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年产1000万吨赖氨酸发酵工艺设计段成茜【摘要】Lysine was one of the essential amino acids, which was significantly applied to food, medicine and feedstuff. The fermentation process was a simple and short production cycle, so it was used to the fermentation process design for lysine. By the technology of the material balance and energy balance, a higher yield and purity of lysine can be obtained through the production process.%赖氨酸作为人体必须氨基酸之一，在食品工业、医药工业和饲料工业上有着广泛的应用。
由于发酵法工艺简单，生产周期短，本文选择以发酵法进行赖氨酸的工艺设计。
针对该工艺进行了物料衡算和热量衡算，经过该工艺生产工艺设计可以得到较高产率和纯度的赖氨酸。
【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2014(000)021【总页数】3页(P174-176)【关键词】赖氨酸;发酵;物料衡算;热量衡算【作者】段成茜【作者单位】宁夏医科大学高等卫生职业技术学院，宁夏银川 750004【正文语种】中文【中图分类】TQ021.9赖氨酸化学学名2，6－二氨基己酸，化学结构简式为H2N(CH2)4CH(NH2)COOH，它是构成蛋白质的基本单元，也是组成人体蛋白质的21 种氨基酸之一。
赖氨酸分为D 型及L型，其中具有生物活性的是L 型赖氨酸(L－赖氨酸)。
L－赖氨酸是人体必须的八大氨基酸中最重要的一种氨基酸，能促进人体发育、增强免疫功能，并有提高中枢神经组织功能的作用，在人和动物的生长过程中是无可替代的，而其在人和动物体内又不能自身合成，必须由体外供给，如缺乏会产生蛋白质代谢障碍和机能障碍。
发酵罐的设计范文发酵罐是用来进行微生物发酵过程的设备，广泛应用于食品、医药、饲料、酒精等行业。
它的设计对于保证发酵过程的顺利进行具有重要意义。
首先，在设计发酵罐时，需要考虑容器的材质选择。
常见的发酵容器材质有玻璃、不锈钢、塑料等。
其中，不锈钢是目前最常用的材料，因为它具有良好的耐腐蚀性能和机械强度，能够适应不同的发酵工艺和条件。
此外，不锈钢材质还易清洗，能够保证发酵过程的卫生安全。
其次，发酵罐的设计应考虑容器的形状和尺寸。
一般而言，发酵罐的形状可以是圆柱形、椭圆形或立方形，尺寸则根据实际需要而定。
圆柱形发酵罐具有较小的基底面积，体积利用率较高，适用于大规模的发酵过程；而椭圆形发酵罐能够减小搅拌时的死角和液流的旋转，有利于发酵物料的均匀混合；立方形发酵罐则容易进行工艺控制和操作。
根据实际需要选择合适的形状和尺寸，以满足发酵工艺的要求。
同时，发酵罐的设计还需要考虑气体供应和排出的设施。
发酵过程中，微生物需要氧气进行呼吸，因此罐体需要有合适的进气装置，以保证微生物的正常生长。
常见的进气装置有机械式搅拌、气体通道等。
同时，还需要考虑废气的排出，避免微生物产生过量气体而影响发酵过程。
此外，温度和酸碱度是影响发酵过程的关键因素，因此在设计发酵罐时需要考虑温度和酸碱度的控制设备。
发酵罐通常会设置恒温装置，以保持适宜的发酵温度。
常见的恒温设备有水浴、电热传导等。
对于酸碱度的控制，可以通过添加酸碱溶液等方式进行调节。
最后，发酵罐的设计还需要考虑搅拌和控制系统。
搅拌过程有助于增加氧气传递、混合反应物料和促进产物的分散。
搅拌系统通常包括电机、搅拌桨和传动装置等。
对于控制系统，需要设置相应的传感器和控制器，以对温度、酸碱度、溶解氧等过程参数进行监测和控制。
总之，发酵罐的设计是一项复杂而重要的任务，需要考虑容器材质选择、形状尺寸、气体供应排出、温度酸碱度控制以及搅拌控制系统等方面。
只有合理设计，才能满足发酵过程的要求，保证产品的质量和产量。
课程设计75M3机械搅拌通风谷氨酸发酵罐的设计课程名称生物工程设备 _______________学生学院轻工化工学院 _______________专业班级生物工程一班 _______________学号____________________学生姓名十_____________________指导教师__________________2010 年6 月20 日广东工业大学课程设计任务书75M 3机械搅拌通风谷氨酸发酵罐的设计轻工化工学院 生物工程一班 、课程设计的内容1、 通过查阅机械搅拌通风发酵罐的有关资料，熟悉基本工作原理和特点2、 进行工艺计算3、 主要设备工作部件尺寸的设计4、 绘制装配图5、 撰写课程设计说明书二、 课程设计的要求与数据设计75M 3机械通风发酵罐，应用TG866菌株发酵生产谷氨酸，产物是次级代谢产物， 非牛顿型流体，三级发酵。
发酵罐高径比为 2.6，生产场地为南方某地，蛇管冷却，初 始水温：20 C三、 课程设计应完成的工作1 •课程设计说明书（纸质版和电子版） 各1份2 •设备装配图（A3号图纸）1张题目名称学生学院 专业班级 姓 名 学 号四、课程设计进程安排五、应收集的资料及主要参考文献[1] 郑裕国•生物工程设备[M].北京：化学工业出版社，2007.[2] 李功样，陈兰英，崔英德.常用化工单元设备的设计[M].广州：华南理工大学出版社，2006.[3] 陈英南，刘玉兰.常用化工单元设备的设计[M].杭州：华东理工大学出版社，2005.[4] GB/T 14690-1993-1993,技术制图比例[S].北京：中国标准出版社,1993.⑸梁世中.生物工程设备[M].北京：中国轻工业出版社，2007.[6] 田洪涛.现代发酵工艺原理[M].北京：化学工业出版社，2007.[7] JBT4746-2002，钢制压力容器用封头[S].北京：中国标准出版社，2002.发出任务书日期：2012年6月11日指导教师签名:计划完成日期：2012年6月22 日基层教学单位责任人签章:主管院长签章:课程设计考核表摘要本次设计的是一台75M3机械搅拌发酵罐，发酵生产谷氨酸。
7．6．设备设计与选型年产10000吨99%纯度的味精厂，发酵车间主要设备的设计与选型。
7.6 发酵罐7.6.1发酵罐的选型耗气发酵罐的研究从40年代开始，取得了一系列的成果，各种罐型纷纷出现。
当前，我国谷氨酸发酵占统治地位的发酵罐仍是机械涡轮搅拌通风发酵罐，即大家常说的通用罐。
本次设计选用涡轮搅拌通风发酵罐。
选用这种发酵罐的原因主要有：历史悠久，资料齐全，在比拟放大方面积累了较丰富的成功经验，成功率高。
7.6．2生产能力、数量和容积的确定㈠发酵罐容积的确定随着科技的发展，现有的发酵罐容量系列有：5，10，20，50，60，75，100，120，150，200，250，500m3等等。
一般说来单罐容量越大，经济性能越好，但风险也越大，要求技术管理水平也越高，根据生产的规模和实用性，可以先选择公称容积为100 m3的六弯叶机械搅拌通风发酵罐。
㈡生产能力的计算现每天产99%纯度的味精33.4吨，谷氨酸生产周期为48h（包括发酵、发酵罐清洗、灭菌进出物料等辅助操作时间）。
则每天需发酵液体积为V发酵。
每天产纯度为99%的味精33.4吨，每吨100%的味精需发酵糖液13.36m3：V发酵=13.36×33.4×99%=442（m3）发酵罐填充系数为ψ=75%，则每天需要发酵罐的总容积为V0（生产周期为48h）。
V0= V发酵/ψ=442/0.75=589.01568（m3）㈢发酵罐个数的确定以公称容积为100 m3的六弯叶机械搅拌通风发酵罐为基础，则需要发酵罐的个数为N。
查表知公称容积为100 m3的发酵罐的总容积为V总=118 m3，则有N= V发酵τ/（V总ψ.24）=442×48/（118×0.75×24）=9.98（个）则需要取公称容积为100 m3的发酵罐10个；实际产量为：）（t 33.10031300484424.33241075.0118=⨯⨯⨯⨯⨯⨯富裕量：（10031.33 -10000）/10000=0.31%，满足产量要求。
赖氨酸发酵毕业设计⽬录摘要................................................................ VI Abstract ............................................................... VII 第⼀章绪论. (1) 1.1赖氨酸简介 (1)1.2赖氨酸的性质 (1)1.3赖氨酸的发展现状 (2)1.4赖氨酸的作⽤及缺乏症 (2)1.5赖氨酸的⽣产⽅法 (2)1.4.1⼆步发酵法 (2)1.4.2直接发酵法 (3)1.6赖氨酸的提取与精制 (3)1.7电渗析的原理 (3)1.8⽣物⼯业下游技术的⼀般⼯艺过程 (4)第⼆章赖氨酸的⽣产⼯艺流程 (6)2.1赖氨酸⽣产⼯艺概述 (6)2.2赖氨酸⽣产⼯艺流程图 (6)2.3原料预处理及淀粉⽔解糖的制备 (6)2.3.1赖氨酸的发酵⽣产法 (6)2.3.2原料的预处理 (8)2.3.3淀粉⽔解糖的制备 (8)2.4种⼦扩⼤培养 (8)2.5赖氨酸发酵⼯艺条件控制 (9)2.6赖氨酸的提取 (10)2.7赖氨酸的精制 (10)第三章⼯艺计算 (11)3.1物料衡算 (11)3.1.1⼯艺技术指标 (11)3.1.2赖氨酸发酵车间物料衡算 (12)3.1.3年产4000t赖氨酸⼚发酵车间物料衡算结果汇总 (14)3.1.4年产4000t赖氨酸提取车间物料衡算 (16)3.2热量衡算 (17)3.2.1淀粉液化⼯序的热量衡算 (17)3.2.2液化液糖化过程的热量衡算 (18)3.2.3发酵车间热量衡算 (19)3.2.4赖氨酸溶液浓缩结晶过程的热量衡算 (21)3.2.5赖氨酸⼲燥过程的热量衡算 (23)3.2.6年产4000t赖氨酸⼚热量衡算结果汇总 (24) 3.3过程⽔的衡算 (25)3.3.1糖化⼯序⽤⽔量 (25)3.3.2连续灭菌⼯序的⽤⽔量 (25)3.3.3发酵⼯序的⽤⽔量 (26)3.3.4提取⼯序的⽤⽔量 (26)3.3.5中和脱⾊⼯序的⽤⽔量 (26)3.3.6精制⼯序的⽤⽔量 (26)3.3.7动⼒⼯序的⽤⽔量 (26)3.3.8年产4000t赖氨酸⽔量衡算结果汇总 (26)3.4⽆菌空⽓消耗量的计算 (27)3.4.1⽆菌空⽓消耗量计算的⽅法和步骤 (27)3.4.2年产4000t赖氨酸⼚⽆菌空⽓计算 (29)3.4.3年产4000t赖氨酸⼚⽆菌空⽓衡算结果汇总 (30)第四章设备设计与选型 (31)4.1设备设计与选型的任务和原则 (31)4.1.1设备设计与选型的任务 (31)4.1.2设备设计与选型的原则 (31)4.1.3 专业设备设计与选型的依据 (31)4.1.4专业设备设计与选型的程序和内容 (32)4.2发酵罐的选型 (32)4.2.1发酵罐的选型及容积的确定 (32)4.2.2发酵罐个数的确定 (32)4.2.3主要尺⼨设计 (33)4.2.4冷却⾯积的确定 (34)4.2.5搅拌器及搅拌轴功率的设计 (35)4.2.6设备结构的设计 (37)4.2.7设备材料的选择 (40)4.2.8发酵罐壁厚的计算 (40)4.2.9接管设计 (41)4.2.10⽀座的选择 (43)4.3 种⼦罐的选型 (43)4.3.1种⼦罐容积和数量的确定 (43)4.3.2冷却⾯积的计算 (43)4.3.3种⼦罐壁厚的计算 (44)4.3.4设备结构的⼯艺设计 (44)4.3.5⽀座的选择 (46)4.4糖化锅的选型 (46)4.4.1设备主要尺⼨设计 (46)4.4.2设备材料的选择 (47)4.4.3糖化锅壁厚的计算 (47)4.4.4发酵车间主要设备参数⼀览表 (47) 4.5消泡剂贮罐的选型 (48)4.6空⽓过滤器的选型 (49)4.6.1发酵罐分过滤器 (49)4.6.2种⼦罐分过滤器 (50)4.7部分辅助设备的选型 (50)4.8电渗析装置的选型 (52)4.9年产4000t赖氨酸⼚主要设备⼀览表 (53)第五章⼚址选择与⼯⼚总平⾯设计 (54)5.1⼚址选择的重要性及原则 (54)5.2⼯⼚总平⾯设计 (54)第六章清洁⽣产与三废处理 (57)6.1概述 (57)6.1.1清洁⽣产的定义 (57)6.1.2赖氨酸⼚污染物的特点 (57)6.1.3赖氨酸⼚的清洁⽣产 (58)6.2末端治理 (58)第七章公⽤⼯程概述 (60)7.1给排⽔⼯程 (60)7.2供热⼯程 (61)7.3供电⼯程 (61)第⼋章车间⽣产管理制度 (62)8.1⽣产管理概述 (62)8.2信息化⽣产管理 (62)8.3赖氨酸⼚车间管理制度 (63)致谢 (64)参考⽂献 (65)附录 (67)摘要赖氨酸（即2,6—⼆氨基⼰酸）于1889年⾸次从酪蛋⽩⽔解物中分离得到，是⼀种⼈体必需的氨基酸，⼈体和⾼等动物体内不能合成。
毕业设计说明书(论文)作者：常月媛学号：0904150101院系：化学工程学院专业：生物工程题目：年产14万吨燃料乙醇厂初步工艺设计重点设备——发酵罐指导者：刘月华副教授吴冬志工程师评阅者：2013 年6 月吉林摘要燃料乙醇的开发和研究在当今世界面临着能源枯竭的情况下，具有重要的战略意义。
本毕业课题总结了燃料乙醇的基本情况和国内外使用现状，论述了我国推广使用燃料乙醇的意义。
采用干法粉碎技术对原料进行粉碎处理，运用喷射闪蒸技术进行常压蒸煮，通过液糖化过程，进行大罐连续发酵，采用传统式三塔蒸馏技术直接蒸汽进行加热蒸馏，排醛脱水得到无水乙醇，最后以95:5（体积比）和93号汽油混合变性，得到成品燃料乙醇。
运用理论基础知识，本设计对年产14万吨燃料乙醇生产过程进行了工艺计算，为最初设备选型提供理论依据。
再根据本文所采取的的工艺流程和工艺计算做出主要的设备选型。
同时，针对乙醇生产后的乙醇糟和废水进行处理，节约了投资成本，保护环境，增加经济效益。
关键词：燃料乙醇；工艺设计；工艺流程；设备选型AbstractThe research and development of fuel ethanol has important strategic significance, in today's world is facing energy depletion situation. This paper summarizes the basic situation of fuel ethanol and the use of fuel ethanol at home and abroad, at the same time, discussed our country to promote the use of fuel ethanol significance. Dry grinding technology which uses for raw materials pulverizing process, using the flash technologies injection pressure cooking, after saccharification process the fluid into large tanks in progress continuous fermentation, using the three-tower distillation technology to heat distillation, Finally, 95:5 (volume ratio) and 93 gasoline hybrid variability, get finished fuel ethanol. The use of basic knowledge of the theory, the design for the annual output of 140,000 tons of fuel ethanol production process of the calculation process, in order to provide a theoretical basis for the initial equipment selection. Taken according to this process and the process of making a major computing equipment selection. Meanwhile, treatment the bad ethanol and wastewater which is getting ethanol production will save the cost of investment, protect to the environment and increase to economic efficiency.Key words: fuel ethanol; process design; process flow; equipment selection目录摘要 .................................................................................................................................. Abstract .. (I)第1章绪论 01.1 中国酒精工业的发展历史 01.2 我国酒精工艺和装备技术的发展 (1)1.3 解决酒精生产问题的对策 (1)1.4 酒精工业的发展趋势 (2)1.5 开发燃料乙醇的意义 (2)1.6 燃料乙醇在国外发展的情况 (3)第2章设计概论 (5)2.1 毕业设计的目的 (5)2.2 毕业设计的题目 (5)2.3 毕业设计的任务 (5)2.4 毕业设计的指导思想 (5)2.5 毕业设计的依据 (6)2.6 厂址选择原则 (6)2.7 厂址选择 (6)2.8 原料来源、规格 (9)2.9 主要辅料的质量标准 (11)2.10 水的质量标准 (13)2.11 燃料乙醇成品的质量标准 (14)2.12 主要工艺参数 (16)2.13 环保措施 (16)2.13.1 CO2的综合利用 (16)2.13.2 杂醇油的回收 (16)2.13.3 酒精酵母的利用 (17)2.13.4 酒精糟的回收利用 (17)第3章酒精生产工艺流程的设计和说明 (18)3.1 酒精的性质、用途及生产方法的概述 (18)3.1.1 酒精的性质 (18)3.1.2 酒精的用途 (18)3.1.3 玉米原料生产酒精流程 (18)3.2 工艺条件及说明 (19)3.2.1 玉米粉供应工序 (20)3.2.2 液化糖化工序 (20)3.2.3 发酵工序 (21)3.2.4 蒸馏工序 (22)3.2.5 变性及后处理部分 (23)第4章酒精生产过程中的物料和热量衡算 (26)4.1 以玉米为原料年产14万吨燃料乙醇厂总物料衡算 (26)4.1.1 工艺技术指标及基础数据 (26)4.1.2 原料消耗计算 (26)4.1.3 蒸煮醪量的计算 (27)4.1.4 糖化醪和发酵醪量的计算 (28)4.1.5 废醪量的计算 (29)4.1.6 其他辅助材料消耗量 (29)4.2 年产14万吨燃料乙醇厂水、煤、电的消耗计算 (31)第5章重点设备——发酵罐的设计 (32)5.1 发酵罐的作用结构及材质 (32)5.1.1 发酵目的 (32)5.1.2 发酵分类 (32)5.1.3 发酵罐结构 (33)5.1.4 发酵罐特点 (33)5.2 发酵罐容积和个数的确定 (34)5.2.1 发酵罐容积 (34)5.2.2 发酵罐数量 (34)5.3 发酵罐冷却面积和冷却装置的设计 (35)5.4 发酵罐的其他尺寸 (37)第6章设备的设计与选型 (40)6.1 原料输送装置的选型 (40)6.2 液糖化工段 (41)6.2.1 糖化罐选型 (41)6.2.2 液化罐选型 (42)6.2.3 维持罐选型 (42)6.3 发酵工段 (43)6.3.1 酒母罐选型 (43)6.3.2 酒精捕集器 (43)6.4 蒸馏工段 (44)6.4.1 蒸馏设备 (44)6.4.2 换热器的选型 (44)6.4.3 粗馏塔的计算 (44)6.4.4 精馏塔的设计 (48)6.4.5 排醛塔 (59)第7章总体平面设计及全厂定员 (62)7.1 总体平面设计 (62)7.1.1 总体平面设计依据 (62)7.1.2 总体平面设计原则及要求 (62)7.1.3 总体平面设计内容 (63)7.2 全厂定员 (64)7.2.1 全厂定员表 (64)7.2.2 工作制度和薪酬制度 (64)参考文献 (66)致谢 (68)第1章绪论酒精工业是基础的原料工业，其产品主要用于食品、化工、军工、医药等领域。
目录摘要 (VII)Abstract.............................................................................................................................................. I X 第一章绪论. (1)1.1赖氨酸简介 (1)1.2赖氨酸的性质 (1)1.3赖氨酸的发展现状 (2)1.4赖氨酸的作用及缺乏症 (3)1.5赖氨酸的生产方法 (3)1.4.1二步发酵法 (3)1.4.2直接发酵法 (3)1.6赖氨酸的提取与精制 (4)1.7电渗析的原理 (4)1.8生物工业下游技术的一般工艺过程 (5)第二章赖氨酸的生产工艺流程 (6)2.1赖氨酸生产工艺概述 (6)2.2赖氨酸生产工艺流程图 (6)2.3原料预处理及淀粉水解糖的制备 (7)2.3.1赖氨酸的发酵生产法 (7)2.3.2原料的预处理 (10)2.3.3淀粉水解糖的制备 (10)2.4种子扩大培养 (11)2.5赖氨酸发酵工艺条件控制 (12)2.6赖氨酸的提取 (13)2.7赖氨酸的精制 (13)第三章工艺计算 (14)3.1物料衡算 (14)3.1.1工艺技术指标 (14)3.1.2赖氨酸发酵车间物料衡算 (15)3.1.3年产4000t赖氨酸厂发酵车间物料衡算结果汇总 (18)3.1.4年产4000t赖氨酸提取车间物料衡算 (20)3.2热量衡算 (21)3.2.1淀粉液化工序的热量衡算 (21)3.2.2液化液糖化过程的热量衡算 (23)3.2.3发酵车间热量衡算 (23)3.2.4赖氨酸溶液浓缩结晶过程的热量衡算 (27)3.2.5赖氨酸干燥过程的热量衡算 (29)3.2.6年产4000t赖氨酸厂热量衡算结果汇总 (30)3.3.1糖化工序用水量 (31)3.3.2连续灭菌工序的用水量 (31)3.3.3发酵工序的用水量 (32)3.3.4提取工序的用水量 (32)3.3.5中和脱色工序的用水量 (32)3.3.6精制工序的用水量 (32)3.3.7动力工序的用水量 (33)3.3.8年产4000t赖氨酸水量衡算结果汇总 (33)3.4无菌空气消耗量的计算 (33)3.4.1无菌空气消耗量计算的方法和步骤 (33)3.4.2年产4000t赖氨酸厂无菌空气计算 (36)3.4.3年产4000t赖氨酸厂无菌空气衡算结果汇总 (37)第四章设备设计与选型 (38)4.1设备设计与选型的任务和原则 (38)4.1.1设备设计与选型的任务 (38)4.1.2设备设计与选型的原则 (38)4.1.3 专业设备设计与选型的依据 (39)4.1.4专业设备设计与选型的程序和内容 (39)4.2.1发酵罐的选型及容积的确定 (39)4.2.2发酵罐个数的确定 (40)4.2.3主要尺寸设计 (41)4.2.4冷却面积的确定 (42)4.2.5搅拌器及搅拌轴功率的设计 (43)4.2.6设备结构的设计 (46)4.2.7设备材料的选择 (49)4.2.8发酵罐壁厚的计算 (49)4.2.9接管设计 (51)4.2.10支座的选择 (52)4.3 种子罐的选型 (53)4.3.1种子罐容积和数量的确定 (53)4.3.2冷却面积的计算 (53)4.3.3种子罐壁厚的计算 (54)4.3.4设备结构的工艺设计 (55)4.3.5支座的选择 (57)4.4糖化锅的选型 (57)4.4.1设备主要尺寸设计 (57)4.4.2设备材料的选择 (57)4.4.3糖化锅壁厚的计算 (58)4.4.4发酵车间主要设备参数一览表 (59)4.5消泡剂贮罐的选型 (59)4.6空气过滤器的选型 (60)4.6.1发酵罐分过滤器 (60)4.6.2种子罐分过滤器 (61)4.7部分辅助设备的选型 (61)4.8电渗析装置的选型 (65)4.9年产4000t赖氨酸厂主要设备一览表 (65)第五章厂址选择与工厂总平面设计 (67)5.1厂址选择的重要性及原则 (67)5.2工厂总平面设计 (68)第六章清洁生产与三废处理 (70)6.1概述 (70)6.1.1清洁生产的定义 (70)6.1.2赖氨酸厂污染物的特点 (70)6.1.3赖氨酸厂的清洁生产 (71)6.2末端治理 (71)第七章公用工程概述 (73)7.1给排水工程 (73)7.2供热工程 (74)7.3供电工程 (75)第八章车间生产管理制度 (76)8.1生产管理概述 (76)8.2信息化生产管理 (76)8.3赖氨酸厂车间管理制度 (77)致谢 (78)参考文献 (80)附录 (82)摘要赖氨酸（即2,6—二氨基己酸）于1889年首次从酪蛋白水解物中分离得到，是一种人体必需的氨基酸，人体和高等动物体内不能合成。
南京科技职业学院毕业设计（论文）题目赖氨酸的生产工艺概况姓名顾宇天学号220228所在系部化工系专业班级精细1322指导教师陈腊梅2016 年 4 月摘要赖氨酸是构成蛋白质的基本单位，是组成人体蛋白质的20种氨基酸之一，组成蛋白质分子的氨基酸都是L-氨基酸，但近年内证实了它们可以异构为D-氨基酸，该文章介绍了赖氨酸的发展历史和应用前景，系统介绍了赖氨酸的发展起步，国内外市场的概况。
介绍了赖氨酸的生产工艺，并详细介绍了赖氨酸发酵法的工艺关键词:发酵工艺，发展历史，市场概况目录1赖氨酸的概况 (1)1.1赖氨酸的简介 (1)1.2赖氨酸的性质 (1)1.3赖氨酸的营养功能 (3)1.4赖氨酸的分类 (3)1.5赖氨酸的国外市场发展概况 (4)1.5赖氨酸的国内市场发展概况 (6)1.6 未来几年中国需求量预测 (8)2赖氨酸的生产工艺 (9)2.1 赖氨酸的生产原料与菌种 (9)2.2赖氨酸发酵工艺控制 (10)2.3发酵法 (11)2.4赖氨酸合成途径的调节机制 (13)2.5赖氨酸生产菌的育种 (14)2.6培养基 (15)2.7菌种培养 (15)2.8发酵工艺条件以与影响因素 (16)3微生物发酵工艺原理概述 (18)3.1微生物工业发酵的历史 (18)3.2微生物发酵工业用菌种 (18)3.3发酵机制与代谢机制 (20)参考文献 (21)致谢 (22)1赖氨酸的概况1.1赖氨酸的简介赖氨酸是构成蛋白质的基本单位，是组成人体蛋白质的20种氨基酸之一。
L—赖氨酸是人体必需氨基酸，能促进人体生长发育、增强免疫力和免疫功能，并有显著提高中枢神经组织功能的作用。
而且还是是人体内不能合成的八种氨基酸(色氨酸、苯、丙氨酸、赖氨酸、苏氨酸、蛋氨酸、亮氨酸、异亮氨酸与缬氨酸等。
这八种氨基酸称营养必需氨基酸)之一缺少时会产生蛋白质代谢障碍和机能障碍。
而且在人们的主食大米和面粉蛋白质中赖氨酸含量极少。
如缺乏则引起蛋白质代谢障碍与功能障碍，导致生长障碍。
《生物工程设备与原理》课程设计说明书题目: 75M3赖氨酸发酵罐设计院系：生命科学与工程学院专业班级：生物工程120275M3赖氨酸发酵罐设计任务书一、目的任务识的基础上，培养学生综合运用这些知识分析和解决工程实际问题的能力以及协作攻关的能力，为在学生掌握所学的工程制图、化工原理、生物工艺学、生物工程设备与原理等课程的基础知识和专业知生物工程工厂设计专业课程的学习和毕业论文（设计）打下基础。
二、设计题目与参数75m3的赖氨酸发酵罐设计设计参数和技术特性指标：罐内压力0.15 MPa；夹套或蛇管压力0.25 MPa；工作温度：罐内小于或等于120℃，蛇管或夹套小于等于150℃.工作介质：罐内轻微腐蚀性，蛇管或夹套蒸汽（灭菌）；发酵温度32℃传热面积按1.5m2/m3装料量设计。
搅拌器转速为100转/分，搅拌器型式自定。
H/D取1.7-2.5；装料系数η取0.6～0.8；通风管通风比（通气速率/发酵液体积）取0.5～1.0vvm；发酵液密度为1076kg/m3，最大粘度3×10-3N·s/m2；冷却水初始水温25℃.三、设计任务及设计要求：进行发酵罐的所有部件的计算及整体结构设计，完成设计说明书。
（1）进行罐体及夹套（或内部蛇管）设计计算（2）进行搅拌装置设计：搅拌器的选型设计；选择轴承、联轴器，罐内搅拌轴的结构设计，搅拌轴计算和校核；（3）搅拌器功率（不通气功率、通气功率）、电机功率计算、传动系统的设计计算：传动设计采用V带传动；（4）密封装置的选型设计（5）选择支座形式并计算（6）手孔或人孔选型（7）选择（进料管、取样管、冷却水进出口接管、排气管、进气管等）接管、管法兰、设备法兰。
（8）设计机架结构（9）设计凸缘及安装底盖结构（10）空气分布管、视镜的选型设计（11）绘制发酵罐器装配图（A3号图纸)。
（12）每人撰写总结1份。
装料量75 m3的（赖氨酸）发酵罐设计设计说明书目录1设计方案的拟定 (1)2罐体结构设计 (2)2.1罐体几何尺寸的计算 (2)2.2罐体几何尺寸的验算 (3)2.3装料量及装料高度 (3)2.4罐体材料 (3)2.5罐体厚度 (3)2.6封头壁厚的计算 (4)2.7罐体压力计算 (4)3蛇管冷却装置 (5)3.1 冷却方式 (5)3.2冷却面积计算 (5)3.3蛇管设计主要尺寸及固定 (5)3.4蛇管进出口设计 (6)4.搅拌器设计计算......................................................‥ (7)4.1搅拌器选型和主要尺寸 (7)4.2桨叶分布 (7)4.3搅拌器的结构形式与安装 (7)4.4搅拌器轴功率的计算 (8)4.5搅拌轴设计 (9)4.6搅拌轴临界转速的校核 (11)5 通风发酵罐的传动装置设计 (11)5.1电机的选择 (11)5.2减速机选型 (11)5.3 V带设计内容及步骤 (12)5.4联轴器 (16)5.5 机架 (16)5.6凸缘法兰 (17)5.7安装底盖 (18)6 其它部件选型 (19)6.1密封装置 (19)6.2 法兰选择 (20)6.3无菌空气通风管设计 (21)6.4手孔及人孔 (22)6.5支座 (22)6.6视镜 (25)6.7 液面计 (26)6.8仪表接口 (27)6.9消泡器 (27)7.工艺设计计算结果汇总及主要尺寸说明 (28)1设计方案的拟定本文对北京棒杆菌AS1.563为原料合成赖氨酸的主要反应设备作了设计和计算，包括发酵罐的容积及主要部件尺寸的确定，搅拌器的选型及功率计算，冷却设备的计算等。
我们组设计的是一台75m3的机械搅拌通风发酵罐，发酵生产赖氨酸。
经查阅资料得知生产赖氨酸的菌种有高丝氨酸缺陷、黄色短杆菌的苏氨酸或蛋氨酸缺陷、黄色短杆菌的高丝氨酸缺陷菌株，它们可分别积累赖氨酸50g/L、34g/L、23g/L等，目前国内所使用的赖氨酸生产菌主要有：①中国科学院微生物研究所的北京棒杆菌AS1.563和钝齿棒杆菌PI-3-2；②上海工业微生物研究所选育的黄色短杆菌AIII；③黑龙江轻工业研究所的241134；④广西轻工业研究所的NO.G12-6等。
综合温度、PH等因素选择北京棒杆菌AS1.563菌种，该菌种最适发酵温度为32-34o C，pH6.5-7.0，培养基为糖蜜、大豆饼粉。
发酵罐主要由罐体和冷却蛇管，以及搅拌装置，传动装置,轴封装置，人孔和其它的一些附件组成。
这次设计就是要对75m3发酵罐的几何尺寸进行计算；考虑压力，温度，腐蚀因素，选择罐体材料，确定罐体外形、罐体和封头的壁厚；根据发酵微生物产生的发酵热、发酵罐的装液量、冷却方式等进行冷却装置的设计、计算；根据上面的一系列计算选择适合的搅拌装置，传动装置，和人孔等一些附件的确定,完成整个装备图，完成这次设计。
这次设计包括一套图样，主要是装配图，还有一份说明书。
而绘制装配图是生物工程设备的机械设计核心内容，绘制装配图要有合理的选择基本視图，和各种表达方式，有合理的选择比例，大小，和合理的安排幅面。
说明书就是要写清楚设计的思路和步骤发酵罐主要设计条件项目及代号参数及结果备注发酵产品赖氨酸设计要求发酵菌种北京棒杆菌AS1.563根据参考文献[4]选取罐内压力0.15MPa 设计要求蛇管及夹套压力0.25Ppa 设计要求 冷却方式蛇管冷却 设计要求 发酵温度32o C 设计要求 发酵罐温度蛇管温度120o C 150 o C 设计要求 设计要求 传热面积搅拌器转速高径比H/D装料系数通风管通风比1.5m 2/m 3 100转/分2.1 0.7 1.0vvm 设计要求 标准型搅拌器 设计要求 设计要求 设计要求 培养基玉米浆1.5%，豆饼粉2.5% 根据参考文献[4]选取 发酵液密度ρ=1076kg/m 3 设计要求 发酵液黏度冷却水初始水温 μ=3×10-3N ·s/m 2 25℃设计要求 设计要求2罐体结构设计 罐体由顶盖、筒体和罐底组成，通过支座安装在基础或平台上，罐底常采用椭圆形封头，顶盖在受压状态下操作，常选用椭圆形封头。
对直径较小的种子罐，顶盖可采用薄钢板制造的平盖，并在薄钢板上加设型钢制的横梁，用以支撑搅拌器及其传动装置。
顶盖与罐底分别与筒体相连，罐底与筒体的连接采用焊接。
筒体与顶盖的连接形式分为可拆连接和不可拆连接，筒体内径D1≤1200mm，宜采用可拆的法兰连接，常采用甲型平焊法兰连接。
大型发酵罐一般采用焊接连接。
2.1罐体几何尺寸的计算初步设计：设计条件给出的是发酵罐的公称体积（75m 3）公称体积V －－罐的筒身（圆柱）体积和底封头体积之和全体积V 0－－公称体积和上封头体积之和封头体积()214h )6b V D D π=+封（ ()23040.15V D H D π=+ （近似公式）假设H 0/D=2.1,根据设计条件罐的公称体积为75m 3，计算罐体内径：mm D H V D 3570/43=≈）（π取整为3600mm 查阅文献，当公称直径DN=3600mm 时，标准椭圆封头的曲面高h a =900mm ，直边高度h b =40mm ，总深度为H f =940mm ， 容积()214h )6b V D D π=+封（=0.785×0.362×(0.04+1/6×0.36)=6.511m 3.发酵罐的公称体积：V=b V +⋅⋅=+H D 4V V 221=0.785×3.62×6.8+6.511=75.69m 3 发酵罐的全体积:V 0=b V 2H D 4V 2V 221+⋅⋅=+π=0.785×3.62×6.8+6.5111×2=82.20 m 3考虑压力，温度，腐蚀因素，选择罐体材料和风投材料，封头结构与罐体了解方式。
因赖氨酸是偏酸性，对罐体不会有太大腐蚀，所以罐体和封头都使用16MnR 钢为材料，封头设计为标准椭圆封头，因D>500mm ，所以采用双面缝焊接的方式与罐体连接。
2.5罐体厚度m m 47.5315.0-8.01372360015.0C P ][2PD t =+⨯⨯⨯=+-=φσ 取整为t=6mmD －罐体直径（mm ）P －耐受压强 (设计压力取0.15MPa)φ － 焊缝系数，双面焊取0.8，无缝焊取1.0[σ ] －罐体金属材料在设计温度下的许用应力（不锈钢焊接压力容器许用应力为150℃，137MPa ）C －腐蚀裕度，当δ －C<10mm 时，C ＝3mm2.6封头壁厚的计算 装料高度：()()mm V V V H m 26.50131788.10/511.620.827.0/100=-⨯=-⋅=封η 1V 为1m 高筒体的容积；b V 为下封头的容积发酵液产生的最大压强P =ρgh =1076×9.8×5013=0.052Mpa本设计采用设计压力为安全阀开启压力的1.1倍。
则下封头设计压力P =1.1×（0.052+0.15）=0.22Mpa 。
mm 43.6322.05.0-8.01372360022.095.0P5.0]2[KPD t d =+⨯⨯⨯⨯⨯=+-=C φσ 取整t d =7mmD －罐体直径（mm ）P －耐受压强 (取0.15MPa)K －形状系数，K=[2+(D 2H f )2]/6=0.95 φ － 焊缝系数，双面焊取0.8，无缝焊取1.0[σ ] －设计温度下的许用应力（不锈钢焊接压力容器许用应力为150℃，137MPa ）C －腐蚀裕度，当δ －C<10mm 时，C ＝3mm当筒身壁厚与封头壁厚不一致时，应取较大的值作为共同的壁厚，及筒身应与封头的壁厚一致，且取较大值。
所以最终取桶身壁厚和封头壁厚t=t d =7mm2.7罐体压力计算罐体压力实验校核，采用水压试验。
试验温度℃5t ≥，取20℃，屈服点强度为235MPaτσ][= ][σ此时，材料的许用应力MPa 137][=σ 实验公式为：Pa 1094.2][][P 25.1P 5T ⨯==τσσ和Pa 1035.2MPa 15.0P P 5T ⨯=+=两者中取最大Pa 1094.2P 5T ⨯=.（外加MPa 15.0作为安全压力）而且考虑下封头静压：Pa 063.060008.91076gh M P =⨯⨯==ρ静实验压力下筒体中的应力：Pa C t d M 4.132)37(2)]37(3600[1094.2)(2]C -t D [P 5d T =-⨯-+⨯⨯=-+=）（σ ,所以在屈服点强度以内，视为有效。
3蛇管冷却装置3.1 冷却方式发酵罐容量大，罐体的比表面积小。
