年产1000吨精氨酸工厂的到初步设计.docx

1 绪论概述L-精氨酸是碱性氨基酸,英文名为L-Arginine,简称L-Arg (L-1-Amino-4-guanidovaleric acid)，化学名为α-氨基-δ-胍基戊酸,1896年从鱼类精蛋白的水解液中首次发现精氨酸，它在常与核酸共存的精蛋白中大量出现（因它占鱼精蛋白中氨基酸80%）因而被定名为精氨酸。它在体内的活性构象为L型，即L-精氨酸。后来发现，在各种植物如大蒜等中也存在游离的L-精氨酸，这与食品的呈味有密切的关系。在人体和动物体内也存在L-精氨酸，它是蛋白质和肌酸合成的原料，也是生物体尿素循环的重要中间代谢物，是一种半必须的碱性氨基酸。精氨酸分子式为C6H14N4O2，相对分子质量为174.4，其化学结构式如下：L-精氨酸为白色结晶或结晶性粉末，微有特异味。熔点244℃（分解）。重结晶后，于105℃失去结晶水。易溶于水但难溶于乙醇，在乙醚中几乎不溶。精氨酸是人体代谢中的一种重要氨基酸，所有的肌体组织都利用精氨酸合成细胞浆蛋白和核蛋白，它还是天门冬氨酸、谷氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸、聚胺等转换为高能磷酸化合物磷酸肌酸的中间体，在肝内与尿素的生成有关。在生理活性方面，除了与生长激素、胰岛素、胰高血糖素等激素诱导有关外，近年来，有作为血管舒张因子而引起关注，有望成为营养疗法的新材料[1]。目前，临床上它是复方氨基酸输液的主要组成成分之一，也被广泛应用于病毒性肝炎的治疗，且有显著的疗效[2]。另外，还作为氨中毒性肝昏迷的解毒剂及肝功能的促进剂。可见，精氨酸在医疗和食品工业中越来越具有广泛的用途[3]。近年来，随着我国经济的发展，人民生活水平逐步提高，人们对健康方面给予了越来越多的关注，L-精氨酸的需求量也逐年上升。目前，L-氨基酸的制备方法有五种：化学合成法、蛋白质水解提取法、酶法、添加前体发酵法和直接发酵法[4、5] 。我国氨基酸工业是从60年代开始逐步发展起来的，先后开展了上述五种方法生产氨基酸的研究。直接发酵法是是借助微生物具有合成自身所需氨基酸的能力，通过对菌体的诱变处理，选育出各种营养缺陷型及氨基酸结构类似物抗性变异株，以解除代谢调节中的反馈抑制与阻遏，达到过量合成某种氨基酸的目的。发酵法所得的L-精氨酸的发酵液经过加热、调pH、絮凝，再进行离心或过滤，使产物与菌体分离，得到L-精氨酸的清液。清夜在经过离子交换、脱色、浓缩、结晶和干燥即可得到成品L-精氨酸。设计任务的依据1.2.1设计名称年产1000吨精氨酸工厂的初步设计1.2.2 设计目的综合运用基础理论、实践知识和基本技能，解决中等复杂程度的规划、设计及施工方案等问题。获得基本训练，培养基本技能。1.2.3 本设计拟定的工作内容本设计拟定的工作内容包括工厂设计的基本内容，解决工厂设计所需要解决的主要问题，如厂址的选择，产品方案，生产工艺的论证，车间平面设计，全厂平面设计，物料与能量的衡算等，此外还包括设备选型，公用系统，三废处理等。产品方案本设计的产品方案参照国外标准、日本氨基酸生产企业味之素的企业标准和中国药典里的标准。对于药用L-精氨酸中国药典里的标准是性状：白色结晶或结晶性粉末，成品中L-精氨酸的含量≥99.0%,透光率≥98%，pH10.5-12.0,比旋光率（20℃）+26.9o-27.9o，蛋白质检测：取1克样品溶解于10ml水当中，加20%三氯醋酸溶液5滴，不得生成沉淀。本设计按药典的标准生产药用级的L-精氨酸。班产量的确定依据：年产1000吨L-精氨酸按年生产天数300天算，则日生产量为1000/300≈3.34吨/天。实行三班制，班产量为3.34/3=1.11吨/班，见下表1.1表1.1产品方案及班产量产品名称年产量/吨日产量/吨班产量/吨L-精氨酸10003.341.11原料、燃料、动力及其供应情况配置各种培养基（完全培养基、种子培养基、发酵培养基、筛选培养基等）的原料均购买于专业生产工厂；燃料为沼气和煤，沼气由工厂自行制造，煤购买于市场；动力来自工厂自行发电。投资控制数及劳动定员控制数发酵成本 2,9000元/吨动力成本 1,2000元/吨后提取成本2,000元/吨经济投资控制在4500万之内，劳动定员数在30人之内。经济效益和技术水平要求投入使用后一个月内各项事务走入正轨，一年内技术达到中高等水平，一年后开始盈利。工厂总平面设计厂址选择厂址选在九华经济区，位于湘潭郊区，面积空旷，环境幽静，厂址附近有良好的卫生环境，没有有害气尘，以保证生产厂区的良好环境。城市主干道贯穿其中，借助于城市主干道和各级道路网，可方便到达火车站、汽车站等交通枢纽，交通状况良好，交通十分便利。工厂组成及面积分划工厂总面积2万平方米（30亩），土建面积14200平方米，绿化面积5800平方米。生产车间（发酵车间、顾虑车间、包装车间等）共占6000平方米辅助