苏氨酸生产工艺原理-刘松20110529

1、讲解人：刘松日 期：2011-5-292011-5-29 苏氨酸生产工艺目录苏氨酸基础知识 苏氨酸生产工艺苏氨酸生产概况苏氨酸概况苏氨酸概况 一一 国内外苏氨酸生产厂家国内外苏氨酸生产厂家 国外：日本的味之素，德国的德固赛，韩国希杰等。国外：日本的味之素，德国的德固赛，韩国希杰等。 国内：梅花生物，广东星湖，浙江国光，山东恩贝，宁夏国内：梅花生物，广东星湖，浙江国光，山东恩贝，宁夏伊品等。伊品等。 二二 市场规模与发展前景市场规模与发展前景 目前生产的目前生产的L-苏氨酸大部分用于饲料行业苏氨酸大部分用于饲料行业 （1）2003年全球产量年全球产量5万吨，到万吨，到2010年全球产量增至年全球

2、产量增至21万吨，年均复合增长率为万吨，年均复合增长率为22.75% （2）国内苏氨酸产量）国内苏氨酸产量2004年为年为5000吨，到吨，到2010年全国年全国产量达到产量达到9.6万吨，年均复合增长率为万吨，年均复合增长率为64%。我公司苏氨酸的生产概况我公司苏氨酸的生产概况 1、 通辽梅花生物科技有限公司目前共建设通辽梅花生物科技有限公司目前共建设3个个苏氨酸生产车间，分别为西区的苏氨酸一车间，苏氨酸生产车间，分别为西区的苏氨酸一车间，苏氨酸二车间，以及东区的苏氨酸三车间。苏氨酸二车间，以及东区的苏氨酸三车间。 2、公司计划、公司计划 年产苏氨酸年产苏氨酸6万吨，其中苏氨酸一车万吨，其中

3、苏氨酸一车间和苏氨酸二车间为年产间和苏氨酸二车间为年产1.5万吨，苏氨酸三车间万吨，苏氨酸三车间为年产为年产3万吨。万吨。苏氨酸基础知识苏氨酸基础知识苏氨酸（包装成品）苏氨酸（包装成品）L-L-苏氨酸化学结构及理化性质苏氨酸化学结构及理化性质苏氨酸基础知识苏氨酸基础知识 1、目前我公司用来生产苏氨酸的菌种为大肠杆目前我公司用来生产苏氨酸的菌种为大肠杆菌基因工程菌，属于好氧异养型的菌种。其生长菌基因工程菌，属于好氧异养型的菌种。其生长特点是生长繁殖快，代谢能力强，能够积累大量特点是生长繁殖快，代谢能力强，能够积累大量所需的代谢产物。所需的代谢产物。 2、初级的苏氨酸菌种经过二级种子罐的扩大培、初

4、级的苏氨酸菌种经过二级种子罐的扩大培养后植入到发酵罐中进行发酵培养，再利用物理养后植入到发酵罐中进行发酵培养，再利用物理分离的方式得到湿的苏氨酸，最后经闪蒸烘干生分离的方式得到湿的苏氨酸，最后经闪蒸烘干生产出成品产出成品L-苏氨酸。苏氨酸。苏氨酸总工艺路线苏氨酸总工艺路线冷冷凝凝水水浸浸泡泡液液水处理中心水处理中心胚胚 芽芽纤纤 维维蛋蛋 白白玉玉 米米淀淀粉粉乳乳葡葡萄萄糖糖苏苏氨氨酸酸苏苏氨氨酸酸发发酵酵菌菌体体蛋蛋白白尾尾 液液洗洗 布布 水水沉沉淀淀水水有有机机肥肥苏苏氨氨酸酸提提取取冷凝水冷凝水苏氨酸的生产工艺苏氨酸的生产工艺 目前国内大多采用的是周期性发酵，发酵的周期目前国内大多采

5、用的是周期性发酵，发酵的周期在在3640小时。小时。 我公司生产的苏氨酸是由发酵和提取两道工序共同完成的。我公司生产的苏氨酸是由发酵和提取两道工序共同完成的。 1 发酵工段是提供给菌种生长所需要的营养物质，利用菌发酵工段是提供给菌种生长所需要的营养物质，利用菌种的自身新陈代谢的作用，得到苏氨酸发酵液的过程。由种的自身新陈代谢的作用，得到苏氨酸发酵液的过程。由连消，二级，发酵罐三个主要岗位组成。连消，二级，发酵罐三个主要岗位组成。 2 提取工段是将发酵工段生产出来的发酵液经过物理分离提取工段是将发酵工段生产出来的发酵液经过物理分离的方式得到成品苏氨酸的过程。主要由膜过滤，蒸发，分的方式得到成品苏

6、氨酸的过程。主要由膜过滤，蒸发，分离，烘干，包装五个岗位组成。离，烘干，包装五个岗位组成。苏氨酸发酵工艺苏氨酸发酵工艺发酵罐发酵罐二级罐二级罐 液氨储罐液氨储罐 风系统风系统流加糖罐流加糖罐消泡剂储罐泡剂储罐维持罐维持罐 喷射器喷射器 配料池配料池原辅料原辅料 四效四效 储糖罐储糖罐 灭菌罐灭菌罐 消泡剂消泡剂 维持罐维持罐喷射器喷射器 配料池配料池原辅料原辅料 低糖低糖 尾气罐尾气罐苏氨酸发酵工艺苏氨酸发酵工艺 二二 岗位职责岗位职责 1 连消岗位连消岗位 为菌种提供生长代谢所需要的营养物质，以及对营养物质为菌种提供生长代谢所需要的营养物质，以及对营养物质进行消毒灭菌，保证菌种在无菌环境下正

7、常生长。进行消毒灭菌，保证菌种在无菌环境下正常生长。 2 二级岗位二级岗位 将初级菌种进行扩大培养，使其达到发酵所需菌种生长量将初级菌种进行扩大培养，使其达到发酵所需菌种生长量的过程。的过程。 3 发酵岗位发酵岗位 满足菌种的繁殖生长，利用自身新陈代谢积累大量苏氨酸满足菌种的繁殖生长，利用自身新陈代谢积累大量苏氨酸代谢产物的过程。代谢产物的过程。苏氨酸发酵工艺苏氨酸发酵工艺湿热灭菌：湿热灭菌：当温度超过最高限度时，微生物细胞中的原生质胶体和酶起当温度超过最高限度时，微生物细胞中的原生质胶体和酶起了不可逆的凝固变性，使微生物在很短时间内死亡，加热灭菌即是根据了不可逆的凝固变性，使微生物在很短时间

8、内死亡，加热灭菌即是根据微生物这一特性而进行的。微生物这一特性而进行的。喷射器：可使料液和蒸汽迅速接触，充分混合，加热是在瞬时内完成喷射器：可使料液和蒸汽迅速接触，充分混合，加热是在瞬时内完成的。温度：的。温度：123123维持罐：使加热后的培养基在维持罐中保温一段时间，以达灭菌目的。维持罐：使加热后的培养基在维持罐中保温一段时间，以达灭菌目的。维持维持8-10min8-10min。四效蒸发器：借加热作用使部分水汽化，达到生产所需要的糖液浓度。四效蒸发器：借加热作用使部分水汽化，达到生产所需要的糖液浓度。苏氨酸发酵工艺苏氨酸发酵工艺苏氨酸发酵工艺苏氨酸发酵工艺 二二 级级 二级种子的扩大培养是

9、为二级种子的扩大培养是为了保证发酵所需的足够的了保证发酵所需的足够的菌体数量。菌体数量。菌体的生长四阶段，即适菌体的生长四阶段，即适应期、对数生长期、稳定应期、对数生长期、稳定和衰亡期。和衰亡期。苏氨酸二级种子质量标准：苏氨酸二级种子质量标准： OD:0.3OD:0.3、Rg2.0/1.0Rg2.0/1.0。二级控制条件：二级控制条件：温度：温度： 3737、pH:7.1pH:7.1、通风比通风比1 1：0.4v/v.min0.4v/v.min、接种量接种量0.012% 0.012% 、罐压罐压:0-:0-8h 0.08MPa 8h 0.08MPa 、8-12h 8-12h 0.1MPa 0.

10、1MPa 、初定、初定21-23m21-23m。 苏氨酸发酵工艺苏氨酸发酵工艺葡萄糖葡萄糖EMP 丙酮酸丙酮酸乙酰辅酶乙酰辅酶ATCA草酰乙酸草酰乙酸天冬氨酸天冬氨酸苏氨酸苏氨酸缬氨酸缬氨酸发酵机理：发酵机理：L-L-苏氨酸生物合成经过苏氨酸生物合成经过EMPEMP、TCATCA途径导向天冬氨酸族途径导向天冬氨酸族代谢、代谢、HMPHMP途径及赖氨酸、缬氨酸的生物合成也是其菌体代谢的重途径及赖氨酸、缬氨酸的生物合成也是其菌体代谢的重要途径。要途径。大罐控制条件：大罐控制条件： 温度：温度：3737、pHpH：7.07.0、接种量、接种量14.3% 14.3% 、罐压、罐压0h 0.07MPa

11、0h 0.07MPa 、0h0h风量风量 1300m/h1300m/h 、初定容、初定容148m148m。补糖：初糖补糖：初糖3.0%3.0%、运行、运行8h8h左右加糖维持较低的底糖左右加糖维持较低的底糖0-0.3%0-0.3%。苏氨酸发酵工艺苏氨酸发酵工艺储风罐：是消除压缩机排出空气量的脉动，维持稳定的空气压力，同时也可以利储风罐：是消除压缩机排出空气量的脉动，维持稳定的空气压力，同时也可以利用重力沉降作用分离部分油雾。用重力沉降作用分离部分油雾。冷却器：将空气冷却后除去冷凝水。冷却器：将空气冷却后除去冷凝水。气液分离器：利用离心力的作用除水除油。气液分离器：利用离心力的作用除水除油。加热

12、器：空气中水分进一步汽化、杀菌作用；加热器温度：加热器：空气中水分进一步汽化、杀菌作用；加热器温度：60。粗滤：过滤精度一般为粗滤：过滤精度一般为0.5m，过滤效率，过滤效率95%左右。左右。预滤：过滤精度预滤：过滤精度:0.3-0.5m，过滤效率，过滤效率: 95%-99.9%。作用将空气前处理系统中的。作用将空气前处理系统中的铁锈等杂物进行预滤。铁锈等杂物进行预滤。 蒸汽过滤器则是阻挡蒸气管路中的锈蚀物和锅炉污垢等杂质。蒸汽过滤器则是阻挡蒸气管路中的锈蚀物和锅炉污垢等杂质。精滤：过滤精度精滤：过滤精度0.01m，过滤效率，过滤效率99.9999%以上，灭菌要求：以上，灭菌要求：0.1Mpa

13、、30min。风系统苏氨酸提取工艺苏氨酸提取工艺 膜过滤膜过滤滤清液储罐滤清液储罐三效浓缩蒸发器三效浓缩蒸发器 原液晶浆罐原液晶浆罐 原液分离机原液分离机 绞龙绞龙 闪蒸闪蒸 包装包装 成品高浓透析液截流液储罐截流液储罐低浓透析液低浓透析液冷凝水储罐冷凝水储罐一次母液罐 二次母液罐二次母液罐 母液分离机母液分离机 单效蒸发器单效蒸发器 污水车间污水车间 复合肥车间复合肥车间发酵液苏氨酸提取工艺苏氨酸提取工艺 一一 岗位职责岗位职责 膜过滤：将发酵输送过来的发酵液利用膜的过滤作用过滤膜过滤：将发酵输送过来的发酵液利用膜的过滤作用过滤出杂质，得到发酵液的滤清液。出杂质，得到发酵液的滤清液。 蒸蒸

14、发：将滤清液等进行蒸发浓缩得到浓度较高的苏氨酸发：将滤清液等进行蒸发浓缩得到浓度较高的苏氨酸发酵液。发酵液。 分分 离离：利用转鼓高速旋转所产生的离心力作为推动力，利用转鼓高速旋转所产生的离心力作为推动力，使晶浆液中苏氨酸和母液分离开来。使晶浆液中苏氨酸和母液分离开来。 烘烘 干：指利用热能使湿物料中湿分干：指利用热能使湿物料中湿分(如水如水)汽化并排除，汽化并排除，从而得到较干物料的过程。从而得到较干物料的过程。 包包 装：装： 将成品苏氨酸进行装料，封包，储存。将成品苏氨酸进行装料，封包，储存。苏氨酸提取工艺苏氨酸提取工艺膜过滤原理膜过滤原理 过滤机理：筛分过滤机理：筛分 过滤方式：切向过

15、滤。过滤方式：切向过滤。 描述膜透性的参数：膜通量，指单位面积的膜在单位时间内透过的透液体积。描述膜透性的参数：膜通量，指单位面积的膜在单位时间内透过的透液体积。 根据截留物分子量的大小：根据截留物分子量的大小：微滤微滤、超滤超滤、反渗反渗透透、纳滤等纳滤等微滤膜孔径较大，以微米孔径较大，以微米m表示如，孔径表示如，孔径0.10.1、0.50.5m等等超滤膜孔径太小，则以截留分子量表示截留分孔径太小，则以截留分子量表示截留分子量子量1000-101000-10万万道尔顿道尔顿反渗透和和纳滤在电子显微镜下也看不到孔道，在电子显微镜下也看不到孔道，以截留小分子量表示。纳滤截留分子量以截留小分子量表

16、示。纳滤截留分子量200-200-10001000小分子；反渗透截留分子量小分子；反渗透截留分子量100100左右左右的盐的盐分分v蒸发器种类：升膜、降膜、顺流、逆流蒸发器种类：升膜、降膜、顺流、逆流v多效蒸发原理多效蒸发原理（1 1）在水蒸汽的焓中，潜热占很大比例）在水蒸汽的焓中，潜热占很大比例（2 2）二次蒸汽仍有相当高的焓值，可用来作为下一效的加热蒸）二次蒸汽仍有相当高的焓值，可用来作为下一效的加热蒸汽；汽；蒸发苏氨酸提取工艺苏氨酸提取工艺v结晶过程：结晶过程： 首先是产生晶核；首先是产生晶核； 晶核在良好的环境中长大。晶核在良好的环境中长大。 v结晶的推动力是溶质的浓度差（结晶的推动力

17、是溶质的浓度差（c c c*） c：实际浓度：实际浓度c*:饱和浓饱和浓度度苏氨酸提取工艺苏氨酸提取工艺根据饱和曲线和过饱和曲线图，析出结晶根据饱和曲线和过饱和曲线图，析出结晶的手段：的手段：（1）冷却：）冷却：EFGH 由于降温降低了溶质的溶解度。由于降温降低了溶质的溶解度。（2）蒸发浓缩）蒸发浓缩:EFG 以除去溶剂的方式，使溶液中溶质浓度以除去溶剂的方式，使溶液中溶质浓度超过饱和溶解度。超过饱和溶解度。 （3）蒸发）蒸发+冷却冷却: EG 结晶良好区域是在介稳区左下方，结晶良好区域是在介稳区左下方， CD 线和线和 AB 线之间线之间育晶的原理：育晶的原理：当溶液中同时有大晶粒存在，当溶

18、液中同时有大晶粒存在， 则微小晶粒溶解而大晶粒长大，直至则微小晶粒溶解而大晶粒长大，直至 微小晶粒消失微小晶粒消失苏氨酸提取工艺苏氨酸提取工艺分离 利用转鼓高速旋转所产生的离心力作为推动力，利用转鼓高速旋转所产生的离心力作为推动力，使晶浆液中苏氨酸使晶浆液中苏氨酸 和母液分离开来。和母液分离开来。平板式刮刀下卸料自动离心机悬浮液在离心力场下产生的离心压力，作用在过滤介悬浮液在离心力场下产生的离心压力，作用在过滤介质质( (滤网或滤布滤网或滤布) )上，使液体通过过滤介质成为滤液；上，使液体通过过滤介质成为滤液；而固体颗粒被截留在过滤介质表面而固体颗粒被截留在过滤介质表面, ,形成滤渣，从而形成滤渣，从而实现固实现固- -液分离。过滤型转鼓圆周壁上有孔，在内壁液分离。过滤型转鼓圆周壁上有孔，在内壁衬以过滤介质。衬以过滤介质。 苏氨酸提取工艺苏氨酸提取工艺 干燥：指利用热能使湿物料中湿分干燥：指利用热能使湿物料中湿分(如水如水)汽化并排除，从汽化并排除，从而得到较干物料的过程。而得到较干物料的过程。 干燥目的：一便于产品包装贮存运输；二水分低产品性质干燥目的：一便于产品包装贮存运输；二水分低产品性质稳定，稳定， 有较长的保质期。有较长的保质期。 加热空气经风道由主机底部进风口切向进入，在塔内加热空气经风道由主机底部进风口切向进入，在塔内形成高速旋转的气流；物料由加料器均匀