【正文】 (t1f﹣ t2s) = 247。則真空干燥器的生產(chǎn)能力計(jì)算為： W = F/t = 247。30 = （ 12）真空蒸發(fā)器二 經(jīng)過(guò)層析后的酶液需進(jìn)行進(jìn)一步的濃縮以進(jìn)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(guò)濾完畢。VP) = 247。 ⑧ 蒸汽過(guò)濾器 根據(jù)已選 JPF20 型空氣膜過(guò)濾器，查閱 JLSF 蒸汽過(guò)濾器的規(guī)格型號(hào)，可選 JLSF080蒸汽過(guò)濾器， ?114530mm 一臺(tái)，配置濾芯 JLSF， ?22260，共 7 個(gè) [8]。247?！?tm） = 105 247。） = m2 IV．初選換熱器型號(hào) 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(zhì)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(jì)算過(guò)程 [15]為： 查得空氣在定性 溫度下的物性數(shù)據(jù)： ? = kg/m3 ； ? Cp = kJ/(kg247。 = ② 前置預(yù)過(guò)濾器 [8] 選擇高效前置過(guò)濾器，其外形像一只大型的集裝箱。本次設(shè)計(jì)中將吸風(fēng)塔的高度定為 11m，空氣在吸風(fēng)塔內(nèi)的截面流速設(shè)計(jì)為6m/s。 = ， P = , C = 3 mm, [б] = 130MPa, Di = 2300 解之得： S = mm 取整 封頭按標(biāo)準(zhǔn)橢圓計(jì)算 [7] hi = ha = 封頭壁厚： S = PD/(2[б] 248。1020247。7H2O % KH2 PO4 % CaCl2在提取過(guò)程中，發(fā)酵液經(jīng)過(guò)過(guò)濾后會(huì)有部分體積損失，且過(guò)濾后的濾液經(jīng)過(guò)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(gè)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(shí)纖維素酶的產(chǎn)量最高。 I． CMC 酶 活的測(cè)定 5%CMC 溶液（ 、 ， ） ， 適當(dāng)稀釋后的酶液 ， 40℃ 恒溫水浴 60min，用 3,5二硝基水楊酸法測(cè)定還原糖； II． FPA 酶活的測(cè)定 取適當(dāng)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(cè)定。s，裝于有環(huán)氧樹(shù)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(jié)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(guò)柱，使單寧專(zhuān)一性結(jié)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(shí)后過(guò)濾棄去清液，得到纖維素酶的粗品。同時(shí)準(zhǔn)備使用板框過(guò)濾機(jī)對(duì)發(fā)酵液進(jìn)行過(guò)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(chǎn)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(shí)間后，關(guān)一路排汽，再關(guān)一路進(jìn)汽（次序不能顛倒），最后排汽與進(jìn)汽全部關(guān)閉。預(yù) 先在拌料罐中添加所需質(zhì)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(gè)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(zhì)纖維 1%、蛋白胨 %、 MgSO4 （ 3）綠化情況：廠(chǎng)區(qū)綠化以普通綠化與重點(diǎn)綠化相結(jié)合，沿廠(chǎng)區(qū)主入口的主要道路進(jìn)行重點(diǎn)綠化，種植有觀(guān)賞價(jià)值的喬、灌木與草皮結(jié)合，并且綠化部分遍植草皮，以創(chuàng)造出一個(gè)美麗、怡人的廠(chǎng)區(qū)環(huán)境。 . 項(xiàng)目建設(shè)的意義 項(xiàng)目建成后一方面可以吸納當(dāng)?shù)厥Ｓ鄤趧?dòng)力，增加當(dāng)?shù)鼐用袷杖?； 另一方面，該項(xiàng)目還可以解決當(dāng)?shù)剞r(nóng)作物秸稈浪費(fèi)的問(wèn)題，增加當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的農(nóng)業(yè)收入，生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢渣還可以作為農(nóng)業(yè)用有機(jī)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(shì) 。因此，利用液體深層發(fā)酵法生產(chǎn)的纖維素酶將會(huì)有廣泛的市場(chǎng)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(zhuǎn)化為糖和菌體蛋白，改善動(dòng)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(jià)值，減少畜禽消化道疾病發(fā)生，同時(shí)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(chǎn)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(guān)鍵詞： 工業(yè)用纖維素酶；工廠(chǎng)設(shè)計(jì)；物料衡算； 技術(shù)經(jīng)濟(jì)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(chǎn) 480 噸工業(yè)用纖維素酶 制劑廠(chǎng)設(shè)計(jì) 摘要： 本設(shè)計(jì)主要是對(duì)年產(chǎn) 480噸工業(yè)用纖維素酶制劑廠(chǎng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。大多微生物產(chǎn)生的纖維素酶，最主要的有三個(gè)部分：內(nèi)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(diǎn)，也是纖維素酶的主要應(yīng)用方向。 由于纖維素酶的廣泛應(yīng)用，估計(jì)我國(guó)市場(chǎng)需求量將 以每年 25％ ~35％的速度上升，預(yù)見(jiàn)用纖維素酶產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)生物乙醇的關(guān)鍵技術(shù)將在未來(lái)５年內(nèi)得到解決，那時(shí)我國(guó)的纖維素酶年需求量將增加到25～ 40 萬(wàn)噸。經(jīng) 濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)城市功能健全，基礎(chǔ)設(shè)施完善，交通運(yùn)輸便利，自然資源豐富，靠近國(guó)內(nèi)第三大批發(fā)市場(chǎng) —臨沂批發(fā)市場(chǎng)，具有巨大的商貿(mào)優(yōu)勢(shì)。而新開(kāi)發(fā)的開(kāi)發(fā)區(qū)為招商引資，往往會(huì)出臺(tái)一系列的優(yōu)惠政策，有利于企業(yè)的成長(zhǎng)。 按照生產(chǎn)流程布置，并盡量縮短距離，避免物料的往返運(yùn)輸。2H2O、 Tween80、KH2 PO4 （ 3）菌種： 里氏木霉 Rut C30 . 工藝流程圖 原料→粉碎→過(guò)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(kuò)大培養(yǎng)→液體深層發(fā)酵→過(guò)濾→濃縮→硫酸銨沉淀→ （飼料添加用酶為乙醇沉淀） 過(guò)濾→溶解酶泥→過(guò)單寧瓊脂糖層析柱→濃縮→干燥造?！腆w酶制劑 ↓ 液體酶制劑 圖 1 生產(chǎn)工藝流程圖 [5] Figure 1 Chart of production process . 操作要點(diǎn) （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(chǎn)量高且穩(wěn)定性好，產(chǎn)生的纖維素酶為胞外產(chǎn)物，容易分離純化。7H2O %、 KH2 PO4 %、 CaCl2 III. 細(xì)胞通透性 增加細(xì)胞通透性對(duì)提高纖維素酶活性有一定的作用。此過(guò)程中通入的蒸汽冷凝形成的水可直接補(bǔ)充配制培養(yǎng)基時(shí)未加足的水。 ③ 通風(fēng)量 發(fā)酵早期，菌體剛剛萌發(fā)，數(shù)量 較少，呼吸強(qiáng)度較弱，耗氧速度較低，應(yīng)控制通氣量為1:～ ；進(jìn)入對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期以后，菌體代謝旺盛，呼吸強(qiáng)度提高，細(xì)胞大量分裂，細(xì)胞濃度迅速增加，因此耗氧速度較快，應(yīng)控制通氣量為 1:1；產(chǎn)酶時(shí)期，細(xì)胞分裂完全，細(xì)胞濃度最大，形成大量的酶蛋白，也消耗大量的氧氣，應(yīng)控制通氣量為 1:1[1]。一般發(fā)酵的產(chǎn)酶率為 %。 （ 3）濃縮 將板框過(guò)濾后的濾液調(diào)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(guò)程的酶的收率約為 95%。提取酶制劑過(guò)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(jìn)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(zhǎng)期儲(chǔ)存，避免日光暴曬和雨淋。 主要技術(shù)參數(shù)：發(fā)酵時(shí)間： 70h 生產(chǎn)周期： 4d 生產(chǎn)天數(shù)： 328d 年產(chǎn)量： 480t 預(yù)設(shè)發(fā)酵罐個(gè)數(shù)： 8 個(gè) 發(fā)酵罐裝料系數(shù)： 70% 發(fā)酵產(chǎn)率： % 酶提取率： 70% FPA 酶活： 4626～ 4781 單位 / g . 原料計(jì)算 （ 1）玉米秸稈 玉米秸稈需經(jīng)過(guò)粉碎后才能用于發(fā)酵。 一個(gè)發(fā)酵周期中木質(zhì)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(gè)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?jì)過(guò)濾后的濾液體積也為 m3。8 = 950kg/h （ 2） 拌料槽 拌料槽的結(jié)構(gòu)由圓柱形槽身和圓錐形底部組成，設(shè)計(jì)體積應(yīng)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(jí)種子罐裝料系數(shù) = 310%247。) 1/2 = 空氣的實(shí)際流速 ? = V/?R2 = 200247。247。 ④ 冷卻器 壓縮空氣由管道經(jīng)沿程冷卻輸送到空氣冷卻器，此時(shí)空氣的溫度已大大低于空氣壓縮機(jī)出口的溫度。℃ )； ? = 103 Pa(28﹣ 20) = kg/s = 30t/h II．計(jì)算平均溫差 暫按單殼程、雙管程考慮，先求逆流時(shí)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(shè)計(jì)時(shí)取流速為 2m/s，則除濾器的直徑為 D =（ 4V/? ⑦ 分過(guò)濾器 分過(guò)濾器是單臺(tái)發(fā)酵罐的單獨(dú)空氣過(guò)濾器。若選用BMY70/800300 型號(hào)的板框過(guò)濾機(jī)，則其過(guò)濾面積 A = 70m3,濾框容量 VP = 1056L = m3，板框裝填系數(shù) k 為 ，過(guò)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(guò)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(shè)計(jì)成相同的樣式。 = 臺(tái) （取 1 臺(tái)） 過(guò)濾時(shí)間為： T = VF(1i)/vNA = () 247。） = = 1250kg/h （ 13）真空干燥器 對(duì)于固體酶制劑來(lái)說(shuō)，要求含水率很低。16742