年产1000吨莽草酸发酵车间设计开题报告

1. 研究目的与意义

莽草酸(shikimic acid)；分子式为c₇h₁₀o₅；化学名称为3,4,5-三羟基-1-环己烯-1-羟酸(3,4,5-trihydroxy-lcyclohexene-l-carboxylic acid)。莽草酸的相对分子质量是174.15；白色结晶粉末；熔点是191～192℃；相对密度为1.64；易溶于水和醇等极性溶剂，水中的溶解度为180g/l，无水乙醇中的溶解度是22.5g/l；几乎不溶于氯仿、苯和石油醚等非极性溶剂；气味辛酸；旋光度为-180，化学结构下图所示。

近年来,病毒性流感在全球不断变异和爆发,先有h5n1和hin1流感,后有h7n9禽流感。在抗击流感的药物中,磷酸奥司他韦(tamiflu,商品名:达菲)效果显著,世界卫生组织和很多国家卫生部门都将达菲作为主要治疗流感药物,并维持一定的贮备已备突发的疫情。而莽草酸就是合成达菲的关键原料。

莽草酸的生产主要依靠植物提取法，以八角属植物八角茴香为提取原料。该植物原料仅在我国南方和越南部分地区盛产,由于生产受到植物原料生长周期和种植范围的制约，加之提取工艺复杂、纯度难于控制，传统的提取法无法满足对莽草酸原料的需求。通过现代生物技术对莽草酸的理化性质及生物合成途径进行深入的研究，开发高效的莽草酸生产途径成为国内外研究新热点。

2. 研究内容和预期目标

本论文设计莽草酸发酵工厂年产量为1000吨，以大肠杆菌为生产菌株，以68g/l产量为基准，发酵周期40 h，以葡萄糖为碳源物，以酵母提取物（粉）为氮源，以硝酸钠、磷酸二氢钾和硫酸镁等为无机盐，采用液体深层发酵法生产，以此为基础进行工艺设计，确定花生四烯酸的生产工艺流程，进行了物料衡算和热量衡算，并计算了主要设备尺寸。产物的提取率以90%计，其他发酵液的物化常数可参考其他设计。发酵罐公称体积一般按100 m³计，一年生产天数按300天计，发酵罐的数量要与发酵周期（多少天）相关。

预期目标：

1）制定设计任务和原则，选择生产菌。

3. 研究的方法与步骤

（1）制定设计任务，原则，选择生产菌。

（2）生产方法的选择，制定工艺路线，绘制工艺流程图。

（3）为生产中的物料进行衡算、计算热量、耗水量等参数的损耗。

4. 参考文献

[1] marco kr#228;mer,johannes bongaerts,roel bovenberg,susanne kremer, ulrike mller,sonja orf,marcel wubbolts,leon raeven,metabolic engineering for microbial production of shikimic acid,metabolic engineering,volume 5, issue 4,2003,pages 277-283.

[2] martnez, j., rodriguez, a., moreno, f. et al.metabolic modeling and response surface analysis of an escherichia coli strain engineered for shikimic acid production.bmc syst biol 12, 102 (2018).

[3] tripathi, p., rawat, g., yadav, s. et al. fermentative production of shikimic acid: a paradigm shift of production concept from plant route to microbial route. bioprocess biosyst eng 36, 1665–1673 (2013).

5. 计划与进度安排

1）2024-12-30～2023-03-26：查阅资料撰写开题报告；

2）2024-03-27～2024-04-07：对厂址进行选择，分析物流交通、人力资源等条件；

3）2024-04-08～2024-04-15：对厂区总面积进行设计；