1、L-絲氨酸酶法消費工藝放大實驗.目錄概述制藥工藝道路及研討階段原資料及產品的主要技術規格消費流程簡述發酵工藝放大優化分別純化放大與優化產品的檢驗與分析主要設備的計算種子罐發酵罐離子交換罐.研討內容：L-絲氨酸概述L-絲氨酸是一種脂肪族極性氨基酸。L-絲氨酸是組成蛋白質的常見20種氨基酸中的一種，是哺乳動物的非必需氨基酸，也是生酮氨基酸。在自然界中也有D-絲氨酸，如絲原蛋白中。在一些抗生素中也有D-絲氨酸。符號：S。學名：2-氨基-3羥基丙酸。英文名：L-Serine，縮寫：L-Ser，分子式：C3H7NO3，構造式：CH2OHCH(NH2)COOH，分子量：105.09。構造式：.藥理作用：磷

2、脂酰絲氨酸補充劑能添加大腦皮層中的神經傳送質乙酰膽堿的產量，乙酰膽堿與思想、推理和留意力集中有關聯。磷脂酰絲氨酸也能刺激多巴胺的合成和釋放。磷脂酰絲氨酸似乎和大腦對壓力的反響有關聯。一項臨床研討發現，在針對安康人施加壓力的實驗中，服用磷脂酰絲氨酸的人群對于壓力的反響要比其他人群低。壓力反響是經過衡量血液中促腎上腺皮質激素程度得出的，促腎上腺皮質激素是由腦下垂體分泌的一種激素，它隨之促進腎上腺分泌應激激素皮質醇。磷脂酰絲氨酸主要用于治療癡呆癥包括阿茲海默癥和非阿茲海默癥的癡呆和正常的老年記憶損失。.國內外的消費情況L-絲氨酸的主要消費方法有以下四種。蛋白質水解法：L-絲氨酸在絲膠蛋白中的含量豐富

3、，蠶繭衣中含量為13.64%，因此，可用水解蠶繭衣制取。添加前體發酵法：L-絲氨酸在生物體內代謝運轉速度極快，直接發酵法消費困難。普通采用添加前體的發酵法。添加的前體主要有甘氨酸、甘氨酸三甲內鹽或甘油酸，其中以甘氨酸為前體的已工業化。產生菌可分為兩類：異養型和甲基營養型細菌。化學合成法：DL-絲氨酸可有以羥基乙醛為原料的合成法等，然后再拆分得L-絲氨酸。酶法：利用絲氨酸羥甲基轉移酶催化甲醛和甘氨酸Gly可逆的合成L-Ser，反響過程中SHMT需PLP和四氫葉酸THFA作為其輔因子，由于主要原料來源廣泛、價錢低廉，并可合成高濃度的產物，因此該法是目前最有運用前景的L-Ser消費方法。.鑒于化學合

4、成法和酶法各自的優勢,可將二者結合起來,即先用化學合成法制備出DL-絲氨酸,將其氨基乙酰化,再用固定化酶法進展拆分。現用于氨基酸拆分的酶主要是氨基酰化酶,通常將酶固定在DEAE-葡聚糖凝膠A-25、碘乙酰纖維素或聚丙烯胺凝膠上。將固定化酶均心地裝入柱內,底物(乙酰化氨基酸)溶液在適宜的柱溫、pH條件下以一定的速度經過酶柱即可。過程如下：.7用途與開展前景L-絲氨酸雖屬于非必需氨基酸但具有許多重要的生理功能和作用,因此,在醫藥、食品、化裝品中均有較為廣泛的運用。絲氨酸是重要的自然保濕因子(NMF)之一,皮膚角質層堅持水分的主要角色,因此是很多高級化裝品中的關鍵添加劑,只是因其價錢限制了它在化裝品

5、中的運用。L-絲氨酸廣泛用于配置第三代復方氨基酸輸液和營養增補劑，并用于合成多種絲氨基酸衍生物，如心血管、抗癌、愛滋病新藥及基因工程用維護氨基酸等。抗衰老作用。食品：L-絲氨酸用于運動飲料、氨基酸減肥飲料等。飼料：L-絲氨酸用于動物飼料，可促進動物生長發育；.制備工藝道路.發酵過程原資料及產品的主要技術規格培育基：LB培育基 蛋白胨 10g 酵母浸出液 5 g 氯化鈉 5g 水 1L發酵流程1.將LB培育基共0.25m3放入0.3m3的種子罐配料罐中，待攪拌均勻后，用泵打入種子罐中，種子罐用水蒸氣進展夾套加熱滅菌使培育基從25升至121，再用冷卻水使之冷卻到37，接入菌種后培育到對數等待用。2

6、022/8/21.2在12 m3的發酵罐配料罐中參與8.35m3的LB培育基，開啟攪拌待混勻后，用泵打入發酵罐中，進展滅菌，用水蒸氣先進展間接加熱使培育基從25升至90，再用蒸汽直接加熱使培育基從90升至121，然后用冷卻水使之冷卻到37，待用。3.將種子罐中的料液放入發酵罐中發酵14h，再用離心機進展離心分別，搜集菌體，廢液放入貯罐中。2022/8/21.發酵放大主要過程表示圖2022/8/21.消費原料氫氧化鈉溶液用量66040L 濃度1M鹽酸用量66040L pH=2 無水乙醇用量2080L去離子水用量99060L717型離子交換樹脂用量49530L產品的主要技術規格消費規模：80 噸/

7、年消費方法：717型離子交換樹脂離子交換層析后，進展濃縮，之后添加乙醇結晶，離心分別消費天數：300天消費周期：1天消費方式：間歇消費分別純化所需原資料及產品的主要技術規格.消費流程簡述:本設計采用離子交換層析對兩種氨基酸L-絲氨酸和L-甘氨酸進展分別。根本流程：反響液離子交換層析濃縮結晶過濾枯燥產品反響過程:發酵終了后搜集菌體，菌體沉淀中參與蒸餾水制成菌懸液，細胞破碎后參與5-磷酸吡哆醛PLP，終濃度為2mmol/L，37溫育24h。然后參與四氫葉酸終濃度為25mmol/L、甘氨酸終濃度為2mol/L、37的甲醛溶液終濃度為50mmol/L進展酶反響72h2022/8/21.離子交換層析過程

8、采用717型離子交換樹脂，將其裝入離子交換罐，保證其密實。然后用氫氧化鈉水溶液處置溶液濃度為1M，體積為66040L使離子交換柱呈堿性，處置完之后上樣。上樣后，L-絲氨酸和L-甘氨酸吸附在交換樹脂上，可用酸性溶液洗脫，本設計采用pH=2的Hcl溶液洗脫，用量為66040L，洗脫前需求用去離子水洗滌，最終可得氨基酸溶液為16510L，其中L-絲氨酸為6934L。.結晶過程離子交換層析終了后，對料液進展濃縮。采用蒸汽加熱，可將料液濃縮至原體積的1/10。濃縮過程：待濃縮液冷卻后，參與208L無水乙醇，使L-絲氨酸結晶，最后離心烘干可得產品267kg/天。年操作日為300天。簡述: 717型離子交換

9、樹脂裝入離子交換罐用氫氧化鈉溶液處置上樣用去離子水洗滌用Hcl溶液洗脫濃縮冷卻參與無水乙醇結晶離心過濾烘干產品2022/8/21.工藝分別消費條件:知L-絲氨酸的小試純化工藝為：717型離子交換樹脂用1M的NaOH溶液處置成OH-型，水洗至中性后裝柱三根25500mm的柱子。對第一根柱子上樣，上樣終了后水洗。然后銜接另2根柱子，用pH=2的Hcl洗脫，分別搜集只含L-絲氨酸、L-甘氨酸，以及同時含這兩種氨基酸的洗脫液。假設一個柱子的體積為V，知NaOH溶液用量為4V，洗滌水用量為2V，洗滌液用量為4V，其中含氨基酸的洗脫液體積為1V，含L-絲氨酸的洗脫液體積為0.42V。將含L-絲氨酸的洗脫液

10、濃縮液濃縮至原體積的1/10，參與3倍體積的無水乙醇，將晶體濕含量15%離心烘干，L-絲氨酸的分別得率為77%。年操作日300天，消費方式：間歇消費。水蒸氣，冷卻水由27進，37出。.物料衡算知柱子25500mm，一個柱子的體積為V，知NaOH溶液用量為4V，洗滌水用量為2V，洗滌液用量為4V，其中含氨基酸的洗脫液體積為1V，含L-絲氨酸的洗脫液體積為0.42V。將含L-絲氨酸的洗脫液濃縮液濃縮至原體積的1/10，參與3倍體積的無水乙醇，將晶體濕含量15%離心烘干，L-絲氨酸的分別得率為77%。年操作日300天。2022/8/21.離子交換罐小試消費時：.放大后：2022/8/21.濃縮罐：離

11、心機：能量衡算： 查表得：.濃縮罐采用間接蒸汽加熱至沸騰加熱蒸汽為根據能量守恒定律得：其中：代入公式：求得: =5%10%，取10%即:水蒸氣的估計用量為7341Kg.冷卻器假定物料冷卻至37根據能量守恒定律得：其中=5%10%，取10% .主要設備的計算離子交換罐的計算選擇反吸附離子交換罐知離子交換樹脂總體積：離子交換罐高徑比H/D為3，即樹脂層高度占圓筒高度的50%,即圓整得濃縮罐設計進料體積 ：6934T 選擇搪玻璃蒸發器10m3 HG5-38-79.冷卻器假設冷卻時間為0.5h,即t=0.5h查表得換熱系數：K=8301250kJ/(m2h)取K=1000kJ/(m2h)對數平均溫度

12、根據換熱面積選型得列管式石墨換熱器HG5-1320-80換熱面積為20.7m2有效管長為4000mm根數為61筒徑為400mm.離心機知離心機分別物料為固液混合，所以采用過濾離心機.其中 所以離心機所需容積假設離心分5次進展，那么每次進料量為554.7L其中絲氨酸濃縮液每次進料.7，乙醇進料416L。選用SS1800過濾離心機其轉速為510r/min有效容積為660L過濾面積為2.7m2外形尺寸為 .儲罐：高位槽NaOH總體積為66040L，分3個高位槽安放。選型為F25000 HG/T 2374-98公稱容積為25000L實踐容積為27790L直徑D為2800mm高度H為5379mm液位計直

13、徑為65/50mmHCl總體積為66040L，分3個高位槽安放。選型為F25000 HG/T 2374-98公稱容積為25000L實踐容積為27790L直徑D為2800mm高度H為5379mm液位計直徑為65/50mm洗脫水體積為99060，分4個高位槽安放選型為F25000 HG/T 2374-98實踐容積為27790L直徑D為2800mm高度H為5379mm液位計直徑為65/50mm無水乙醇體積2080L選型為F3000 HG/T 2374-88公稱容積為3000L實踐容積為3337L直徑D為1450mm高度H為2933mm液位計直徑為65/50mm.廢液儲罐知此液總體積為16510L選用

14、搪玻璃臥式儲罐型號為HG/T2375 94公稱容積為20000L實踐容積為22332L直徑D為2400mm長度L為5374mm液位計直徑為65/50mm.產品的檢驗與分析檢驗原理：紙層析法是利用各物質不同的分配系數，使混合物隨流動相時而得到分別的方法。紙層析法是以濾紙作為惰性支持物的。濾紙纖維與水親和力較強，而與有機溶劑親和力弱，所以紙層析以濾紙纖維和結合水為固定相，以有機溶劑為流動相。當有機相沿濾紙流動經過樣品點時，樣品點上的溶液在水相和有機相之間進展分配，樣品挪動速率與樣品的極性及水親和力有關，因此，極性氨基酸挪動較慢，而非極性氨基酸挪動較快。2022/8/21.2022/8/21在一定的

15、條件下某種物質的Rf值是常數。Rf值的大小與物質的構造、性質、溶劑系統、層析濾紙的質量和層析溫度等要素有關。.產品的檢驗與分析實驗器材與試劑1實驗器材：硅膠板，層析缸，毛細管，鉛筆，展開劑，顯色劑2實驗試劑展開劑:正丁醇：丙酮：氨水：水10：10：2：1100ml指示劑:茚三酮丙酮15020ml3待測溶液：L-絲氨酸反響液實訓步驟：1.試劑預備:展開劑以及茚三酮顯色劑配制。2.劃線:用鉛筆在硅膠板上距末端一厘米出悄然畫一橫線。2022/8/21.3.點樣用毛細管分別汲取待測樣品溶液，在橫線上悄然點樣，分別點三次。注：點完一次之后等到剩余溶劑滲入之后再點樣，點樣不宜太多，否那么會降低Rf值，斑點

16、直徑控制在2毫米，不宜超越5毫米。同時點樣點之間間隔在一厘米左右，防止邊緣效應。硅膠板在空氣中放置時間要盡量短，否那么會因吸潮而降低活性。4.展層將點了樣的硅膠板放在盛有展開劑約05cm的展開槽中。間隔硅膠板上端二厘米處取出硅膠板。注：展開劑不能超越一厘米出畫的線。由于毛細管作用，展開劑在硅膠板上緩慢前進，樣品由于與展開劑的親和力不同而分別。5.顯色展開好后，取出，晾干，用裝有茚三酮的噴霧器進展噴霧顯色，多數在日光下可找到色點。用鉛筆將各斑點框出，并找出斑點中心，用小尺量出各斑點到原點的間隔和溶劑前沿到起始線的間隔，然后計算出樣品的比移值2022/8/21.“三廢治理及綜合利用廢水處置各類廢水

17、將經廠區污水站預處置達標后，可納入污水管網，進污水處置廠集中處置，達標排放。廠區消費廢水預處置工藝圖：2022/8/21.噪聲、固廢污染防治1噪聲對高噪聲設備如風機、水泵等進展消聲、隔聲處置，污水提升泵站在泵房內隔音。2固廢應按照固體廢物的性質進展分類搜集和暫存。本工程一切廢物都必需儲存于加蓋密閉容器中。各種腳料及母液用鋼質容器儲存，脫水渣也采用聚氯乙烯容器儲存。發酵液板框壓濾廢渣枯燥后可做生物復合肥原料綜合利用；粗品溶解濾渣主要成分為硅藻土，枯燥后也可做生物復合肥原料綜合利用。2022/8/21.對蒸餾殘液以及廢活性炭等危險固廢，對其進展熄滅處置。煙氣高空排放。工程燃煤鍋爐煤渣可外賣綜合利用

18、，由磚瓦廠制磚或用于鋪路等。廠區職工產生的生活渣滓，可由環衛部門外運填埋處置。具有刺激性、惡臭物料的包裝資料儲存于容器中并加蓋密閉。廢包裝箱、捆綁資料等那么應及時搜集，室內分類存放，可回收綜合利用的盡量回用，少量不能回用的，應進展去毒或無害處置后一并由環衛部門外運填埋處置。2022/8/21.主要設備：種子罐不銹鋼種子罐廣泛用于微生物生長的一種反響設備。在種子罐發酵罐中各種微生物在適當的環境中生長,新陳代謝和構成發酵產物。種子罐廣義的了解為存儲或產生種子的容器，發酵設備目前已廣泛地用于制藥、味精、酶制劑、食品等行業。適用于酸奶及乳酸菌飲料母液發酵、釀造、佐料、制藥、化工及真菌培植，其作用可加熱、保溫及冷卻，為全封鎖衛生型發酵公用設備。2022/8/21.2022/8/21.主要設備：發酵罐發酵罐，指工業上用來進展微生物發酵的安裝。其主體普通為用不銹鋼板制成的主式圓筒，其容積在1m3至數百m3。在設計和加工中應留意構造嚴密，合理。能耐受蒸汽滅菌、有一定操作彈性、內部附件盡量減少防止死角、物料與能量傳送性能強，并可進展一定調理以便于清洗、減少污染，適宜于多種產品的消費以及減少能量耗