【正文】 稱生產(chǎn)1t淀粉酶的物料量1000t/a淀粉酶生產(chǎn)的物料量每日物料量干基質(zhì)原料量10611746發(fā)酵液量107105種子發(fā)酵液量106豆餅粉106104玉米粉106104Na2HPO4411110CaCl297880NH4Cl61420α淀粉酶1850074豆油3670硫酸銨11721064688 熱量衡算 連續(xù)滅菌和發(fā)酵工序熱量衡算(1) 加熱所需的蒸汽量W，可按下式計(jì)算：[4] 式中：G—物料流量，kg/h c—物料的比熱容，kJ/(kg2000= 鹽析過程硫酸銨消耗量計(jì)算發(fā)酵液過濾后，將洗滌水和過濾液合并，進(jìn)行真空濃縮到濃度為30%。實(shí)際應(yīng)生產(chǎn)的淀粉酶量為：1000247。(3) 接種量為5%。本工藝采用在40℃對(duì)壓濾后的濾餅進(jìn)行鼓風(fēng)干燥，然后磨粉即得成品，整個(gè)工藝的收率為70%。硫酸銨是鹽析最常用的鹽，它具有鹽析效應(yīng)強(qiáng)、飽和溶液的濃度大，而且溶解度受溫度影響很小。 發(fā)酵液預(yù)處理因?yàn)棣恋矸勖甘前饷?，不用破碎?xì)胞，發(fā)酵完畢，直接在發(fā)酵液中加入2%%Na2HPO4進(jìn)行絮凝作用，并加熱至50～55℃維持30min進(jìn)行熱處理，以破壞產(chǎn)生的蛋白酶，促使膠體凝集而易于過濾，降溫至35℃后送下一道工序。在發(fā)酵開始12h后開始補(bǔ)料，每小時(shí)都需要補(bǔ)加一次料，分30次左右在發(fā)酵結(jié)束前6～8h補(bǔ)完?！?，酶活為5～10U/mL時(shí)，結(jié)束培養(yǎng)，作為種子待用。 菌種培養(yǎng)擴(kuò)大培養(yǎng)：將試管斜面的菌種接到馬鈴薯三角瓶斜面培養(yǎng)基上，在37℃恒溫箱中培養(yǎng)72h左右，然后置4℃冰箱中貯存待用。本工藝選擇最常用、較保險(xiǎn)的兩級(jí)冷卻、分離、加熱除菌的無菌空氣制備流程。表21 種子和發(fā)酵培養(yǎng)基配方 單位：%培養(yǎng)基成份種子罐發(fā)酵罐基料補(bǔ)料總量豆餅粉4玉米粉3Na2HPO4(NH4)2SO4CaCl2NH4Cl豆油α淀粉酶10～15萬單位100萬單位100萬單位pH自然自然自然 無菌空氣制備好氧微生物的生長(zhǎng)繁殖和產(chǎn)酶是需要氧氣的。菌種置于4℃的冰箱中保存使用，每?jī)蓚€(gè)月移種一次。液體深層通氣發(fā)酵法需要一定的設(shè)備和技術(shù)條件，動(dòng)力消耗也較大，但該法的液態(tài)培養(yǎng)基的流動(dòng)性大，對(duì)工藝條件如溫度、溶氧、pH和營(yíng)養(yǎng)成分等控制較容易，有利于自動(dòng)控制，同時(shí)在密閉的發(fā)酵罐內(nèi)進(jìn)行純種發(fā)酵，因而產(chǎn)酶純度高，質(zhì)量也較穩(wěn)定，此外該方法還具有機(jī)械化程度高、勞動(dòng)強(qiáng)度小、設(shè)備利用率高等優(yōu)點(diǎn)[1]。微生物發(fā)酵法產(chǎn)酶的方式主要包括固體發(fā)酵法和液體發(fā)酵法。 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。 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。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，受國(guó)家政策的重點(diǎn)保護(hù)。特別是1960年代以來，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，銷售金額占到55%～60%[1]?？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)。(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。 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。1973年耐熱性α淀粉酶[20]投入了生產(chǎn)。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。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 無菌空氣制備過程用水量 17 清洗設(shè)備用水量 18 清洗車間用水量 18 無菌空氣消耗量計(jì)算 18 發(fā)酵過程無菌空氣的消耗量 18 種子培養(yǎng)等其他無菌空氣耗量 18 高峰期無菌空氣的消耗量 19 發(fā)酵車間年用氣量 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 過濾機(jī)的選型 24 硅藻土過濾機(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 車間管路的選型 31 管徑的計(jì)算 31 物料管的選擇 32 自來水管的選擇 32 設(shè)備一覽表 335 車間布置設(shè)計(jì) 34 生產(chǎn)車間工藝布置設(shè)計(jì) 34 發(fā)酵車間組成 34 車間布置原則 34 生產(chǎn)車間非工藝布置設(shè)計(jì) 34 車間布置及結(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α1，4糖苷鍵，不能切開支鏈淀粉分支點(diǎn)的α1，6糖苷鍵，也不能切開緊靠分支點(diǎn)α1，6糖苷鍵附近的α1，4糖苷鍵，但能越過分支點(diǎn)而切開內(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。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，通過搜索資料，制定符合本設(shè)計(jì)題目的工藝流程。~8是穩(wěn)定的，大多數(shù)淀粉酶的最適溫度是50~60℃[15]。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。隨α淀粉酶的用途日益擴(kuò)大，產(chǎn)量日見增多，生產(chǎn)水平也逐步提高。(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。(6) 淀粉酶在醫(yī)療和藥品工業(yè)，也有廣泛的應(yīng)用。 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。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6～9萬噸左右，每年發(fā)酵企業(yè)用量在8～40萬噸。