年產2000噸l-異亮氨酸廠工藝設計-提取車間-全文預覽

　　

【正文】 洗脫之前，先用漏液或水進行反沖排污，至液清為止。事實上，樹脂的工作交換量卻比樹脂的理論交換量小的多，上柱量要根據上柱液中可交換的離子的多少和工作交換量來確定。一旦上柱量小于樹脂的交換能力，就會出現樹脂“吃不飽”的現象，使得洗脫劑和再生劑的浪費，另外洗脫時L異亮氨酸峰不集中；反之則會出現樹脂“吃不下”的現象，最終導致L異亮氨酸的流失。二是對吸附物質的離解度的影響，尤其是像L異亮氨酸這樣的兩性電解質。 交換方式可以是順流進行（正上柱），也就是原液自上而下流過樹脂層，也可以是逆流進行（倒上柱），與順流進行相反。用水清洗殘留的NaCl，再根據樹脂的類型和使用所需的型號分別用酸和堿處理，然后調節(jié)PH值至所需的范圍。（六）離子交換的操作步驟及注意事項： （1）樹脂的預處理 樹脂在制造過程中，有進行聚合反應的低分子和進行分解的高分子產物，及銅、鐵、鋁等金屬物質。COOH + NaOH → RSO3Na + N H2 CHR39。一旦上柱量控制不當，如上柱量過多，就會出現L異亮氨酸的漏失的現象。交換的開始階段，WA2樹脂柱的上層主要是金屬離子和銨離子，而下層則是L異亮氨酸離子。（二）根據《生物工業(yè)下游技術》、《生物分離原理與技術》及生物分離原理課堂上老師的講解我們可以把離子交換樹脂的結構概況為三方面： （1）骨架：不溶性的三維空間網狀結構構成，它使樹脂具有化學穩(wěn)定性； （2）官能團：與骨架相聯(lián)； （3）活性離子： 是與官能團所帶電荷相反的可移動的離子，它在樹脂骨架中的進進出出，就發(fā)生離子交換現象。二、 離子交換法（一）、 離子交換法的基本原理及其性質根據L異亮氨酸是兩性電解質這一特性，以及L異亮氨酸與雜質氨基酸的pK、pI值的差異，通過調節(jié)氨基酸發(fā)酵液的pH值，使不同氨基酸的帶電性質及解離狀態(tài)不同，再通過選擇合適的離子交換樹脂就能分離、提取L異亮氨酸。其作用是起支撐作用，可以提高膜的機械強度。當菌體濃度過高時，更容易出現菌團阻塞流道的現象。（4）無介質脫落現象。 根據《生物工業(yè)下游技術》《氨基酸發(fā)酵工藝學》這兩本書我們可以總結出微孔膜有以下一些優(yōu)點： （1）孔徑較均勻，過濾精度很高。 （3）反應場：孔的內表面含有與特定溶質具有能相互作用的官能團，通過理化反應或生化反應提高膜的選擇性和分離速度。膜分離技術是利用物質間透過性的差異，膜材料上固定的特殊的活性基團，可以使溶質與膜材料發(fā)生相互作用來提高膜分離的功能。主要有三個單元操作：一是膜分離除菌體、雜蛋白、色素；二是離交；三是等電結晶。工業(yè)上常需進行重結晶的方式進一步精制。調節(jié)發(fā)酵液的ph使其接近L異亮氨酸的等電點，從而使L異亮氨酸結晶析出。此操作可在加壓、減壓、常壓條件下進行。但是若在高濃度水溶液側加壓，高濃度水溶液側的壓差將大于滲透壓，則高濃度側的水將通過半透膜而流向低濃度側，這就是反滲透。四、 濃縮（一）RO濃縮滲透是自然界中很常見的一種現象。吸附作用是指物質從流動相吸附而濃縮到固體表面從而達到分離的過程。該技術具有操作方便、設備簡單、無相變、處理效率高、無化學變化、節(jié)省能量等特點。發(fā)酵液中的懸浮固體物主要是菌體和蛋白質膠體物，影響氨基酸的提取和精制。事實上把具有該效果的幾個操作結合起來，能更好的達到分離純化L異亮氨酸的目的。 （5）通常發(fā)酵液中還有少量的其它代謝產物。因為存在菌體和蛋白質膠體物，導致發(fā)酵液粘度大，影響最終氨基酸的提取精制。 （2）而其中目的氨基酸的含量一般只有5%~18%。地點選擇是指對所建廠在某地區(qū)內的地理坐標和相關自然環(huán)境狀況，進行相應的勘測調查和對比分析。二、 設計條件：采用口服葡萄糖為原料，%以上的結晶異亮氨酸2000噸，生產天數為320天；氣候條件極端最高溫42℃，最低溫23℃，一般溫度為1030℃；主要風向冬夏均為北風。生產過程中加的原料糖不能完全被利用，且加入的作為發(fā)酵體系的營養(yǎng)物質除了原料糖外，還夾帶有多糖、非還原糖等，但其不能被發(fā)酵所利用。添加前體物發(fā)酵法，也叫做微生物轉化法。所以在工業(yè)上得到廣泛的應用，且包括直接發(fā)酵法和添加前體物發(fā)酵法等。合成法步驟多、反應復雜、生產成本高、且副產物也多。但由于提取法和合成法原料來源受限制，需要多部合成工藝、周期長、生產成本高，污染環(huán)境 ；L異亮氨酸分子內有兩個不對稱的碳原子，很難采用這兩種方法得到廉價又純度高的L異亮氨酸；且這樣得到的L異亮氨酸很難與其異構體進行分離提純，這也是為什么現在工業(yè)中一般都采取生物發(fā)酵法的原因。所以將l異亮氨酸等氨基酸和高級脂肪酸制成的表面活性劑及抗菌劑具有刺激小、毒性低、殺菌、抗靜電、柔軟等性能，用于制成換膚品或護發(fā)劑等化妝品。3）具有抗癌、抗病毒、抑制細菌生長等功能。芳香族氨基酸進入腦組織后可以釋放抑制性神經遞質，該神經遞質抑制大腦皮層導致肝性腦病的肝昏迷。一旦出現血漿中支鏈氨基酸水平下降，人體就會漸漸地消瘦，這就是我們所說的“自我食人肉”。 支鏈氨基酸是指一類在α碳上含有相應的分支脂肪烴鏈的中性氨基酸。它還具有強化肝功能、減輕肌肉疲勞、形成肌肉等作用，若將其添加到飲料中，作為功能飲料，將有助于運動員緩解肌肉蛋白被分解。它是一種中性氨基酸，是合成人體酶類、激素的原料，有促進蛋白質合成、抑制分解的作用。CMerckpowder水溶解性C儲存條件[a]20d=+ （6mol/L HCl ，C=4），溫度系數：折射率應該注意的是C2C3鍵的斷裂分兩種情況：1)直接斷裂 2)由于氫轉移導致的，也就是首先C6上的一個H逐漸接近O1直到轉移到O1上，最終導致C2C3單鍵的斷裂。一旦分子變成了分子離子后就會變得更加活躍，原子與原子之間的相互作用力和鍵長與鍵角都發(fā)生顯著的變化，最終導致進一步的分解，形成各種各樣的碎片離子。到了1904年，ehrlich 首次從甜菜糖漿中分離出該物質，后來又從牛肉蛋白、谷蛋白等多種蛋白的水解液中得到。關鍵詞：L異亮氨酸； 膜分離； 離子交換； 減壓濃縮等點結晶II ABSTRACT The design of the main workshop design annual output of 2000 tons of L isoleucine extraction. This design choice of oral glucose as raw material for the production of Brevibacterium yilw strains, mainly through membrane separation, ion exchange and depression isoelectric crystallization method fermented liquid separation and extraction of Lisoleucine. This is mainly explained and validated these operating unit is reasonable, and the corresponding unit operation equipment selection and equipment size, number of choices. Finally, according to previous related calculation and drawing the corresponding flow chart and control chart.Keyword：L isoleucine。摘 要本設計主要是年產量為2000噸的L異亮氨酸提取工藝的設計。最后根據前面相關計算繪制相應的流程圖和擺布圖。 Vacuum concentrated point crystallization 目 錄第一章 前言…………………………………………………………1第二章 總體設計案…………………………………………………7第一節(jié) 設計參數……………………………………………………7第一節(jié) 廠址選擇……………………………………………………7第三章 提取工段的工藝論證………………………………………9第一節(jié) 各分離精制技術概要………………………………………11第二節(jié) 各分離工藝…………………………………………………12第四章 提取工藝的物料衡算和設備選型…………………………28參考文獻………………………………………………………………40致謝……………………………………………………………………41I天津科技大學2013屆本科生畢業(yè)設計 第一章 前言一、 引言最早在1901年的時候，fischer在蛋白水解液分離的亮氨酸組分中發(fā)現了L異亮氨酸，且L異亮氨酸的旋光度比亮氨酸還要大，這是有關L異亮氨酸的最早報道。氨基N原子上存在孤對電子，且該孤對電子在外界條件的影響下極易失去，所以理論上L異亮氨酸能在較低的能量下失去N上的孤電子，進而形成分子離子。根據相關理論計算的數據、參考文獻和氨基酸電離的性質，理論上L異亮氨酸分子有三個容易斷裂的鍵：C1CC3CC2N。C（分解） 比旋光度168170176。mg/mLform168170 186。等電點（pi） (pk1= pk2=)四、L異亮氨酸的用途L異亮氨酸是人體8種必需氨基酸（賴氨酸、蘇氨酸、蛋氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、纈氨酸）之一，同時作為L亮氨酸、L異亮氨酸、L纈氨酸這3種支鏈氨基酸中的一個。如果缺乏L異亮氨酸 ，就會導致食欲不振、貧血、體質下降等功能性問題。L異亮氨酸是一種高效的β防御素表達的誘導物[9]，其在誘導上皮防御素表達方面很重要，作為免疫刺激物，在臨床上對粘膜表面的防御屏障起著重要的支持作用。當機體受到創(chuàng)傷或嚴重的感染、燒傷時，體內代謝將處于高度分解的狀態(tài)，特別是當大量的肌肉蛋白質分解而使得支鏈氨基酸作為主要的機體能量的來源，進而被消耗。血漿中支鏈氨基酸的含量降低，而芳香族氨基酸的含量升高是患肝硬化或肝性腦病的病人在氨基酸代謝方面的特點。正常人體內，~，在給病人補充支鏈氨基酸后，肝昏迷可以很快緩解，這恰是其它抗昏迷藥不可能達到的效果。而這些表面活性物有很好的洗凈力、乳化力、起泡力，或防腐作用。五、 L異亮氨酸的生產方法生產L異亮氨酸的方法有三種：提取法、合成法和生物發(fā)酵法。異亮氨酸的四種異構體的存在導致合成法多數情況下得到的異亮氨酸為外消旋體，必須經過外消旋拆開。 此法具有反應條件溫和、易于控制、原料成本低、環(huán)境污染小、易于實現大規(guī)模工業(yè)化生產等優(yōu)點。目前，國我L異亮氨酸的生產還處于研究和小規(guī)模生產階段，產酸水平不高，產量不能滿足市場需求，所以進一步研究L異亮氨酸的生產具有很深遠的意義。目前，工業(yè)上產L異亮氨酸的方法只有以葡萄糖為發(fā)酵碳源和能源的發(fā)酵法。 第二章 總體設計 第一節(jié) 設計參數 設計依據和目的： 根據相關廠房的設計要求和提取工藝的特點，設計年產2000噸的L異亮氨酸提取車間。 廠址選擇包含地點和場地的選擇兩方面。 第三章 提取工段原理與技術參照《氨基酸發(fā)酵生產技術》讓我們了解到氨基酸發(fā)酵液的一些性質，以便我們在考慮采用哪些方法提取精制L異亮氨酸時，能更好的從大體上方向上提供一些幫助，有本書可以總結出氨基酸的發(fā)酵液通常具有這樣一些特征： （1）發(fā)酵液主要組成是水，含量一般大于80%。采用不同的工藝，發(fā)酵液中菌體的含量也會不同，一般為5%~10%。上述物質的存在，給目的氨基酸的提取精制帶來了影響，主要表現為產品的得率和純度。分離精制是指利用L異亮氨酸與其他雜質物性上的差異，讓L異亮氨酸或雜質移向不同的相中，以達到提高L異亮氨酸的純度的目的。目前，菌體分離的方法主要有兩種離心分離和過濾。膜分離技術是指利用半透膜作為選擇性障礙層，允許其中的某些組分透過而保留其它組分，最終達到分離目的的技術。三、 活性炭的吸附技術吸附法是指用適當的吸附劑在某些條件下除去色素、熱源等物質或吸附目的產物，從而達到濃縮提純產物的目的過程。所以，微粒能自發(fā)的吸附分子、離子、原子，并在表面形成多分子或單分子層。當達到平衡后，不再出現滲透現象，而滲透通量為零。由于L異亮氨酸不易揮發(fā)，所以可以采用此操作。五、 等電結晶 等電點法是指用在電中性時L異亮氨酸的溶解度最低的原理進行分離純化的這樣一個過程。經過粗結晶得到的晶體一般都會含有少量的雜質。 這里采用離交等電點法提取L異亮氨酸。膜可以將液體或氣體分開。 （2）有將流體相隔開的界面：它將透過液和保留液分為互不混合的兩相。 膜污染的處理有方法物理和化學兩種：物理方法：等壓沖洗、反沖洗、脈沖流動、靜置浸泡加水力反沖洗、超聲波；化學方法及藥品：起溶解作用的物質、起切斷離子結合作用的方法、起氧化作用的物質、起滲透作用的物質 THE FILTRATION SPECTRUM 過濾譜圖（四）有機微濾膜除菌體蛋白 微孔膜是一種均勻而多孔的薄膜，通常厚度在90～150μm左右，～10um之間，～。但是膜很薄，阻力也小，其過濾速度比其他常規(guī)的過濾介質要快出幾十倍；（3）通常無吸附或少吸附。雖然升溫將有利于膜通量的提高，可是溫度一旦高達42℃，膜通量的增加將會變得很緩慢，因為過高的溫