论文总字数：18005字

摘 要

1. ornithine作为一种人体非必需氨基酸，在体内可以自然合成。它主要参与生物体尿素循环，近年来在食品和医药工业上应用广泛。目前主要有化学合成法、酶法和发酵法用来生产L-ornithine。其中发酵法生产效率高、成本低、条件温和，成为了工业化生产L-鸟氨酸的主要方式。因此，对L-鸟氨酸发酵法工业化的研究很有现实意义。

本文主要介绍了发酵法生产L-鸟氨酸。通过对不同发酵工艺的比较，最终确定了发酵工艺流程：利用谷氨酸棒杆菌作为发酵起始菌株，在以蔗糖、玉米浆、硫酸铵为主原料的培养基中培养菌种，再转入发酵罐中；同时完成了生产流程的物料、能量计算和设备选型，对厂房进行合理布置和设计，最终完成了发酵工艺设计。

关键词：L-鸟氨酸 发酵 工艺流程

Design of Fermenting L-Ornithine with a capacity of 100 tons per year

Abstract

L-ornithine is a Essential amino acid that is naturally synthesized in the body. Recently, It is involved in the biological urea cycle and has been widely used in food and pharmaceutical industry. Now there are mainly chemical synthesis, enzymatic and fermentation methods used to produce L-ornithine. The fermentation method is the main way to produce L-ornithine with high efficiency, low cost and mild conditions. Therefore, the study on the industrialization of L-ornithine fermentation is of great practical significance.

The production of L-ornithine by fermentation is introduced in this paper. The process was determined by comparing the fermentation process and the factors affecting the fermentation. Corynebacterium glutamicum was used as the initial fermentation strain, the strain was cultured in the medium with sucrose, corn syrup and ammonium sulfate as the main raw materials, and then transferred to the fermenter for further culture, the reasonable layout and plane design of the workshop were carried out, and the fermentation process design was completed successfully.

Key Words: L-ornithine; Fermentation; Process

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 设计概述 1

1.1 项目概述 1

1.1.1 名称 1

1.1.2 鸟氨酸的产品特性及生产时间 1

1.2 L-鸟氨酸的产品标准及本工段设计的主要任务 1

1.2.1 L-鸟氨酸的国家标准 1

1.2.2 本工段主要任务 2

第二章 L-鸟氨酸的发酵工艺 3

2.1 发酵工艺的方案选择 3

2.1.1 半连续发酵 3

2.1.2 连续发酵 3

2.1.3间歇式发酵 3

2.2 发酵影响条件的研究 3

2.2.1发酵产率影响因素 3

2.2.2生产过程注意事项 3

2.3 工艺流程总结 4

第三章 L-鸟氨酸发酵的工艺流程简述 5

3.1L-鸟氨酸发酵的工艺流程简述 5

3.1.1斜面培养 5

3.1.2 一级种子罐培养方式 5

3.1.3二级种子罐培养方式 6

3.1.4发酵罐的培养方式 6

第四章 物料衡算 8

4.1 生产能力计算 8

4.1.1相关参数 8

4.2 葡萄糖转化为鸟氨酸的化学方程式 9

4.3 物料衡算 9

4.3.1发酵罐物料衡算 9

4.3.2二级种子罐物料衡算 10

4.3.3一级种子罐物料衡算 10

第五章 能量衡算 13

5.1发酵过程中蒸汽消耗量的计算 13

5.1.1一级种子罐灭菌处理蒸汽消耗量相关能量衡算过程 13

5.1.2二级种子罐灭菌处理蒸汽消耗量相关能量衡算过程 15

5.1.3发酵罐灭菌过程所需蒸汽量的能量衡算 16

5.2发酵过程中冷却水消耗量的计算 18

5.2.1一级种子罐灭菌处理操作耗费冷却水的能量衡算 18

5.2.2 二级种子罐灭菌处理操作耗费冷却水的能量衡算 19

5.2.3发酵罐灭菌处理操作耗费冷却水的能量衡算 19

第六章 设备选型 21

6.1 发酵罐的设备选择 21

6.1.1发酵罐的体积和数量 21

6.1.2发酵罐的尺寸 22

6.2 二级种子罐的设备选择 23

6.2.1 二级种子罐的体积和数量 23

6.2.2 二级种子罐的尺寸 23

6.3 一级种子罐的设备选择 24

6.3.1 一级种子罐的体积和数量 24

6.3.2一级种子罐的尺寸 24

6.4空气压缩机的选型 25

6.4.1发酵罐空气压缩机的选型 25

6.4.2二级种子罐空气压缩机的选型 25

6.4.3一级种子罐空气压缩机的选型 25

6.5 换热器的选型 26

6.5.1 发酵过程中换热器的选型 26

6.5.2 二级种子液发酵过程中换热器的选型 27

6.5.3 一级种子液发酵过程中换热器的选型 27

第七章 工厂设计 28

7.1厂房立址 28

7.1.1立址依据 28

7.2厂房的设计 28

7.2.1厂房平面设计 28

7.2.2厂房宽度、跨度和高度 28

7.3发酵段的设备布置 28

7.3.1发酵罐的布置 28

7.3.2换热器的选择 28

展 望 29

参考文献 30

致 谢 31

附图一：物料衡算图 32

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