间进行了合理的布局。同时�设计过程中�也注意环境 保护�及时有效的处理生产过程中产生的三废问题。 厂址选择丙氨酸的生产首先考虑的是原料的供给问题。本厂厂址拟选在日照 市北经济开发区。此地自然地理条件优越，经济发展迅速，交通便利， 符合丙氨酸厂的选址原则。该园区总规划面积平方公里，园区 内环境优美，气候宜人，水土资源丰富，基础设施完善，鼓励政策优惠， 优质服务到位。发展环境优越五莲县被省政府列入半岛城市群战 略发展区域，日照市提出了建设以潮河为中心的日照市北制造业加工 基地的发展规划。日照市北经济开发区作为五莲融入半岛，接轨 青岛，对接市区的经济发展平台，实现了日照与青岛两大经济区 域的有机对接，已经成为五莲县乃至日照市承接半岛工业转移及产业 辐射的黄金地带优越的地理环境。 厂址应该建在郊区，污染小的地方，距离原料，水，及其产物的运 输都应该方便，快捷，防火，防爆，防毒等等。要求地势平坦，地形 整齐，容易在发生突发事件时人员的撤离，尽量接近原料基地，进厂 后有相应的储备工艺。接近产品销售区域，减少费用，还有能源的供 应和电水力设施也应该应齐全，交通运输必须方便，对周围的环境 没有多大的影响，厂址应该靠近城市的排水系统或有的排水系 统，也应该防止制备出来的抗体收到污染。 工艺设计 生产工艺选择 丙氨酸制备经历了由蛋白水解提取法发酵法到酶法固定 化细胞法或游离整体细胞法的过程。现在工业化生产的方法就 是酶法转化，即通过富有天冬氨酸脱羧酶活力的微生物细胞催化天冬氨酸而得到的其中日本多采用固定化细胞法，而 我国均采用游离整体细胞法。 固定化法与游离整体细胞法生产丙氨酸各有优缺点，就我国 而言，游离整体细胞法的生产成本低于固定化细胞法。故到目 前为止，游离整体细胞仍显示较大的优越性。作者用游离整体细 胞法在杭州大川氨基酸有限公司的装置上的生产也证明这 点见表。 表固定化细胞法与游离细胞法生产丙氨酸的对比 由于丙氨酸具有旋光性，而生物所能利用的只有左旋型恰好酶 法所得的全部为型，因此利用酶法生产丙氨酸是最重要的方法。 酶法的原理是发酵罐上培养假单胞菌，获得高天冬氨酸 脱羧酶酶活以天冬氨酸为底物游离细胞法转化生产丙 氨酸。每升培养液可转化天冬氨酸，最高达，摩尔转化率 反应液产生的丙氨酸浓度达，绝大部分结晶析出。 产品方案 年产丙氨酸吨，可根据市场开发新产品。丙氨酸的 计划产量为年计划年工作日为天，德阿昆合假单胞菌发酵时间小时转化时间三天，实际控制于天，则生产周期 。 工艺流程图 图工艺流程图 具体工艺过程 是将细菌培养基进行灭菌处理，然后送发酵釜内发酵，采用除菌后 的无菌空气从釜低通入进行通气搅，加入德阿昆合假单胞菌发酵个 小时后，加入天门冬微生物的生长和酶的合成。 通风量通风量多少应根据培养基中溶解氧而定。般在发酵初 期，菌体少，相对通风量可以少些，菌体生长旺盛时耗氧多，通风量要 大些，产酶旺盛是需强烈通风。 搅拌对于丙氨酸液体深层发酵，除需要通气外，还需要搅拌，以 利于热交换营养物质与菌体均匀接触，降低细胞周围的代谢产物， 从而有利于酶的生成，同时也可以打破空气气泡，使发酵液形成湍流， 从而提高溶解氧，增加空气利用率。 二转化过程 在发酵小时后即可进行酶转化，转化前加入发酵液量的天冬氨酸。以后每隔定时间检测的变化，当大于时即加 入天冬氨酸进行进步转化，转化时间控制在三天，般三天后丙 氨酸可达到。 三转化液的预处理 在丙氨酸的生产中，反应液产生的丙氨酸浓度达，绝大部分结 晶析出，分离晶体后发酵中仍含有少量丙氨，其成分并不复杂，并不需 要添加助滤剂来降低悬浮液粘度，煮沸杀灭菌体再进行超滤分离，转 化液经泵加压后进入金属膜超滤分离系统，丙氨酸透过膜流进清液储 罐，而菌丝体蛋白质和固体悬浮颗粒等杂质被截留，将他们热交换器 冷却后，送回罐进步浓缩，直至超滤浓缩液呈浆糊状，再用少量的水 清洗，使滤液渣中残余的丙氨酸充分洗涤出来。 四转化液的再处理 提取之前要脱色，首先将发酵液的调至，然后加的活 性碳，在摄氏度的热水中保温分钟。然后用压滤泵压滤，连续 两次后澄清略带微黄色即可。 五发酵液浓缩 首先将滤液或离心分离后的上清液调到，在 的条件下浓缩至原体积的然后将发酵液温度将至室温，在 结晶罐中静止放置小时以上即可进行板框过滤分离到粗丙氨酸晶 体。 六滤液的再处理 得到的粗丙氨酸晶体晶体用少量水洗涤。将滤液和洗涤晶体的液体合并后调节溶液的为后可进步浓缩，又析出大量丙氨酸晶 体，晶体用少量水洗涤后抽滤回收，剩下的结晶母液中含有未转化 的天门冬氨酸，该母液用于下批酶转化反应。 七检测 天门冬氨酸脱羧酶活力的测定 天门冬氨酸脱羧酶活采用检压法测定，即每毫升 发酵液每小时从天门冬氨酸中脱羧可释放的微升数。从培养 了小时的培养液中离心收集菌体，用生理盐水洗涤，经超声波打碎， 分钟，离心，取上清作酶源。主室，的 的天门冬氨酸，的醋酸缓冲液 侧室，上清液于摄氏度平衡分钟，倒入上清 液，测定分钟内释放的微升数。 工艺计算 物料衡算 已知发酵时间为左右，酶转化时间天，考虑到装料实消放 料清洗需要部分时间，因此确定整个发酵周期为天计算，在 天的工作日内，共有个生产周期。为计算方便，可假设每次发 酵有个的发酵罐同时进行发酵。由资料 可确定装料系数为，按每升转化液可转化千克天冬氨酸计， 摩尔转化率提取收率，提取得到丙氨酸。则 年产生吨丙氨酸需总发酵液体积为年总产量转化 液产量摩尔转化率分子量之比提取收率， 则个发酵周期需要发酵液体积为总发酵液体积发 酵周期 由此可进行物料衡算。 ，原料 富马酸 可得个发酵周期需要的原料富马酸量， 发酵液总体积发酵液富马酸配比， 考虑到种子罐的需要按接种量计发酵液总体积种子液 富马酸配比 ， 每次发酵周期需要富马酸用量为， 蛋白胨 可得个发酵周期需要的原料蛋白胨的用量 发酵液总体积发酵液蛋白胨配比， 考虑到种子罐的需，按接种量计种子液总体积种子液蛋白 胨配比 ， 每次发酵周期需要蛋白胨用量 摘要 本设计主要是对年产吨丙氨酸制剂厂进行了设计。本设计 从产品需求地理环境政策环境生产技术等各项条件出发，针对 吨丙氨酸制剂项目的需要，进行了车间平面设计，并对产品 方案生产工艺设备选型物料衡算全厂卫生安全企业组织等 方面进行了研究与设计。最后对本方案进行了技术经济分析，本设计 将本着节约的原则，尽量减少成本，获取最大利润。 关键词，丙氨酸，工厂设计，物料衡算设备选型 引言 丙氨酸，又名а氨基丙酸�为白色无臭结晶性粉末�是种 非必需氨基酸。丙氨酸作为种带有特殊甜味的氨基酸，在医药 食品工业上的应用相当广泛。目前，丙氨酸生产最有效的方法是酶 法转化，即利用培养假单胞菌产生的天冬氨酸脱羧酶将天冬 氨酸简称转化为丙氨酸。丙氨酸是制造维生素合成泛 酸钙和其它有机化合物的原料。添加于食品中具有增加调味效果改 善甜味剂的味感和有机酸的酸味提高含醇饮料的质量防止油类氧 化和改善浸演食品风味等效果。它还可用作生化试剂�用于生物化 学和微生物研究方面。丙氨酸在医药上用途很广�是营养剂补 糖氨基酸营养输液的组成成份之�由该产品所组成的复合氨基 酸注射液氨基酸注射液是治疗肝病的新药�可治疗肝功能不全引起的氨基酸代谢紊乱�促使肝昏迷病人苏醒�并且具 有良好的利尿作用。丙氨酸具有甜味�其甜味为蔗糖的倍� 可用于清凉饮料合成酒和其它食品的调味品�对改良风味有定 的效果�它还可做为化妆品的添加剂。据了解�深圳上海安徽 等地的外贸部门千方百计寻求货源。随着社会消费水平的提高�社 会需求量会越来越大�为此�开发该产品前景非常广阔。 产品需求初步预测 丙氨酸在国外只有日本形成规模化生产�基本上垄断和控制着世 界的产量和价格。国内江苏浙江广东等地制药厂每年用量在 吨左右�全部依赖进口。据年初统计�丙氨酸的世界需求量 约万吨�年缺口量约多吨�随着社会消费水平的提高�社 会需求量还会越来越大。 投资的必要性和经济意义 丙氨酸虽由于价格原因尚未在食品等工业应用，但随着人们对丙 氨酸的认识以及新技术的不断开发，制造成本的进步降低，丙氨 酸在医药食品化工等行业中将被广泛应用。我国丙氨酸产业发展 较晚�年代才开始生产�到世纪末产量也未突破吨� 产品的主要市场也是医药行业�主要用于氨基酸输液。伴随国际市 场丙氨酸的广泛应用�国内的些知名企业也开始引进和自主研发 相结合�在国内首先丙氨酸的生产线。 多年来�全球丙氨酸生产量的左右销往欧洲。最近几年� 随着亚洲�北美等地区对丙氨酸要求的迅速增大�使丙氨酸生产跨入了个崭新的阶段�目前全球丙氨酸以每年超的增长率增 长。因此�该厂建成后将有非常好的发展前途。 经济效益和社会效益 项目完成之后可年产丙氨酸吨�项目年销售收入为万元 �年总成本费用为万元�年利润为万元�项目建成后 投资回收期约为四年。社会效益预测�丙氨酸在国外只有日本形 成规模化生产�基本上垄断和控制着世界的产量和价格。丙氨酸 的世界需求量约过万吨�随着社会消费水平的提高�社会需求量 还会急剧增长�可在多方面为当地创造税收收入�吸纳当地剩余 劳动力�增加当地居民收入进而带动其他行业的发展�使日照的 经济效益增加的