【正文】 (t1f﹣ t2s) = 247。則真空干燥器的生產能力計算為： W = F/t = 247。30 = （ 12）真空蒸發(fā)器二 經過層析后的酶液需進行進一步的濃縮以進行下一步的干燥。體積濃縮比 = 247。12（ 1－ 247。共用4h 將發(fā)酵液過濾完畢。VP) = 247。 ⑧ 蒸汽過濾器 根據已選 JPF20 型空氣膜過濾器，查閱 JLSF 蒸汽過濾器的規(guī)格型號，可選 JLSF080蒸汽過濾器， ?114530mm 一臺，配置濾芯 JLSF， ?22260，共 7 個 [8]。247?！?tm） = 105 247。） = m2 IV．初選換熱器型號 由于兩流體溫差大于 50℃ ，可選用浮頭式換熱器 FB500。(28﹣ 20) = P = (t2﹣ t1)247。h(T2﹣ T1) = 200247。要求壓縮空氣由 104℃ 被冷卻至 25℃ ，冷卻介質為 20℃ 的循環(huán)水，冷卻水的出口溫度為 28℃ . 由條件可得： 空氣的定性溫度： (104+25)/2 = ℃ 水的定型溫度：（ 20+28)/2 = 24℃ 計算過程 [15]為： 查得空氣在定性 溫度下的物性數據： ? = kg/m3 ； ? Cp = kJ/(kg247。 = ② 前置預過濾器 [8] 選擇高效前置過濾器，其外形像一只大型的集裝箱。本次設計中將吸風塔的高度定為 11m，空氣在吸風塔內的截面流速設計為6m/s。 = ， P = , C = 3 mm, [б] = 130MPa, Di = 2300 解之得： S = mm 取整 封頭按標準橢圓計算 [7] hi = ha = 封頭壁厚： S = PD/(2[б] 248。1020247。7H2O % KH2 PO4 % CaCl2在提取過程中，發(fā)酵液經過過濾后會有部分體積損失，且過濾后的濾液經過真空濃縮。7H2O 的用量為： m6 = % = 年用量 ： M6 = 82 = （ 7） KH2 PO4 KH2 PO4 的用量為 %，一個發(fā)酵周期中 KH2 PO4 的用量為： m7 = % = 年用量 ： M7 = 82 = （ 8） CaCl2（ 1﹣ 10%） = 年用量 : M1 = 82 = （ 2）麥麩 碳源中玉米秸稈與麥麩的比例為 4:1 時纖維素酶的產量最高。 I． CMC 酶 活的測定 5%CMC 溶液（ 、 ， ） ， 適當稀釋后的酶液 ， 40℃ 恒溫水浴 60min，用 3,5二硝基水楊酸法測定還原糖； II． FPA 酶活的測定 取適當稀釋后的酶液 ， 再加入 磷酸緩沖液（ ）和 濾紙條 1張，其余同 CMC 測定。s，裝于有環(huán)氧樹脂涂覆的容量為 200kg 的鐵桶中以及容量為 25g 的手提桶中。 （ 5）纖維素酶的純化 單寧是纖 維素酶的天然抑制劑，用單寧結合活化的瓊脂糖做成親和層析柱，用蒸餾水平衡，再將上一步得到的酶液過柱，使單寧專一性結合纖維素酶，蒸餾水平衡后，用 ～，就可得到純化的液態(tài)纖維素酶 [1]。然后向收集的清液中加入 ，再靜置 1小時后過濾棄去清液，得到纖維素酶的粗品。同時準備使用板框過濾機對發(fā)酵液進行過濾，以 除 去菌體和未發(fā)酵的培養(yǎng)基原料。 ⑤ 泡沫控制 發(fā)酵中往往產生較多的泡沫，其存在阻礙 CO2排出，影響溶解氧量。 ③ 冷卻階段 完成保溫時間后，關一路排汽，再關一路進汽（次序不能顛倒），最后排汽與進汽全部關閉。預 先在拌料罐中添加所需質量的各種成分，然后加入培養(yǎng)基中所有用水量的 60%左右，使最終兩個發(fā)酵罐中的裝料量為 m3。一般是將玉米秸稈粉碎至 20 目以下后與麥麩等其他輔料混合。 （ 3）種子培養(yǎng)基及種子罐培養(yǎng) 玉米秸稈粉 (20 目篩 ) 1%、酵母膏 %、木質纖維 1%、蛋白胨 %、 MgSO4 （ 3）綠化情況：廠區(qū)綠化以普通綠化與重點綠化相結合，沿廠區(qū)主入口的主要道路進行重點綠化，種植有觀賞價值的喬、灌木與草皮結合，并且綠化部分遍植草皮，以創(chuàng)造出一個美麗、怡人的廠區(qū)環(huán)境。 . 項目建設的意義 項目建成后一方面可以吸納當地剩余勞動力，增加當地居民收入 ； 另一方面，該項目還可以解決當地農作物秸稈浪費的問題，增加當地農民的農業(yè)收入，生產中產生的廢渣還可以作為農業(yè)用有機肥。該工業(yè)園在交通、原料、資源方面都具有非常大的優(yōu)勢 。因此，利用液體深層發(fā)酵法生產的纖維素酶將會有廣泛的市場前景。利用纖維素酶能將飼料中一部分難于消化的纖維素轉化為糖和菌體蛋白，改善動物飼料利用性，能使畜禽最大限度的利用飼料，提高飼料利用價值，減少畜禽消化道疾病發(fā)生，同時可減少飼料用量，降低養(yǎng)殖成本 [3]。 纖維素是目前地球上唯一產量巨大而未得到充分利用的可再生資源，廣泛而大量存在于自然界。 關鍵詞： 工業(yè)用纖維素酶；工廠設計；物料衡算； 技術經濟分析 The Plant Design of a 480t/a Production Capacity of Industrial Used Cellulase Xia Fei (College of Life Science, Bioengineering, Grade 2021, Class 2, 042510105) Abstract This study was aimed to design a industrial used cellulase production plant with a 480ton production annual capacity. Workshop horizontal design, the product plan and the craft proof, selection of processing technology and equipment, materials balancing, hygiene and safety, and anization were studied and designed for the industrial used cellulase production, based on the demand of product, geographical environment, governmental policies and the production technology. At last the analysis of technical economy of this project was done. It showed that the fixed assets was million RMB, after the pletion of the project, the plant may yearly produce solid cellulase 240t, liquid cellulase 240t, the annual profit was million RMB, and the return time of investment was 3 years. Key Words Industrial used cellulase。 年產 480 噸工業(yè)用纖維素酶 制劑廠設計 摘要： 本設計主要是對年產 480噸工業(yè)用纖維素酶制劑廠進行了設計。大多微生物產生的纖維素酶，最主要的有三個部分：內切葡聚糖酶；纖維二糖水解酶； β—葡萄糖苷酶。這是目前生物能源研究的重點，也是纖維素酶的主要應用方向。 由于纖維素酶的廣泛應用，估計我國市場需求量將 以每年 25％ ~35％的速度上升，預見用纖維素酶產業(yè)化生產生物乙醇的關鍵技術將在未來５年內得到解決，那時我國的纖維素酶年需求量將增加到25～ 40 萬噸。經 濟開發(fā)區(qū)城市功能健全，基礎設施完善，交通運輸便利，自然資源豐富，靠近國內第三大批發(fā)市場 —臨沂批發(fā)市場，具有巨大的商貿優(yōu)勢。而新開發(fā)的開發(fā)區(qū)為招商引資，往往會出臺一系列的優(yōu)惠政策，有利于企業(yè)的成長。 按照生產流程布置，并盡量縮短距離，避免物料的往返運輸。2H2O、 Tween80、KH2 PO4 （ 3）菌種： 里氏木霉 Rut C30 . 工藝流程圖 原料→粉碎→過篩→高溫高壓殺菌 ↓ 保藏菌種→斜面種子培養(yǎng)→搖瓶→液體種子擴大培養(yǎng)→液體深層發(fā)酵→過濾→濃縮→硫酸銨沉淀→ （飼料添加用酶為乙醇沉淀） 過濾→溶解酶泥→過單寧瓊脂糖層析柱→濃縮→干燥造粒→固體酶制劑 ↓ 液體酶制劑 圖 1 生產工藝流程圖 [5] Figure 1 Chart of production process . 操作要點 （一）菌種培養(yǎng) （ 1）菌種及菌種保存 一般 選用的 菌種為 里氏木霉 ， 發(fā)酵周期為 70h 左右，纖維素酶產量高且穩(wěn)定性好，產生的纖維素酶為胞外產物，容易分離純化。7H2O %、 KH2 PO4 %、 CaCl2 III. 細胞通透性 增加細胞通透性對提高纖維素酶活性有一定的作用。此過程中通入的蒸汽冷凝形成的水可直接補充配制培養(yǎng)基時未加足的水。 ③ 通風量 發(fā)酵早期，菌體剛剛萌發(fā)，數量 較少，呼吸強度較弱，耗氧速度較低，應控制通氣量為1:～ ；進入對數生長期以后，菌體代謝旺盛，呼吸強度提高，細胞大量分裂，細胞濃度迅速增加，因此耗氧速度較快，應控制通氣量為 1:1；產酶時期，細胞分裂完全，細胞濃度最大，形成大量的酶蛋白，也消耗大量的氧氣，應控制通氣量為 1:1[1]。一般發(fā)酵的產酶率為 %。 （ 3）濃縮 將板框過濾后的濾液調到 ， 在 40℃ 、 三效 真空蒸發(fā)儀將濾液濃縮至原體積的 30～ 40%[1]，此過程的酶的收率約為 95%。提取酶制劑過程中容易引起酶的變性失活，所以必須在 4℃ 左右的低溫下進行操作，沉淀析出后要立即分離。濃縮后的收率為 90%。 避免在 30℃ 以上長期儲存，避免日光暴曬和雨淋。 主要技術參數：發(fā)酵時間： 70h 生產周期： 4d 生產天數： 328d 年產量： 480t 預設發(fā)酵罐個數： 8 個 發(fā)酵罐裝料系數： 70% 發(fā)酵產率： % 酶提取率： 70% FPA 酶活： 4626～ 4781 單位 / g . 原料計算 （ 1）玉米秸稈 玉米秸稈需經過粉碎后才能用于發(fā)酵。 一個發(fā)酵周期中木質纖維的用量為： m4 = 1% = 年用量 ： M4 = 82 = （ 5）蛋白胨 蛋白胨在培養(yǎng)基中的用量為 %，一個發(fā)酵周期中蛋白胨的用量為： m5 = % = 年用量 ： M5 = 82 = （ 6） MgSO4作為氮源的添加量為 %，作為沉淀劑的用量為 20%的飽和度和 60%的飽和度?？晒烙嬤^濾后的濾液體積也為 m3。8 = 950kg/h （ 2） 拌料槽 拌料槽的結構由圓柱形槽身和圓錐形底部組成，設計體積應為： 發(fā)酵培養(yǎng)基體積 /裝料率 = 2247。 = m3 由此可 確定發(fā)酵罐的有效體積為 23 m3。一級種子罐裝料系數 = 310%247。) 1/2 = 空氣的實際流速 ? = V/?R2 = 200247。247。 ④ 冷卻器 壓縮空氣由管道經沿程冷卻輸送到空氣冷卻器，此時空氣的溫度已大大低于空氣壓縮機出口的溫度?！?)； ? = 103 Pa(28﹣ 20) = kg/s = 30t/h II．計算平均溫差 暫按單殼程、雙管程考慮，先求逆流時平均溫度差 空氣： 104 → 25 冷卻水： 28 ← 20 △ t ： 76 5 △ tm′ = (76﹣ 5)247?！?) S =（ Q/ k? =Q 247。 設計時取流速為 2m/s，則除濾器的直徑為 D =（ 4V/? ⑦ 分過濾器 分過濾器是單臺發(fā)酵罐的單獨空氣過濾器。若選用BMY70/800300 型號的板框過濾機，則其過濾面積 A = 70m3,濾框容量 VP = 1056L = m3，板框裝填系數 k 為 ，過濾速度為 v = m3/ m2 h[8]。247。處理液量為 = ，加熱方式采用并流加料 [8]的方式?？紤]到過濾前后處理液的體積較為相似，因此可將粗酶溶解 罐 和沉淀 罐 設計成相同的樣式。 = 臺 （取 1 臺） 過濾時間為： T = VF(1i)/vNA = () 247。） = = 1250kg/h （ 13）真空干燥器 對于固體酶制劑來說，要求含水率很低。16742