最新化工过程开发设计

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年产20万吨苯乙烯的初步设计

年产20万吨苯乙烯的初步设计

对于年产20万吨苯乙烯的初步设计,我们首先需要考虑工艺流程和工艺条件。

以下是一个初步的设计方案。

1.原料处理
苯和乙烯是苯乙烯生产的主要原料。

首先,将苯和乙烯送入储罐中进行储存。

然后,通过泵送系统将苯和乙烯送入反应器中。

2.反应器
反应器是制备苯乙烯的关键设备。

在反应器中,苯和乙烯通过热解反应生成苯乙烯。

为了提高反应效率和产量,可以采用催化剂,并调节反应器的工艺条件,如温度、压力和反应时间。

3.分离装置
反应后的混合物需要进行分离,以得到纯净的苯乙烯。

分离装置包括精馏塔和冷凝器。

在精馏塔中,将混合物加热使其分馏,使苯乙烯和其他成分的沸点不同,从而分离它们。

冷凝器用于将蒸汽冷却成液体,得到纯净的苯乙烯。

4.储存与运输
得到的苯乙烯将被储存在专门的储存罐中,并通过管道运输到需要的地方。

在这个初步设计方案中,需要考虑以下几个关键问题:
1.反应器的选择和设计,包括反应器的类型、尺寸和催化剂的选择。

2.分离装置的设计,包括精馏塔和冷凝器的尺寸和操作条件。

3.安全措施,包括防止反应过程中发生事故的措施以及储存和运输过程中的安全措施。

4.能源消耗和环保考虑,包括对能源的利用效率的优化和对废物处理的考虑。

总结起来,年产20万吨苯乙烯的初步设计方案涉及到原料处理、反应器、分离装置、储存与运输等多个方面。

在设计过程中需要综合考虑工艺流程和工艺条件,并注重安全措施和环保考虑。

化工过程开发与设计

化工过程开发与设计

化工过程开发与设计化工过程开发是从一个化学新产品、新工艺概念的形成,通过实验室研究、中试放大、工艺设计、技术经济评价等环节,直至付诸工业化的全部过程。

1. 化工过程开发概论科学:关于自然、社会和思维的知识体系。

技术:根据自然科学原理和生产实践经验发展成的各种工艺操作方法和技能。

研究:钻研、反复探索开发:开拓、发展、扩张的意思方法:是解决问题的手段、途径等1.1 收集材料方法(1)观察、测量(2)情报调研(3)实验、试验(4)模拟1.1.2 搜集事实材料的方法1、观察法2、测量法3、实验法4、模拟法1.1.3 思维加工方法整理事实材料建立系统理论随即搜索性思维数学处理化学工艺:凡是运用化学方法改变物质组成、结构,合成新物质的生产过程和技术。

化学工业:运用化学工艺生产化学品的产业部门。

化学工程:研究化学工业生产过程中的共同规律,解决规模放大,设计和生产操作的科学。

化工过程研究与开发:从一个有关新产品、新技术或新工艺的概念的形成,到科研、设计、建设工厂,从实验室研究过渡到第一套工业规模生产装置,付诸实施的全部过程。

化工过程研究与开发的目的:①产品开发②工艺过程开发③工艺改进④应用开发化工过程开发的基本内容:根据基础理论研究的成果和有关工程资料,按照科学的方法,寻求技术可靠、经济合理的途径来制备该化学品,然后进行扩大试验,评价过程的可行性,设计工业装置,实现工业化。

1.3.1 实验室研究与工业生产的不①原料来源的影响②杂质的积累③传递规律变化1.3.2 化工过程开发的特点(1)原料、生产方法和产品的多样性和化工开发的多方案性(2)化工过程开发要十分重视能量和资源的充分利用(3)环境保护和过程安全是化工过程开发中必须重视的问题(4)在化工过程开发中技术经济观点十分重要1.3.3 放大是化工过程开发的核心1.4 化工过程开发的基本方法1.4.1 实验研究方法1.4.2 数学模型方法数学模型方法放大是过程开发研究中的一个重要方向。

化工开发设计

化工开发设计

化工开发设计化工开发设计是一项综合性较强的工作,需要结合多种因素进行考虑与处理。

该工作的主要目的是研究并设计出化工产品或化工过程的最佳方案,以满足客户的需求,并具有可持续性。

下面将介绍该工作的流程和关键点。

一、需求分析在开始化工开发设计前,第一步就是进行必要的需求分析。

这包括了解客户的要求、产品或过程的特性、市场需求以及现阶段的技术发展趋势等。

需求分析的主要目的是为了确保整个设计工作符合客户的要求和行业规范,并具有良好的可行性。

二、方案选定在进行需求分析后,设计团队需要选择最佳方案。

方案选定的主要目的是为了根据需求分析结果确定最佳的产品或过程设计方案。

在方案选定中,需要考虑技术先进性、经济效益、安全性、环保效益等方面。

只有选择了符合客户要求的最佳方案,才能进行后续的化工开发设计工作。

三、实验设计在方案选定后,设计团队需要进行实验设计。

实验设计是化工开发设计的关键步骤之一。

在实验设计中,需要设计并进行实验验证,以确定产品或过程的关键参数和操作条件。

四、工艺设计工艺设计是化工开发设计中非常关键的环节。

在工艺设计中,需要对所选方案进行可行性研究和全面评价。

工艺设计中需要考虑的因素包括原料选择、物质平衡和能量平衡、反应动力学、工艺流程和工艺方案选择、设备选型、设备布局和工艺流程优化等环节。

五、安全设计化工开发设计中的安全设计非常重要。

安全设计主要目的是在工艺设计的过程当中,针对风险进行分析和评估,并排除或减少潜在的风险隐患。

安全设计需要严格按照国家法律法规和行业标准进行,确保产品或过程的安全性、稳定性以及连续性。

六、环保设计环保设计是化工开发设计中不可或缺的环节。

环保设计需要确保产品或过程在生产、使用和废弃后都能够对环境造成最小的负面影响。

环保设计需要考虑的因素包括清洁生产、废弃物的处理和运输、再生利用和能源的合理利用等。

七、经济评估在完成上述设计时,还需要进行经济评估。

经济评估的主要目的是确定该产品或过程的生产成本和市场竞争力。

化工过程开发与设计课件

化工过程开发与设计课件
实验室研究和工业生产之间,处理的物料量差异,操作时间 差异,原料纯度差异,传热传质差异,反应仪器差异,设备腐蚀的 差异,技术经济的差异促使实验室的研究成果不能直接运用到实际 生产当中,需要在实验室研究成果的基础上,采用不同形式的研究 方法和手段考察实验室条件下未能获得的各种技术经济信息,同时 论证该研究结果放大的可行性。经过科学论证确认其工艺技术路线 在技术上的可靠性,在经济上的合理性,并能提供设计生产装置的 准确数据,去建立生产装置。
在化工开发中,技术的可行与否是化工开发成 功的基石。技术可行性主要体现在两个方面:
先进性
科学技术的发展日新月异,因此必须了解过程 开发中技术是否先进。同时,还要充分认识到,因 为技术进步和产品更新换代加快,可能随时面临开 发的新产品提前衰老而退出市场的问题。
可靠性
(1)工艺是否合理。只有采用合理的工艺路线和 条件,才能最大程度地实现原料利用率高,建设费 用低、生产成本低,污染环境少的生产目标。
收集的资料一般要对他的时效性,地域性作必要预测,对资料 进行校核可提高所收集信息的可靠性。对收集资料进行甄别、分类 整理可便于查阅和
又称预设计,是根据实验室取得的研究成果,并结合收集的各 种技术经济信息,对被开发过程的工业化方案提出一个初步设想。 目的在于检验实验室研究成果并对以后开发步骤的研究或设计工作 提供指导。
概念设计的主要内容有工艺技术路线和工艺方法的说明;工 艺流程简图;简单的物料衡算和能量衡算;初步确定原材料和能耗 指标;主要设备型式;预计的三废排放量及毒害程度;初步估计投 资的生产成本以及小试存在的问题和对模型试验或中试提出建议或 设计等。
化工过程开发与设计
4.技术经济评价
目的是对被开发项目的工艺技术方案进行 科学论证,以便为该方案的实施决策。技术经 济评价工作一直贯穿整个开发工作的始终。

化工过程开发3固定床反应器的设计

化工过程开发3固定床反应器的设计

化工过程开发3固定床反应器的设计固定床反应器是一种广泛应用于化工过程中的反应设备。

它主要用于催化反应,其中床层通常由固定的催化剂颗粒组成。

本文将探讨化工过程开发中固定床反应器的设计。

固定床反应器的设计主要涉及以下几个方面:床层形状和尺寸、催化剂选择、床层温度控制、床层压降控制以及反应器的运行和维护。

首先,床层形状和尺寸的选择非常重要。

床层的形状可以是圆柱形、长方形等,根据不同的反应系统和操作条件选择合适的形状。

床层的尺寸需要根据反应物料的物理性质、反应速率等因素综合考虑。

如果床层尺寸过小,会增加反应物料在床层中的流动阻力,导致催化剂效果降低;如果床层尺寸过大,会增加反应器的体积和成本。

其次,催化剂选择是固定床反应器设计中的关键因素之一、催化剂的选择应根据反应的特性和要求进行,例如选择具有高活性和选择性的催化剂,同时考虑催化剂的稳定性和寿命。

此外,催化剂的粒径和形状也需要根据床层形状和流体动力学要求来选择,以保证催化剂的颗粒间距合适,流体能够均匀地通过床层。

床层温度控制是固定床反应器设计中一个重要的方面。

反应器的温度对反应速率和产物选择性都有很大影响。

因此,需要对反应器进行良好的温度控制。

常见的温度控制方法包括在反应器中使用换热器或加热器来控制床层的温度,同时结合温度传感器和控制系统对温度进行实时监测和调节。

床层压降控制也是固定床反应器设计中的一个关键问题。

床层压降是指反应物料通过床层时所产生的阻力和压力损失。

过高的床层压降会影响反应器的运行效果和经济效益。

因此,需要通过合理的床层设计和压降控制手段来降低床层压降,例如选择合适的床层颗粒尺寸和形状、优化床层结构等。

最后,反应器的运行和维护也是固定床反应器设计中需要考虑的因素。

在反应器运行期间,需要定期检查床层的催化剂活性和物理状态,并根据需要进行催化剂的再生或更换。

此外,反应器还需要定期清洗和维护,以保证其正常运行和延长其使用寿命。

综上所述,固定床反应器的设计需要综合考虑床层形状和尺寸、催化剂选择、床层温度控制、床层压降控制以及反应器的运行和维护等方面。

化工过程开发与设计

化工过程开发与设计

④预测市场需求的变化,市场需求对市场产生的影响不可忽视, 市场需求量因某种原因有时直线上升,供不应求;有时直线下降, 供过于求;有时这种产品风格受欢迎;有时另一种风格受欢迎
⑤预测市场占有率,市场商品流通是各个企业分工协作,共同实现的,任 何一个企业都不可能适应市场所有的需求,而只能在市场销售中占有一定 份额。预测市场占有率要研究本行业、本企业历史上的市场占有率和同行 业现实经营情况、竞争能力、自己的优势,从而改善经营管理,做出正确 的经营决策
§ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ.2 市场预测的类型
(1)按预测的时间跨度分类 ①短期預測,以旬,周为时间单位,预计一个季度的需求量。 ②近期預測,以月为时间单位预测出年度的市场需求量。 ③中期預測,指3-5年的预测,一般是对经济,技术,政治,社会等影 响市场发展长期起作用的因素。 ④長期預測,一般是5年以上的预测,是为制定经济发展的长期规划 (如10年规划)预测市场发展趋势,为综合平衡,统筹安排长期的产供销 比例关系提供依据
(2)按预测的空间范围分类
①按地理空间范围分类,有国内市场、国际市场。 ②按经济活动的范围分类,有宏观的市场预测,有微观的市场预 测。
A、宏观的市场预测:指对市场发展的总趋势进行的综合性的
预测 B、微观的市场预测:指对单个企业的产品销售或单个商品的 社会总需求预测等。
(1)按预测的性质分类 ①定期预测,即凭借知识、经验和判断能力对市场的未来变化 趋势做出性质和程度的预测。 定性预测是预测分析的基础,因为对任何一个事物进行预测时,都 要预先有个整体概念,如某一化工产品是需要还是不需要,需求量 比较大还是比较小等。这事方向性的预测,只有经过这一过程才有 可能进一步进行定量分析,即转入定量预测阶段。 ②定量预测:是以过去积累的统计资料为基础,运用数学方法 进行分析运算后,对市场的未来变化趋势做出数量预算。 ③综合分析:由预测者具有的丰富专业知识、预测知识以及相 关方面的知识,对事物的发展做出最后预测,这是预测工作的最后 一步,也是最关键的一步。

化工工艺流程设计

化工工艺流程设计

化工工艺流程设计1. 原料准备:在这一步骤中,首先需要准备好所有需要用到的原料,包括主要原料、辅助原料、溶剂等。

确保原料的质量符合要求,并且按照需要的比例进行配制。

2. 反应处理:将准备好的原料按照一定的配方加入反应釜中进行反应处理。

在这个过程中可能需要控制温度、压力、反应时间等参数,以确保反应能够顺利进行并且产生预期的产物。

3. 分离提纯:在反应完成后,需要对产物进行分离提纯。

这可能包括一系列的分离步骤,比如萃取、结晶、蒸馏等,以去除杂质并获得高纯度的产物。

4. 产品制备:最后,根据需要对提纯后的产物进行后续处理,比如干燥、粉碎、压片等,以得到最终的产品。

在化工工艺流程设计中,需要考虑到原料的质量、反应条件的控制、产品的纯度和产量等因素,以确保整个流程能够高效、稳定地进行,并且得到符合要求的最终产品。

同时,也需要考虑到安全环保等方面的要求,以确保化工生产过程安全、环保。

化工工艺流程设计在实际应用中具有重要的意义,它直接影响到产品的质量、产量和生产成本。

因此,在进行化工工艺流程设计时,需要综合考虑原料特性、反应条件、分离提纯技术和产品制备工艺等方面的因素。

首先,在原料准备阶段,需要对原料进行严格的检验和评估,确保其质量符合生产要求。

对于液体原料,可以通过密度、粘度、PH值等指标进行检测;对于固体原料,则需要进行颗粒度、含杂率、水分含量等方面的检测。

此外,化学成分分析也是必不可少的,因为原料的组分和纯度直接影响到反应过程和产品质量。

在反应处理阶段,需要根据反应的特性选择合适的反应设备和工艺条件。

例如,在液相反应中,需要采用搅拌反应釜或反应槽;在气相反应中,则需要考虑气体输入输出、温度控制等因素。

此外,还需要考虑反应物的投料方式、反应温度、压力、反应时间等参数的控制,以确保反应能够高效进行并且产生高纯度的产物。

分离提纯是化工生产中非常关键的一环。

对于不同性质的产物,可能需要采用不同的分离技术,比如萃取、结晶、蒸馏、凝固等。

化工生产过程流程设计及模拟具体化工产品

化工生产过程流程设计及模拟具体化工产品

化工生产过程流程设计及模拟具体化工产品首先,化工生产过程的流程设计需要考虑以下几个方面:原料准备、反应设备、反应条件、分离与纯化,以及废弃物处理。

原料准备是化工生产过程的第一步。

在流程设计中,需要确定所需原料及其质量和数量,并制定相应的原料采购和储存方案。

同时,还要考虑原料的质量检测方法和检测标准,以确保原料的纯度和可靠性。

反应设备是化工生产过程中的核心设备,其选择和设计对产品的质量和产量具有重要影响。

在流程设计中,需要考虑反应设备的类型、尺寸和材料,并确定反应设备的操作条件和控制策略。

同时,还需要设计反应设备的进料和排放系统,以确保原料和产物的安全和高效转移。

反应条件是化工生产过程中的重要参数,对产品的性质和产率有重要影响。

在流程设计中,需要确定适宜的反应温度、压力和时间,并制定相应的加热、冷却和搅拌策略。

此外,还需要考虑反应过程中的其他条件,如pH值、氧气含量和催化剂的使用。

分离与纯化是化工生产过程中的关键环节,其目的是将反应产物与未反应原料和副产物进行分离和纯化。

在流程设计中,需要选择合适的分离设备和操作条件,并优化分离操作的参数和方法。

同时,还需要设计相应的废液处理系统,以确保废液的安全排放和环境保护。

废弃物处理是化工生产过程中的最后一个环节,其目的是将产生的废弃物和废水进行安全处理和处置。

在流程设计中,需要考虑废弃物的种类和性质,并制定相应的处理和处置方案。

同时,还需要设计废水处理系统,以确保废水的合规排放和资源回收利用。

除了上述方面,化工生产过程的流程设计中还需要考虑其他因素,如安全性、可持续性和经济性等。

为了确保流程的可行性和优化性,可以借助现代化学工程软件进行流程模拟和优化。

通过建立数学模型和进行仿真计算,可以评估不同设计方案的技术、经济和环境绩效,并作出合理的决策。

综上所述,化工生产过程的流程设计及模拟涉及多个方面和环节,需要综合考虑多个因素。

通过合理设计和模拟,可以实现化工生产过程的高效、安全和可持续发展。

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化工过程开发设计一、项目名称3万吨/年聚乳酸二、项目简介聚乳酸(PLA)是以有机乳酸为原料生产的新型聚酯材料,性能胜于现有塑料聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等材料。

被产业界定为新世纪最有发展前途的新型包装材料,是环保包装材料的一颗明星,在未来将有望代替聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等材料用于塑料制品,广泛应用于生物医学材料领域,应用前景十分广阔。

三、市场分析及预测整体上看,我国可降解塑料产业现状更是复杂多样,存在着多方面的机遇与挑战。

我国生物材料产业取得长足发展。

医疗器械的总产值已从2004年的5512亿美元上升到2006年的7023亿美元,增长率高达28%,所占世界市场份额已增长至34.3%;进口额从2002年的1908亿美元增长至从2458亿美元增长至6871亿美元,增长了17954%,2006年实现顺差3190亿元美元。

一些高技术中端产品,如人工髋关节、血管支架等对外出口。

与此同时生物材料和植入器械的管理已逐步规范化、国际化。

生物医学材料是用于诊断、治疗、修复或替换人体组织或器官,或增进其功能的一类高科技新材料,其管理属医疗器械范畴。

它的作用药物不可替代,与药物一样是保障人类健康的必需品。

受巨大的临床需求拉动,加之生物医学材料科学与工程的迅速发展为其奠定了基础,一个高科技生物医学材料及其终端产品(介入、骨科产品,外科器械,注射器和导管等一次性耗材等)的产业已经形成。

随着人口老龄化、中青年创伤的增加及发展, 其需求也将持续增加。

国家的大力支持使我国生物医学材料科学与工程得到高速发展, 开始跨入国际先进水平。

特别是经过近十多年的努力,我国生物材料科学与工程的研究已从较为分散和重复发展成为相对集中于21世纪生物材料科学与工程发展的方向和前沿。

全球生物塑料应用市场潜力巨大,在美国召开的塑料工程师学会年会指出,全球生物塑料生产将从2007年的2624万t 提高到2011年的9988万t,显示出可再生资源生产聚合物的技术进步,推动了全球生物塑料生产持续升温。

但是,截至目前,全球消费的生物塑料仍仅占全部231亿t塑料的07%,应用市场空间潜力较大。

据悉,日本政府近期已确定目标,到2020年将使日本消费的所有塑料的20%来自可再生资源;德国已禁止将含有大于5%有机物含量的固体废弃物掩埋地下,这将对德国2012年生物塑料的推行产生很大影响;按照2002年实施的农场安全和农业投资法,美国要求每一个联邦机构都必须制定使用生物基塑料的计划。

聚乳酸酯的研究最早始于20世纪30年代。

到50年代,美国杜邦公司制得了高分子量的聚乳酸酯。

90年代后期,美国卡吉尔(Cargill)公司和道化学(Dow Chemical)公司在聚乳酸开发方面作出了突出的贡献,目前已建成一套14万吨/年装置,成为世界上唯一实现大规模工业化的厂家。

国内聚乳酸研究已开始起步,并在海正等公司建成了500吨中试装置,产品以制成各种终端产品出现在国内展会上,近两年,持续走高的原油价格和日益严重的“白色污染”已促使国家有关部门对聚乳酸等生态塑料的重视,国家将将工业生物技术列入“十一五”计划,力促2011年使用生物材料替代10%-15%的原油消耗,因此我国的生态塑料产业将加快发展步伐。

四、投资概算考虑生产成本的原因,目前聚乳酸完全代替普通的塑料包装材料上有一定的困难,本项目的生产规模初步定为3万吨/年。

初步分析,建设3万吨聚乳酸生产装置需建设投资2.8亿元,总投资为3.5亿元。

项目建成后可实现年销售收入3.9亿元,年均利税和利润分别为9000万元和6000万元,投资利税率和利润率分别为25.7%和17.1%,投资回收期7.8年(含建设期2年)。

五、生产工艺PLA的原料是乳酸(2-羟基丙酸),是一种有机酸,可由化学途径或生物途径生产。

乳酸分子中有一个不对称碳原子,具有旋光性,因此有两种旋光异构体,命名为L、S或(+)乳酸(左旋的),以及D、R或(—)乳酸(右旋的)。

化学合成法只能制备L-乳酸和D-乳酸的混合物或外消旋乳酸,记作DL-乳酸。

微生物发酵法可以制备光学纯L-乳酸或D-乳酸。

由于L-乳酸较D-乳酸能完全被人体吸收,无任何毒副作用,并且以再生资源为原料,所以在这里我们用玉米,马铃薯为原料发酵制取L-乳酸。

①乳酸的制取14.2.1乳酸的生产过程14.2.1.2发酵发酵方法制备商业级乳酸,必须有四个主要的过程。

这些过程及其目的列于表14.2。

14.2.2.1微生物生产L-乳酸,所以我们采用国内外通用的米根霉NAF-032。

(1)制备米根霉孢子;(2)将米根霉孢子制备成米根霉孢子乳悬液;(3)将米根霉孢子乳悬液固定到固定化载体上得到固定化米根霉种子;(4)将固定化米根霉种子接种到发酵培养基中进行固定化发酵。

本方法培育出了高产的米根霉菌株并将其固定到棉布载体上得到固定化米根霉种子,通过所摸索的最适宜的发酵条件进行固定化发酵,马铃薯淀粉转化率高,发酵产物的生物量高,L-乳酸收率高,本方法除具有L-乳酸收率高等优点外,还具有成本低廉、步骤简捷、容易掌控等优点。

14.2.2.2糖源由于地理位置的不同,糖的来源也有很多,我们选用玉米、马铃薯作为糖源。

14.2.2.3培养基、发酵条件、发酵时间的确定一、培养基的优化(1)葡萄糖质量浓度对L-乳酸产量的影响选择不同的葡萄糖质量浓度进行发酵,分别在基础培养基中添加100,120,140. 160. 180 g/L葡萄糖,观察其对米根霉L一乳酸产量的影响,结果见图I由图l可知:当葡萄糖质量浓度提高时,产酸量随碳源质量的增加而升高当葡萄糖质量浓度为140 g/L时,转化率最高,原料利用充分,但产酸量偏低;当葡萄糖质量浓度为160 g/L为时,产酸量最高,但转化率有所下降;当葡萄糖的质量浓度上升到180 g/L时,产酸量及转化率都下降了,即其抑制丁酸的产生综合考虑,试验选用160g/L的葡萄糖。

(2)氮源种类对L-乳酸产量的影响以发酵培养基为基础,根据一定的碳氮比添加不同种类氮源,分别为氯化铵1.6g/L、硫酸铵2.0g/L、尿素0. 9g/L、蛋白胨2.8 g/L.进行发酵,研究其对米根霉NAF -032产L-乳酸的影响,结果见图2由图2可知,米根霉既可利用有机氮源又可利用无机氮源产L-乳酸,但针对各种氮源的利用率有所不同,比较发酵结束后产酸量和转化率可知,氯化铵作为氮源氯源优于其它的几种氮源,更有利于晰根霉的生长和产酸。

因此,试验最终选用氰化铵作为培养基中的氮源(3)氯化铵质量浓度对L乳酸产量的影响以发酵培养基为基础,根据上述结论将葡萄糖质量浓度调整为160 g/L,分别添加0.0、1.0、2.0、 3.0、4.0 g/L的氯化铵,进行发酵,观察氯化镀质最浓度对L-乳酸产量的影响,结果见图3:由图3可知,当氯化铵质量浓度为2.0 g/L时,产酸量和转化率均最高,因此确定培养基中氯化铵的最适质量浓度为2.0g/L氮源质量浓度对菌体生长z影响明显,不添加氮源或氮源质量浓度低于2.0g/L时,、菌体生长缓慢,从而影响产酸量;当添加量高于2.0 g/L时,则菌体生长旺盛,耗糖多而产酸少,转化率有所下降。

二、发酵培养条件的确定(1)碳酸钙添加量对L-乳酸产量的影响微生物生存环境中的pH值对微生物的活动影响很大,主要作用在于引起细胞膜电荷的变化,从而影响了微生物对营养物质的吸收;影响代谢过程中酶的活性;改变生长环境中营养物质的可给性以及有害物质的毒性菌体在合适的pH值下可获得最佳培养效果,而米根霉在生长过程中会产生一部分乳酸而使培养基pH值下降,选择碳酸钙作为pH值调节剂,由于在前述实验中产酸最高达到112.3 g/L,而碳酸钙和乳酸反应的物质的量之比为1:2,为达到好的调节效果,故碳酸钙最低添加量定为50 g/L.分别选择50,60,70,80,90 g/L等不同质量浓度添加碳酸钙,观察其对L-乳酸产量的影响,结果如图4所如图4所示,碳酸钙添加量在80g/L时就能醇很好的调节pH值,增大添加量并不能有效的提高乳酸产量,因此选择80 g/L的碳酸钙添加量较为合适。

(2)不同通风量对生产L-乳酸的影响采用基础发酵培养基,分别在250 mL三角瓶中分装30,40,50.6,70 mL培养基,旋转式摇床发酵培养,测定产酸量和转化率,结果如图5所示:由图5可知,在一定范围内,培养基装液量提高时,产酸量也随之升高,故在本试验中选择250 mL三角瓶装70 mL培养基的装液量。

三、正交试验设计确定最佳发酵培养基和培养条件以上研究了各种培养基组分和培养条件单因素对米根霉NRRL一395产L-乳酸的影响。

但是,单因素试验不能很好地反映出各组份及条件间的相互作用关系因此本试验运用正交试验设计原理,来进一步确定发酵最佳培养基和培养条件选用七因素二水平正交表头设计试验,确定各因素对产L-乳酸的综合影响。

根据前面的各组试验结果确定各因素所选水平,设计表头如表l所示,正交试验结果见表2、表3,方差分析见表4、表5。

以产酸量和转化率分别作检验指标作正交检验,结果如表2、表3所示分别作方差分析,查F值分布表可得 , 则在这两项指标下的显著性因素分别为表4、表5中※号所示各项。

两指标下的正交试验结果并不完全吻合,而生产中应综合考虑产酸量和转化率的影响。

因此,对产酸量取权重为)2(78L54.5)3,1(90.0=F53.8)2,1(90.0=F0.6,转化率取权重为0.4.对两指标下的平方和进行模糊转换,得到一组新的平方和,作方差分析可得表6。

表1 正交因素设计表表2 正交试验结果表1表3 正交试验结果表2)2(78L )2(78L )2(78L表4 方差分析1表5 方差分析2表6方差分析3)2(78L )2(78L )2(78L由表6可知,综台考虑产酸量和转化率的影响,具有显著性的因素为A(葡萄糖)、B (氯化铵)和D(碳酸钙)各因素对发酵的影响由大到小为:D>B>AXB>E>C ,结合两指标下正变试验结果,可得到最佳培养基和培养条件为(g/L):葡萄糖160g/L .氯化铵2 g/L , 0.3 g/L, 0.25 g/L, 0.08 g/L 最佳培养条件: 34℃,摇床转速200 r/min ,250 mL 三角瓶装培养液 50 mL ,一次性添加,80g/L 用于调节PH 值。

四、优化培养基和培养条件的验证通过以上的系列试验确定了最优培养基和培养条件,但这一结果还需要进一步的试验来进行验证,本试验采取了正交试验最终确定的最优培养基和培养条件对其进行验证,结果如图6所示:由图l 可知,以所确定的最优培养基和培养条件作验证试验,可得到与正交试验设计结果吻合的较高的产酸量和转化率,说明所确定的最优培养基和培养条件较为合适。

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