Производство лизина

Процесс культивирования  состоит из двух стадий. В первые сутки клетки потребляют около 25 % углеводов и азотистых веществ; в это время накапливается почти вся биомасса. На второй стадии скорость накопления биомассы резко снижается, но в КЖ происходит накопление лизина. По окончании процесса перестает потребляться титрующий агент (аммиачная вода) и концентрация лизина составляет 60–100 г/л, биомассы накапливается 10–15 г/л (СВ), коэффициент потребления сахара в расчете на лизин составляет 25–35 %.

 

ТП4. Фильтрование культуральной жидкости.

 После ферментации культуральную жидкость фильтруют в ультрафильтрационной установке, которая осуществляется через мембраны с проницаемостью частиц не более 10 кД. Скорость фильтрации 200л/м2. Содержание лизина составляет 10г/л

   

           ТП 5. Сорбция.

        Фильтрат, содержащий лизин извлекают с помощью ионообменной смолы КБ-4П-2 или КУ-2. Сорбция лизина осуществляется на катионит в аммонийной форме

Лизин ^{+ 2} (NН₄⁺) • Катионит → (2 NН₄ ⁺) + (Лизин⁺²) • Катионит.

Затем колонки тщательно  промывают до бесцветной промывной  воды и осуществляют элюцию лизина с катионита 0,5-5 %-ным раствором аммиака до отсутствия следов лизина в последних порциях стекающего элюата и получают 1-2 %-ный раствор лизина. В элюат переходит 80-90 % сорбированного лизина. Десорбция лизина протекает по следующей схеме

(Лизин ⁺²) • Катионит + (2 NН₄ ⁺) → Лизин⁺² + 2 (2 NН₄ ⁺)  • Катионит.

 

 

 

      ТП 6. Упаривание элюата.

         Элюат поступает  на  упаривание  в  установку,  оборудованную  термокомпрессором, который сжимает соковый пар до 0.6ати. Пар увлажняется до насыщения и подается в  рубашку  испарителя,  где  конденсируется,  обеспечивая  кипение  упариваемой  жидкости. Элюат, упаренный до концентрации лизина, насыщенной при 85°С (600г/л), сразу передается на кристаллизацию.

 

ТП7. Кристаллизация.

Кристаллизация упаренного ультрапермеата проводится в эмалированных  аппаратах с мешалкой  в  условиях  программируемого  охлаждения  водой  с  температурой  вначале 20-22°С (из оборотной системы), а затем – 10-12°С (из холодильной установки). Растворимость лизина при этой температуре составляет 180г/л. Цикл  кристаллизации – 12 часов.

 

ТП8. Сушка.

 Влажные  кристаллы  после  кристаллизации  загружаются  в  циркуляционную сушилку. Выход лизина на стадии выделения составляет 75%. Готовый продукт представляет собой лизин монохлоргидрат с содержанием основного вещества 97—98%, имеет влажность 0,5%, зольность 0,3%, температуру плавления 210°С.

 

      УМО Упаковка, складирование и хранение лизина.

Завершается процесс  производства лизина любой степени  чистоты фасовкой, упаковкой и складированием готового продукта. Фасуют кормовой кристаллический лизин в полиэтиленовые мешки, которые герметизируют и дополнительно упаковывают в крафт-мешки при помощи специального фасовочного аппарата

 

Состав питательной  среды.

Состав питательной  среды для получения лизина представлена в таблице 2.

 

 

 

Таблица 2. Состав питательных сред для получения лизина (%)

Компоненты	Посевной аппарат	Промышленный ферментер
Мелассная среда
Меласса (по содержанию сахара)	7,5	7–12
Кукурузный экстракт (содержание СВ 50 %)	2	1,2–1,5
Сульфат аммония	2	2
Однозамещенный фосфат калия	0,05	0,05
Двухзамещенный фосфат калия	0,05	0,05
Мел	1	1
Пеногаситель синтетический	0,1	0,1
Вода	Остальное	Остальное
рН среды	6,9–7,0	7,0–7,2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2. Технологическая  блок-схема

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3. Аппаратурная  схема

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.4. Материальный  баланс

 

№	ТО	Приход	Расход
ТП1	Подготовка питательной среды	1000 кг-меласса (СВ=70%, РВ=50%) 100 кг-кукурузный экстракт (СВ=50%) 166,7 кг-сульфат аммония 4,17 кг- однозамещенный фосфат калия 4,17 кг-двузамещенный фосфат калия 83,33 кг-мел 8,33-пеногаситель 6966,7 кг-вода	8333,4 кг-питательная среда (СВ=1016,7 кг)
ТП2	Подготовка посевного материала	833,3 кг-10% от объема питательной  среды (СВ=101,7 кг)	833,3 кг-посевной материал
ТП3	Ферментация	8333,4 кг-питательная среда 833,3 кг-посевной материал (9166,7 кг)	9134,5 кг-культуральная жидкость (СВ=1086,2) Потери СВ=32,2 кг
ТП4	Фильтрование культуральной жидкости	9134,5 кг-КЖ	1250 кг-биомасса 7884,5 кг-фильтрат (10г/л лизина)
ТП5	Сорбция	7884,5 кг-фильтат (10г/л лизина)	985 кг-элюат (80 г/л лизина) 6899,5 кг-потери
ТП6	Упаривание элюата	985 кг-элюат	131,3 кг (600 г/л лизина) 853,7 кг-потеря влаги
ТП7	Кристаллизация	131,3 кг (60 % лизина, 600 г/л)	118,2 кг- кристаллы (66% лизина) 13 кг-маточник
ТП8	Сушка	118,2 кг-кристаллы (66% лизина)	112,6 кг-кормовой кристаллический  лизин (70% лизина) 6,4 кг-потеря влаги
УМО	Упаковка, складирование

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.5. График работы  оборудования

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.6 Расчет производственных  площадей

 

№	Наименование	Кол-во оборуд.	Диаметр, высота, площадь, м	Площадь оборуд.
1	Ультрафильтрационная  установка	3	а= 1,75 в= 2,1 S = 3,675	11,025
2	Сборник биомассы	7	d= 1,7 h = 5,1 S = 2,26	15,88
3	Мерник аммиака	2	d = 0,75 h =2,25 S =0,44	0,88
4	Сборник фильтрата	8	d = 2,8 h =8,4 S =6,15	49,2
5	Ионообменная колонна	2	d = 1,6 h =4,8 S =2	4
6	Сборник элюата	6	d = 1,62 h =4,86 S =2,06	12,36
7	Мерник соляной кислоты	2	d = 0,75 h =2,25 S =0,44	0,88
8	Вакум-выпарной аппарат	2	а = 1,2 в =5 S =6	12
9	Холодильник для охл. паров аммиака	2	d = 0,3 h =0,9 S =0,07	0,14
10	Кристаллизатор	2	d = 1,5 h =4,5 S =1,77	3,54
11	Циркуляционная сушилка	2	а=1,2 в=2,3 S =2,76	5,52
12	Аппарат для упаковки лизина	2	а=1 в=1,25 S =1,25	2,5

 

ΣS оборуд. = 117,925м² * 3 = 353,775 м² /72 ~ 5 квадратов

 

 

 

Заключение

 

 

В данном курсовом проекте был произведен подбор технологической схемы цеха выделения лизина, ее описание.

Был рассчитан материальный баланс и осуществлен подбор и расчет основного технологического оборудования и производственной площади.

В результате проведенных вычислений при производительности цеха выделения лизина 5 т/сут нам понадобится 44 т мелассы в сутки.

Подобрано 2 ферментатора с мешалкой. Устанавливаем 2 ультрафильтрационные установкии 1 ионообменную колонну. Принимаем к установке 1 вакуум-выпарную установку с принудительной циркуляцией и выносной греющей камерой. В качестве кристаллизатора выбираем кристаллизатор непрерывного действия. Для высушивания лизина приняли циркуляционную сушилу.

Таким образом, выбранная схема  обеспечивает выпуск заданного количества и качества продукции.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованных источников

 

1. Биотехнология: Учеб. Пособие для вузов. В 8 кн./Под Б 63 ред. Н. С. Егорова. В. Д. Самуилова. Кн. 6: Микробиологическое производство биологически активных веществ и препаратов/Быков В. А., Крылов И. А., Манаков М. Н. и др. – М.: Высш. шк., 1987. – 143 с.: ил.

2. Бекер М. Е., Лиепиньш  Г. К., Райпулис Е. П. Биотехнология,  М., ВО Агропромиздат. 1990.

3. Биотехнология // Под  ред. А. А. Баева. – М.: Наука, 1984. С. 311

					Д.250.1.08.01.008.0000.ПЗ	Лист
Изм.	Лист	№ докум.	Подп.	Дата

 

					Д.250.1.08.01.008.0000.ПЗ
Изм.	Лист	№ докум.	Подп.	Дата
Разраб.		Зонхиева  С. А.			Содержание	Лит.			Лист	Листов
Пров.		Балдаев Н.С.				У			2
Н. контр.						ВСГУТУ гр. 278
Утв.