手性氨基酸作为最重要的原料和中间体，市场规模也越来越大。本项目研发的手性氨基酸包含 L-2-氨基丁酸、D-苏氨酸、L-天冬酰胺、L-叔亮氨酸、L-色氨酸等。2-氨基丁酸是一种非天然的氨基酸，是一种重要的化工原料，被用作为多种手性药物合成中的重要中间体，包括抗结核药物乙胺丁醇、布瓦西坦和抗癫痫药物左乙拉西坦。D-苏氨酸是天然氨基酸 L-苏氨酸的光学异构体，是一种非天然氨基酸。主要应用于手性药物、手性添加剂和手性助剂等领域，在制药行业作为手性合成的手性源，主要用于生产新型光谱抗生素、D-苏氨醇和多肽合成过程的苏氨酸保护剂。L-天冬酰胺是常见的 20 种氨基酸之一，在食品、医药、化工合成、微生物培养等领域广泛应用。L-天冬酰胺可以作为添加剂用于清凉饮料,同时在肿瘤治疗及蛋白质糖基化中扮演重要角色。L-天冬酰胺常用于氨基酸输液，以及具有降压、平喘、抗消化性溃疡、胃功能障碍等功能，并可用于治疗心肌梗死、心肌代谢障碍、心力衰竭、心脏传导阻滞、疲劳症等。此外，L-天冬酰胺也是微生物培养和动物细胞培养重要的添加剂。L-叔亮氨酸是一种非蛋白原的手性氨基酸, 由于叔丁基的空间位阻大, 叔亮氨酸的衍生物可在不对称合成中作为诱导不对称的模板。随着不对称合成的发展, 叔亮氨酸的应用也非常广泛。又由于占空间大的叔丁基链及其疏水性, 它在多肽的合成中能够很好地控制分子构象, 增加多肽的疏水性和受酶降解的稳定性, 因此在药物和生物应用中正迅速地发展, 用于抗癌、抗艾滋病等药物和生物抑制剂及肽等。

主要由 D-谷氨酸和 L-谷氨酸通过酰胺键聚合而成。作为一种高分子聚合物，γ-聚谷氨酸具有一些独特的物理、化学和生物学特性如良好的水溶性，超强的吸附性，能彻底被生物降解，无毒无害，可食用等。在农业、食品、医药、化妆品，环保，合成纤维和涂膜等领域具有广泛的应用前景，因此极具开发价值。 微生物絮凝剂是继无机絮凝剂和有机絮凝剂之后出现的一种新型的、可自然降解的水处理剂，具有高效、无毒、无二次污染的特点。微生物絮凝剂是一类由微生物产生并分泌到细胞外具有絮凝活性的代谢产物，一般由多糖、蛋白质、DNA、纤维素、糖蛋白、聚氨基酸等高分子物质构成，分子中含有多种官能团，能使水中胶体悬浮物相互凝聚、沉淀。在传统的絮凝剂中，无机絮凝剂投加量大，效果不佳，还会把大量金属离子带入最终产物中，对环境造成危害；有机合成高分子絮凝剂生物难降解，残留单体有毒，会对环境造成二次污染。而微生物絮凝剂最突出的特点是具有生物降解性，而且高效、无毒、易降解、无二次污染且用途广泛，是环境友好型絮凝剂，因而引起世界各国学者的广泛关注和研究。

低 聚 乳 果 糖 是 一 种 新 型 的 功 能 性 低 聚 糖 ， 化 学 名 为 O-β-Dgalactopyranosyl-(1,4)-O-α-D-glucopyranosyl-(1,2)-β-Dfructofuranoside，由三个单糖组成，包括葡萄糖基、半乳糖基和果糖基。它是 一种非还原性低聚糖，分子式和相对分子质量分别为 C18H32O16 和 504.4 g/mol。 25°C 时，低聚乳果糖在水中的溶解度为 3670 g/L，大于同温度下蔗糖的溶解度 （2000 g/L）。相对于其他低聚糖，它的甜味特性比较接近蔗糖，甜度为蔗糖的 30%。另外，低聚乳果糖粉末具有较好的吸湿型。在中性时条件下加热时，低聚乳果糖水溶液比较稳定，在 pH 值 4.5、120°C 条件下加热 1 h 不会发生分解， 同等条件下，它的耐酸性、耐热性与蔗糖水溶液相似。由于它低热量、甜味特性接近蔗糖，具有改善肠道微环境、促进矿物质吸收、降低胆固醇和抑制脂肪吸收、免疫调节等生理功能，已经在各种食品中得到了广泛应用。 本项目技术是以乳糖和蔗糖混合体系为底物，利用酶法生物技术合成低聚乳果糖。低聚乳果糖作为食品功能因因子可用于食品、饮料等相关领域。 

低聚半乳糖是由半乳糖基和葡萄糖基构成的聚合度为 2～6 的寡糖。低聚半乳糖具有甜度低、水分活度低，对酸、热稳定等理化性质。低聚半乳糖还具有非致龋齿性、非消化性(具有类似膳食纤维的生理功能)、促进肠道双岐杆菌增殖等功能。因此，低聚半乳糖作为一种功能性食品添加剂广泛应用于乳制品、糖果、罐头等食品。本项目提供一种利用 β-D-半乳糖苷酶与高浓度乳糖溶液反应得到高转化率的低聚半乳糖的新技术。所得低聚半乳糖产品安全可靠，是一种很有市场潜力的功能性甜味剂。

麦芽糊精是以淀粉为原料，通过生物酶法控制淀粉水解程度，从而得到DE 值处于 5-20 的淀粉水解产物。麦芽糊精的分子量介于淀粉和淀粉糖之间，是一种价格低廉、口感滑腻、没有任何味道的营养性多糖。 高品质的麦芽糊精流动性良好，无异味，几乎没有甜度；溶解性能良好，有适度的粘度；吸湿性低，不易结团；有较好的载体作用，是各种甜味剂、香味剂、填充剂等的优良载体；成膜性能好，既能防止产品变形又能改善产品外观；极易被人体吸收，特别适宜作病人和婴幼儿童食品的基础原料；对食品饮料的泡沫有良好的稳定效果；对结晶性糖具有抑制晶体析出的作用；有很好的乳化作用和增稠效果；有促进产品成型和良好地抑制产品组织结构的作用。由于麦芽糊精所具有的优良使用特性，使其广泛应用于饮料、冷冻食品、糖果、麦片、乳制品、保健品等行业，还可应用于纺织、日化、医药生产中。

L-苏氨酸在食品、饲料、医药和化妆品等领域的用量呈长期稳定增长趋势，尤其在饲料添加剂中增长最为迅速。以添加了 L-苏氨酸的低蛋白配方饲料作为家禽日粮，不但可以缓解天然蛋白的匮乏，减少动物氨的排放，还能提高家禽的生产性能。而在医药领域，L-苏氨酸除了用于氨基酸输液之外，随着人类保健意识的提高，各类氨基酸保健饮品涌现市场，L-苏氨酸是必不可少的配方成分。L-苏氨酸有望取代色氨酸，成为继赖氨酸和甲硫氨酸之后第三大发展最迅速的氨基酸。因此 L-苏氨酸产业迫切需要提高产量，降低成本，以满足市场需求。本实验室以谷氨酸棒状杆菌为出发菌株，通过代谢工程技术手段进行基因敲除和敲入，对关键基因进行了测序、蛋白结构解析及定向改造，以达到“开源节流”，即增强 L-苏氨酸合成路径代谢流，抑制或阻断旁路途径代谢流，最终提高L-苏氨酸产率近 20 倍，具有较好的应用前景。

L-甲硫氨酸广泛应用于饲料业，是家禽饲料中首选的限制性氨基酸。L-甲硫氨酸是强肝解毒剂、促进发育剂，当缺乏时会引起食欲减退。甲硫氨酸广泛应用于营养补充与畜产饲料，由于甲硫氨酸容易被鸡吸收而转变为鸡肉蛋白，在鸡饲料中添加甲硫氨酸，可少耗饲料，并使鸡肉生长健全。L-甲硫氨酸合成方法主要为化学合成法和微生物发酵法两种。因化学合成法会产生大量有害物质，微生物发酵法生产甲硫氨酸越来越受到关注。本实验室以谷氨酸棒状杆菌为出发菌株，通过代谢工程技术手段进行基因敲除和敲入，以达到“开源节流”，即增强 L-甲硫氨酸合成路径代谢流，抑制或阻断旁路途径代谢流，最终提高 L-甲硫氨酸产率，目前中间菌株产率已达 21 mmol/L，具有重要的应用前景。 

循环氢脱硫溶剂发泡，引起胺液跑损，夹带的分散相提高了循环氢的分子量，增加了循环氢压缩机的能耗，降低了氢气的纯度，缩短了催化剂的使用寿命和反应的效率。针对我国石油炼制行业原料油含硫量逐渐提高，循环氢气夹带重烃升高的趋势，提出并首先实现循环氢旋流脱烃、脱硫方法，发明预旋流脱重烃的循环氢气脱硫新工艺：采取预旋脱烃方法控制脱硫剂发泡、降低循环氢压缩机工质的分子量；采取后旋脱胺方法回收“跑损”胺液、降低胺液微粒危害。该工艺，在脱硫塔前设置了循环氢分烃设备，有效地脱出其中的液相组成，从源头上、根本上解决了循环氢带液的问题；在脱硫塔增加旋流分离器组，控制循环氢带液量，节约能源，部长环氢压缩机长周期连续稳定运转。该工艺可推广应用到炼油厂加氢裂化、催化裂化、焦化、重整以及催化裂解等装置产生的循环氢、液态烃、柴油和低分气的脱硫系统，以及含硫污水净化系统，还可以推广到由油田伴生气、天然气、水煤气合成等加工过程附产的液化气和燃料气的脱硫系统。本项目研究成果及衍生成果已申请了11件中国专利。其中，中国发明专利9件，授权中国发明专利3件和实用新型专利2件，负责编写国家标准1件（GB/TXXX-XX 液-液分离旋流器技术条件．计划编号：20079030-T-606）。目前拟再申请国家发明专利3件。

成果与项目的背景及主要用途： 本成果可以帮助企业降低生产成本，提高经济效益和市场竞争能力。其技术 途径是通过系统优化，降低企业的用能及原材料消耗，进而降低成本。可以起到 节能、减排、增效、降耗的综合效果。 本成果以化工原理、化工热力学、化工系统工程的原理和方法为基础，以计 算机模拟、过程集成为技术手段，着眼于整个系统的优化，可以显著降低企业的 能量消耗和物料消耗，降低生产成本。其特点是使用成熟设备的优化组合及优化 操作，通过加工过程的合理化及能量发生、利用、回收、输送的合理化达到节能、 降耗、增效、减排的目的，技术成熟可靠。 大多数节能工作着眼于局部。例如，低温热回收只着眼于低温热怎样回收， 本成果则通过系统优化设法将低温热降到最低，然后再考虑其回收；根据能量守 恒定律，低温热的降低，必然带来外部能量供应的降低，因而，可以显著降低外 部能来能量消耗，同时，将低温热回收系统的负荷降到最低。再如，精馏系统的 20天津大学科技成果选编 21 能量优化，单纯考虑精馏塔系统节能是一个局部优化，但是，从整个装置的角度 考虑精馏塔系统的能量优化则是一个整体优化，整体优化的节能效果会更显著。 随着过程系统工程和热力学分析两大理论的发展及其相互结合与渗透，产生 了过程系统节能的理论和方法，把节能工作推上了一个新的高度。 主要包括： 1. 化工装置潜力分析与瓶颈诊断 2. 工艺系统优化 3. 化工能量系统分析与集成优化 4 Total Site 能量系统优化 该技术成果适用于各类过程工业过程，包括石油化工、煤化工、精细化工、 食品化工、制药过程、钢铁、电力等，技术成熟可靠，没有风险，投资回收期可 控制在 1 年以内，也可根据工厂要求控制在 3 年以内。 技术原理与工艺流程简介： （1） 化工装置潜力分析与瓶颈诊断 采用数学及计算机技术对现场采集的数据进行分析，修正模型参数，建立与 现场操作数据基本吻合的机理模型，寻求对工艺及设备的深刻理解，诊断系统及 设备的潜力和瓶颈。 通过计算机模拟与标定计算，诊断装置与设备的潜力及存在的瓶颈因素，通 过少量的改造或操作优化，实现装置扩产或节能。 （2） 工艺系统优化 反应系统：采用夹点技术，有效利用反应热。对于吸热反应，则实现有效供 热。 精馏系统：优化精馏塔序列及回流比、采出量，采用夹点技术实现精馏塔内 部及外部能量系统的集成优化，以及多效精馏、热泵精馏、隔壁精馏等技术的优 化运用。 换热网络优化：通过夹点技术分析节能潜力，优化换热网络。对冷系统和热 系统采用。 设备强化：采用计算机模拟技术优化工艺操作及设备选型，通过选用高效分天津大学科技成果选编 离、换热、蒸汽回收装置实现设备强化。设备强化同时带来最小换热温差的变化， 进而，通过夹点技术，实现设备强化后的反应系统、精馏系统及换热网络的再优 化。部分装置的优化效果可达 40%以上。本技术若用于工艺包效果会更好。 （3） 化工能量系统分析与集成优化 含换热网络优化和蒸汽动力系统优化二项内容。通过夹点分析和换热网络优 化技术，实现对用热及用冷过程的优化，对新过程，一般可节能 2040%，对已 有过程，一般可节能 1030%。蒸汽动力系统优化含锅炉系统，蒸汽储能，热电 联产，燃料系统等的优化，节能效果在 1030%范围。 （4） Total Site 能量系统优化 以夹点技术为核心，从各装置的工艺优化入手，首先实现能量需求侧的优化， 然后对各装置进行夹点分析和换热网络优化，使能量回收达到最优，然后考虑各 装置之间的能量优化，最后是公用工程系统的能量优化。最终，做到全系统的能 量优化。Total Site 能量系统优化是工厂能量优化的最佳解决方案，可显著提高 系统能效。 技术水平及专利与获奖情况： 该技术具有近 30 年的研究历史，数千套装置的工业实践，是美国国家能源 署首推的过程工业节能减排先进技术。 本项目组自 2008 年与英国曼彻斯特大学过程集成中心（CPI）展开合作，在 近 20 年过程模拟优化研究基础上，消化吸收 CPI 的过程集成技术，经过 10 余个 工厂，近 30 套不同工业装置（涉及石油化工、煤化工、精细化工、食品工业、 制药工业、电力等过程）的工业实践，积累了丰富经验。 优化过的典型工业过程有： 20 万吨/年二甲醚装置优化 60 万吨/年煤制甲醇过程优化 10 万吨/年水玻璃生产过程优化 10 万吨/年白炭黑生产过程优化 2 万吨/年大豆制油过程优化 2 万吨/年大豆蛋白生产过程优化 22天津大学科技成果选编 120 万方/天天然气处理过程优化 150 万吨/年常减压装置优化 20 万吨/年催化裂化装置优化 4 万吨/年气分及 MTBE 装置优化 2 万吨/年 HFC125 装置优化 应用前景分析及效益预测： 系统优化的目标是降低能耗和企业的生产成本，同时，带来节能减排的社会 效益。 节能减排势在必行，系统优化是帮助企业提高技术水平，实现节能减排的有 效技术途径。 应用领域：石油化工、煤化工、精细化工、食品、制药、电力等行业 合作方式及条件：面议

D-泛酸钙[N-(2,4-二羟基-3，3-二甲基丁酰)-β-氨基丙酸钙]属维生素类物质，作为人体和动物体内辅酶A的构成成分，主要作用是参与生物体内蛋白质、脂肪、糖类的代谢，广泛用于医药、食品和词料工业。 医药方面，D-泛酸钙作为药物，主要用于维生素B缺乏症及神经炎，手术后肠绞痛，辅助治疗红斑狼疮，此外还用于制造其他药物。食品方面，鉴于D-泛酸钙具有补充生物体内维生素B需求和增强食品风味两方面的功效，用作各种保健食品的营养增补剂。词料工业方面，D-泛酸钙主要用作猪鸡鸭、鱼等畜禽词料添加剂，防治动物因缺乏泛酸所引起的皮肤粘膜病变、发炎，肠道和呼吸道疾病，生殖机能紊乱，耐紧张能力降低，猪患鹅步病，家禽产蛋量低、胚胎死亡率高等。由于国内养殖业发展很快，加之D-泛酸钙在体内形成的活性代谢物泛酸是生物体自身成分，无毒性物质残留，是国际公认的一种绿色词料添加剂。工艺特点：工艺原料易得，来源广泛，立足国内； （1）本工艺反应条件温和，无高温、低温和高压等苛刻要求，因而对设备无特殊要求； （2）本工艺回收利用较完全，故成本较低； （3）本工艺“三废”主要是生产过程中产生的含氰废水，但可利用蒸馏—生物接触氧化塔处理工艺，使工艺废水达到国家排放标准； （4）本工艺采取先拆分、后酰胺化方法，产品质量较高，可达到出口标准，直接创汇。