【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ............................................ 55 布置說(shuō)明 .......................................................................................................................................... 55 車(chē)間布置設(shè)計(jì) ............................................................................................................................... 56 設(shè)計(jì)遵循的原則： .................................................................................................................... 56 本設(shè)計(jì)的車(chē)間布置 說(shuō)明 .......................................................................................................... 58 6 經(jīng)濟(jì)核算 60 投資估算 60 設(shè)備投資 .......................................................................................................................................... 60 土建投資 .......................................................................................................................................... 60 全廠總投資 .................................................................................................................................... 61 成本計(jì)算 61 主要成本計(jì)算 ............................................................................................................................... 61 煤耗 .................................................................................................................................................... 61 水、電耗 .......................................................................................................................................... 61 折舊費(fèi)及其他費(fèi)用 .................................................................................................................... 62 全廠人員安排 ............................................................................................................................... 62 全廠每年銷(xiāo)售成本 .................................................................................................................... 62 全年凈收入 .................................................................................................................................... 63 7 結(jié)論 64 參考文獻(xiàn) 65 附錄 68 英語(yǔ)翻譯 76 英文原文 76 中文譯文 84 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 7 頁(yè) 1 緒論 纖維素酶簡(jiǎn)介 纖維素作為植物光合作用的主要多糖類(lèi)產(chǎn)物 ,是地球上最為豐富的可再生性天然資源。據(jù)估計(jì) ,地球纖維素每年通過(guò)光合作用的更新量約為 4. 01010噸 ,Liitzen 等在 1983 年推算出纖維素的合成速率相當(dāng)于全人類(lèi)每人每天 70 千克 ,這一驚人的結(jié)果足以顯示其對(duì)整個(gè)人 類(lèi)的價(jià)值所在。然而 ,目前約 80 %未被開(kāi)發(fā)利用 ,具有極為誘人的前景。對(duì)纖維素的深入研究和利用必將是解決當(dāng)前世界許多國(guó)家普遍面臨的糧食 ,飼料和能源短缺及環(huán)境污染等問(wèn)題的一條有效途徑 ,并已成為 21 世紀(jì)各國(guó)共同關(guān)注的一項(xiàng)重大課題。 植物纖維素的高聚合度、毛細(xì)管結(jié)構(gòu)、木質(zhì)素和半纖維素所形成的保護(hù)層及其超分子結(jié)構(gòu)中具有高結(jié)晶度 (crystallinity index) 的結(jié)晶區(qū)存有大量氫鍵 (包括分子鏈內(nèi)、鏈間及分子鏈與表面分子之間形成的氫鍵 ) 是造成纖維素難以被利用的根本原因。從高效和環(huán)保的角 度 出發(fā) ,纖維素被徹底分 解而無(wú)污染的一條有效途徑便是利用纖維素酶 (cellulase) 的水解作用?？墒?,當(dāng)前纖維素酶的高昂費(fèi)用是其難以在工業(yè)上被推廣應(yīng)用的主要因素。過(guò)去的一些研表明 ,對(duì)含纖維素物質(zhì)進(jìn)行一定的前處理 (方法主要有球磨法 ,汽爆法 ,γ射線照射法 ,酸堿法和氧化法等 ) ,但僅是在較低的程度上提高了纖維素酶的水解效率。一些高產(chǎn)菌株的獲得 ,在目前條件下也難以大幅度降低纖維素酶的成本。還需要在這方面開(kāi)展更廣泛而深入地研究。 纖維素酶 (cellulase)是利用產(chǎn)纖維素酶的菌株經(jīng)過(guò)固體發(fā)酵或液體深層發(fā)酵提取精制而成的液體狀酶制劑。 纖維素酶由三種功能不同但又互補(bǔ)的酶組成 ,能水解天然纖維素成為葡萄糖分子。這三種酶是內(nèi)切葡聚糖 ( )、外切纖維素酶 (cellobiohydrolase. CBH, EC 3. 2. 1. 91)和β 葡萄糖苷酶 (βGlucanases. GE, )。木酶屬被認(rèn)為是纖維素酶系最全面 ,分解天然纖維素活力最高的一類(lèi)絲狀真菌。纖維素酶對(duì)能源危機(jī)、食品和飼料緊張及環(huán)境污染等問(wèn)題的解決有積極的作用 ,纖維素酶的開(kāi)發(fā)利用將會(huì)產(chǎn)生很大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。 纖維素 (cellulose )是植物細(xì)胞壁的主要成分，約占植物干重的三分之一至二分之一。世界生產(chǎn)和目前儲(chǔ)存的纖維素生物量比任何一種碳水化合物都要多得多，是一種十分巨大的生物質(zhì)資源，可為人類(lèi)提供用之不盡的能源。但是目前這一資源的利用大約不到地球上總貯存量的 ，僅有一小部分被用于紡織、造紙、建筑、飼料、制藥、農(nóng)肥、燃料等方面，大部分未得到利用而被拋棄或焚燒，不僅造成資源的巨大浪費(fèi)，而且污染環(huán)境，危害很大。如果能利用纖維素酶將大量的纖維素資源酶解成單糖，再經(jīng)發(fā)酵可生產(chǎn)出化工原料、飼料、燃料、食物和藥物等，開(kāi)辟飼料、 發(fā)酵工業(yè)原料和人類(lèi)食品的新來(lái)源，同時(shí)還可以處理廢物、減少公害、保護(hù)環(huán)境。因此研究纖維素資源的綜合利用具有深遠(yuǎn)的意義，日益引起世界各國(guó)的關(guān)注和重視。 纖維素酶的研究狀況 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 8 頁(yè) 早期就有研究表明 ,纖維素酶是一類(lèi)胞外酶 ,從培養(yǎng)物濾液中就可以很容易得到。它又屬于誘導(dǎo)酶 (但在細(xì)菌方面以固有酶居多 ) ,在誘導(dǎo)物存在下 ,才能大量產(chǎn)生。纖維素酶的分泌又受分解代謝產(chǎn)物阻遏 (catabolite repression) 和反饋抑制 (feedback inhibition) 兩種作用。許多不溶性的纖維素、可溶性的纖維衍生物、 一些低聚糖類(lèi)對(duì)某些單糖和二糖均可作為纖維素酶的誘導(dǎo)物。但需要一提的是 ,纖維二糖、葡萄糖和甘油等低分子可溶性糖在低濃度時(shí)有促進(jìn)作用而較高濃度時(shí)便開(kāi)始抑制。當(dāng)然 ,對(duì)于不同微生物來(lái)說(shuō) ,同一濃度的同一物質(zhì)也可能有著不同甚至完全相反的作用。這方面的研究還甚少。 纖維素酶的分泌與細(xì)胞膜的通透性有著密切的關(guān)系 ,這是 Reese 和 Maguire 得出的結(jié)論 ,他們?cè)诰G色木霉 QMa6 的培養(yǎng)基中添加一定濃度的油酸鈉、亞油酸鈉、吐溫 80 和蔗糖單棕櫚酯等表面活性劑 ,結(jié)果都大量增加了纖維素酶產(chǎn)量 ,且縮短了產(chǎn)酶時(shí)間。在纖維素酶的生產(chǎn) 過(guò)程中 ,pH 值和發(fā)酵時(shí)間是關(guān)鍵。 Mandles等發(fā)現(xiàn) ,在分批培養(yǎng)物發(fā)酵過(guò)程中 ,起初 pH 最好是自然下降到 3. 0～ 3. 5 ,再加控制以防止pH 降低 ,消耗纖維素以后自然上升 ,這樣有利于酶的大量分泌。連續(xù)培養(yǎng)的情況不同 ,保持較低 pH 時(shí) ,菌生長(zhǎng)受到抑制 ,酶產(chǎn)量減少 ,而保持 pH5. 0 時(shí)則可提高酶產(chǎn)量。纖維素酶的發(fā)酵過(guò)程中 ,有分泌高峰期 ,且高峰期的穩(wěn)定性因培養(yǎng)基不同而有很大差異。故準(zhǔn)確控制發(fā)酵時(shí)間是纖維素酶生產(chǎn)的另一個(gè)重要參數(shù)。綜合上述 ,這里引發(fā)了一個(gè)新思路 ,就是對(duì)發(fā)酵不同階段分別進(jìn)行不同控制 (如 pH 值 、溫度、通氣量、培養(yǎng)基成分 ) 可能在很大程度上提高酶產(chǎn)量。 要獲得較高酶產(chǎn)量 ,發(fā)酵方法是非常重要的方面 ,目前生產(chǎn)纖維素酶的國(guó)家主要有日本、美國(guó)、德國(guó)和荷蘭。日本過(guò)去多用固體曲生產(chǎn) ,后來(lái)由于這種方法難于監(jiān)控 ,某些組分常常吸附于固體殘余物上 ,增加了提取難 度 ,不利于現(xiàn)代化流水作業(yè) ,于是不少改為液體深層發(fā)酵。美國(guó)一直都是使用這種方法 ,并在此基礎(chǔ)上出現(xiàn)了流加培養(yǎng)法、分批發(fā)酵法、連續(xù)發(fā)酵法、二次發(fā)酵法以及細(xì)胞循環(huán)法等等?；旌衔⑸锇l(fā)酵法是纖維素酶生產(chǎn)中的又一新途徑。因不同真菌的纖維素酶系在各組分均衡性方面有互補(bǔ)的現(xiàn)象。 木霉纖維素酶系中含有較多的 CBH 和 EG,缺少β G,而另一類(lèi)真菌如黑曲霉、海棗曲霉 ( A .phoenicus ) 和可可球二孢 ( Bot ryodi plodic theobromoe ) 形成的纖維素酶系卻以β G為主。故以微生物生態(tài)學(xué)為基礎(chǔ) ,將以上兩類(lèi)菌混合在一起發(fā)酵 ,尋求二者均能大量分泌纖維素酶的發(fā)酵方法和條件 ,生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)高效的混合纖維素酶 ,目前只有極少關(guān)于這方面的淺層研究。 1906 年 Seilliere 發(fā)現(xiàn)蝸牛的消化液能夠水解棉花纖維素并產(chǎn)生葡萄糖，這是人類(lèi)首次發(fā)現(xiàn)纖維素酶 。隨后他的工作于 1913 年得到 Alexandrowicz 的證實(shí)。 1933年 Grassman 等研究了一種真菌的纖維素酶系，分辨出兩個(gè)組分，這是首次從真菌中分離出纖維素酶。四、五十年代，以美國(guó)陸軍 Natick 研究發(fā)展中心為代表的世界許多研究機(jī)構(gòu)開(kāi)始從不同方面對(duì)此進(jìn)行了艱苦而卓有成效的探索，對(duì)產(chǎn)生纖維 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 9 頁(yè) 素酶的微生物進(jìn)行了大量分離篩選工作，建立起較為完整的分離篩選方法。 1950 年 Reese 等提出纖維素酶作用方式的 GCx假說(shuō)以后，開(kāi)始轉(zhuǎn)入纖維素酶的基礎(chǔ)研究，包括纖維素酶的性質(zhì)、作用方式、培養(yǎng)條件和活力測(cè)定方 法等等。六十年代以后，由于分離技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)了纖維素酶的分離純化工作，對(duì)纖維素酶的組分、作用方式以及誘導(dǎo)作用等方面的研究進(jìn)展比較快 :并且實(shí)現(xiàn)了纖維素酶制劑的工業(yè)生產(chǎn) 。在應(yīng)用上也取得了一定成績(jī)。早在 1967 脾國(guó)外專(zhuān)利中就提出了用纖維素酶來(lái)消除棉織物上出現(xiàn)的微纖維 (絨毛小球 )的想法 .但這個(gè)想法一直未能實(shí)現(xiàn)。直到 1985 年，采用腐殖根霉 (Humicola insolens)發(fā)酵的方法，制得了世界上第一個(gè)洗滌劑用的纖維素酶，其產(chǎn)品命名為 Cellulaseo 1987 年又推出了一種細(xì)菌纖維素酶 (Bacterial CeIlulase)，并成功地用于 Attack 洗衣粉。從此，纖維素酶也就正式加入了洗滌劑酶的行列 。 從上世紀(jì)八十年代開(kāi)始，隨著分子生物學(xué)和基因工程的發(fā)展，人們開(kāi)始利用基因工程的方法對(duì)纖維素酶基因進(jìn)行克隆和一級(jí)結(jié)構(gòu)的測(cè)定，利用遺傳工程從分子生物學(xué)水平對(duì)纖維素酶生產(chǎn)菌株進(jìn)行誘變育種，并對(duì)纖維素酶蛋白質(zhì)的氨基酸序列及其分離純化等方面進(jìn)行了深入細(xì)致的研究。到目前為止，在 SWISSPROT蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)中，已有 140 個(gè)內(nèi)切酶， 19 個(gè)外切酶和 102 個(gè) Q_葡萄搪普酶的全序列 。1988 年開(kāi)始利用結(jié)構(gòu)生物學(xué)及蛋白質(zhì)工 程的方法對(duì)纖維素酶分子的結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行研究，包括纖維素酶結(jié)構(gòu)域的拆分與解析、功能性氨基酸的確定、水解的雙置換機(jī)制的確立、以及分子折疊和催化機(jī)制關(guān)系的探討。然而由于纖維素酶蛋白結(jié)晶困難，現(xiàn)在關(guān)于纖維素酶分子結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系的研究進(jìn)展仍比較緩慢。 國(guó)內(nèi)研究概況 我國(guó)纖維素酶的研究開(kāi)始于 20 世紀(jì) 60 年代初。幾十年來(lái)，北京、上海、成都、無(wú)錫、廣東、