吨年l-谷氨酰胺生产工艺的设计计算书

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1、学号：10439119常州大学毕业设计计算书（2014届）题目400吨/年L-谷氨酰胺生产工艺的设计学生蒋宏伟学院制药与生命科学学院专业班级生物工程校内指导教师王利群专业技术职务副教授二〇一四年六月目录目录1L-谷氨酰胺的生产工艺11.1发酵工艺流程11.2分离提取工艺流程21.3工艺技术指标及基础数据32物料衡算42.1发酵罐的物料衡算42.2种子罐的物料衡算92.3提取工段的物料衡算122.3.1发酵液预处理单元132.3.2晶体干燥单元142.3.3二次浓缩结晶单元162.3.4阴离子交换182.3.5电渗析脱盐212.3.6一次浓

2、缩结晶222.3.7活性炭脱色243能量衡算253.1培养基实罐灭菌过程的蒸汽用量计算263.1.1发酵罐灭菌蒸汽用量计算263.1.2种子罐灭菌热量计算283.2冷却水用量计算303.2.1发酵罐冷却水的计算303.2.2种子罐冷却水的计算313.2.3维持发酵温度所需冷却水的计算313.3分离工段的能量衡算323.3.1浓缩结晶323.3.2干燥334设备设计与选型334.1标准设备选型334.1.1储罐的选择334.1.2计量罐的选择354.1.3泵的选择354.1.4分离设备的选择37II目录4.2发酵罐的设计384.2.1发酵罐

3、容积的确定384.2.2发酵罐主要尺寸的计算384.2.3发酵罐搅拌器的设计394.2.4发酵罐设备结构的设计414.2.5发酵罐设备材料的选择444.2.6发酵罐壁厚的计算444.2.7发酵罐支座的选择454.3种子罐的选型454.3.1二级种子罐容积和数量的确定454.3.2主要尺寸的确定464.3.3一级种子罐505空气预处理系统计算与设计505.1吸风塔505.2前置过滤器515.3空气压缩机525.4压缩空气贮罐535.5空气冷却器535.6水滴分离设备555.6.1旋风分离器555.6.2丝网除沫器555.7空气加热器565.

4、8空气除菌设备计算与设计575.8.1空气总过滤器的计算及设计575.8.2空气分过滤器576.管道计算596.1一级种子罐相关管道计算与选择596.2二级种子罐相关管道选择606.3发酵罐相关管道选择616.3.1发酵罐接管设计616.3.2通风管计算616.4提取阶段的管径选择626.4.1发酵罐的出料管径选择626.4.2过滤器管径选择62II目录6.4.3活性炭脱色管径选择626.4.4一次结晶管径选择636.4.5电渗析脱盐管径选择636.4.6阴离子交换管径选择636.4.7二次结晶管径选择647.参考文献64II常州大学本科

5、毕业设计计算书1L-谷氨酰胺的生产工艺1.1发酵工艺流程本设计用发酵法生产L-谷氨酰胺，发酵生产工艺流程如图1所示。图1发酵法生产L-谷氨酰胺发酵工段工艺流程图[1]发酵过程用的菌株为黄色短杆菌ATCC14067SGR突变株。黄色短杆菌ATCC14067SGR突变株是由黄色短杆菌ATCC14067为出发菌株，经亚硝基胍（NTG）处理得SGR突变株[2]。发酵过程先将菌株置于斜面培养基培养，再转到一级种子罐培养，然后到二级种子罐培养，最后到发酵罐进行生产。发酵过程中的空气取自常州武进当地，经空气预处理后进入发酵系统。整个生产周期为48h，其

6、中发酵周期为36h。一级种子罐的培养基为与二级种子罐培养基成分相同，种子罐培养基成分为：葡萄糖4%，脲0.5%，KH2PO40.1%，K2HPO4·3H2O0.3%，MgSO4·7H2O0.05%，玉米浆（CSL）4%，pH7.0~7.2。发酵罐的培养基成分：葡萄糖14%，KH2PO40.25%，MgSO4•7H2O0.05%，MnSO4•H2O0.001%，ZnSO4•7H2O0.0001%，CuSO4•5H2O0.0001%，维生素B1•HCl0.0001%，玉米浆干粉1.0%，(NH4)2SO45.0%，泡敌0.02%[3]。60常

7、州大学本科毕业设计计算书发酵时菌株在一级种子罐中培养6h，然后全部进入二级种子罐，培养3h，最后全部接入发酵罐。1.2分离提取工艺流程发酵液中L-谷氨酰胺的分离提取采用如图2所示工艺流程。图2L-谷氨酰胺分离提取工段工艺流程图[4]发酵料液经絮凝过滤处理后进行活性炭脱色，然后浓缩结晶，结晶采用冷却-溶析结晶，具体操作如下：将饱和溶液放入冰水中缓慢降温到15℃，在15℃养晶1小时；降温的同时以一定的速率逐滴加入乙醇，使溶液重结晶；当有大量晶体析出时停止加入乙醇，继续养晶一定时间；将结晶溶液用低速离心机进行离心分离60常州大学本科毕业设计计算

8、书，母液回流与过滤液一起进行脱色，废弃母液排除系统。接着进行电渗析脱盐，主要出去料液中的SO42-。在进行阴离子交换，让料液通过D330离子交换柱，然后再次浓缩结晶，同样母液需回流。最后烘干出