【正文】 摘　　要以玉米粉和豆餅粉為原料，以BF7658枯草芽孢桿菌為生產(chǎn)菌種，采用液體深層通氣發(fā)酵法生產(chǎn)淀粉酶，通過(guò)搜索資料，制定符合本設(shè)計(jì)題目的工藝流程。對(duì)流程中的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，確定生產(chǎn)過(guò)程中各種原料的消耗，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程所用的設(shè)備進(jìn)行計(jì)算和選型。根據(jù)已計(jì)算出的數(shù)據(jù)進(jìn)行CAD繪圖。關(guān)鍵詞：α淀粉酶；工藝設(shè)計(jì)；發(fā)酵IIAbstract In the present study, Production of aamylase under submerged fermentation by BF7658 has been investigated using corn flour and soybean powder as substrates. Corn flour is carbon sources. Soybean powder is nitrogen sources. The process for this paper can be determined by searching information. And then calculate the parameters related to the process, determine the consumption of materials, calculate and select the equipment of the process. At last, according to the information above, we can draw CAD picture with puter.Key Words：αamylase；process design；fermentation目 錄摘　　要 IAbstract II1 緒 論 1 α淀粉酶的概述及應(yīng)用 1 α淀粉酶的概述 1 α淀粉酶的應(yīng)用 1 α淀粉酶的市場(chǎng)情況 2 本課題研究的意義及內(nèi)容 3 本課題研究的意義 3 本課題研究的內(nèi)容 32 α淀粉酶的生產(chǎn)工藝流程設(shè)計(jì) 4 生產(chǎn)方案的選擇 4 生產(chǎn)工藝流程的設(shè)計(jì) 4 工藝流程簡(jiǎn)述 6 生產(chǎn)菌種 6 培養(yǎng)基 6 無(wú)菌空氣制備 7 菌種培養(yǎng) 7 發(fā)酵罐發(fā)酵 7 發(fā)酵液預(yù)處理 8 α淀粉酶鹽析過(guò)程 8 濕酶干燥 83 工藝計(jì)算 9 物料衡算 9 工藝技術(shù)指標(biāo)及基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 9 原料消耗的計(jì)算 9 鹽析過(guò)程硫酸銨消耗量計(jì)算 11 物料衡算表 11 熱量衡算 11 連續(xù)滅菌和發(fā)酵工序熱量衡算 11 發(fā)液預(yù)處理熱量衡算 14 真空濃縮的熱量衡算 14 淀粉酶干燥過(guò)程的熱量衡算 16 用水量計(jì)算 17 連續(xù)滅菌工序的用水量 17 發(fā)酵工序的用水量 17 洗滌濾餅的用水量 17 無(wú)菌空氣制備過(guò)程用水量 17 清洗設(shè)備用水量 18 清洗車(chē)間用水量 18 無(wú)菌空氣消耗量計(jì)算 18 發(fā)酵過(guò)程無(wú)菌空氣的消耗量 18 種子培養(yǎng)等其他無(wú)菌空氣耗量 18 高峰期無(wú)菌空氣的消耗量 19 發(fā)酵車(chē)間年用氣量 19 用電量計(jì)算 19 通風(fēng)發(fā)酵罐耗電量 19 過(guò)濾機(jī)所耗電量 19 泵的耗電量 19 空氣壓縮機(jī)耗電量 19 照明用電估算 20 每天總耗電量 204 設(shè)備的工藝計(jì)算及選型 21 發(fā)酵罐的設(shè)計(jì) 21 發(fā)酵罐個(gè)數(shù)的確定 21 發(fā)酵罐尺寸的確定 21 發(fā)酵罐冷卻面積的確定 22 攪拌器的設(shè)計(jì) 23 種子罐的設(shè)計(jì) 24 種子罐發(fā)酵液量 24 種子罐個(gè)數(shù)的確定 24 種子罐尺寸的計(jì)算 24 過(guò)濾機(jī)的選型 24 硅藻土過(guò)濾機(jī)的選型 24 板框壓濾機(jī)的選型 25 真空濃縮鍋的設(shè)計(jì) 25 濃縮鍋直徑的計(jì)算 25 濃縮鍋高度計(jì)算 26 無(wú)菌空氣設(shè)備的選型 27 空氣壓縮機(jī)的選型 27 空氣貯罐設(shè)計(jì) 27 油水分離器的選型 28 絲網(wǎng)分離器的選型 28 空氣分過(guò)濾器的選型 29 泵的選型 31 物料泵的選型 31 清水泵選型 31 車(chē)間管路的選型 31 管徑的計(jì)算 31 物料管的選擇 32 自來(lái)水管的選擇 32 設(shè)備一覽表 335 車(chē)間布置設(shè)計(jì) 34 生產(chǎn)車(chē)間工藝布置設(shè)計(jì) 34 發(fā)酵車(chē)間組成 34 車(chē)間布置原則 34 生產(chǎn)車(chē)間非工藝布置設(shè)計(jì) 34 車(chē)間布置及結(jié)構(gòu) 356 環(huán)境保護(hù)與安全生產(chǎn) 36 污染源 36 三廢及噪聲的處理 36 廢氣處理和利用 36 廢水的處理 36 廢渣的處理 36 噪聲的處理 37 節(jié)能減排 377 項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)分析 38 投資估算 38 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 38 工廠成本 38 工廠可獲得的毛利 39 稅金 39 最終純利潤(rùn) 39結(jié) 論 40參考文獻(xiàn) 41致　　謝 421 緒 論 α淀粉酶的概述及應(yīng)用 α淀粉酶的概述α淀粉酶作用于淀粉與糖原時(shí)，可從底物分子內(nèi)部不規(guī)則地切開(kāi)α1，4糖苷鍵，不能切開(kāi)支鏈淀粉分支點(diǎn)的α1，6糖苷鍵，也不能切開(kāi)緊靠分支點(diǎn)α1，6糖苷鍵附近的α1，4糖苷鍵，但能越過(guò)分支點(diǎn)而切開(kāi)內(nèi)部的α1，4糖苷鍵，從而使淀粉黏度減小，因此α淀粉酶又稱液化酶。~8是穩(wěn)定的，大多數(shù)淀粉酶的最適溫度是50~60℃[15]。α淀粉酶是一種金屬酶，每個(gè)酶分子至少含一個(gè)鈣離子，多的可達(dá)10個(gè)鈣離子，鈣離子使酶分子保持適當(dāng)?shù)臉?gòu)象，從而可維持其最大活性與穩(wěn)定性。許多添加物如鈉、鉀硼砂、硼酸氫鈉、巰基乙醇也是α淀粉酶良好的穩(wěn)定劑，而最常用的還是鈣離子[3]。α淀粉酶可由微生物發(fā)酵產(chǎn)生，也可從植物和動(dòng)物中提取，目前工業(yè)生產(chǎn)上都以微生物發(fā)酵法進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)α淀粉酶。在1908年和1917年德國(guó)的Boidin和Effrontlz先后由細(xì)菌中生產(chǎn)出α淀粉酶，用于紛織品脫漿。1937年日本的福本獲得了產(chǎn)生α淀粉酶的枯草桿菌。第二次世界大戰(zhàn)后，由于杭生素的發(fā)明，使得微生物工業(yè)大步前進(jìn)，1949年α淀粉酶開(kāi)始采用深層通風(fēng)培養(yǎng)法進(jìn)行生產(chǎn)[18]。1973年耐熱性α淀粉酶[20]投入了生產(chǎn)。隨α淀粉酶的用途日益擴(kuò)大，產(chǎn)量日見(jiàn)增多，生產(chǎn)水平也逐步提高。近些年我們國(guó)家的酶制劑行業(yè)發(fā)展較快，從1965年開(kāi)始應(yīng)用枯草芽孢桿菌BF7658生產(chǎn)α淀粉酶，當(dāng)時(shí)僅無(wú)錫酶制劑廠獨(dú)家生產(chǎn)，近年在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)酶制劑的廠家己發(fā)展到120多個(gè)，其中約有40%左右的工廠生產(chǎn)α淀粉酶，產(chǎn)品也由單一的常溫工業(yè)用α淀粉酶，發(fā)展到現(xiàn)在有工業(yè)用也有食品級(jí)，既有常溫也有耐熱的，劑型上有固體的也有液體α淀粉酶。酶制劑工業(yè)現(xiàn)已成為近代工業(yè)生產(chǎn)中不可缺少的組成部門(mén)，它對(duì)社會(huì)的貢獻(xiàn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)酶工業(yè)本身[1]。 α淀粉酶的應(yīng)用α淀粉酶是我國(guó)產(chǎn)量大、用途廣的酶制劑之一它們?cè)谏a(chǎn)生活中的應(yīng)用廣泛，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面[8,19]：(1) 在各發(fā)酵工業(yè)中，淀粉酶可將一些微生物難以利用的原料轉(zhuǎn)化成可用的小分子糖，促進(jìn)發(fā)酵產(chǎn)業(yè)的進(jìn)程。(2) 在紡織工業(yè)中，淀粉酶廣泛地應(yīng)用于紡織品的褪漿，其中某些細(xì)菌淀粉酶能忍受100～110℃的高溫操作條件從而提高紡織業(yè)的質(zhì)量和產(chǎn)量。(3) 在面包等食品制作等食品中，真菌產(chǎn)生的α淀粉酶，可催化淀粉降解成可被酵母利用的糖。(4) 在制糖工業(yè)中，淀粉酶可淀粉轉(zhuǎn)化為葡萄糖及各類糖漿，革新傳統(tǒng)復(fù)雜的動(dòng)、植物提取工藝。(5) 在洗滌業(yè)中被廣泛應(yīng)用在餐廳洗碗機(jī)的洗滌劑加入淀粉酶，可除去難溶的淀粉殘跡。(6) 淀粉酶在醫(yī)療和藥品工業(yè)，也有廣泛的應(yīng)用。(7) 淀粉酶的副產(chǎn)品是枯草芽孢菌體，枯草芽孢桿菌能夠防治植物病害源于其能夠產(chǎn)生多種抗菌物質(zhì), 包括脂肽類、肽類、磷脂類、多烯類、氨基酸類和核酸類等多種化合物。這些抗菌物質(zhì)能抑制真菌、細(xì)菌、病毒和菌原體等的正常生長(zhǎng)?？莶菅挎邨U菌在自然生長(zhǎng)和發(fā)酵培養(yǎng)后期產(chǎn)生的脂肽類抗生素是其最重要的抗菌物質(zhì)。 α淀粉酶的市場(chǎng)情況21世紀(jì)是生物工程的世紀(jì)，發(fā)酵將帶給人類巨大的經(jīng)濟(jì)收入。淀粉糖是各個(gè)生物企業(yè)的重要基石，淀粉酶又是淀粉糖轉(zhuǎn)換過(guò)程中的關(guān)鍵酶。淀粉酶的生產(chǎn)將是本世紀(jì)的重頭戲。特別是1960年代以來(lái)，由于淀粉酶在淀粉糖工業(yè)生產(chǎn)和食品工業(yè)中的大規(guī)模應(yīng)用，它的需求量與日俱增，到目前為止，其產(chǎn)量幾乎占到整個(gè)酶制劑的50%以上，銷(xiāo)售金額占到55%～60%[1]。α淀粉酶的市場(chǎng)需求量極大，目前僅天津市市場(chǎng)需求而言，年需淀粉酶量在6～9萬(wàn)噸左右，每年發(fā)酵企業(yè)用量在8～40萬(wàn)噸。在還有其它城市業(yè)也是需求量大戶，如煙臺(tái)市、承德市、上海市、北京市、焦作市、酒泉地區(qū)、周口市、白銀市、茂名市。發(fā)酵產(chǎn)業(yè)在市場(chǎng)的地位將逐年上升，可見(jiàn)淀粉酶類產(chǎn)品市場(chǎng)需求量也日益增長(zhǎng)，有著較為可觀的市場(chǎng)需求空間[4]。淀粉酶類產(chǎn)品在制糖業(yè)有著廣闊的市場(chǎng)前景，以酶代替高溫高壓，即可節(jié)省能源，又可以減輕對(duì)環(huán)境的污染，這是目前國(guó)家重點(diǎn)推廣的生物代用能源，受?chē)?guó)家政策的重點(diǎn)保護(hù)。淀粉酶是國(guó)家許可經(jīng)營(yíng)項(xiàng)目，我們可以進(jìn)行生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)。通過(guò)這些年來(lái)的科技發(fā)展，使得淀粉酶的生產(chǎn)更加純熟。加之今年來(lái)生物企業(yè)的快速騰飛，使淀粉酶的市場(chǎng)有了非常大的發(fā)展，市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)一步減小。 本課題研究的意義及內(nèi)容 本課題研究的意義淀粉酶屬于水解酶類，是催化淀粉中糖苷鍵水解的一類酶的統(tǒng)稱。它是研究較多、生產(chǎn)最早、產(chǎn)量最大和應(yīng)用最廣泛的一種酶，廣泛應(yīng)用于食品、釀造、制藥、紡織以及石油開(kāi)采等諸多領(lǐng)域。特別是60年代以來(lái)，由于淀粉酶在淀粉糖工業(yè)生產(chǎn)及食品工業(yè)中的大規(guī)模應(yīng)用，它的需求量與日俱增。通過(guò)對(duì)該課題的深入研究，可以更好的掌握淀粉酶的性質(zhì)、用途及生產(chǎn)方法和生產(chǎn)過(guò)程，將所學(xué)的理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)，用理論指導(dǎo)實(shí)踐，同時(shí)在實(shí)踐中檢驗(yàn)我大學(xué)四年學(xué)習(xí)所達(dá)到的程度。 本課題研究的內(nèi)容主要介紹α淀粉酶生產(chǎn)的工藝設(shè)計(jì)，結(jié)合發(fā)酵機(jī)理和工藝，提出了操作的控制策略，重點(diǎn)探討了α淀粉酶的性質(zhì)、市場(chǎng)情況、以及其廣泛的應(yīng)用；α淀粉酶的生產(chǎn)方案和生產(chǎn)工藝流程的設(shè)計(jì)；工藝計(jì)算中的物料衡算、用電量的估算、用水量的估算以及熱量衡算；發(fā)酵車(chē)間的主要設(shè)備選型、發(fā)酵工廠污水處理、環(huán)境保護(hù)和工廠節(jié)能以及技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益分析等。確定了適合實(shí)際生產(chǎn)的工藝條件，繪制出α淀粉酶發(fā)酵工藝設(shè)計(jì)的相關(guān)圖紙。422 α淀粉酶的生產(chǎn)工藝流程設(shè)計(jì) 生產(chǎn)方案的選擇在酶制劑發(fā)展的早期，都是從動(dòng)植物原料中提取酶，但是由于它們的生長(zhǎng)周期長(zhǎng)，又受地理、氣候和季節(jié)等因素的影響，來(lái)源受到限制，所以不適于大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)。而微生物具有種類多、繁殖快、容易培養(yǎng)