赖氨酸的生产工艺

1TPM赖氨酸分离提取工艺设计

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指导教师：

专业名称：生物工程

完成时间： 2011年11月

目录

目录 (1)

第一章项目总论 (3)

1.1赖氨酸的简介 (3)

1.2赖氨酸的性质 (3)

1.3赖氨酸的作用 (3)

1.4赖氨酸的生产方法 (4)

1.4.1二步发酵法 (4)

1.4.2直接发酵法 (4)

1.5赖氨酸的提取精制 (4)

1.6生物工业下游技术的一般工艺过程 (5)

1.7离子交换原理 (5)

第二章技术方案 (1)

2.1产品方案 (1)

2.2发酵工艺流程示意图 (1)

2.3发酵过程工艺流程 (1)

2.3.1发酵法 (1)

2.3.2发酵液的预处理 (1)

2.3.3赖氨酸的提取 (1)

2.3.4浓缩和结晶 (1)

2.4工艺技术指标及基础数据 (1)

2.4.1主要技术指标如下表： (1)

2.4.2主要原材料质量指标 (2)

2.4.3二级种子培养基 (2)

2.4.4发酵培养基 (2)

2.5赖氨酸发酵车间的物料衡算 (2)

2.6热量衡算 (1)

2.6.1发酵过程中的冷却水耗量计算 (1)

2.6.2发酵过程中的无菌空气耗用量的计算 (1)

第三章发酵车间设备设计与选型 (1)

3.1发酵罐的选型 (1)

3.1.1发酵罐容积和台数的确定 (1)

3.1.2主要尺寸的计算 (1)

3.1.3发酵罐冷却面积的计算 (1)

3.1.4发酵罐搅拌器的设计 (1)

3.2电机的确定 (1)

3.2.1 计算Re m (1)

3.2.2计算不通气时的搅拌轴功率P O (1)

3.2.3计算通风时的轴功率Pg (1)

3.2.4求电机功率P电 (1)

3.3发酵罐设备结构的工艺设计 (1)

3.3.1空气分布器 (1)

3.3.2档板 (1)

3.3.3密封方式 (1)

3.3.4 冷却管布置 (1)

3.3.5发酵罐设备材料的选择 (1)

3.4种子罐的选型 (1)

3.4.1种子罐容积和数量的确定 (1)

3.4.2种子罐主要尺寸确定 (1)

3.4.3种子罐型号确定 (1)

3.5赖氨酸提取的树脂设计 (1)

第四章防污措施 (1)

4.1废水的处理 (1)

4.3废渣的处理 (1)

第五章结语 (1)

参考文献 (1)

第一章项目总论

1.1赖氨酸的简介

赖氨酸，化学结构简式为H2N（CH2）4CH(NH2)COOH。赖氨酸是构成蛋白质的基本单位，是组成人体蛋白质的21种氨基酸之一，氨基酸除了脯氨酸为亚氨基酸外，其他氨基酸均为α氨基酸。

L—赖氨酸是人体必需氨基酸，能促进人体发育、增强免疫功能，并有提高中枢神经组织功能的作用，而又是人体内不能合成的八种氨基酸(色氨酸，苯丙氨酸，赖氨酸，苏氨酸，蛋氨酸，亮氨酸、异亮氨酸及缬氨酸等，这八种氨基酸称营养必需氨基酸)之一缺少时则产生蛋白质代谢障碍和机能障碍。而且在人们的主食大米和面粉蛋白质中赖氨酸含量极少。如缺乏则引起蛋白质代谢障碍及功能障碍，导致生长障碍。由于谷物食品中的赖氨酸含量甚低，且在加工过程中易被破坏而缺乏，故称为第一限制性氨基酸。如在小麦面粉中添加0.2肠的赖氨酸，则可使其蛋白质的营养价值从原来的47帕提高到71.1帕。作为食品强化剂赖氨酸的营养强化作用已受人们的极大重视。目前，国内外氨基酸的工业生产中，除谷氨酸外，产量最大的就数L—赖氨酸。

1.2赖氨酸的性质

白色或近白色自由流动的结晶性粉末。几乎无臭。263～264℃熔化并分解。通常较稳定，高温度下易结块，稍着色。相对湿度60%以下时稳定，60%以上则生成二水合物。与维生素C和维生素K3共存则着色。碱性条件及直接与还原糖存在下加热则分解。易溶于水（40g/100ml,35℃）,水溶液呈中性至微酸性，与磷酸、盐酸、氢氧化钠、离子交换树脂等一起加热，起外消旋作用。

1.3赖氨酸的作用

赖氨酸的作用包括建立肌肉组织，从创伤或受伤恢复，并帮助更有效吸收钙。它还有助于身体产生抗体，酶和激素。有时候，赖氨酸补充剂也用于治疗疱疹病毒爆发。其作用主要包括：(1)调节人体代谢平衡；(2)有助于身体产生抗体；

(3)控制人体生长的重要物质；(4)有效吸收钙，防止骨质流失。

1.4赖氨酸的生产方法

1.4.1二步发酵法

又称前体添加法,50年代初开发的二步发酵法以赖氨酸的前体二氨基庚二酸为原料，借助微生物生产的酶（二氨基庚二酸脱羧酶），使其脱羧后转变为赖氨酸。70年代后，日本采用固定化二氨基庚二酸脱羧酶或含此酶的菌体,使内消旋2，6-二氨基庚二酸脱羧连续生产赖氨酸，改进了这一工艺。尽管这样,该工艺仍较复杂,现已被直接发酵法取代。

1.4.2直接发酵法

一种广泛采用的赖氨酸生产法。常用的原料为甘蔗或甜菜制糖后的废糖蜜、淀粉水解液等廉价糖质原料。此外，醋酸、乙醇等也是可供选用的原料。直接发酵法生产赖氨酸的主要微生物有谷氨酸棒状杆菌、黄色短杆菌、乳糖发酵短杆菌的突变株等3种。70年代以来，由于育种技术的进展，选育出一些具有多重遗传标记的突变株，使工艺日趋成熟，赖氨酸的产量也得到成倍增长。工业生产中最高产酸率已提高到每升发酵液100～120g,提取率达到80～90％左右。

1.5赖氨酸的提取精制

赖氨酸的提取精制主要方法有盐析法、有机溶剂萃取法和离子交换法。通常情况下根据被提取物质的理化和生物学特性选择两种方法结合使用，赖氨酸采用离子交换和有机溶剂萃取的方法。