中的必要內(nèi)容之一，布置時(shí)應(yīng)根據(jù)廠址面積、地形、生產(chǎn)要求等方面，先進(jìn)行廠區(qū)劃分，然后合理確定全廠建筑物、構(gòu)筑物、道路、管路管線及綠化美化設(shè)施等在廠區(qū)平面上的相對位置，使其適應(yīng)生產(chǎn)工藝流程的要求，以便于生產(chǎn)管理和操作的需求。 (2) 豎向布置根據(jù)地形、工藝要求確定廠區(qū)建、構(gòu)筑物、道路、溝渠、管網(wǎng)的設(shè)計(jì)標(biāo)高，使之相互協(xié)調(diào)，并充分利

17、用廠區(qū)自然地勢地形，減少土石方挖填量，使運(yùn)輸方便，排水順利。(3) 運(yùn)輸設(shè)計(jì) 選擇廠內(nèi)外運(yùn)送方式，分析廠內(nèi)外輸送量及廠內(nèi)人流、物流組織管理問題。(4) 管線綜合設(shè)計(jì)根據(jù)工藝、水、汽、電等工程管線的專業(yè)特點(diǎn)，綜合規(guī)定其地上地下的各種管線的位置、占地寬度、標(biāo)高及間距，使之布置經(jīng)濟(jì)合理、整齊。工藝、水、電、汽等各種工程管線的設(shè)計(jì)通常是由各部門專業(yè)設(shè)計(jì)人員負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)的。設(shè)計(jì)時(shí)要盡量減少在平面布置或垂直布置上產(chǎn)生擁擠和交叉的現(xiàn)象。(5) 綠化設(shè)計(jì)(6) 其他結(jié)合工廠實(shí)際情況及發(fā)展遠(yuǎn)景的規(guī)劃，合理布置綜合利用設(shè)施和擴(kuò)建預(yù)留地等。3.2 總平面設(shè)計(jì)的原則3(1)總平面按設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求進(jìn)行，平面布置必須合理緊

18、湊。(2)總平面設(shè)計(jì)必須符合生產(chǎn)流程要求，并能保證合理的生產(chǎn)作業(yè)線，避免原材料、半成品的運(yùn)輸交叉和往返運(yùn)輸。(3)總平面沒計(jì)應(yīng)將面積大、主要的生產(chǎn)廠房布置在廠區(qū)的中心地帶，以便其他部門為其配套服務(wù)：輔助車間和動(dòng)力車間應(yīng)盡量配置在靠近其所服務(wù)的負(fù)荷中心；工廠大門及生活區(qū)應(yīng)與生產(chǎn)主廠房相適應(yīng)，便于工人上下班。(4)總平面設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮地區(qū)主風(fēng)向的影響，主風(fēng)向可以從氣象部門編制的各地風(fēng)玫瑰圖查得。散發(fā)煤煙灰塵的車間和易燃倉庫及堆場應(yīng)盡可能集中布置在場地的邊沿地帶和主導(dǎo)的下風(fēng)向。發(fā)酵工廠菌種各異，應(yīng)防止環(huán)境染菌。(5)總平面設(shè)計(jì)應(yīng)將人流、貨流通道分開，避免交叉。工廠大門至少應(yīng)設(shè)置兩個(gè)以上。合理設(shè)計(jì)廠區(qū)

19、對外運(yùn)輸系統(tǒng)，將運(yùn)輸量大的倉庫盡量靠近對外運(yùn)輸主干線，保證良好運(yùn)輸條件和效益。(6)總平面設(shè)計(jì)應(yīng)遵從城市規(guī)劃要求。面向城市交通干道方向作出工廠的正布置。廠房布置要與所在城市建筑群保持協(xié)調(diào)，以利市容美觀整齊。(7)總平面設(shè)計(jì)應(yīng)符合國家有關(guān)規(guī)定和規(guī)范。如：建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范、廠礦道路設(shè)計(jì)規(guī)范、工業(yè)企業(yè)采暖通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)規(guī)范、工業(yè)鍋爐房設(shè)計(jì)規(guī)范、工業(yè)企業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)、工業(yè)“三廢”排放試行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，工業(yè)與民用通風(fēng)設(shè)備電子裝備設(shè)計(jì)規(guī)范等。- 9 -3.3 工廠建筑物面積設(shè)計(jì)4表 1 廠區(qū)建筑物面積一覽表序號 建筑物 建筑面積（平方米） 占地面積（平方米）1發(fā)酵車間14163=6722242提取分離車間1416

20、3=6722243GMP 車間68=48484原料庫810=80805糖化車間1012=1201206制冷車間88=48487水處理車間1820=3603608供水站810=80809成品庫810=808010飼料生產(chǎn)車間12143=50450411污水處理站2020=40040012(NH4) 2SO4 儲(chǔ)庫68=484813變電所68=484814機(jī)修車間66=483615危險(xiǎn)品存放庫610=606016鍋爐房34=121217飼料成品存放庫68=48918辦公樓7104=707019車庫56=303020宿舍樓6103=1806021活動(dòng)中心10102=20010022餐廳10102=2

21、0010023門房33=9924總計(jì)40172750- 10 - 第四章第四章 賴氨酸生產(chǎn)工藝賴氨酸生產(chǎn)工藝4.1 賴氨酸生產(chǎn)工藝44.1.1 賴氨酸生產(chǎn)工藝概述利用淀粉為原料，雙酶水解制糖后，通過黃色短桿菌發(fā)酵、離子交換樹脂提取法生產(chǎn)賴氨酸。賴氨酸生產(chǎn)過程可劃分為三個(gè)工藝階段：（1）原料的預(yù)處理及淀粉水解糖的制備；（2）種子擴(kuò)大培養(yǎng)及賴氨酸發(fā)酵；（3）賴氨酸的提取。賴氨酸發(fā)酵過程分為兩個(gè)階段，發(fā)酵前期（約 024h）為長菌期，主要是菌體生長繁殖，很少產(chǎn)酸。當(dāng)菌體生長一定時(shí)間后，轉(zhuǎn)入產(chǎn)酸期。與這四個(gè)工藝階段相對應(yīng)的賴氨酸生產(chǎn)廠家一般都設(shè)置了糖化車間、發(fā)酵車間、提取車間和精制車間作為主要的生產(chǎn)車

22、間。另外，為了保障生產(chǎn)過程中對蒸汽的需求，同時(shí)還設(shè)置了動(dòng)力車間，利用鍋爐燃燒產(chǎn)生蒸汽，并通過供氣管路輸送到各個(gè)生產(chǎn)需求部位。為保障全廠生產(chǎn)用水還要設(shè)置供水站。所供的水經(jīng)消毒、過濾系統(tǒng)處理，通過供水管理輸送到各個(gè)生產(chǎn)需求部位。本文只做前兩個(gè)步驟，即（1）原料的預(yù)處理及淀粉水解糖的制備；（2）種子擴(kuò)大培養(yǎng)及賴氨酸發(fā)酵；因此相對應(yīng)的兩個(gè)車間的工藝分別為：糖化車間和發(fā)酵車間。工藝流程： 發(fā)酵法生產(chǎn)賴氨酸通常以玉米、淀粉為原料，其工藝過程為：淀粉中的酸或酶經(jīng)水解成淀粉糖，加入營養(yǎng)鹽調(diào)pH 值后，進(jìn)入發(fā)酵罐進(jìn)行滅菌處理，然后接入種子培養(yǎng)物便其發(fā)酵，經(jīng)過微生物發(fā)酵后的濃縮液冷凍結(jié)晶、離心分離、烘干提純后即得

23、產(chǎn)品。4.1.2 工藝的選擇： 選擇原則：（1）原料物美價(jià)廉，易得（2）產(chǎn)品質(zhì)量高（3）原料。輔助原料，佛你功力消耗低（4）技術(shù)成熟可靠，生產(chǎn)控制穩(wěn)定，易于操作（5）對環(huán)境影響小（6）經(jīng)濟(jì)效益好，社會(huì)效益高 （1）傳統(tǒng)工藝傳統(tǒng)的賴氨酸生產(chǎn)工藝，一般是發(fā)酵液先酸化后，進(jìn)入樹脂柱中進(jìn)行離交提取，用氨水進(jìn)行解析后的賴氨酸（解析液）進(jìn)行薄膜蒸發(fā)濃縮，經(jīng)結(jié)晶分離后精制成品。流程圖如下：- 11 -賴氨酸傳統(tǒng)工藝存在的問題5 ： 1） 發(fā)酵液處理問題賴氨酸發(fā)酵液不進(jìn)行過濾直接上柱提?。ɑ煲何剑?，由之而產(chǎn)生的后果是顯而易見的，即樹脂吸附后進(jìn)行洗滌，含大量的菌體、蛋白、膠體的廢水將被洗滌下來形成難以治理的

24、廢水。事實(shí)上該廢水是具有豐富營養(yǎng)資源的物質(zhì)可做飼料使用的有價(jià)值的東西，但廢水濃度很稀要將該廢水濃縮成飼料要耗費(fèi)大量的能源，經(jīng)濟(jì)上極不劃算，這就是賴氨酸生產(chǎn)時(shí)廢水難以治理的原因所在。由于混液吸附，樹脂要頻繁洗滌反沖，造成樹脂破碎，樹脂用量大更換頻繁。更為重要的是雜質(zhì)的吸附一定程度上影響了樹脂的提取收率、解吸下的雜質(zhì)及色素會(huì)帶入下游工藝中影響產(chǎn)品的色澤、結(jié)晶質(zhì)量。 2）蒸發(fā)濃縮的問題傳統(tǒng)料液濃縮技術(shù)基本沿用減壓蒸發(fā)濃縮的方法，能耗成本很高。平均一噸蒸汽的效率只有1.0-1.2之間，蒸發(fā)水的成本將近100元。有工廠采用多效蒸發(fā)技術(shù)，能將蒸汽的利用效率提高很多，但多效蒸發(fā)器的投資同樣相當(dāng)高昂，且維護(hù)工

25、作相對困難。蒸發(fā)由于是采用加熱的方式同樣帶來一個(gè)問題是在加熱蒸發(fā)過程中產(chǎn)品破壞使得產(chǎn)品的色澤加深影響質(zhì)量。然而這一問題一直被賴氨酸生產(chǎn)企業(yè)所忽視。3）含硫酸銨的上柱廢液處理問題由于賴氨酸利用其兩性氨基酸的特性進(jìn)行吸附與解析，因此要在上柱之前進(jìn)行硫酸調(diào)酸處理，然后解析時(shí)通過加入一定流量的氨水改變PH解析賴氨酸。不可避免的將會(huì)產(chǎn)- 12 -生含硫酸銨的廢水。 新工藝： 發(fā)酵液放罐后直接經(jīng)Ultra-flo超濾系統(tǒng)過濾，能使真正收率達(dá)到99%以上，濾渣中含有大量的蛋白質(zhì)及菌絲等營養(yǎng)物質(zhì)，烘干后作飼料，可進(jìn)行包裝銷售。整個(gè)工藝過程除了最終產(chǎn)品賴氨酸和副產(chǎn)品飼料、硫酸銨外，無多余廢水排放。特點(diǎn)：1） 酵

26、液超濾過濾無須任何預(yù)處理，節(jié)約成本。菌渣可直接做飼料，完全消除廢液污染。濾液不含蛋白質(zhì)量高，保證連續(xù)離交進(jìn)料要求。過濾收率可達(dá)98-99%。2） 由于減少了蛋白對樹脂的污染，可增加樹脂的吸附容量10%以上，并有效延長樹脂壽命。3） 減少懸浮物在連續(xù)離交樹脂罐內(nèi)的沉積，減少反沖次數(shù)，減少樹脂破碎。4） 納濾低成本的預(yù)濃縮，降低能耗。部分無機(jī)鹽透過納濾膜，減少產(chǎn)品灰份。納濾透析水回用頂洗，閉路循環(huán)提高收率減低成本。 （根據(jù)實(shí)踐表明納濾濃縮平均成本為20元/噸水）5） 納濾廢水處理系統(tǒng)能將硫酸銨廢水處理成回用水，并且回收硫酸銨做肥料。膜系統(tǒng)適應(yīng)性強(qiáng)，能隨時(shí)跟上今后用戶對處理后的污水排放水質(zhì)進(jìn)一步提高

27、的要求。6） 本工藝膜系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，維修容易。膜系統(tǒng)可分性強(qiáng)，可根據(jù)料液流量大小隨時(shí)切換膜的運(yùn)行數(shù)量，其余可進(jìn)行清洗、保護(hù)或更換等操作，故膜系統(tǒng)無傳統(tǒng)工藝的每年大修要求，在4045左右用低壓力大流量對膜進(jìn)行清洗，只需清洗一小時(shí)左右即能使膜通量恢復(fù)，而不用拆卸設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)運(yùn)行與清洗。7） 本工藝的占地面積大大縮小。由于膜設(shè)備都是由膜元件疊加起來的，使膜設(shè)備占地極小。膜系統(tǒng)為全封閉系統(tǒng)，無物料和氣體的泄漏，噪音小，并容易實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化運(yùn)行。發(fā)酵液放罐后直接經(jīng)Ultra-flo超濾系統(tǒng)過濾，去除蛋白質(zhì)、菌絲、懸浮物、膠體、細(xì)菌及其他大分子有機(jī)物于濾渣中，通過加水進(jìn)行透濾，使真正收率達(dá)到99%以上

28、，濾渣中含有大量的蛋白質(zhì)及菌絲等營養(yǎng)物質(zhì)，烘干后作飼料，可進(jìn)行包裝銷售。濾液經(jīng) SEPTOR 連續(xù)式離子柱進(jìn)行離交吸附，此工序后賴氨酸洗脫液進(jìn)入納濾膜系統(tǒng)預(yù)濃縮，賴氨酸濃縮液進(jìn)行活性炭脫色、薄膜蒸發(fā)再濃縮、結(jié)晶、分離后精制成品，分離出的結(jié)晶母液再回收進(jìn)行離交濃縮循環(huán)操作。納濾膜的透析液為氨水，可回收利用。 SEPTOR 上柱廢液經(jīng)納濾膜系統(tǒng)進(jìn)行濃縮后，濃縮液為硫酸銨，納濾系統(tǒng)出水可用于Ultra-flo超濾過程的頂洗水再利用（套用） 。整個(gè)工藝過程除了最終產(chǎn)品賴氨酸和副產(chǎn)品飼料、硫酸銨外，無多余廢水排放。工藝流程圖如下：- 13 - 4.2 原料預(yù)處理及淀粉水解糖制備4.2.1 原料的預(yù)處理此

29、工藝操作目的在于初步破壞原料結(jié)構(gòu)，以便提高原料的利用率，同時(shí)去除固體雜質(zhì)，防止機(jī)器磨損。用于除雜的設(shè)備為篩選機(jī)，常用的是振動(dòng)篩和轉(zhuǎn)筒篩，其中振動(dòng)篩結(jié)構(gòu)較為簡單，使用方便。用于原料粉碎的設(shè)備除盤磨機(jī)外，還有錘式粉碎機(jī)和輥式粉碎機(jī)。盤磨機(jī)廣泛用于磨碎大米、玉米、豆類等物科，而錘式粉碎機(jī)應(yīng)用于薯干等脆性原料的中碎和細(xì)碎作用，輥式粉碎機(jī)主要用于粒狀物科的中碎和細(xì)碎。4.2.2 淀粉水解糖制備在工業(yè)生產(chǎn)上將淀粉水解為葡萄糖的過程稱為淀粉的糖化，所制得的糖化液稱為淀粉糖化液。由于黃的短桿菌不能直接利用淀粉作碳源，因此必須將淀粉水解為葡萄糖，才能供發(fā)酵使用。目前，國內(nèi)許多賴氨酸廠家主要采用雙酶法制糖工藝。4

30、.2.3 工藝操作規(guī)程（a）液化配料過程首先配制粉漿濃度在 11-140Be（開始階段及最后階段允許濃度較低） 。再加入各種- 14 -輔料，用 Na2CO3水解液調(diào) PH5.5-5.6,以減少不可發(fā)酵糖的產(chǎn)生，CaCL2用量為干淀粉的0.15-0.3%，加入 a-淀粉酶，加入量 6-8u/g 淀粉，攪拌均勻。（b）液化工段使用噴霧液化器，工作蒸汽壓 0.4MPa。保壓維持在 900C，液化時(shí)間 60min，碘色反應(yīng)呈棕色即可。然后 130-1400C 滅酶 5-10min。經(jīng)板式換熱器冷卻至 700C 以下，進(jìn)入糖化罐。從換熱器出來的熱水供配料和洗濾渣用。（c）糖化工段1）首先將液化液降溫至

31、 600C,再用鹽酸溶液調(diào)液化液 PH4.0-4.4，加入糖化酶，加酶量與糖化時(shí)間有關(guān)，一般糖化時(shí)間是 24-32h，加酶量為 180-240u/g 淀粉，一直保持?jǐn)嚢琛?）以上配料完成后，開始保溫 600C 的糖化過程，采用間歇攪拌，既攪拌 8 小時(shí)，停止攪拌 8 小時(shí)，以此類推，直至糖化結(jié)束。3）糖化過程中按生產(chǎn)記錄表中要求每隔 2 小時(shí)或 4 小時(shí)檢查一下糖化液的糊精狀況，直至無明顯糊精為糖化結(jié)束，糊精檢測用無水酒精。4）糖化完成后，開始升溫滅酶，滅酶溫度 80-850C，保持?jǐn)嚢?，滅酶時(shí)間 30min。用 Na2CO3水溶液調(diào) PH4.8-5.0，并于糖化液 70 時(shí)加入助濾劑硅藻土，

32、加量為 0.15-0.18g/100ml 糖液，保持?jǐn)嚢?30min 以上。5）過濾：過濾前，先清洗貯糖罐。糖化完成后的糖液經(jīng)半框過濾機(jī)過濾后的澄清糖液打入貯藏罐，保持糖液溫度不低于 600C 存放。4.3 種子擴(kuò)大培養(yǎng)及賴氨酸發(fā)酵4.3.1 總體情況種子擴(kuò)大培養(yǎng)為保證賴氨酸發(fā)酵過程所需的大量種子，發(fā)酵車間內(nèi)設(shè)置有種子站，完成生產(chǎn)菌種的擴(kuò)大培養(yǎng)任務(wù)。從試管斜面出發(fā)，經(jīng)活化培養(yǎng)，搖瓶培養(yǎng)，擴(kuò)大至一級乃至二級種子罐培養(yǎng)，最終向發(fā)酵罐提供足夠數(shù)量是健壯的生產(chǎn)種子。賴氨酸發(fā)酵開始前，首先必須配制發(fā)酵培養(yǎng)基，并對其作高溫短時(shí)滅菌處理。用于滅菌的工藝除采用連消塔-維持罐-噴淋冷卻系統(tǒng)外，還可采用噴射加熱器

33、-維持罐-真空冷卻系統(tǒng)或薄板加熱器的加工制造成本較高，因而應(yīng)用較少。發(fā)酵設(shè)備，國內(nèi)賴氨酸發(fā)酵廠多采用機(jī)械攪拌通風(fēng)通式發(fā)酵罐，罐體 大小在 50m3到 200m3之間。對于發(fā)酵過程采用人工控制，檢測儀表不能及時(shí)反映罐內(nèi)參數(shù)變化，因而發(fā)酵過程表現(xiàn)出現(xiàn)波動(dòng)性，產(chǎn)酸率不穩(wěn)定。由于賴氨酸發(fā)酵為通風(fēng)發(fā)酵 過程，需供給無菌空氣，所以發(fā)酵車間還有一套空氣過濾除菌及供給系統(tǒng)。首先由高空采氣塔采集高空潔凈空氣，經(jīng)空氣壓縮機(jī)壓縮后導(dǎo)入冷凝器、油水分離器兩級處理，再送入貯氣罐，進(jìn)而經(jīng)焦炭、瓷環(huán)填充的主過濾器和纖維過濾器除菌后，送至發(fā)酵罐使用。- 15 -4.3.2 車間操作規(guī)程（a）一級種子培養(yǎng)菌種室要保證絕對無菌，

34、每天必須對室內(nèi)全面滅菌，操作人員進(jìn)入菌種室要穿戴無菌衣帽，口罩，操作前用 75%的酒精擦拭雙手。使用物品用 95%酒精擦拭消毒，再放入紫外滅菌室照射 30 分鐘滅菌，種子培養(yǎng)基滅菌 0.1MPa/27min，空試管制好棉塞，滅菌0.15MPa/1.5H。菌種按自然分純法，每兩個(gè)月進(jìn)行一次分純工作，如生產(chǎn)不正常時(shí)要及時(shí)進(jìn)行分純，提供生產(chǎn)用的分純菌種二十天左右調(diào)換一支。一級種子培養(yǎng)基配制時(shí)應(yīng)一人稱，一人復(fù)稱，玉米麩用紗布過濾去雜質(zhì)，磷酸二氫鉀單獨(dú)稱好用蒸餾水溶解好最后定容。（b）二級種子培養(yǎng)1）配料：配料前先攪拌取樣，化驗(yàn)糖液含量，按需要準(zhǔn)確打糖，并準(zhǔn)確計(jì)算各培養(yǎng)基用量，其中包括種子和發(fā)酵培養(yǎng)基的

35、生物素用量，稱量前玉米漿要攪拌均勻，需要事先溶解的要先在溶解罐中溶解后再打入配料罐，配料好后用氫氧化鈉水溶液調(diào)至 PH7.0。2）滅菌8：a.空罐滅菌：滅菌前先洗靜罐內(nèi)泡沫、雜物，全面檢查各管道、閥門、壓力表有無漏氣、堵塞、失靈等現(xiàn)象，有異常及時(shí)修復(fù)。視情況查罐，查罐時(shí)要切斷電源，專人監(jiān)護(hù)，安全操作。蓋好視孔玻璃，檢查罐內(nèi)冷卻水閥門是否關(guān)閉，并壓緊內(nèi)冷卻管的冷卻水。通內(nèi)層蒸汽到 0.2MPa 時(shí)，打開各路管路，充分排氣，注意各排氣口蒸汽不要排的過大，以噴上管子的水能及時(shí)汽化為準(zhǔn)，即軟排氣，保持 40 分鐘?？展逌缇耐瑫r(shí)，把油罐、流加糖罐、種子管道同步滅菌，并利用罐內(nèi)壓力排污，根據(jù)需要可分多次

36、或連續(xù)排污?？展逌缇Y(jié)束后，排盡污水，并迅速通入無菌空氣保壓，準(zhǔn)備進(jìn)料。待各管路干燥后，關(guān)好各管路口。 b.種子罐實(shí)消：先夾層進(jìn)氣開攪拌到 900C 后關(guān)掉夾層進(jìn)氣，壓力控制在0.7Kg/cm2。夾層二路進(jìn)氣道 1000C 時(shí)，打開各排氣小閥。到 1080C 停止進(jìn)氣，開始維持，7 分鐘后立即關(guān)閉排氣小閥，通風(fēng)并開冷卻水，降溫到 350C 接種。c.連消：與鍋爐房聯(lián)系，使熱蒸汽總壓力不低于 0.4MPa，同時(shí)檢查設(shè)備于管路閥門是否完好，把配料桶內(nèi)的培養(yǎng)基升溫至 650C 預(yù)熱。排盡冷卻管內(nèi)冷卻水，通入熱蒸汽消毒 30min，從連消器經(jīng)維持罐及其附屬設(shè)備到發(fā)酵罐為止。調(diào)節(jié)連消溫度開始 1220C

37、，中間 118-1200C，快結(jié)束時(shí) 1220C，防止波動(dòng)過大。一定要控制料液和蒸汽的合理流速，要等料液進(jìn)發(fā)酵罐 30min 后才能開降溫水。打料時(shí)注意發(fā)酵罐壓力不得低于 0.05MPa，操作人員不得離開崗位。連消完畢以蒸汽壓靜余料，有時(shí)間可加入水 2000 升清洗配料和連消系統(tǒng)，一并滅菌后打入罐內(nèi)。d .二級種子及流加糖滅菌：空罐滅菌，表壓 0.2MPa30min。二級種子實(shí)罐滅菌，115-1200C 保持 10min。流加糖滅菌，100-1050C 保持 10min 降溫開始前應(yīng)先通入無菌空氣，保持罐壓不低于 0.2MPa，防濕壓引起染菌。種子罐用空氣過濾器滅菌。- 16 -3) 接種：接

38、種前先檢查管路閥門是否完好。然后同蒸汽對管道進(jìn)行消毒，要求在接種前半小時(shí)開始消毒，進(jìn)行時(shí)間為 15-20min，然后用大罐空氣保壓并吹冷風(fēng)，盡快排盡管道冷凝水。接種時(shí)注意兩面的壓力，發(fā)酵罐壓力不得低于 0.05MPa，接種完畢種子罐及管道均用蒸汽沖洗數(shù)分鐘，并用堿水浸泡種子罐。4）看罐：二級種子看罐：種后及時(shí)調(diào)節(jié)風(fēng)量（1：0.25）及罐溫（應(yīng)根據(jù)不同菌種調(diào)節(jié)控制溫度在 32-340C)。二級種子質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)： 凈增：OD 0.4-0.5 PH 從高峰下降到 7.2 以下 殘?zhí)?消耗糖 0.5 以上 鏡檢 粗壯，排列整齊，革蘭氏陽性發(fā)酵罐看罐：a 按規(guī)定保持罐壓，其它保壓設(shè)備的壓力不低于 0.1MP

39、a，控制溫度、PH、風(fēng)量。b 嚴(yán)守崗位，每 2 小時(shí)取樣測 OD、殘?zhí)恰⒋渭谆{(lán)反應(yīng)時(shí)間及 PH，如實(shí)記錄風(fēng)量、溫度、罐壓。c 按規(guī)定流取無菌樣，經(jīng)常注意密封和機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象及時(shí)通知檢修。加強(qiáng)泡沫情況觀察，加消泡劑量要少量多次，以不逃液為原則。d 環(huán)境及二級種子取樣口附近每 2 小時(shí)噴灑新潔爾滅一次，作環(huán)境衛(wèi)生工作防止噬菌體。取樣空試管不得連續(xù)套用，用后幾種放置消毒桶內(nèi)，廢 PH 試紙及時(shí)消毒處理。e 隨時(shí)掌握發(fā)酵情況，液氨流加情況，發(fā)酵罐降溫情況等，要做到心中有數(shù)，發(fā)酵不正常時(shí)及時(shí)匯報(bào)。根據(jù)發(fā)酵具體進(jìn)行流加糖并如實(shí)做好記錄工作。f 根據(jù)耗糖及 PH 等發(fā)酵情況掌握適時(shí)放罐，及時(shí)與提取

40、部門聯(lián)系，交送放罐單。檢查閥門，防止逃液。放罐后及時(shí)清洗發(fā)酵罐，視鏡。做好衛(wèi)生工作，關(guān)閉自動(dòng)儀表。g 取樣和排放的帶菌液應(yīng)殺菌后放入陰溝，嚴(yán)格控制活菌排放。突然停電時(shí)，立即關(guān)閉排氣口、進(jìn)氣口及液氨閥門，采取緊急保壓措施。h 注意觀察水泵壓力，并做好記錄，整個(gè)發(fā)酵過程中必須認(rèn)真，嚴(yán)肅如實(shí)填寫每罐批次，不得弄虛作假。- 17 -第五章第五章 物料衡算和能量衡算物料衡算和能量衡算5.1 發(fā)酵車間的物料衡算6L-賴氨酸生產(chǎn)工藝指標(biāo)及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)如下表所示: 淀粉原料中含淀粉量 80，含水 14指標(biāo)名稱指標(biāo)數(shù)指標(biāo)名稱指標(biāo)數(shù)生產(chǎn)規(guī)模50t/a糖濃度170kg/m3生產(chǎn)方法中糖發(fā)酵淀粉糖化轉(zhuǎn)化率95%生產(chǎn)天數(shù)3

41、00糖酸轉(zhuǎn)化率47.8%倒罐率1%賴氨酸含量8.6%發(fā)酵時(shí)間72h一周期產(chǎn)量666.7kg質(zhì)量純度99%提取率80% 發(fā)酵周期、周期數(shù) T=發(fā)酵時(shí)間+間歇時(shí)間=72+24=96(h)=4(d) 周期數(shù)=300/4=75(個(gè)) 以下以一周期為例，計(jì)算生產(chǎn) L-賴氨酸耗用的原料及其他物料的量。5.1.1 發(fā)酵液量V1=666.7（17047.880%99）10.35m3式中： 170發(fā)酵培養(yǎng)基糖濃度 kg/m3 47.8糖酸轉(zhuǎn)化率 80%提取率 99除去倒罐率后發(fā)酵成功率5.1.2 發(fā)酵液配制需糖量 純糖汁 m1= V1170=1760.4kg5.1.3 二級種子液量 V2=2%V1=0.207

42、m35.1.4 二級種子培養(yǎng)液所需糖量 m2=25V2=5.175kg- 18 -式中:25二級種液含糖量(kg/ m3)5.1.5 生產(chǎn)一周期賴氨酸需總糖量 m= m1+ m2=1765.58kg5.1.6 耗用淀粉的原料量 理論上 100kg 淀粉轉(zhuǎn)化生成葡萄糖量為 111kg 故理論上耗用淀粉量為: m淀粉=1765.58/(80%95%111%) =2092.85kg 式中: 80%淀粉原料含純淀粉量 95%淀粉轉(zhuǎn)化率5.1.7 發(fā)酵培養(yǎng)基硫酸銨耗用量發(fā)酵培養(yǎng)基耗硫酸銨量為 55V1=5510.35=569.53kg5.1.8 二級種子硫酸銨耗用量二級種子液耗硫酸銨量為 5V2=1.0

43、35kg5.1.9 玉米漿耗用量 二級種子液耗玉米漿量為 35V2=7.245kg發(fā)酵培養(yǎng)基耗玉米漿量為 18.6V1=192.605kg共耗 7.245+192.605=199.85kg5.1.10 磷酸二氫鉀耗用量 二級種子液耗磷酸二氫鉀量為 1V2=0.207kg發(fā)酵培養(yǎng)基耗磷酸二氫鉀量為 1.2V1=12.425kg共耗 0.207+12.425=12.632kg5.1.11 硫酸鎂耗用量 m 硫酸鎂=0.5V2+0.6V1=6.31kg5.1.12 碳酸鈣用量 二級種子液耗碳酸鈣量為 15V2=3.105kg發(fā)酵培養(yǎng)基耗碳酸鈣量為 45V1=465.975kg共耗 3.105+465

44、.975=469.08kg- 19 -5.1.13 蘇氨酸鈉耗用量 m L-蘇氨酸=40V1=414.2kg5.1.14 物料衡算總量(1) 發(fā)酵液量 m147.8%99.9%=840.605kg(2) 實(shí)際生產(chǎn)的量 840.60580%=672.485kg物料衡算結(jié)果列表總計(jì):物料名稱生產(chǎn)一周期賴氨酸物料量/kg生產(chǎn)一年賴氨酸物料量/kg發(fā)酵液量10.35 m3776.625 m3二級種子液量0.207 m315.525 m3發(fā)酵用糖1760.351.32105二級種子液用糖5.175388.125糖液總量1765.52513.25105淀粉2092.8451.57105種子硫酸銨1.035

45、77.625發(fā)酵硫酸銨569.5254.27104玉米漿199.851.5104磷酸二氫鉀12.63947.25硫酸鎂6.315437.625碳酸鈣469.083.515104L-蘇氨酸414.23.105104L-賴氨酸672.4850.51055.2 賴氨酸發(fā)酵車間的能量衡算45.2.1 蒸汽消耗量計(jì)算:(1) 按直接蒸汽混合加熱估計(jì)升溫過程所需的蒸汽量 D1: D1=GC (t2-t1) (1+)/ (i-t2C)式中: G培養(yǎng)基液體量,千克 C培養(yǎng)基料液比熱容,千焦/(千克攝氏度) t2加熱到的料液溫度,攝氏度t1加熱開始的料液溫度,攝氏度i蒸汽熱焓,千焦/千克加熱過程中熱損失而增加的

46、蒸汽消耗量 5%10%,這里取 10%D1升溫過程中所需蒸汽量,千克- 20 - D1 周期= GC (t2-t1) (1+)/ (i-t2C) =10.3510004.18 (121-30) (1+10%)/ (2725.3-1214.18) =1.93(t) D1 年= D1 周期75=144.8(t)(2) 發(fā)酵罐實(shí)罐滅菌保溫時(shí)的蒸汽量 D2保溫時(shí)蒸汽消耗量 D2與操作有很大關(guān)系,比較難計(jì)算.一般按直接蒸汽加熱時(shí)消耗量的 30%-50%來估算, D2=（30%-50%）D1 D2 周期=50%D1 周期=0.965 (t) D2 年= D2 周期75=72.375(t)(3) 發(fā)酵罐實(shí)罐

47、滅菌過程的蒸汽消耗量 D D= D1 周期+ D2 周期D周期=1.93+0.965=2.895(t) D年= D1 年+ D2 年=144.8+72.4=217.2 (t)(4) 種子罐實(shí)罐滅菌蒸汽消耗量 D0所以根據(jù)種子罐的接種量為 2%估算蒸汽消耗量為 D0 周期 =2%D周期=57.9 (kg) D0 年=2% D年=4.35 (t)(5)發(fā)酵車間總消耗蒸汽量 D 總 D周期總=D周期+D0 周期=2.95(t) D年總=D年+ D0 年=221.5 (t)(6)全廠消耗蒸汽量 D 全 D周期全=1.2D周期總=3.54(t) D年全=1.2D年總=265.8(t)5.2.2 冷卻水消

48、耗量計(jì)算已知發(fā)酵培養(yǎng)基需要從 121降到 30所需放出的熱量為Q=CM (t1-t2)=10.3510004.18(121-30) =3.94106(kJ)C比熱容M培養(yǎng)基的質(zhì)量t1,t2培養(yǎng)基冷卻前后的溫度則冷卻水需吸收的熱量也為 Q，冷卻水的用量為M=Q/C（t2-t1） =3.94106/4.18(10-5) =4.71106 (kg) =4.71103 (t)M冷卻水的質(zhì)量- 21 -能量衡算結(jié)果列表總計(jì):能量名稱生產(chǎn)一周期賴氨酸 生產(chǎn)一年賴氨酸 所需能量 所需能量蒸汽/(t)3.54265.8冷卻水/(t)4.71103 3.53105- 22 -第六章第六章 設(shè)備選型設(shè)備選型6.1

49、 發(fā)酵罐的選擇每個(gè)生產(chǎn)周期：發(fā)酵液體積為 10.35 m3，種子液體積為 0.207 m3料液總體積為 10.56 m3，裝料系數(shù)為 80%10.56/80%=13.2 m3所以我們選用一個(gè) 14 m3的發(fā)酵罐，另選一個(gè)作為備用罐。H/D=1.73，取 H/D=2.032015. 04DHDV=1433015. 02DDVD=2.0m, 圓整 D=2m, H=2D=4m已知 取 d=0.4D=0.8m3121Dd已知,取 W=D=0.2m12181DW101已知，取 B=0.9d=0.72m 圓整 B=0.7m0 . 18 . 0dB所以錐形發(fā)酵罐的總高：H=0.8+0.2+0.7+0.2+4

50、=5.9m已知, 取 S=2d=1.6m5 . 25 . 1dS（取 25mm）3213. 04DhDVbbbhm312. 1213. 0025. 02432bV發(fā)酵液的圓柱體積 V柱=21.12/21.12=9.44 m3發(fā)酵液的柱體高 h=mD0 . 3)2(44. 92假設(shè)用 2 層攪拌器，所以 S1=3.01.6=1.4m檢驗(yàn)：S1/d=1.4/0.8=1.75 在 12 范圍內(nèi)6.2 種子罐的選擇每個(gè)周期的種子液為 0.207 m3，裝料系數(shù)為 80%0.207/80%=0.259 m3選擇公稱體積為 0.5m3的種子罐一個(gè)H/D=1.73，取 H/D=2.0- 23 -32015.

51、 04DHDV=0.533015. 02DDVD=0.66m, 圓整 D=0.7m, H=2D=1.4m已知 取 d=0.4D=0.28m 圓整 d=0.33121Dd已知,取 W=D=0.07m 圓整 W=0.1m12181DW101已知，取 B=1.0d=0.3m 0 . 18 . 0dB 所以種子罐的總高：H=0.28+0.07+0.3+0.07+1.4=2.12m已知, 取 S=2d=0.6m 5 . 25 . 1dS（取 25mm）3213. 04DhDVbbbhm30542. 07 . 013. 0025. 07 . 0432bV發(fā)酵液的圓柱體積 V柱=0.2070.0542=0.

52、1528m3發(fā)酵液的柱體高 h= 圓整 h=1mmDV94. 05.304.133598. 0)2(22 假設(shè)用兩層攪拌器，所以 S1=10.6=0.4m檢驗(yàn)：S1/d=0.4/0.3=1.33 在 12 范圍內(nèi)6.3 攪拌器軸功率的計(jì)算126.3.1 發(fā)酵罐攪拌器假定生產(chǎn)條件：發(fā)酵罐的攪拌轉(zhuǎn)速為 180rpm，通氣量為 0.8VVM，發(fā)酵液密度為1000kg/m3,粘度為 0.1Pas。已知 d=0.8m , D=2m 液位高 HL=3.0+0.8=3.8mBhn=180rpm=3r/s =1000kg/ m3 =0.1Pas =104 （屬湍流狀態(tài)）MRe4221092. 11 . 010

53、008 . 03ndP=kn3d5=4.8 33 .5kW4210008 . 05校正系數(shù) f= =)/)(/(31dHdDL15. 1)8 . 0/8 . 3)(8 . 0/2(31實(shí)際 P*=f P=1.15kW9 .485 .42- 24 -因?yàn)橛袃蓪訑嚢杵鱌2= P* （0.4+0.6 0.2）=78.24kW標(biāo)準(zhǔn)狀況下的通氣量 Q0=VLVVM=0.8 10.56=8.448 m3/min= ()gQ0Q273273tLtHgP61021)1013. 0(1013. 0 = 8.448 ()273252731 . 31081. 9105021)05. 01013. 0(1013. 0

54、6 =5.59 m3/minNa=035. 0061. 08 . 018059. 533ndQg Pg=48.9kWagNPP85. 162. 0/8 .24)061. 085. 162. 0(6.3.2 種子罐攪拌器種子罐單位體積軸功率 P=78kW/ m3 取 P=8kW/ m3P種子=0.207kW66. 18 6.4 貯罐計(jì)算V=10.56 m3取=0.750=8.35/0.75=14.08m375. 0/0VV 查化工手冊取一個(gè) 16 m3的貯罐公稱直徑 DN=1800mm，L1=5600mm6.5 配料罐的計(jì)算6.5.1 發(fā)酵罐配料罐V=10.56 m3取=0.80=10.56/0

55、.8=13.2m3查化工手冊取 2 個(gè) 16m3的配料罐,型號為 JB1423-74公稱直徑 DN=2400mm，H=3400mm，D=2440mm- 25 -6.5.2 種子罐配料罐V種=0.207m3取=0.80=0.207/0.8=0.259m38 . 0 /0VV 查化工手冊取一個(gè) 0.5m3的配料罐,型號為 JB1425-74公稱直徑 DN=700mm，H=1400mm，D=725mm6.6 離心機(jī)計(jì)算生產(chǎn)能力=10.56/72=0.147 m3/h選擇型號為:臥式螺旋卸料沉降離心機(jī) LW 200600N6.7 主要設(shè)備一覽表設(shè)備名稱規(guī)格/型號發(fā)酵罐14m3種子罐0.5 m3配料罐1

56、6 m3離心機(jī)LW 200600N貯罐16 m3 - 26 -第七章第七章 環(huán)境保護(hù)與安全生產(chǎn)環(huán)境保護(hù)與安全生產(chǎn)7.1 概述在工廠生產(chǎn)過程中，要排出大量的廢氣、廢渣、廢水，如此之多的廢物如不認(rèn)真治理，將會(huì)給生態(tài)環(huán)境造成很大污染，后患無窮。所以說三廢處理意義重大。其治理原則是：因地制宜，綜合治理，多種方式積極探索。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，環(huán)境保護(hù)綜合治理工作必須全面取得更大成果。7.1.1 治理標(biāo)準(zhǔn)如下：環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)-GB3095-1996地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)-GB3838-1996污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)-GB8978-1996工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標(biāo)準(zhǔn)-GB12348-1990 大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)-GWPB

57、3-19997.1.2 環(huán)保設(shè)計(jì)(1)廠房、車間的布局應(yīng)符合生產(chǎn)工藝流程的要求，要有足夠的空間和場所，能整齊合理的安置設(shè)備和堆放物料，主要生產(chǎn)車間要有防塵，防菌，防蚊蠅昆蟲設(shè)施。(2)室內(nèi)的地漏采用凈地漏，地漏的內(nèi)表面應(yīng)光潔，不易結(jié)垢，有密封蓋，開啟方便和便于消毒處理，能防止廢水，廢氣倒灌。(3)廠區(qū)將采取綠化措施，盡量減少露土面積。(4)廠區(qū)道路將選用堅(jiān)固不起塵材料，道路應(yīng)平整，通暢，宜形成環(huán)形消防車道，廠區(qū)道路將人物分流，以減少塵粒通過人體而帶入生產(chǎn)車間。 (5)生產(chǎn)區(qū)和生活區(qū)分開。7.2 三廢處理隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及人們思想意識(shí)的提高，人們認(rèn)識(shí)到既不能走“先污染、破壞，后治理，恢復(fù)”的道

58、路，也不應(yīng)該走“邊污染，邊治理”的道路，而應(yīng)該是采取積極的態(tài)度。本廠也采取相應(yīng)“全面規(guī)劃，合理布局，綜合利用，化害為利，依靠群眾，大家動(dòng)手，保護(hù)環(huán)境，造福人民”的中國環(huán)境保護(hù)方針，明確了環(huán)境污染的綜合防治思想。根據(jù)當(dāng)?shù)氐? 27 -自然條件，按照污染物的產(chǎn)生、變遷和歸宿的各個(gè)環(huán)節(jié)，采取法律、行政、經(jīng)濟(jì)和工程技術(shù)相結(jié)合的措施，防治結(jié)合，以防為主，以期最大限度地合理利用資源、減少污染物的產(chǎn)生和排放，用最經(jīng)濟(jì)的方法獲取最佳的防治效果，以實(shí)現(xiàn)資源、環(huán)境與發(fā)展的良性循環(huán)。 7.2.1 廢氣的處理大氣污染物絕大部分是由化石燃料燃燒和工業(yè)生產(chǎn)過程產(chǎn)生的，對于本廠可通過下列措施防止或減少污染物的排放。改進(jìn)燃煤