年产2万吨l-赖氨酸的设计

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1、年产2万吨L-赖氨酸生产线的工艺设计学院：化学与生物工程学院专业：生物工程班级：生物工程091学生：高荣霞学号：200907214指导教师：康小虎二〇一二年七月十七日34目录1前言……………………………………………………………….11.1赖氨酸的产品特性………………………………….…….41.2赖氨酸的研究现状...............................62产品开发的意义………………………………………………….72.1赖氨酸的作用及研究的意义.......................92.2赖氨酸研究中存在的问题……………………

2、…………103工艺流程图..........................................113.1原料预处理……………………………………………….123.2种子培养…………………………………………………133.3微生物发酵………………………………………………..164工艺计算………………………………………………………..295主要设备及流程图……………………………………………..31341前言1.1赖氨酸的产品特性赖氨酸（L-Lysine）：名称2，6-二氨基己酸，分子式为C6H4N2O2,　　　相对分子质量：146.19。纯品为

3、白色针状结晶，无味或稍带特殊臭味，易溶于水，溶液的PH值为5.0~6.0，难溶于有机溶液，有旋光性，熔点263~264C.赖氨酸难于结晶，市售商品通常为98%的L-赖氨酸盐酸盐。具有旋光性。由于游离的L-赖氨酸极易潮解，因具有氨基酸而易发黄变质，并具有刺激性腥味，难于长期保存。因此，一般商品都是L-赖氨酸盐酸盐。赖氨酸盐酸通常较稳定，高温下易结块，相对湿度60%以下稳定，60%以上则生成二水合物，与维生素C和维生素K并存则着色。碱性条件及直接在还原糖存在加热则分解，易溶于水，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，能起到

4、外消旋作用。34赖氨酸是人和动物自身不能合成的一种氨基酸，必须从外界摄取，而植物中所含的各种赖氨酸很少，被称为植物中的第一限制性氨基酸。1960年日本的木下祝郎等用紫外线照射谷氨酸柞杆菌得到一株营养缺陷型变异株，从此开始了发酵法工业生产商品赖氨酸。世界上生产的主要方法有微生物发酵法、化学酶法、提取法和合成法四种。其中最重要的是化学酶法和微生物发酵法。其具体操作过程如下：（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。由于二氨基庚二酸也是用

5、发酵法生产的，所以称二步发酵法。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。（2）直接发酵法：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。这种方法是在50年代后期开发的。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

6、，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。（3）酶法:主要用生产尼龙原料己内酰胺时生成的大量副产物环己烯为起始原料，用化学方法合成DL-氨基己内酰胺，然后以此作为酶反应的底物，经罗伦氏隐球酵母34生产的L-氨基己内酰胺水解酶，和从奥巴无色杆菌菌体中分离到的α-氨基己内酰胺外消旋酶共同作用，转变为L-赖氨酸。该工艺由于反应速度快，原料便宜，产酸率高，已投入工业生产。其中饲料中添加的赖氨酸有两种，即L－赖氨酸和DL－赖氨酸。因动物只能利用L－赖氨酸，故主要为L－赖氨酸产品，DL－赖氨

7、酸产品应标明L－赖氨酸含量保证值。作为商品的饲用级赖氨酸通常是纯度为98.5％以上的L－赖氨酸盐酸盐，相当于含赖氨酸（有效成分）78.8％以上，为白色一淡黄色颗粒状粉末，稍有异味，易溶于水。90％以上的L－赖氨酸是以糖蜜为原料发酵生产的产品。此外，日本、美国、德国等国已利用化学合成的2－氨基ω－己内酰胺作原料，通过微生物酶消旋和水解生产L－赖氨酸。在此基础上发展起来的ε-多聚赖氨酸，被誉为“营养型防腐剂”。ε-多聚赖氨酸是目前天然防腐剂中具有优良防腐性能的微生物类食品防腐剂。它是由25～30赖氨酸残基聚合而成，具有强烈的抑菌能力，可以作为防腐剂用于食

8、品的保鲜。ε-多聚赖氨酸抑菌谱广，在酸性和微酸性环境中对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、酵母菌、霉菌均有一定的抑