论文总字数：22221字

摘 要

L-苏氨酸是我们身体里日常不可缺少的氨基酸之一，在医学、药品和食品等行业上用途很广泛。目前工业上L-苏氨酸的生产方式大致有化学法、水解法和发酵法这三种。其中，发酵法因其低成本、低污染、耗用资源少等诸多优点成为了目前工业化生产L-苏氨酸的主要方式。因此，对L-苏氨酸发酵法工业化生产的研究具有重大现实意义。本文在此基础上对年产500吨L-苏氨酸的微生物发酵法做了详细的研究。

本文重点在于介绍用发酵法生产L-苏氨酸。通过对发酵工艺和影响发酵的多方因素进行详细比较，最终确定年产500吨L-苏氨酸的发酵工艺流程：利用乳糖发酵短杆菌作为发酵起始菌株，从优化L-苏氨酸发酵条件着手，在以葡萄糖、玉米浆、硫氨酸为主原料的培养基中对菌体进行扩大培养，再转入发酵罐中进一步培养；同时完成了发酵流程中的物料、能量和设备选型等一系列计算，并进行了合理的厂房布置和平面设计，顺利完成了发酵工段设计。

关键词：L-苏氨酸 发酵 工艺流程

Design of Fermenting L - threonine with a capacity of 500 tons per year

Abstract

L-threonine is one of the essential amino acids in our body, in the pharmaceutical and food industries are very versatile. At present industrial production of L- threonine is substantially chemical, hydrolysis and fermentation of the three. Among them, microbial fermentation by virtue of low cost, pollution, saving resources and many other advantages become the current industrial production of L-threonine the main way. Therefore, it is of great practical significance to study the industrial production of L-threonine fermentation. In this paper, on the basis of an annual output of 500 tons of L-threonine microbial fermentation method to do a detailed study.

This paper introduces the physicochemical properties and production methods of L-threonine, and introduces the production of L-threonine by fermentation. Through the fermentation process and the impact of multi-factor fermentation of a detailed comparison,the final fermentation process of 500 tons of L-threonine was determined as follows: Breeding of Lactobacillus fermenti Strains as the fermentation starting strain, from the optimized L-threonine fermentation conditions The culture of the cells was carried out in a culture medium containing glucose, corn steep liquor and thionine as the main raw materials, and then transferred to the fermentor for further culture. At the same time to complete the process of materials, energy and equipment selection and a series of calculations, and a reasonable factory site, plant layout and graphic design, the successful completion of the fermentation section design.

Key Words: L-threonine ;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 项目名称 1

1.1.2 本设计的产品标准、生产方法和生产时间 1

1.2 L-苏氨酸产品标准及本工段设计的主要任务 1

1.2.1 L-苏氨酸的国家标准 1

1.2.2 本工段主要任务 2

第二章 L-苏氨酸发酵的工艺比较 3

2.1 发酵工艺的方案比较 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培养基配方 3

2.2.2温度 4

2.2.3 溶氧 4

2.2.4 PH 4

2.2.5 通气量 4

2.2.6 泡沫 4

2.3 总结 5

第三章 L-苏氨酸发酵的工艺流程简述 5

3.1L-苏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 6

第四章 物料衡算 8

4.1 生产能力计算 8

4.1.1物料衡算的意义 8

4.1.2相关参数 8

4.2 葡萄糖转化为苏氨酸的化学方程式 8

4.3 物料衡算 8

第五章 能量衡算 12

5.1发酵过程中蒸汽消耗量的计算 12

5.1.1发酵罐间接加热灭菌过程中蒸汽耗用量 12

5.1.2发酵罐直接进蒸汽的蒸汽用量 12

5.1.3发酵罐实罐灭菌保温过程所需蒸汽量 13

5.1.4发酵罐实罐灭菌过程所需总蒸汽量 13

5.1.5二级种子罐灭菌过程所需蒸汽量 14

5.1.6一级种子罐灭菌过程所需蒸汽量 16

5.1.7种子罐升温灭菌时蒸汽耗用量 18

5.1.8发酵过程消耗的总蒸汽量 18

5.2 发酵所需冷却水用量计算 18

5.2.1发酵罐冷却过程中所需水量计算 18

5.2.2 二级种子罐冷却过程中所需水量计算 19

5.2.3一级种子罐冷却过程中所需水量计算 20

5.2.4种子罐冷却所需总水量计算 21

5.2.5发酵罐恒温（37 °C）培养过程中冷却水的用量 21

5.2.6二级种子罐恒温（37 °C）培养过程中冷却水的用量 22

5.2.7一级种子罐恒温（37 °C）培养过程中冷却水的用量 22

5.2.8发酵过程中所需总的冷却水用量 23

第六章 设备选型 25

6.1 发酵罐的选型 25

6.1.1发酵罐个数的确定 25

6.1.2发酵罐尺寸的设计 26

6.2 二级种子罐的选型 27

6.2.1 二级种子罐的体积和数量 27

6.2.2 二级种子罐尺寸的设计 27

6.3 一级种子罐的选型 27

6.3.1 一级种子罐的体积和数量 28

6.3.2一级种子罐尺寸的设计 28

6.4空气压缩机的选型 28

6.4.1发酵罐空气压缩机的选型 28

6.4.2二级种子罐空气压缩机的选择 29

6.4.3一级种子罐空气压缩机的选择 29

6.5 换热器的选型 30

6.5.1 发酵过程换热器的选型 30

6.5.2 二级种子液发酵过程换热器的选型 31

6.5.3 一级种子液发酵过程换热器的选型 31

第七章 工厂设计和厂址选择 33

7.1厂址的选择 33

7.1.1厂址选择的依据 33

7.2厂房布置 33

7.2.1厂房的平面设计 34

7.2.2厂房宽度和跨度 34

7.2.3厂房高度 34

7.3.1发酵罐的布置 34

7.3.2换热器的布置 34

展 望 36

参考文献 37

致 谢 38

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