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摘 要

D-苯丙氨酸自身特殊的手性分子结构，在化工、农业、食品、医药等领域发挥着不可替代的作用。D-苯丙氨酸可作为前体合成生化试剂、止痛药^[1]和甜味剂。通过生物酶法制备D-苯丙氨酸可实现低副产物处理，高光学纯度的优点。

本设计结合生产实际，进行了对年产200吨D-苯丙氨酸酶反应工段车间的设计，包括工艺流程，生产方式的选择，培养基规格，设备选型，物料衡算及能量衡算。而本设计中工艺流程包括，斜面培养，种子罐培养，发酵罐发酵，离心分离，转化。通过目的产品的参数计算过程中原料及营养物的消耗量，并选择合适的生产设备。最后根据上述计算结果，制定合理的生产路线，设计出车间的平面图，完成经济，可持续的D-苯丙氨酸酶反应工段车间的设计。

关键词: D-苯丙氨酸 车间设计 酶反应

Design of 200 tons of D-phenylalanine enzyme reaction workshop per year

Abstract

D-phenylalanine has its own special chiral molecular structure and plays an irreplaceable role in chemical industry, agriculture, food, medicine and other fields.D-phenylalanine can be used as a prerequisite for the synthesis of biochemical reagents, painkillers and sweeteners. The preparation of D-phenylalanine by biological enzyme method can realize the advantages of low byproduct and high optical purity.

Combined with the production practice, the design of the workshop of 200 tons D-phenylalanine enzyme reaction section was carried out, including the process flow, the selection of production mode, the specification of culture medium, the selection of equipment, the material balance and the energy balance. In this design, the technological process includes oblique culture, seed tank culture, fermenter fermentation, centrifugal separation and transformation. Through the consumption of raw materials and nutrients in the process of calculating the parameters of the target product, and selecting the appropriate production equipment.Finally, according to the above calculation results, the reasonable production route is worked out, the design of the workshop can be finished. And we will complete the economical and sustainable design of the D-phenylalanine enzyme reaction workshop.

Key words: design of workshop enzyme reaction D-phenylalanine

目录

第一章 项目总论 1

1.1概述 1

1.1.1设计名称 1

1.1.2 D-苯丙氨酸的基本信息 1

1.1.3 设计的生产方式及时间 1

1.2 D-Phe的产品质量标准 1

1.3 培养基配制要求 2

1.4 D-Phe的生产原理 3

1.4 D-Phe的制备方式的选择 3

1.4.1 制备方式比较 3

1.4.2 制备方法的确定 4

第二章D-苯丙氨酸发酵工段流程 5

2.1 工艺流程 5

2.2 流程简述 5

2.2.1 斜面培养 5

2.2.2 一级种子罐 5

2.2.2 二级种子罐 6

2.2.3 发酵罐 6

2.2.4 离心机 7

2.2.5 转化罐 7

第三章 物料衡算 8

3.1生产能力 8

3.2 物料计算 8

3.2.1 由后提取收率倒推出实际发酵液量 8

3.2.2 转化罐中各物料计算 8

3.2.3 发酵罐的物料计算（每批） 8

3.2.4 二级种子罐各物料计算（每批） 9

3.2.4 一级种子罐各物料计算 （每批） 9

第四章 能量衡算 13

4.1. 一级种子罐灭菌蒸汽消耗 13

4.1.1一级种子罐内条件 13

4.1.2 一级种子罐灭菌所需蒸汽量的计算 13

4.2. 二级种子罐灭菌蒸汽消耗 14

4.2.1二级种子罐内条件 14

4.2.2 二级种子罐灭菌所需蒸汽量的计算 14

4.3 发酵罐灭菌蒸汽消耗 15

4.3.1发酵罐内条件 15

4.3.2 发酵罐灭菌所需蒸汽量的计算 15

4.4 转化罐灭菌蒸汽消耗 16

4.4.1转化罐内条件 16

4.3.2 转化罐升温至转化温度所需蒸汽 16

4.5 一级种子罐灭菌冷却水消耗计算 17

4.6 二级种子罐灭菌冷却水消耗计算 18

4.7 发酵罐灭菌冷却水消耗计算 18

第五章 设备选型 20

5.1转化罐的设备选型 20

5.1.1 转化罐的罐体体积及台数 20

5.1.2 转化罐主要尺寸计算 20

5.2发酵罐的设备选型 21

5.2.1发酵罐的罐体体积及台数 21

5.2.2发酵罐主要尺寸计算 21

5.3二级种子罐的设备选型 22

5.3.1二级种子罐的罐体体积及台数 22

5.3.2二级种子罐主要尺寸计算 22

5.4 一级种子罐 23

5.4.1 一级种子罐的罐体体积及台数 23

5.4.2 一级种子罐主要尺寸计算 23

5.5 空气压缩机的选型 24

5.5.1 发酵罐空气压缩机的排气量计算 24

5.5.2 二级种子罐空气压缩机排气量计算 24

5.5.3 一级种子罐空气压缩机的排气量计算 24

5.5.4 空压机的选型 24

5.6 换热器的选型 25

5.6.1 发酵罐换热器的选型 25

5.7 离心机的选型 26

第六章 工厂布置 27

6.1厂址的选择 27

6.1.1厂址的条件 27

6.2 厂房的设计 27

6.2.1 厂房外部布局 27

6.2.2 厂房内部布局 27

6.2.3 厂房宽度和高度 27

6.3 发酵工段的装置分布 27

6.3.1 发酵罐的分布 27

6.3.2 换热器的布置 27

6.3.3 离心机的布置 27

6.3.4 辅助设备的布置 27

第七章 展望 29

参考文献 30

致谢 32

附录 33

第一章 项目总论

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