生物工程设备与工艺设计

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1、课程设计设计课程名称:生物工程设备与工艺设计题目：年产140吨L・丝氨酸反应与分离车间的工艺设计学生姓名：学院（系）：制药与生命科学学院专业班级：生工111指导教师：专业技术职务：副教授设计时间：2014年12月8日〜2014年12月22日《生物工程设备与工艺设计》课程设计任务书制药与牛命科学学院牛物工程专业111班史桂萍同学：现下达给你们毕业设计任务如下，要求你们在预定时间内完成此项任务。一、设计题目：年产140吨L・丝氨酸反应与分离车间的工艺设计二、设计主要内容：1、针对产品的要求进行工艺流程的设计（查阅资料，补充必要数据）；2、工艺计算（物料衡算、能量衡算）

2、;3、设备的计算和选型；4、绘制带控制点工艺流程图（3号图纸）。三、生产条件（包括年操作日、生产方式及其它限制性条件）发酵结束后收集菌体，菌体沉淀屮加入蒸诸水制成菌悬液，细胞破碎后加入5■磷酸毗哆醛（PLP,终浓度为2mmol/L）,37°C温育24h。然后加入四氢叶酸（终浓度为25mmol/L）＞甘氨酸（终浓度为2mol/L）37%的甲醛溶液（终浓度为50mmol/L）进彳亍嗨反应72h,反应结束吋甘氨酸和丝氨酸转化率达到平衡，即各为1mol/Lo分离工艺：反应液先经离子交换罐提取产物，然后将洗脱液经膜式蒸发器蒸发，浓缩液中加入2.5倍体积无水乙醇进行结品，品体

3、（湿含量15%）干燥得到产品。设离子交换罐上样体积为V,贝IJ洗脱液pH=2的HC1体积为4V,其中含L•丝氨酸的洗脱液体积为V,洗涤水用量为4V,再生液IMNaOH溶液用量为4V,膜式蒸发浓缩比为3,分离得率为77%。反应罐搅扌半转速120rpm,反应液密度为1050kg/m3,粘度为0.1Pa-s。年操作日300天，生产裕度为20%o水蒸气138°C,冷却水进出口温度根据实际情况确定。四、设计中主要参考资料（包括参考书、资料、规范、标准等）1、国家医药管理局上海医约设计院编.化工工艺设计手册（第二版）[M].北京：化学工业出版社，19962、沈自法，唐孝宣编•

4、发酵工厂工艺设计[M].上海：华东理工大学出版社，20043、陈国豪主编•生物工程设备[M].北京：化学工业出版社，20074、梁世屮主编•生物工程设备[M]・北京：化学工业出版社，20025、陈敬恒等编••化工原理[M]・北京：化学工业出版社，20041.概述11.1产品概述11」」L■丝氨酸生产产品国内外生产情况11.1.2用途与发展前景11.2设计概述21.2.1设计依据21.2.2设计规模和范围21.2.3指导思想22原材料及产品的主要技术规格32」生产原料（天）32.2产品的主要技术规格33生产流程简述33」反应过程33.2离子交换层析过程43.3浓缩过

5、程43.4结晶过程43.5过滤干燥过程44工艺计算44.1物料衡算44.1.1反应器54.1.2离子交换罐54.1.3浓缩罐54.1.4结晶罐54.1.5干燥器54.2能量衡算6421浓缩罐64.2.2冷凝器75主耍设备的计算75.1反应罐75.2离子交换罐的计算85.3膜式蒸发器85.4结品罐105.5干燥器105.6储罐115.7泵的选型126个人总结127参考文献138致谢14年产380吨L・丝氨酸反应与分离车间的工艺设计1.概述1.1产品概述1.1.1L•丝氨酸生产产品国内外生产情况丝氨酸是一种重要的牛化试剂和药剂，在氨基酸输液和氨基酸胶囊以及多肽合成等方

6、而发展迅速。同时丝氨酸的衍生物也具有优良的药用和生物活性，如Q■取代丝氨酸被应用于设计胎，而且是免疫抑制ISP（多球壳菌素myriocin,嗜热菌杀酵母素thermozymocidin）和免疫激活剂I，神经鞘真菌索E等生物活性物质的冇效组成部分；L-丝氨酸常用于治疗肿瘤。其生产方法主要有蛋口质水解法、发酵法、化学法和酶法，其中酶法是现在研究丝氨酸制备的重要方法。目前L•丝氨酸生产水平还较低，在世界氨基酸生产行业中L・丝氨酸是工业生产难度较大的氨基酸。口本用前体发酵法生产L■丝氨酸，在1969年产量为4t,在1990年70t,在1996年100t。2002年280t

7、。屮国以前大多采用蛋白质水解法提取，然而分离困难，始终未能形成生产规模。四川南充药厂生产是用发酵法，生产周期长，收率低也不宜推广应用。而湖北八峰药化采用酶促法转化生产L■丝氨酸，2003年3月建成一条年产50t的生产线，产酸量及转化率均达到国际先进水平。1.1.2用途与发展前景L■丝氨酸是一种对主物体有重要生理作用的氨基酸，在医•药、食品、化妆品中均冇较为广泛的应用。丝氨酸在人体中由糖代谢中间产物3•磷酸甘油反应生成。工业上则是由蚕丝水解法、发酵法、化学合成法和酶法制备得到。丝氨酸是一种非必需氨基酸，它在脂肪和脂肪酸的新陈代谢及肌肉的生长屮发挥着作用，因为它有助于

8、免疫血球素