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年产5000吨乳酸工厂提取车间设计年产5000吨乳酸工厂提取车间设计乳酸是世界上应用广泛的三大有机酸之一，目前生产乳酸主要采取的方法有传统发酵工艺以及固定化微生物法、电渗析连续发酵法、萃取发酵法、膜法发酵法、吸附发酵法、同时糖化发酵法等新工艺，在工业生产中多采用微生物发酵法生产L-乳酸。
乳酸的提取精制是乳酸生产中非常重要的步骤，工业生产中常用的乳酸提取工艺主要有：钙盐法、锌盐法、离子交换法、溶剂萃取法和电渗析法等。
本设计采用德式乳杆菌为菌种，以大米为主要原料，麸皮为辅助原料经糖化作为乳酸中和剂和发酵液稳定剂，发酵并行式来生产乳酸。
在发酵时加入CaCO3得到的发酵液经预处理→浓缩→冷却结晶→洗晶→离心分离→乳酸钙结晶→溶晶→酸解→过滤→脱色等一系列步骤得到粗乳酸；粗乳酸先经浓缩再经离子交换法（先通过732阳离子交换柱再通过331阴离子交换柱）得到纯乳酸。
根据上述工艺流程，在进行乳酸工厂提取车间设计时，根据工厂的实际生产工艺和产能采取最优的提取工艺，通过对乳酸生产平衡、设备平衡和能量平衡等的计算，选取相应的生产设备，合理布局设计，使生产操作可靠性、方便性达到生产要求，降低成本，最终使生产效益最大化，并设计出合理的工艺流程图、设备结构和布置图以及全厂平面布置图。
关键词：发酵工艺；乳酸提取车间；工厂设计THE DESIGN OF THE EXTRACTED WORKSHOP WHICH PRODUCE 5000 TON OF LACTIC ACID IN AYEARABSTRACTLactic acid is one of the three organic acids which widely used in the world.Now the main approach to produce lactic acid include:the traditional fermentation process and immobilized microorganisms,continuous electrodialysis fermentation, extraction fermentation,membrane fermentation,adsorption fermentation,law saccharification and fermentation technology ect.these new process．Microbial fermentation is the process which most widely used in industrial production to produce L-lactic acid. Extraction of lactic acid production is refined very important step;some processes like:calcium method,zinc salts,ion exchange,solvent extraction and electrodialysis law which are normally used in industrial production of lactic acid;The design used the German Lactobacillus for strains and rice as the main raw materials, wheat branas auxiliary raw materials and then for parallel saccharification and fermentation to produce lactic acid.The CaCO3is used as lactic acid neutralizer and stabilizer fermentation broth in the fermentation. The fermentation broth obtained from the fermentation must be treatby these step to be crude lacticby:the pretreatment of the fermentation broth→condense the broth→cooling crystallization of concentrated wash crystal→wash the crystal→centrifuge dissolved→crystallize the calcium lactate into crystal→dissolve it with water→dissolve it with acid→filter it→decolor it ect;crude lactic acid concentration from the first used the via ion exchange(first path through the 732 cation exchange column and then through the 331 anion-exchange column)to be pure lactic acid.According to the above process, during lactic acid plant extraction plant design, based on the actual production process and production of the plant can take the optimal extraction process, lactic acid production and balance equipment, balance and energy balance calculations, select the appropriate production equipment, rational distribution of the design, production and operational reliability, convenience, and meet production requirements, reduce costs, and ultimately maximize production efficiency, and design the process flow diagram and device structure and layout, as well as the whole factory floor plan.Key words:fermentation process；the workshop for extracted lactate；the factory design年产5000吨乳酸工厂提取车间设计目录1 绪论 (1)1.1 乳酸的概况 (1)1.1.1 乳酸的理化性质 (1)1.1.2 乳酸的工业生产 (2)1.1.3 乳酸的用途及功能 (2)1.1.4 乳酸的质量检验与储存 (3)1.2 乳酸的发酵方法 (3)2 生产工艺 (5)2.1 发酵工艺 (6)2.1.1 发酵工艺流程及特点 (6)2.1.3 发酵工艺操作要点及注意事项 (7)2.2 提取精制工艺 (8)2.2.1 提取工艺流程及特点 (8)2.2.2 提取工艺条件 (8)2.2.3 提取注意事项以及工艺操作要点 (9)3 工艺计算及设备选型 (12)3.1 发酵工段 (13)3.1.1 物料平衡计算 (13)3.1.2 设备计算及选型 (13)3.2 提取工段 (14)3.2.1 生产平衡计算 (14)3.2.2 设备平衡计算及选型 (15)4 车间布置设计 (17)4.1 设计依据 (18)4.2 车间布置（厂房平面布置） (18)4.2.1 车间布置设计原则 (18)4.2.2 车间平面布置 (19)4.2.3 车间立面布置 (19)4.2.4 设备布置 (19)结论 (19)参考文献 (22)致谢......................................................................................... 错误!未定义书签。
年年产产1100000000吨吨L L --苯苯丙丙氨氨酸酸生生产产线线建建设设之之能能源源使使用用初初步步设设计计作者：黄启鹏目 录1.主要产品的生产工艺................................................2 2.电力网络初设......................................................3 3.电力网络之电量分配初设............................................4 4.低压蒸汽网初设....................................................5 5.冷却水平衡初设....................................................6 6.说明.. (7)1.主要产品的生产工艺初步设计年产10000吨L-苯丙氨酸主要生产工序有淀粉制糖工序、发酵工序、提炼工序及动力系统，主要产品L-苯丙氨酸。
L-苯丙氨酸采用纯种深层、通气搅拌二级发酵（根据发酵罐大小进行调整）。
培养基消毒暂定采用实消法，连消工艺在生产稳定后实施。
培养基主要碳源为葡萄糖，主要氮源是硫酸铵及氨水。
发酵过程采取流加补糖方法，并视pH情况调整补充氨水（或液氨），在泡沫较多，液位较高时，以不逃液情况下，加消沫剂消沫。
L-苯丙氨酸提炼采用膜过滤、三效浓缩后结晶、活性炭脱色、母液进一步提纯（可以选择离子交换、炭脱、重结晶等工艺）、烘干（沸腾干燥、闪蒸干燥或流化床干燥等工艺）与自动化包装工艺。
L-苯丙氨酸工艺流程见图1-1。
图1-12.电力网络初设33.电力网络之电量分配初设44.低压蒸汽网初设55.冷却水平衡图5.1 根据大生产统计数据：30T/d规模的L-苯丙氨酸提炼生产线按6000m3/h的冷却水流量配置。
5.2 发酵车间配置12个200m3发酵罐、1个200m3糖罐、8个30 m3种子罐、4个60m3糖罐、2个10m3消沫剂罐、1个10m3无机盐料罐（发酵罐配置根据业主意志可做调整）。
开题报告一、选题背景与意义：近年来，随着谷氨酸市场的快速扩大，谷氨酸发酵工厂的建设需求不断增加。
谷氨酸是一种重要的生物工程产品，广泛应用于食品添加剂、保健品以及药物制剂等领域。
随着人们健康意识的提升，对高品质、高纯度的谷氨酸的需求也不断增加，因此建设一座年产5万吨谷氨酸发酵工厂具有重要的现实意义。
二、研究内容本研究旨在设计一座年产5万吨谷氨酸发酵工厂，主要研究内容包括：1.工艺设计：通过研究谷氨酸的发酵工艺，确定最佳的工艺流程，并设计合理的工艺参数，以提高产品质量和生产效率。
2.设备选择：根据工艺设计要求，选择合适的发酵罐、分离设备、蒸汽供应设备等设备，确保工艺的顺利进行。
3.能源消耗：通过优化能源利用，减少能源消耗，提高工厂的能源效率，降低生产成本。
4.环保设计：设计合理的废水处理系统，降低废水排放浓度，达到环境保护要求，并尽量减少废水排放。
5.安全生产：对工厂生产过程中可能存在的安全问题进行分析和预防，确保工人的人身安全。
三、研究方法本研究将采用文献研究法、实地调研法和实验研究法相结合的方法进行研究。
1.文献研究法：通过查阅相关文献，了解谷氨酸发酵工厂的设计原理和实践经验，为工艺设计提供依据和指导。
2.实地调研法：对已经建设的谷氨酸发酵工厂进行实地考察和调研，了解工厂的设计特点和运行情况，为本研究提供实证数据。
3.实验研究法：通过建立小型实验装置，对谷氨酸的发酵工艺进行优化，确定最佳工艺参数，并进行工艺的优化。
四、预期结果1.提供一套完整的年产5万吨谷氨酸发酵工厂设计方案。
该方案将包括工艺流程、设备选择、能源消耗、环保设计和安全生产等方面的内容。
2.通过实验研究，优化发酵工艺，提高产品质量和生产效率。
3.分析废水处理系统的设计方案，降低废水排放浓度，达到环境保护要求。
4.提出谷氨酸发酵工艺中可能存在的安全问题，并提出相应的预防措施，确保工人的人身安全。
五、研究进展与计划目前，我已经完成了对谷氨酸发酵工厂设计的文献研究，并进行了一些实地调研。
L-苯丙氨酸的发酵生产线建设的工艺初步设计作者：黄启鹏菌种描述：L-苯丙氨酸产生菌为为大肠杆菌的基因工程菌，为酪氨酸缺陷型和维生素B部分缺陷型菌株，所带质粒为经改良得重组质粒，该质粒上含有L-苯丙氨酸合成过程中的关键酶结构基因，以及卡那霉素抗性基因。
由于本菌株是酪氨酸缺陷性，在培养基中必须添加酪氨酸才能保证菌体生长，因此酪氨酸是菌体生长得限制因素之一，可以通过限制酪氨酸的量来控制菌体的生长量。
同时由于菌株含有卡那霉素抗性基因的重组质粒，因而培养基中必须加有卡那霉素，以保证菌体细胞内的重组质粒不会丢失，否则菌体性能将会发生退化，及不含重组质粒的菌体不能生长，只含有该重组质粒的菌体才能生长。
生产菌种培养工程：采用5000ml三角瓶进行摇瓶种子培养，摇瓶机型号ZHWY-3222（供参考，需调研），摇瓶装量1000ml/三角瓶，共计40瓶，其中5瓶用于检验用途，培养温度37°C，摇瓶转速240rpm，培养周期10~12hr。
菌种放瓶标准：镜检菌体呈短杆状，610nm处测定OD＞1.0，pH7.5以上。
将生长良好的摇瓶种子液无菌并瓶（标准型超净工作台型号：SW-CJ-1CU），并瓶体积2×3500ml（不锈钢锥瓶Φ200×250，上口根据1000ml三角瓶的瓶口并应有相应胶塞适配，竹节与胶管配置按图）。
采用具有洁净措施的送种框送至发酵车间。
种子送抵车间种子暂存间的冰箱，不得超过20min。
种子培养工程：确认配料罐（15m3 SUS304罐，适配电机30Kw、搅拌转速150rpm、搅拌型式四斜叶开放涡轮搅拌器一层）、输料管道（DN50 SUS304）清洗干净，并确认相应种子罐设备处于清洁待接料状态。
检查物料品名、规格、数量，在清洁的配料罐内加水至搅拌叶处，开启搅拌，将培养基（一）、培养基（二）分别投入到不同的配料槽中溶解。
搅拌均匀后，核对种子罐（30m3 SUS304罐、适配电机45Kw、搅拌转速140rpm、搅拌型式新型发酵搅拌器三层）罐号，将输料软管插入待进罐人孔，开启进料端阀门。
与详细
摘要
本文介绍了为我国农业建设提供必要的肥料，5万吨谷氨酸发酵工厂
的设计。
本文结合了国内外的发酵工艺，综合考虑了成本和质量，提出了
建设该工厂的可行性解决方案。
该方案采用了双步骤法，即先进行发酵，
然后再经过精炼和分离工序，以实现高纯度和低氨含量的谷氨酸产品。
本文还分析了该工厂的设计思路，综述了谷氨酸发酵工艺的运行特点，以及工厂布局，运行操作流程，与此同时提出了相应的节能措施，如电力
节约和蒸汽优化。
同时，对工业废水处理技术，如活性炭吸附、沉淀法和
水解法，以及建筑材料和安全措施也进行了讨论，以确保工厂生产过程的
安全性。
总之，本文建立了一个可靠的5万吨谷氨酸发酵工厂设计方案，这对
于满足我国农业需求来说是至关重要的。
关键词：谷氨酸，发酵，双步骤，废水处理，节能措施
Introduction
Research Content。
厂址选择可行性分析厂址的选择十分重要，是一个复杂的综合课题，涉及到当地总体规划、供热规划、供热范围、用地、主导风向、水源地保护、地质构造、交通运输、通讯、电力、给排水、工程排污性质及经济性要求等内容。
由于该项目无备选厂址，本章节将从以下几个方面进行综合论证，来分析厂址选择的合理性。
17.1产业政策及相关规划的符合性17.1.1 产业政策符合性根据国家发展和改革委员会《产业结构调整指导目录》（2005年本）第一类十一条第七款“关键医药中间体开发与生产”之规定，拟建项目属于鼓励类项目，项目生产过程未使用淘汰类工艺及设备，符合国家的产业政策。
根据《山东省人民政府印发关于促进新材料、新医药、新信息3个新兴产业加快发展的若干政策的通知》（鲁政发〔2010〕29号）——关于促进新医药产业加快发展的若干政策，山东省将大力支持改进生产工艺，提高技术装备水平，向环境友好型、资源节约型发展。
积极推进产品系列化，大力发展配套的中间体生产，延伸产品产业链。
重点发展产品主要有头孢系列药品、阿莫西林等药品，左旋苯甘氨酸是生产头孢系列药品、阿莫西林的医药中间体。
项目建设符合山东省发展政策。
17.1.2与省局131号文的符合性通过第2章对《关于进一步落实好环评和“三同时”制度的意见》(鲁环发[2007]131号文)的符合性分析，本项目满足建设项目审批的原则，项目的建设不属于企业限批，不属于局部禁批或限批，亦不属于区域限批。
17.1.3 与山东省政府鲁政办发[2008]68号文的符合性加强危险化学品安全生产管理，进一步落实政府安全生产监管和企业安全生产主体责任，有效遏制重特大事故，根据《国务院安委会办公室关于进一步加强危险化学品安全生产工作的指导意见》(安委办[2008]26号)、《中共山东省委山东省人民政府关于进一步加强安全生产工作的意见》(鲁发[2008]17号)精神，经省政府同意，山东省人民政府办公厅制定出台了鲁政办发[2008]68号文《关于进一步加强危险化学品安全生产工作的意见》。
L-苯丙氨酸的提炼生产线建设的工艺初步设计作者：黄启鹏发酵液的预处理：接罐前准备：确认接收罐[兼酸化罐，200m3 SUS不锈钢罐，带加热盘管（保温65±5℃），搅拌系统（转速70±1rpm），在线pH计（465-50-SC-P-S7/150/9848）]已经清洗干净，关闭接收罐罐底阀门和液位计连通阀。
确定排污阀处于关闭状态，往液位计中加满水。
接收料液：打开进料阀，通知发酵车间放罐，开始接收料液。
接料到搅拌叶上端0.5m处即开启搅拌。
料液接收结束后关闭搅拌，打开液位计连通阀门，通知发酵人员前来确定体积，体积确定后在放罐交接单上签字。
放罐体积应在175±2m3。
取样：体积确定后再开启搅拌。
搅拌10分钟后打开罐顶盖，用取样勺在液面10cm 以下取出400ml料液均分于2个干净碘量瓶中，封口，通知QC人员取样检测。
放罐单位应≥40g/L。
接收洗罐水：发酵车间洗罐后，将2.0/0.5m3洗罐水也输送至酸化罐。
均匀酸化：检查浓硫酸罐（2.5m3碳钢罐浓硫酸来至酸碱库的25m3浓硫酸罐硫酸泵型号65FIU30-32）的酸量应在1m3以上。
缓慢打开浓硫酸阀门，观察在线pH计。
当料液pH调整至4.5±0.1时继续搅拌10min。
用取样勺取出200ml酸化液于碘量瓶中，封口并通知QC人员取样检测。
关闭机械搅拌，记录加入浓硫酸的体积。
加酸体积235±65L。
通过酸化罐列管加热（or：直接通蒸汽），保持酸化液温度65±5℃。
陶瓷膜（南京九思高科 200m2/台）过滤开机前准备：开启空气压缩机（ZW155A 复盛牌），空气干燥机，合上控制柜电源总闸。
打开生产罐（透析滤液罐 200m3 SUS304）罐底阀门。
打开预过滤器（根据膜厂家要求匹配）上排空阀门，排尽管道内空气。
确认手动阀HCV02A、HCV02B关闭，HCV01A、HCV01B开启2/3，HCV03A、HCV03B开启一半。
乳酸是世界上应用广泛的三大有机酸之一，目前生产乳酸主要采取的方法有传统发酵工艺以及固定化微生物法、电渗析连续发酵法、萃取发酵法、膜法发酵法、吸附发酵法、同时糖化发酵法等新工艺，在工业生产中多采用微生物发酵法生产L-乳酸。
乳酸的提取精制是乳酸生产中非常重要的步骤，工业生产中常用的乳酸提取工艺主要有：钙盐法、锌盐法、离子交换法、溶剂萃取法和电渗析法等。
本设计采用德式乳杆菌为菌种，以大米为主要原料，麸皮为辅助原料经糖化作为乳酸中和剂和发酵液稳定剂，发酵并行式来生产乳酸。
在发酵时加入CaCO3得到的发酵液经预处理→浓缩→冷却结晶→洗晶→离心分离→乳酸钙结晶→溶晶→酸解→过滤→脱色等一系列步骤得到粗乳酸；粗乳酸先经浓缩再经离子交换法（先通过732阳离子交换柱再通过331阴离子交换柱）得到纯乳酸。
根据上述工艺流程，在进行乳酸工厂提取车间设计时，根据工厂的实际生产工艺和产能采取最优的提取工艺，通过对乳酸生产平衡、设备平衡和能量平衡等的计算，选取相应的生产设备，合理布局设计，使生产操作可靠性、方便性达到生产要求，降低成本，最终使生产效益最大化，并设计出合理的工艺流程图、设备结构和布置图以及全厂平面布置图。
关键词：发酵工艺；乳酸提取车间；工厂设计THE DESIGN OF CRAFT WHICH PRODUCE 1000 TONOF LACTIC ACID IN A YEARABSTRACTLactic acid is one of the three organic acids which widely used in the world.Now the main approach to produce lactic acid include:the traditional fermentation process and immobilized microorganisms,continuous electrodialysis fermentation, extraction fermentation,membrane fermentation,adsorption fermentation,law saccharification and fermentation technology ect.these new process．Microbial fermentation is the process which most widely used in industrial production to produce L-lactic acid. Extraction of lactic acid production is refined very important step;some processes like:calcium method,zinc salts,ion exchange,solvent extraction and electrodialysis law which are normally used in industrial production of lactic acid;The design used the German Lactobacillus for strains and rice as the main raw materials, wheat branas auxiliary raw materials and then for parallel saccharification and fermentation to produce lactic acid.The CaCO3is used as lactic acid neutralizer and stabilizer fermentation broth in the fermentation. The fermentation broth obtained from the fermentation must be treatby these step to be crude lacticby:the pretreatment of the fermentation broth→condense the broth→cooling crystallization of concentrated wash crystal→wash the crystal→centrifuge dissolved→crystallize the calcium lactate into crystal→dissolve it with water→dissolve it with acid→filter it→decolor it ect;crude lactic acid concentration from the first used the via ion exchange(first path through the 732 cation exchange column and then through the 331 anion-exchange column)to be pure lactic acid.According to the above process, during lactic acid plant extraction plant design, based on the actual production process and production of the plant can take theoptimal extraction process, lactic acid production and balance equipment, balance and energy balance calculations, select the appropriate production equipment, rational distribution of the design, production and operational reliability, convenience, and meet production requirements, reduce costs, and ultimately maximize production efficiency, and design the process flow diagram and device structure and layout, as well as the whole factory floor plan.Key words:fermentation process；the workshop for extracted lactate；the factory design目录1 绪论 (1)1.1 乳酸的概况 (1)1.1.1 乳酸的理化性质 (1)1.1.2 乳酸的工业生产 (2)1.1.3 乳酸的用途及功能 (2)1.1.4 乳酸的质量检验与储存 (3)1.2 乳酸的发酵方法 (3)2 生产工艺 (5)2.1 发酵工艺 (6)2.1.1 发酵工艺流程及特点 (6)2.1.3 发酵工艺操作要点及注意事项 (7)2.2 提取精制工艺 (8)2.2.1 提取工艺流程及特点 (8)2.2.2 提取工艺条件 (8)2.2.3 提取注意事项以及工艺操作要点 (9)3 工艺计算及设备选型 (12)3.1 发酵工段 (13)3.1.1 物料平衡计算 (13)3.1.2 设备计算及选型 (13)3.2 提取工段 (14)3.2.1 生产平衡计算 (14)3.2.2 设备平衡计算及选型 (15)4 车间布置设计 (17)4.1 设计依据 (18)4.2 车间布置（厂房平面布置） (18)4.2.1 车间布置设计原则 (18)4.2.2 车间平面布置 (19)4.2.3 车间立面布置 (19)4.2.4 设备布置 (19)结论 (19)参考文献 (22)致谢...................................................................................... 错误！未定义书签。
L-苯丙氨酸项目可行性研究报告一、项目背景L-苯丙氨酸是一种重要的氨基酸，广泛应用于医药、保健品、日化等领域。
随着人们对保健品和健康生活方式的追求增加，L-苯丙氨酸市场需求逐渐增大。
目前，我国仍然依赖进口L-苯丙氨酸，国内市场竞争激烈。
因此，建立自主的L-苯丙氨酸生产项目具有重要的市场前景和经济意义。
二、项目概述本项目旨在建立一条年产量为XXXX吨的L-苯丙氨酸生产线。
项目总投资为XXXX万元，主要用于设备采购、技术改造和生产线建设等方面。
三、市场分析1.市场需求：随着人们健康意识的提高，保健品市场呈现出快速增长的趋势。
L-苯丙氨酸作为一种重要的保健品原料，市场需求不断增长。
2.市场竞争：目前，我国L-苯丙氨酸市场由进口产品主导，国内生产能力相对较低。
虽然国内有一些厂家开始尝试生产L-苯丙氨酸，但整体市场供应仍然受到限制。
因此，建立自主的生产线将有利于打破市场垄断，提高竞争力。
四、投资分析1.总投资：本项目总投资为XXXX万元，包括设备采购投资、建筑物和场地投资、办公设备投资和流动资金投资等。
2.投资回收期：根据市场需求和预期销售额，预计项目在XX年内可以实现投资回收。
3.经济效益：根据市场需求和产品利润率，预计项目每年可以实现XX万元的净利润。
五、技术分析1.生产工艺：本项目采用XX工艺生产L-苯丙氨酸，工艺成熟，生产工艺稳定。
2.设备选择：根据生产工艺要求，本项目所需设备包括反应釜、分离设备、过滤设备和干燥设备等。
可以选择国内知名品牌设备，确保生产线的正常运行。
3.原材料供应：本项目所需的原材料主要包括苯丙酮、氨和相关辅助原料。
这些原材料国内供应充足，不会对生产造成影响。
六、风险分析1.市场风险：L-苯丙氨酸市场竞争激烈，市场需求波动较大。
因此，项目需要进行市场调研，制定合理的销售策略，降低市场风险。
2.技术风险：L-苯丙氨酸生产工艺要求高，对设备运行和操作要求精细。
因此，项目需要保证技术人员的专业素质和培训。
第一章………………………………….. 总论第二章…………………………………..工艺设计及工艺论证第三章…………………………………..糖化车间第四章…………………………………..发酵车间第五章…………………………………..提取车间第六章…………………………………..重点设备的筛选和论证第一章总论一、设计项目：（1）设计课题：年产5万吨谷氨酸发酵工厂的初步设计（2）厂址：攀枝花市炳草岗（3）重点工段：糖化（4）重点设备：糖化罐二、设计范围：（1）厂址选择及全厂概况介绍（地貌、资源、建设规模、人员）；（2）产品的生产方案、生产方法、工艺流程及技术条件的制定；（3）重点车间详细工艺设计、工艺论证、设备选型及计算；（4）全厂的物料衡算；（5）全厂的水、电、热、冷、气的衡算；（6）车间的布置和说明；（7）重点设备的设计计算；（8）对锅炉、电站、空压站等提出要求及选型；（9）对生产和环境措施提出可行方案。
三、要完成的设计图纸：（1）全厂工艺流程图一张；（2）重点车间工艺流程图一张；（3）重点车间设备布置立面图一张；（4）重点车间设备布置平面图一张；（5）重点设备装配图一张。
四、设计依据：（1）批准的设计任务书和附件可行性报告，以及可靠的设计基础资料。
（2）我国现行的有关设计和安装的设计规范和标准（3）广东轻工职业技术学院食品系下达的毕业设计任务书五、设计原则：（1）设计工作要围绕现代化建设这个中心，为这个中心服务。
首先要有加速社会主义四个现代化早日实现的明确指导思想，做到精心设计，投资省，技术新，质量好，收效快，收回期短，使设计工作符合社会主义经济建设的总原则。
（2）要学会查阅文献，收集设计必要的技术基础资料，要善于从实际出发去分析研究问题，加强技术经济的分析工作。
（3）要解放思想，积极采用技术，力求设计上具有现实性和先进性，在经济上具有合理性，尽可能做到能提高生产率，实现机械化和自动化，同时兼顾社会和环境的效益。
课程设计设计题目：年产5000吨L-苯丙氨酸发酵工厂设计摘要本设计主要是进行年产5000吨苯丙氨酸工厂的初步设计。
在对苯丙氨酸的结构及其在工业中重要应用作了分析后，拟在湘潭九华经济区投资L-苯丙氨酸生产工厂。
首先，对投资项目进行了认真的地分析及对厂址进行认真地选择。
同时，对L-苯丙氨酸的生产工艺作了优化，然后依据拟定的产量与工艺流程对生产车间进行了物料衡算、热量衡算、与主要生产设备的选型，其次，对三废处理等方面也作了一个初步的设计方案。
整个设计充分考虑了目前的经济状况和今后发展的需要，从节能的角度出发选择设备。
生产流程尽量提高机械化、自动化水平，同时力求技术上先进，质量上可靠，布局上合理、规范。
关键字：L-苯丙氨酸；发酵；工厂设计目录1. 引言 (3)2. 概述...................................................... 错误!未定义书签。
2.1产品需求初步预测............................. 错误!未定义书签。
2.2投资的必要性和经济意义 ............... 错误!未定义书签。
2.3地理环境............................................ 错误!未定义书签。
2.4生产工艺选择 ................................... 错误!未定义书签。
2.5产品方案............................................. 错误!未定义书签。
2.6工艺流程图 ....................................... 错误!未定义书签。
2.7工艺要点............................................ 错误!未定义书签。
3. 物料恒算.............................................. 错误!未定义书签。
3.1. 原料的物料恒算 (8)4. 设备选型.............................................. 错误!未定义书签。
4.1. 设备选型原则 (15)4.2. 选型过程 (19)4.2.1. 生产能力计算过程 (19)4.3. 主要设备选型表 (32)5. 热量恒算.............................................. 错误!未定义书签。
5.1. 培养基连续灭菌用蒸汽量............... 错误!未定义书签。
5.2. 发酵罐空罐灭菌蒸汽量................... 错误!未定义书签。
5.3 ........................................................... 液化工艺热量衡算415.4 L-苯丙氨酸发酵的水平衡计算 (41)6. 车间布置设计 (41)6.1发酵工厂的车间组成 ....................... 错误!未定义书签。
6.2.车间建筑 (43)6.3厂内部总平面布置的卫生 (43)6.4厂房内部卫生 (43)6.5管道卫生............................................. 错误!未定义书签。
7. 环境保护与综合利用 .................... 错误!未定义书签。
7.1.处理方案............................................. 错误!未定义书签。
8. 结论 (45)参考文献 (46)附录 (47)致谢.............................................................. 错误!未定义书签。
1. 引言L-苯丙氨酸分子式：L-苯丙氨酸（英文名：L-Phenylalanine）为无色至白色片状晶体或白色结晶性粉末，是一种营养增补剂，是必需氨基酸之一。
无色至白色片状晶体或白色结晶性粉末。
略有特殊气味和苦味。
在受热、光照、空气中稳定。
营养增补剂。
必需氨基酸之一。
在大多数食品的蛋白质中几乎非限制氨基酸。
可添加于焙烤食品，除强化苯丙氨酸外，与糖类起氨基-羰基反应，可改善食品的香味。
功用：L-苯丙氨酸是重要的食品添加剂-甜味剂阿斯巴甜（Aspartame）的主原料，人体必需氨基酸之一，在医药行业主要用于氨基酸输液和氨基酸类药物。
L-苯丙氨酸是人体不能合成的一种必需氨基酸。
食品工业上主要用作食品甜味剂阿斯巴甜的合成原料;也可作为营养增补剂。
生化研究。
配制培养基。
营养学研究。
L-苯丙氨酸是必需的氨基酸之一。
用作营养强化剂、氨基酸输液和复合氨基酸制剂的成分。
该品是多种抗癌药物及二肽甜味的原料。
氨基酸类药。
用于氨基酸输液、综合氨基酸制剂及营养强化剂，大量用于合成新型甜味剂天冬甜素（L-天冬氨酸、L- 苯丙氨酸结合的二肽甲酯）是合成阿斯巴甜的主要原料。
2. 概述2.1.产品需求初步预测目前国内仅有5家企业生产L-苯丙氨酸，即福建省麦丹生物集团有限公司、丽珠集团福州福兴医药有限公司、江苏汉光甜味剂有限公司（江苏汉光生物工程有限公司）、溧阳维多生物工程有限公司和杭州富阳市东辰生物工程有限公司。
其余原生产企业主要受缚于技术水平等因素，生产成本过高，均以陆续停产或关闭生产线。
2009年上述5家企业的年产能为：麦丹生物4500吨、福兴医药1500吨、江苏汉光500吨、溧阳维多300吨、富阳东辰200吨。
可向市场上供应苯丙氨酸的企业仅有福建省麦丹生物集团有限公司、丽珠集团福州福兴医药有限公司，杭州富阳市东辰生物工程有限公司仅有少量的产品流向市场，而江苏汉光、溧阳维多的产品仅能部分供给其自身的阿巴斯甜生产使用，市场上未见其苯丙氨酸产品。
厂家分布在福建、江苏、浙江三省，最大的两家企业均在福建省，麦丹生物地址在福建省沙县，福兴医药地址在福建省福州市；而浙江省仅有一家规模最小的企业；江苏省的两家企业分别在江苏省无锡市和江苏省溧阳市。
目前L-苯丙氨酸国际上主要生产国：美国7000吨/年（以纽特公司为主）、日本5000吨/年（以味之素公司为主）、法国3000吨/年、荷兰3000吨/年、韩国3000吨/年（以大象公司为主）、德国有少量生产约500吨/年。
作为全国最大的苯丙氨酸生产企业福建省麦丹生物集团有限公司，由于其在苯丙氨酸基因工程菌及工业化生产技术的领先优势，使其苯丙氨酸的年产量已跻身于该领域世界前三位2.2投资的必要性和经济意义行业前景：随着阿斯巴甜在饮料、乳制品、口香糖、咖啡、医药工业等行业的应用持续深入，阿斯巴甜无论在国内外都得到了广泛的应用。
国际市场对阿斯巴甜相关产品的需求量以年均15%～20%的速度增长，近年增长率高达30%，远远高于其他人工甜味剂年均5%的增长速度；在国内氨基酸大输液和抗癌药的开发利用，特别是在限制糖精生产、甜菊糖甜味剂遭遇麻烦的情况下，市场对阿斯巴甜的需求量锐增。
益。
2.3结论与建议鉴于国内外对此产品需求量增大，市场供应也相当紧张，且价格不断上扬。
因此，开发L-苯丙氨酸，市场前景好，其经济效益和社会效益更为显著。
本设计即是针对我国苯丙氨酸发展现状，本着迎合消费者需求，求新，求变的原则，对苯丙氨酸的生产进行了更为优化的设计，设计了年产5000吨丙氨酸的生产车间，在工艺分析的基础上，进行了物料衡算、设备选型，并对生产车间进行了合理的布局。
同时，设计过程中，也注意环境保护，及时有效的处理生产过程中产生的三废问题。
2.4生产工艺选择L-苯丙氨酸制备经历了由蛋白水解提取法、发酵法到酶法(固定化细胞法或游离整体细胞法)的过程。
现在工业化生产的方法就是酶法转化, 即通过富有L-天冬氨酸-β-脱羧酶活力的微生物细胞催化L-天冬氨酸而得到的。
固定化法与游离整体细胞法生产L-苯丙氨酸各有优缺点, 就我国而言, 游离整体细胞法的生产成本低于固定化细胞法。
故到目前为止, 游离整体细胞仍显示较大的优越性。
表3 固定化细胞法与游离细胞法生产L-丙氨酸的对比Table1 3 Comparison between inmobilized and free whole cellfor production of L-alanine由于苯丙氨酸具有旋光性，而生物所能利用的只有左旋(L) 型，恰好酶法所得的全部为L型，因此利用酶法生产苯丙氨酸是最重要的方法。
酶法的原理是发酵罐上培养假单胞菌NX-1,获得高L-天冬氨酸-β脱羧酶酶活，,以L-天冬氨酸为底物游离细胞法转化生产L-苯丙氨酸。
每升培养液可转化L-天冬氨酸2kg,最高达2.5kg,摩尔转化率100%，反应液产生的L-苯丙氨酸浓度达90%，绝大部分结晶析出,提取得到L-苯丙氨酸1.2kg,提取收率90% 。
2.5产品方案年产L-苯氨酸5000吨,可根据市场开发新产品。
L-丙氨酸的计划产量为5000t/年，计划年工作日为330天，德阿昆合假单胞菌发酵时间26小时，转化时间三天，实际控制于5天，则生产周期66。
2.6工艺流程图原料→配料→高温高压杀菌、无菌空气↓保藏菌种→茄子瓶培养→摇瓶种子培养→液体种子扩大培养→液体深层发酵→酶反应→分离晶体→发酵液→除菌体（膜过滤）→调PH，活性炭↓↓粗品← 压滤分离晶体← 结晶← 降膜蒸发浓缩←压滤↓溶解→纯化→降膜蒸发浓缩结晶→离心干燥→包装图1 工艺流程图Figure 1 Chart of production process具体工艺过程是将细菌培养基进行灭菌处理，然后送发酵釜内发酵，采用除菌后的无菌空气从釜低通入进行通气搅拌，加入德阿昆合假单胞菌发酵26个小时后，加入L-天门冬氨酸进行转化，转化时间约为3d，温度37℃。
转化完毕后析出的晶体压滤分离，剩下的的转化液经金属膜超滤分离系统除去菌体，然后活性炭脱色处理,浓缩至一半,析出大量丙氨酸结晶,静置过夜使结晶完全,压滤回收晶体,两次压滤得到的晶体用少量水洗涤。
将滤液和洗涤晶体的液体合并后进一步浓缩,又析出大量丙氨酸晶体,前面得到的粗晶体经离子交换树脂进行纯化后晶体用少量水洗涤后抽滤回收，剩下的结晶母液中含有少量未转化的天门冬氨酸,该母液用于下一批酶转化反应。
2.7工艺要点（一）发酵过程是在发酵罐上培养假单胞菌,获得高L-天冬氨酸-β脱羧酶酶活，,以L-天冬氨酸为底物游离细胞法转化生产L-苯丙氨酸。
每升培养液可转化L-天冬氨酸2kg,最高达2.5kg,摩尔转化率100%，反应液产生的L-苯丙氨酸浓度达90%，绝大部分结晶析出,提取得到L-苯丙氨酸1.2kg,提取收率90%影响丙氨酸生产的因素有菌种，接种量，接种菌龄，培养基，代谢产物，温度，PH值，通风量，搅拌，泡沫等。
