年产200吨生物素中间体二酯的合成工艺以及生产车间设计(4)
补料在发酵过程中的应用，是发酵技术上一个划时代的进步。补料技术本身也由少次多量、少量多次，逐步改为流加，近年又实现了流加补料的微机控制[9]。但是，发酵过程中的补料量或补料率，目前在生产中还只是凭经验确定，或者根据一、两个一次检测的静态参数（如基质糖残留量、pH 值、溶解氧浓度等）设定控制点，带有一定的盲目性，很难同步地满足微生物生长和产物合成的需要，也不可能完全避免基质的调控反应。因而现在的研究重点在于如何实现补料的优化控制。
补料分批发酵可以分为两种类型[10~11]：单一补料分批发酵和反复补料分批发酵。在开始时投入一定量的基础培养基，到发酵过程的适当时期，开始连续补加碳源或（和）氮源或（和）其他必需基质，直到发酵液体积达到发酵罐最大操作容积后，停止补料，最后将发酵液一次全部放出。这种操作方式称为单一补料分批发酵。该操作方式受发酵罐操作容积的限制，发酵周期只能控制在较短的范围内。反复补料分批发酵是在单一补料分批发酵的基础上，每隔一定时间按一定比例放出一部分发酵液，使发酵液体积始终不超过发酵罐的最大操作容积，从而在理论上可以延长发酵周期，直至发酵产率明显下降，才最终将发酵液全部放出。这种操作类型既保留了单一补料分批发酵的优点，又避免了它的缺点。补料分批发酵作为分批发酵向连续发酵的过渡，兼有两者之优点，而且克服了两者之缺点。同传统的分批发酵相比，它的优越性是明显的：第一，可以解除底物的抑制、产物的反馈抑制和分解代谢物阻遏作用。当代谢产物收率或其生产速率明显地受某种底物组分浓度影响（如用醋酸、甲醇、苯酚等作为发酵基组分而存在底物浓度的抑制）时，采用补料分批技术比分批发酵有利；第二，可以减少菌体生长量，提高有用产物的转化率；第三，菌种的变异及杂菌污染问题易控制；第四，便于自动化控制。目前，运用补料分批发酵技术进行生产和研究的范围十分广泛，包括中细胞蛋白、氨基酸、生长激素、抗生素、文生素、酶制剂、有机溶剂、有机酸、核苷酸、高聚物等，几乎遍及整个发酵行业。它不仅被广泛用于液体发酵中，在固体发酵及混合培养中也有应用。随着研究工作的深人及微机在发酵过程自动控制中的应用，补料分批发酵技术将日益发挥出其巨大的优势[12]。
2 研究目的、内容及思路
2.1研究目的
生物素中间体二酯是一种重要的生物反应中间体，主要用于转化生产生物素产品。生物素中间体二酯的工艺设计的目的，主要是以专业基础课的学习为基础，针对要求的化工项目，设计合理的工艺流程，选择相应的工艺设备等。解决化工产品生产车间设计实际问题的能力，掌握化工工艺流程设计、物料恒算、设备选型、车间工艺布置设计等的基本方法和步骤；从技术上的可行性与合理性两个方面树立正确的设计思想。
2.2研究内容
学习工艺设计的基本原理、方法和应遵循的原则。能依据给出的设计要求和关键参数，能设计提出合理的工艺流程。并用计算机画出带有工艺控制点的工艺流程图。写出工艺操作过程及过程分析、控制要点。学习查阅主要的工艺设计数据参考书，正确地进行工艺过程的物料衡算和热量衡算并进行设备的选型和设计计算。
2.3研究思路
2.3.1 合成路线
查的文献合成生物素中间体二酯有四种方法[13]：三甲基氯硅烷催化剂二酸和无水甲醇合成；浓硫酸催化二酸和无水甲醇合成；固体盐酸盐催化二酸和无水甲醇合成和使用杂多酸做催化剂合成二酯。