2022年产万吨L赖氨酸的设计方案.docx

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1、年产 2 万吨 L- 赖氨酸生产线的工艺设计学 院 ：化学与生物工程学院专业 ： 生物工程班 级 ：生物工程 091学生 ：高荣霞学号 ： 202107214指导老师 ：康小虎二一二年七月十七日目录1 前言.11.1 赖氨酸的产品特性 . .41.2 赖氨酸的讨论现状62 产品开发的意义 .72.1 赖氨酸的作用及讨论的意义92.2 赖氨酸讨论中存在的问题 103 工艺流程图113.1 原料预处理.123.2 种子培育 133.3 微生物发酵 164 工艺运算 295 主要设备及流程图 3133 / 341 前言1.1 赖氨酸的产品特性赖 氨 酸 L-Lysine ） ： 名 称 2 ， 6-

2、 二 氨基己 酸 ， 分 子式 为C6H4N2O2,相对分子质量： 146.19；纯品为白色针状结晶， 无味或稍带特别臭味，易溶于水，溶液的PH 值为 5.06.0，难溶于有机溶液，有旋光性，熔点263264C.赖氨酸难于结晶，市售商品 通常为 98%的 L- 赖氨酸盐酸盐；具有旋光性；由于游离的L- 赖氨酸极易潮解，因具有氨基酸而易发黄变质，并具有刺激性腥味，难于长期储存；因此，一般商品都是L- 赖氨酸盐酸盐；赖氨酸盐酸通常较稳固，高温下易结块，相对湿度 60%以下稳固， 60%以上就生成二水合物，与维生素 C 和维生素 K 并存就着色；碱性条件及直接在仍原糖存在加热就分解，易溶于水，水溶液

3、呈中性至微酸性，与磷酸、盐酸、氢氧化钠、离子交换树脂等一起加热，能起到外消旋作用；赖氨酸是人和动物自身不能合成的一种氨基酸，必需从外界摄取，而植物中所含的各种赖氨酸很少，被称为植物中的第一限制性氨基酸； 1960 年日本的木下祝郎等用紫外线照耀谷氨酸柞杆菌得到一株养分缺陷型变异株，从今开头了发酵法工业生产商品赖氨酸；世界上生产的主要方法有微生物发酵法、化学酶法、提取法和合成法四种；其中最重要的是化学酶法和微生物发酵法；其详细操作过程如下：1）二步发酵法 又称前体添加法） :50 岁月初开发的二步发酵法以赖氨酸的前体二氨基庚二酸为原料，借助微生物生产的酶二氨基庚二酸脱羧酶），使其脱羧后转变为赖氨

4、酸；由于二氨基庚二酸也是用发酵法生产的，所以称二步发酵法；70 岁月后，日本采纳固定化二氨基庚二酸脱羧酶或含此酶的菌体,使内消旋 2，6-二氨基庚二酸脱羧连续生产赖氨酸，改进了这一工艺；尽管这样，该工艺仍较复杂，现已被直接发酵法取代；2）直接发酵法：广泛采纳的赖氨酸生产法；常用的原料为甘蔗或甜菜制糖后的废糖蜜、淀粉水解液等廉价糖质原料；此外，醋酸、乙醇等也是可供选用的原料；直接发酵法生产赖氨酸的主要微生物有谷氨酸棒状杆菌、黄色短杆菌、乳糖发酵短杆菌的突变株等3 种；这种方法是在 50 岁月后期开发的； 70 岁月以来，由于育种技术的进展，选育出一些具有多重遗传标记的突变株，使工艺日趋成熟，赖氨

5、酸的产量也得到成倍增长；工业生产中最高产酸率已提高到每升发酵液 100 120g,提取率达到 8090%左右；3）酶法 :主要用生产尼龙原料己内酰胺时生成的大量副产物环己烯为起始原料，用化学方法合成DL- 氨基己内酰胺，然后以此作为酶反应的底物，经罗伦氏隐球酵母生产的L- 氨基己内酰胺水解酶，和从奥巴无色杆菌菌体中分别到的-氨基己内酰胺外消旋酶共同作用，转变为 L-赖氨酸；该工艺由于反应速度快，原料廉价，产酸率高，已投入工业生产；其中饲料中添加的赖氨酸有两种，即L赖氨酸和 DL 赖氨酸；因动物只能利用 L赖氨酸，故主要为 L赖氨酸产品， DL 赖氨酸产品应标明 L 赖氨酸含量保证值；作为商品的

6、饲用级赖氨酸通常是纯度为98.5以上的 L赖氨酸盐酸盐， 相当于含赖氨酸有效成分） 78.8以上，为白色一淡黄色颗粒状粉末，稍有异味， 易溶于水； 90以上的 L 赖氨酸是以糖蜜为原料发酵生产的产品；此外， 日本、美国、德国等国已利用化学合成的2氨基 己内酰胺作原料， 通过微生物酶消旋和水解生产 L赖氨酸；在此基础上进展起来的 -多聚赖氨酸，被誉为“养分型防腐剂”； -多聚赖氨酸是目前自然防腐剂中具有优良防腐性能的微生物类食品防腐剂；它是由 25 30 赖氨酸残基聚合而成，具有剧烈的抑菌才能，可以作为防腐剂用于食品的保鲜；-多聚赖氨酸抑菌谱广，在酸性和微酸性环境中对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、

7、酵母菌、霉菌均有肯定的抑菌成效， -多聚赖氨酸对其他自然防腐剂不易抑制的革兰氏阴性的大肠杆菌、沙门氏菌抑菌成效特别好，而且其对耐热性芽孢杆菌和一些病毒也有抑制作用；1.2 赖氨酸的进展情形1）国外赖氨酸生产状况目前，世界上赖氨酸的总生产才能约60万t/年，产量约 38-41万t/年；美国 ADM 公司是目前世界上最大的赖氨酸生产企业，现有生产才能15.89万t/年，占世界市场的 40%以上；日本味之素 Ajinomoto CO. 公司，现有 6套生产装置，分别建在美国、法国、中国、泰国、意大利和巴西，总生产才能9.08万t/ 年 ；日本协和发酵 Kyowa Hakko Kogyo CO.公司现

8、有 4套装置分别建在美国、墨西哥、匈牙利和日本，总才能约 6万t/ 年该公司方案将其赖氨酸生产才能扩大到10万t/年，争取将赖氨酸的市场份额增长到30%以上；为此目的，该公司一方面积极扩大其在美国、墨西哥、匈牙利以及亚洲现有赖氨酸装置的才能，另一方面方案在亚洲开创新的生产点；美国 Cargill 公司和德国 Degussa公司合作，在美国的 Blair 建成7.5万t/年的含60%赖氨酸硫酸盐）生产装置德国 BASF公司于 1998年5月将韩国 Daesong赖氨酸厂收购，将该公司原有的9万t/年的才能提高到了 12万t/年；印尼Chiel 糖业公司是韩国第一糖厂投资建设的赖氨酸生产企业，其生

9、产才能已经扩充 2万t/年-4万t/年，现已达到 8万t/年；德 Chema公司在乌克兰建成的生产装置， Degussa在斯洛伐克建设的 Fermas生产厂等， 总才能也达到 1万t/年；2）国内赖氨酸生产状况我国赖氨酸工业起步较晚， 80岁月初国内有十几家生产厂，但产能均很小，大的也不超过数百 t/年；经过 20多年的进展，通过与国外公司的合作及技术、装备的引进，某些企业的生产也初具规模；目前,我国较大的赖氨酸生产企业有5家以上，才能已达 6.5万t/年；但受国外赖氨酸进口的冲击，产量不足 4万t/年；随着国内畜牧养殖业和饲料工业的蓬勃进展，国内赖氨酸市场需求量快速增长，进口数量逐年增加，见

10、表1：表1 近几年我国赖氨酸、酯及盐出口情形年份吨）进口量吨）需求量 中最重要的也是最必需的成份，对人的中枢神经和四周神经系统都起着重要作用；人体不能自身合成L- 赖氨酸，必需从食物中吸取赖氨酸是帮忙其它养分物质被人体充分吸取和利用的关键物质，人体只有补充了足够的L- 赖氨酸才能提高食物蛋白质的吸取和利用，达到均衡养分，促进生长发育；其作用有：提高智力、促进生长、增强体质；增进食欲、改善养分不良状况； 改善失眠，提高记忆力；帮忙产生抗体、激素和酶，提高免疫力、增加血色素；帮忙钙的吸取，治疗防止骨质疏松症降低血中甘油三酯的水平，预防心脑血管疾病的产生；缺乏赖氨酸的症状包括疲惫，虚弱，恶心，呕吐，

11、头晕，没有食欲，发育迟缓，贫血等；可以在医疗专业人员建议下实行赖氨酸养分补品；赖氨酸每日的建议摄入量是儿童每磅体重10 毫克，成年人每天在 3000-9000 毫克之间； 已经证明它对一些特定疾病是有益的；已知赖氨酸的功效包括治疗单纯疱疹病毒和带状疱疹引起的唇疱疹；摄入赖氨酸可以大大缩短治愈的时间；讨论已经说明，它具有改善免疫系统，抵制单纯疱疹和带状疱疹病毒的功效；一些讨论仍说明，赖氨酸的功效仍可能包括防止骨质流失可造成骨质疏松症），由于它能够帮忙身体组织吸取钙；结合其他氨基酸可以促进骨骼活力，并通过增加女性胶原蛋白预防骨质疏松症；增加胶原蛋白可以促进骨骼和结缔组织更强大和更柔韧；赖氨酸与某些

12、非甾体抗炎药结合，能够胜利的治疗与经前综合症和月经初潮相关的偏头痛和腹部绞痛；尽管仍需要进一步的讨论获得更准确的答案，但是赖氨酸改善这些问题的可能性令讨论人员特别兴奋；讨论仍显示，赖氨酸与某些非甾体抗炎药结合，能够胜利治疗与经前综合症和月经初潮相关的偏头痛和腹部绞痛；尽管仍需要更进一步的讨论获得更准确的答案，但是赖氨酸改善这些问题的可能性令讨论人员特别兴奋；饮食缺乏赖氨酸的情形是比较罕见的；通常吃素的人发生率较高，一些运动员假如没有实行适当的饮食也会显现赖氨酸缺乏问题；蛋白质摄入量低 如豆类植物，豌豆，小扁豆等）也可能导致赖氨酸不足；已经证明这种氨基酸对一些特定疾病是有益的；已知赖 氨酸的功效

13、包括治疗单纯疱疹病毒和带状疱疹引起的唇疱疹；摄入 赖氨酸可以大大缩短治愈时间；讨论已经说明，它具有改善免疫系 统，抵制单纯疱疹和带状疱疹病毒的功效2.2 赖氨酸讨论中存在的问题我国是世界上赖氨酸用量第一大国，第十个五年方案末，我国赖氨酸年需求量将达到 20 万吨； L- 赖氨酸是玉 M 深加工的重要产品；产品的附加值高，经济效益特别显著；但我国赖氨酸生产仍存在一些问题：1）自动化程度不高；目前我国赖氨酸生产中，大部分操作是 人工完成的，因此不能对一些掌握因素如糖耗、 pH 、温度）作出快速反应；另外，一些关键的外表如耐高温的 pH 计、溶氧仪）、阀门等检测仪器水平和设备水平也有待提高；赖氨酸生

14、产是一项生物工程的高新技术，应加强对赖氨酸发酵机理的理论讨论，找动身酵中各影响因素关联式，以便于用运算机掌握生产，提高生产过程自动化程度；2 ）能耗问题；国外生产 1t赖氨酸需要标准煤 8t，而我国需要15-20t，因此开发低能耗的浓缩装置特别必要；3）培育高产新品种、加强赖氨酸结晶正确条件的讨论也是当前生产中亟需解决的问题；另外，合成法和酶法都较为经济，又便于大规模生产，应加大讨论开发的力度；赖氨酸是世界上仅次于味精的其次大氨基酸，目前全球赖氨酸的生产才能近 60万t；以下各表分别列举了近几年国内外赖氨酸的生产及消费情形；表2 近几年国内赖氨酸需求量年分需求量增长量同比增长结转2000707

15、32吨2001107985吨+37253+52.6%2002133357吨+25372+23.4%2003148690吨+15333+11.4%2004182000吨+33310+22.4%20000吨2005225637吨+43637+23.9%35000吨3 工艺流程图不同原科的深层发酵工艺大同小异，主要差别在于前面的原料处理工艺，而在发酵工段的区分仅在于两个方面，即是否采纳种子培育和是否采纳补料工艺；赖氨酸生产工艺流程图：空气菌种水淀粉加压-淀粉酶液化冷却糖化酶糖化除水玉 M 浆 过滤交换柱脱铁棉花过滤糖蜜 糖化液 滤渣恢柱脱色二级种子 无机盐配料脱色液 补糖连续灭菌 消泡剂蒸发结晶发酵

16、液氨储晶等电点分别回收谷氨酸分别母液赖氨酸赖氨酸 母液干燥活性炭 中和粉碎脱色赖氨酸过滤废炭 过滤液3.1 原料的预处理目前国内外生产上采纳淀粉加工葡萄糖的液化、糖化方法主要有：双酶法、酶酸法、酸法、酸酶法等几种；与传统酸法水解淀粉相比，酶法具有特殊的优点：可在常温常压和温顺酸度下，高效地进行催化反应，简化了设备，改善了劳动条件和降低了成本；酶催化所需的活化能极低，催化效率远比无机酸高，-淀粉酶与糖化酶共同作用于淀粉，得到的葡萄糖液DE 值达 98以上；酶水解具有专一性，制得产品的纯度高；酶本身是蛋白质，无毒，对酸碱度极 为敏锐，故可简洁地采纳调剂酸碱度、转变反应温度或添加抑制剂 等方法来掌握

17、反应的进行；酶的来源广泛，很多动植物和微生物都 可作为某些酶的原料；酶可以回收，重复利用；现在生产中大多使 用此法；但是，一般的酶法制糖相对生产周期较长，糖液过滤困难；因此本生产以玉 M 淀粉乳为原料，采纳双酶法，使淀粉先经液化、糖化而转化为葡萄糖，然后再以糖类为发酵原料，日本多采纳 短杆菌诱发株为菌种，以通用的碳水化合物及其他养分素为培育基，经过发酵、过滤、中和、精制、干燥而得成品，必要时进行重结晶；3.2 种子培育假如不采纳种子培育，即直接采纳孢子悬浮液接种至发酵罐；采纳种子培育，就先将孢子接入种子罐中进行培育，然后接入发酵罐；种子培育的目的是使黄色短杆菌发芽二级种子培育基：水解糖 2.5

18、%，蜜糖 2.0%，尿素 0.35%，磷酸氢二钾 0.1.%，硫酸镁 0.06%，玉 M 浆 0.5%1.0%，泡敌 0.06%，硫酸锰 0.2mg/100ml，硫酸亚铁 0.2mg/100ml采纳种子培育工艺有以下优点：缩短了发酵罐的发酵时间，一般可缩短30h 左右，从而提高了设备利用率；种子培育的质量易于掌握；直接接种孢子到生产罐中 时，相当于在生产罐中进行种子培育；由于受发酵条件的制约， 生产罐中的养分物 如氮源，磷源等）不能过多，往往不能满意孢子发芽和生长的需要，因此种子发育较慢；而在种子罐中可以添加适量养分物，以促进种子快速发育，并提高其产酸才能；事实证明可以达到这种成效；有利于防止

19、杂菌污染；独立的种子培育车间比发酵车间 小的多，环境卫生易于掌握；在种子罐中单独培育时，接入孢子 的密度约是直接接入生产罐的10 倍，加上种子发育快，受感染的可能性大大降低；而且，生产罐接入菌丝球以后，很快进入产 酸阶段，受感染的可能性小的多；另外，假如显现菌种退化或者 在孢子扩大培育阶段显现染菌，也能在种子培育时提早发觉，以 便即时实行措施；即时倒罐，种子罐的缺失也只有生产罐的10%；总能耗降低；由于种子单独培育时，通气搅拌的动力消耗远低于在生产罐中培育；此外，由于受杂菌感染的可能性大大降低，从而生产培育基的灭菌强度要求较低，节约能耗，也防止了高强度灭菌带来的一些不良后果；3.3 微生物发酵

20、发酵培育基：水解糖16.4%，蜜糖 0.30%，硫酸镁 0.06%，氯化钾 0.08%，尿素 4.0%，磷酸氢二钾 0.02.%，玉 M 浆 0.20%，泡敌0.05%， 硫 酸锰 0.2mg/100ml ， 硫酸 亚铁 0.2mg/100ml ， 植物 油0.10%，接种量 2%；赖氨酸生产：1）接种按种前必需对按种管道进行灭菌，灭菌与大罐灭菌同时进行； 操作时，打开生产罐按种口通大气的阀门，由种子罐阀门站或底部 通入蒸汽，使蒸汽经过种子罐出料管和按种管道通到大罐按种口， 排入大气，这样约 20min 后，关小蒸汽，但仍保持少量出汽，直等到大罐内发酵按冷到 35以下才关闭接种口通大气的阀门，

21、并关闭蒸汽阀；然后打开接种阀通发酵罐，关闭种子罐的阀门，并关闭蒸 汽阀，用无菌空气将种子培育液压入发酵罐个，按种操作应在半小 时内完成；假如种子顾的气压突然下降，就表示料液已经排完，因 为这时空气直通到生产罐中，同的，控大罐中的压力上升；接种后关闭接种阀，仍打开通大气的阀门；种子罐与接种管道要准时清洗，排除残余料液；接种操作时应当留意种子罐的气压不要超过 0.2MPa 表压，以防泄漏等事故发生，同时要留意生产罐培育基冷却到预定温度后，冷却水仍在畅开，造成培育基冷却过度；2）掌握 温度掌握 整个发酵过程掌握 32 1、341 或 351，详细依据菌种和实际情形制定，般采纳自动掌握； 罐压掌握 一

22、般掌握在表压 0.1MPa 通风系统压力不足时，可降低罐压，以维护适当的通风量； 风量掌握 50m3 标准机械搅拌发酵罐的参考通风量如下： 0 18h： 0.08 0.1vvm18 30h： 0.12vvm30h 以后： 0.15vvm罐体积小于 50m3 时通风量要适当增大，大于50m3 就要减小；通风量仍应当依据发酵过程的产酸情形敏捷把握；加大风量可使产酸速率加快，但菌体呼吸强度和杂酸生成量可能增加；减小风量会降低产酸速率； 搅拌转速 采纳箭叶涡轮搅拌桨，转速掌握如下：罐容积 5m3150 300rmin2530m3110120rmin 50m390115r min80m390110r m

23、inpH 掌握 糖化完成后可适当加大风量使发酵进入旺盛产酸期；在产酸期内掌握风量使产酸速率维护在2 3g h.1，不得过快，以进一步利用糖化作用和防止菌体过早衰老； 发酵过程监测发酵过程的上述参数可以通过外表检测，而酸度和残被一般靠化学方法检测；这两项参数是捡验发酵过程好坏的目的指标；接种后半小时测总糖一次，以后8h 测残糖和酸度一次，最终每 2h 测一次； 放罐条件 以酸度不再增加或残糖不再降低为放罐条件，正常发酵能达到顶定的产酸度和须定的残糖量，否就为不正常发酵；不正常发酵时该两次指标达不到，但只要不升酸或不降糖就要放 罐；3）赖氨酸提取发酵液放罐后直接经Ultra-flo超滤系统过滤，能

24、使真正收率达到 99%以上，滤渣中含有大量的蛋白质及菌丝等养分物质，烘干后作饲料，可进行包装销售；整个工艺过程除了最终产品赖氨酸和副产 品 饲 料 、 硫 酸 铵 外 ， 无 多 余 废 水 排 放 ；特点：1） 酵液超滤过滤无须任何预处理，节约成本；菌渣可直接做饲料，完全排除废液污染；滤液不含蛋白质量高，保证连续离交进料要求；过滤收率可达 98-99%；2） 由于削减了蛋白对树脂的污染，可增加树脂的吸附容量10%以上，并有效延长树脂寿命；3） 削减悬浮物在连续离交树脂罐内的沉积，削减反冲次数，削减树脂破裂；4） 纳滤低成本的预浓缩，降低能耗；部分无机盐透过纳滤膜，削减产品灰份；纳滤透析水回用

25、顶洗，闭路循环提高收率减低成本； 依据实践说明纳滤浓缩平均成本为20 元/吨水）5） 纳滤废水处理系统能将硫酸铵废水处理成回用水，并且回收硫酸铵做肥料；膜系统适应性强，能随时跟上今后用户对处理后 的污水排放水质进一步提高的要求；6） 本工艺膜系统运行平稳，修理简洁；膜系统可分性强， 可依据料液流量大小随时切换膜的运行数量，其余可进行清洗、保护或更换等操作，故膜系统无传统工艺的每年大修要求，在4045左右用低压力大流量对膜进行清洗，只需清洗一小时左右即能使膜通量复原，而不用拆卸设备，可实现全自动运行与清洗；7） 本工艺的占地面积大大缩小；由于膜设备都是由膜元件叠加起来的，使膜设备占地微小；膜系统

26、为全封闭系统，无物料和气体的泄漏，噪音小，并简洁实现全自动化运行；图一：基本发酵过程示意图4 工艺运算 主要对原料预处理车间进行物料衡算）选定衡算基准：以 10000 吨 l- 赖氨酸的生产为基准；运算依据：全年按 300 天运算，发酵周期 64hr，主要生产原料为玉 M 淀粉乳，设计生产技术提取总收率 90%，玉 M 淀粉含淀粉 86%，淀粉原料单耗 2.12t/t；一）物料平稳运算A. 生产过量总物料衡算1.总原料需求：t每天产量：t 取整数为34t）实际成品年产：每天投料量：t/at2. 总物料衡算1000 纯淀粉理论上能生产100%赖氨酸的量为：1000 纯淀粉实际上能生产的 100%

27、赖氨酸的量为：1000工业淀粉 含量 86%的玉 M 淀粉）产生100%赖氨酸的量为：3. 淀粉的单耗生产 1000 100%赖氨酸理论上消耗纯淀粉的量为：生产 1000 100%赖氨酸理论上消耗工业淀粉的量为：生产 1000 100%赖氨酸实际消耗纯淀粉的量为：生产 1000 100%赖氨酸实际消耗工业淀粉的量为：4. 总收率淀粉利用率：生产过程的总缺失：5. 原料及中间体的运算淀粉用量为：糖化液量纯糖量为：换算成含量 24%的糖液量为： 发酵液量的运算：提取出来的赖氨酸的量为：换算成含量 90%的提取液为 32.3t/d赖氨酸废液量 以排出的废液含 0.7g/100ml 赖氨酸运算）：以玉

28、 M 淀粉为原料调浆时的加水量为 2500 ，由此制得的淀粉浆量为3500 淀粉浆中干物质 淀粉）的浓度：2.液化用酶的量淀粉液化用酶是 -淀粉酶，其用量为淀粉浆的0.017%，即 -淀粉酶的用量为：表 3：年产 1 万吨赖氨酸生产工艺的总物料衡算结果工程生产 1 万吨 100%赖氨酸原料淀粉 /t2124072.2224%糖液量 /t82790281.590%的赖氨酸量 /t950032.3100%赖氨酸量 /t1000034排出含 0.7%谷氨酸的废液量 /m3173823591B. 淀粉制糖工艺的物料衡算1.淀粉浆量及加水量赖氨酸生产过程中加水的比例为1： 2.5，即1000 的工业淀粉

29、3. 的加入量由于-淀粉酶是一种金属酶，能使-淀粉酶的活性大为提高，一般来说，的加入量是淀粉浆量的0.043%，那么量为：4. 糖化酶的用量糖 化 酶 的 用 量 是 淀 粉 浆 量 的 0.043% ， 即 糖 化 酶 量 ：5. 糖化液的量淀粉经 -淀粉酶液化、糖化酶糖化后，制得的24%糖化液的量为：24% 的糖液的 相对密 度为 1.09 ， 那 么糖化 液的体 积就为6. 加珍宝岩量和滤渣量淀粉经过液化、糖化后的糖化液过滤比较困难，需加入珍宝岩进行助滤，加入量为糖化的 0.15%，即而 过 滤 后 的 滤 渣 是 含 水 70% 的 废 珍 珠 岩 ， 滤 渣 量 有表 4：制糖工艺的

30、物料衡算进入糖化过程的物料离开糖化过程的物料工程物料比例/日投料量/工程物料比例/日投料量/粉配料水2500180550滤渣19.51408液化酶0.6431.5108糖化酶1.5108珍宝岩5.85422工业淀100072220糖化液3898281514二）热量衡算选定衡算基准：以 10000 吨 l- 赖氨酸的生产为基准；1） 淀粉液工序的热量衡算A. 液化加热蒸量淀粉液化时加热需要消耗的蒸汽量 ；为淀粉浆的初始温度，；为液化温度，； I 为加热蒸汽的热焓， 2738kJ/ 0.3Mpa，表压）； 为加热蒸汽凝聚水的热焓， 363K 时 377kJ/B. 淀粉浆量 G依据物料衡算知，日投工

31、业淀粉量为72.22t， 24h 连续液化，即每小时的处理量为，液化调浆时淀粉与水的比例关系为 1： 2.5，淀粉浆量就为，淀粉浆中淀粉的浓度为淀粉浆的比热容 C 可按下式运算：kJ/ k式中为淀粉的比热容， kJ/ k； 为淀粉浆中淀粉的含量C. 蒸汽用量灭酶用的蒸汽量灭酶时需将液化液由 90加热至 100， 100 时 蒸 汽 的 为419kJ/ ， 那 么 灭 酶 用 的 蒸 汽 量灭酶过程一般要求在 20min 内使液化液由 90加热至 100， 就蒸汽的高峰用量为因此，液化过程的平均用蒸汽量为，每日蒸汽平均用量为 30.3t/d，而高峰时用气量为D. 液化液的冷却水用量液化、灭酶过程

32、完成后，需将物料由100降温至 65，假设冷却水的进口温度是 20，出水温度是 58.7，那么需要的冷却水用量即为：每天的用水量为2） 液化液糖化过程的热量衡算年产万吨赖氨酸的工厂，按前面的运算，日产含糖24%的糖液281t，按相对密度1.09，其体积为，糖化操作的周期是 30h，选用只数为：100的糖化罐，装料，取用 5 只罐75，生产上需要的糖化罐按生产上的流程使用板式换热器，使糖化液 经灭菌后）由85降至 60，用二次水冷却，冷却水的进口温度20，出口温度为 45，其平均用水量为：生产上一般要求在 2h 内把 75的糖液冷却至 40，其高峰用水量为：由于每天同时运转的糖化罐有，每天冷却水

33、用量是：三）过程水的衡算糖化工序用水量：液化液冷却水用量：前面已算出液化液冷却水的用量是216.3t/d3 ）糖化液冷却水用量：前面已算得糖化液冷却水用量是237.36t/d，高峰时用水量 34.5t/h（三）设备的挑选蒸汽电力冷冻机25t/h5400kw 520kw8AS173空气压缩机60/minL5.5-60/43凉水塔300t/h2设备名称生产设备糖化罐板式换热器规格、容积10060材质Q235-A/防腐1Cr18Ni9台数52动力主要设备的挑选 发酵罐）A 发酵罐个数：装罐量为 0.75， 每个罐产赖氨酸： 200*0.75*0.9*0.13=17.55帮助时间为 24h，发酵罐个数

34、为 50/17.55）*96/24=11.39取 12 个罐就种子罐工作周期为36h，共需 6 个种子罐；单一设备结构运算B 发酵罐运算：1）几何运算：公称容积为 200m3 的发酵罐上封头容积为16.4 m3，总容积为230 m3；取罐高与罐径比为 2：1 就785d2*h=197d=5.00m； h=10.00m）取罐内压p=0.5mpa， z=350mpa， n=2.7， =1 ，腐蚀裕度为c=0.4cm臂厚为 p*d/2*z/n* -p）+c=1.4cm非标设备运算：2）封头的确定罐内径为 5000mm，封头高为 1300mm，封头体积 16.4m3，罐高 10+2*1.3=12.6m

35、3）发酵罐总容积： 230m34）罐内液层高度 h=1.3+578.3/4-16.4） /0.785*52）=7.83m5）搅拌桨叶形式和尺寸选用 6 弯叶涡轮搅拌器搅拌器直径： d=D/3=1.67m； 搅拌器圆盘直径 2/3*d=1.11m弯曲桨叶玄长 d/4=1.67/4=0.42m；弯曲桨叶高： d/5=0.33m弯曲桨叶厚度 12mm；弯曲桨叶曲率半径： d/4*1.5=0.63m由 于 实 际 装 料 量 为 0.629 ， 取 余 量 0.75 ， 罐 内 液 体 高h=1.3+172.5-16.4） /0.785*52）=9.25m由于 Dh 2D所以两档，下档距罐底0.5*d

36、=0.84m 液面至下档深度为9.25- 0.84=8.41m，上档距下档距离 2.5d=2.5*1.67=4.18m搅拌转数依据 50m3 罐以等 p/v 为基准放大：n2=n1*d1/d2 ） 2/3=81r/min0.39=257.9Kw 室温为 20 度，轴径 d=9.55*106Pk/0.2*N* 0.3=183mm7）换热器的运算换热面积为： 125.4*1000*3.6580-10）/3000*35.41=301.6m3蛇管长： 301.6/0.7850.41+0.005）2=1851m8）通风量室温为 20 度，压力一大气压，进气温度 34 度，压力 2.5 大气压风 量 ：

37、v=578.3/4 ） *0.15*1/2.5 ） *273+34 ） /273+20 ）=9.09m3/min风速为 8m/s，管径为： d=99.09/60*0.785*8 ） 1/2=0.15m9）端面轴封静环内径： 200mm 静环外径： 210mm 静环高： 60mm静环锥底外径： 220mm摩擦面积： 0.785*212-202） =32.2cm2动环外径： 220mm动环内径： 198mm动环上端内径： 210mm动环高： 80mm端面光滑度： 10端面平直度： 0.0006mm10）进料口直径每罐装料： 55.82/4=137.705m3规定装料时间在 2h 完成，料液量为 137.705/2/60/60=0.019m3/s取料液流速 1m/s，管径为 0.16m取 175mm 臂厚 6mmA5 主要设备及流程图图二：主要发酵过程示意图