【正文】 置壓緊板、框。濾板的表面有溝槽，其凸出部位用以支撐濾布。 分離車間 過濾過濾采用板框壓濾機進行過濾，將發(fā)酵好的發(fā)酵液加進板框壓濾機，通過壓濾，將大物質(zhì)的雜質(zhì)去掉，得到濾液。所以，在有氧條件下培養(yǎng)酵母菌，利用能量高，糖分消耗少，在酵母培養(yǎng)過程中通入適量的無菌空氣，對酵母繁殖是有利的。L，不得過快，以進一步利用糖化作用和防止菌體過早衰老。 pH 控制糖化完成后可適當(dāng)加大風(fēng)量使發(fā)酵進入旺盛產(chǎn)酸期。酒精生產(chǎn)中酒母培養(yǎng)溫度為 28~30℃。14 / 37 培養(yǎng)溫度的控制酵母菌在適宜生長溫度范圍內(nèi)，高溫比低溫繁殖稍快。由于過高濃度的甲醇抑制細(xì)胞的生長和產(chǎn)物的表達(dá)，因此通過合適的策略控制甲醇的流加是提高外源蛋白表達(dá)量的關(guān)鍵。采用此方法,既可獲得較高的酵母得率,又可獲得高的酵母濃度。 發(fā)酵罐發(fā)酵 發(fā)酵工藝流程發(fā) 酵 過 程 采 用 流 加 操 作 （ 補 料 分 批 式 操 作 ） ， 是 指 在 分 批 發(fā) 酵 過 程 中 ，間 歇 或 連 續(xù) 地 補 加 一 種 或 多 種 成 分 的 新 鮮 培 養(yǎng) 基 的 培 養(yǎng) 方 法 ， 是 分 批 發(fā) 酵 和連 續(xù) 發(fā) 酵 之 間 的 一 種 過 渡 培 養(yǎng) 方 式 ， 是 一 種 控 制 發(fā) 酵 的 好 方 法 ， 現(xiàn) 已 廣 泛 用于 發(fā) 酵 工 業(yè) 。卡氏罐用的糖化醪應(yīng)單獨殺菌后備用，如果工廠衛(wèi)生管理條件較好，也可不殺菌。如用 250 毫升小三角瓶，可裝入 l00 ml 米曲汁，如 3000 ml 大三角瓶，則可裝入米曲汁和經(jīng)過過濾的酒母糖化醪各 500 ml，經(jīng)滅菌后備用。在無菌條件將原菌下接人新鮮斜面試管，于 2830℃保溫培養(yǎng) 34 天，待斜面上長出白色菌苔，即培養(yǎng)成熟，培養(yǎng)基為：葡萄糖、酵母粉、瓊脂糖。麥芽汁的 pH 值一般可控制在 4~ 左右，如果太高，可用 H2SO4 或磷酸調(diào)整。如果要制作固體培養(yǎng)基時，可加入 2％ 的瓊脂，溶化后分裝試管，滅菌后取出斜放，待冷凝后，于 30℃培養(yǎng)兩天，觀察有無雜茵生長，如無，就可以做接種用。由于其中含有豐富的碳、氮及其它營養(yǎng)物質(zhì)，很適宜于酵母菌繁殖。然后進入維持罐，使在滅菌溫度下維持 5～7 分鐘后再進入冷卻罐，使其冷卻至接種溫度 30℃并直接進入已事先滅菌（空罐滅菌）過的種子罐和發(fā)酵罐內(nèi)。 過濾板框式壓濾機是由容鈉糖化醪的框和分離麥汁的濾布及收集麥汁的濾板各若干組組成過濾元件，再配以頂板、支架、壓緊螺桿或液壓系統(tǒng)組成。此液化法主要受到蒸汽方面的影響, ，蒸汽的高低直接影響液化進料的速度, 從而影響質(zhì)量及產(chǎn)量。流程圖如圖 1 所示：圖 21 乳糖酶生產(chǎn)工藝流程圖30 m3 發(fā)酵罐培養(yǎng) 流加氨水流加麥芽汁、甲醇離心分離清液微濾除菌、脫色、脫鹽超濾濃縮噴霧干燥固體成品包裝畢赤酵母活化種子罐卡式罐三角瓶麥芽粉碎調(diào)節(jié) pH過濾麥芽糖化12 / 37 原料取大麥和小麥若干，用水洗凈，浸泡 6~12 小時，置于 15℃陰暗處發(fā)芽，上面蓋紗布一塊，每晚早、中、晚淋水一次，麥根延長至麥粒的兩倍時，即停止發(fā)芽，攤開曬干或烘干，貯存?zhèn)溆谩?1 / 37第二章 生產(chǎn)工藝 乳糖酶生產(chǎn)工藝?yán)卯叧嘟湍赶到y(tǒng)表達(dá)有生物活性的乳糖酶，使得乳糖酶高效分泌到細(xì)胞外，而無需破碎細(xì)胞來提取，降低了乳糖酶的生產(chǎn)成本，簡化了生產(chǎn)工藝，具體如下：采用 30 m3 容積的發(fā)酵罐進行生產(chǎn)，需要三級發(fā)酵，將搖瓶培養(yǎng)的種子按1：10 的比例接入一級種子罐，由一級種子罐再接入二級種子罐，再接入 30 m3容積的發(fā)酵罐中好氧發(fā)酵，發(fā)酵過程中適時補料，監(jiān)控菌體生長、產(chǎn)酶情況，防止污染。所有這些消耗品的市場供應(yīng)均十分便利，在當(dāng)?shù)乜商峁?。南京市也是中國評出的第一批優(yōu)秀旅游城市之一。2022 年度，全市實現(xiàn)旅游總收入 億元人民幣。夫子廟位于秦淮區(qū)，是南京最古老的傳統(tǒng)商業(yè)區(qū)之一，自 1985 年起陸續(xù)改建為仿古街市，以餐飲娛樂為特色。新街口位于南京市中心，在民國時期發(fā)展為商業(yè)區(qū)，目前集中了大批大型店鋪。 社會經(jīng)濟條件2022 年，南京市實現(xiàn)消費品零售總額 億元。　　最新評定，制造業(yè)“十大強市”南京列第一。 所處地區(qū)的主要經(jīng)濟情況南京的工業(yè)以電子信息、石油化工、汽車機械、生物制藥、食品飲料、儀器儀表等產(chǎn)業(yè)占有重要地位。廠址所在區(qū)域，地勢平坦，地質(zhì)結(jié)構(gòu)優(yōu)良，無不適合項目建設(shè)之缺陷。不整合于前第三紀(jì)地層之上。與下伏地層為平行不整合接觸、整合接觸或不整合接觸。中生代中三疊世至中侏羅世由內(nèi)陸河、湖相碎屑巖組成，厚度變化較大（0—5000 米） ，平行不整合—不整合于老地層之上。 新元古生代之南華紀(jì)至中生代三疊紀(jì)，由海相碳酸鹽巖和碎屑巖相間組成蓋層，構(gòu)9 / 37成寧鎮(zhèn)、茅山、宜興等山脈，厚達(dá)萬米以上，不整合于中元古代地層之上。該區(qū)地層發(fā)育完整，保存較好。C，年平均降水量 1106 毫米，氣候宜人，景色秀麗。0339。4639。具體設(shè)計方案及圖紙由***另行出具。 廠址選擇與建設(shè)條件 廠址選擇 項目建設(shè)的具體地點為南京浦口高新技術(shù)開發(fā)區(qū)。 動力車間由鍋爐房、變電所、空氣處理系統(tǒng)。7 / 37 β半乳糖苷酶的生產(chǎn)工藝 生產(chǎn)工藝流程圖 發(fā) 酵 原 料 基 礎(chǔ)流 加 葡 萄 糖 、 甲 醇 發(fā) 酵 罐 培 養(yǎng) 流 加 氨 水離 心 分 離菌 泥干 燥干 物 料硫 化 床 冷 卻菌 體 飼 料蛋 白 成 品 清 液微 濾 除 菌 、 脫 色 、 脫 鹽攪 拌 均 勻加 穩(wěn) 定 劑液 體 成 品 添 加 輔 料包 裝 攪 拌 混 勻噴 霧 干 燥半 成 品 干 物 料硫 化 床 冷 卻固 體 成 品包 裝發(fā) 酵 原 料 基 礎(chǔ)流 加 葡 萄 糖 、 甲 醇 發(fā) 酵 罐 培 養(yǎng) 流 加 氨 水離 心 分 離菌 泥干 燥干 物 料硫 化 床 冷 卻菌 體 飼 料蛋 白 成 品 清 液微 濾 除 菌 、 脫 色 、 脫 鹽攪 拌 均 勻加 穩(wěn) 定 劑液 體 成 品 添 加 輔 料包 裝 攪 拌 混 勻噴 霧 干 燥半 成 品 干 物 料硫 化 床 冷 卻固 體 成 品包 裝圖 11 生產(chǎn)工藝流程圖 項目技術(shù)路線圖8 / 37圖 12 項目技術(shù)路線圖 工廠組成企業(yè)采用有限責(zé)任公司形式，下設(shè)生產(chǎn)部、質(zhì)量管理部、研發(fā)部、維修部、化驗部、化驗室、以及各個車間 生產(chǎn)車間由上游原料選擇和處理（原料選擇、上游處理、搖床培養(yǎng)、HPLC、補料發(fā)酵） 、提?。ㄟ^濾、脫色、干燥） 、精制（蒸發(fā)濃縮、模擬移動床（SMB）色譜分離系統(tǒng)、儲存）等組成。項目投資估算合理，資金來源明確、資金預(yù)算科滿足項目建設(shè)和運營的要求。發(fā)酵工藝簡單，培養(yǎng)基均為工業(yè)所適用的。該項目的酶具有優(yōu)越的酶性質(zhì)，使其應(yīng)用在不同的乳制品加工中生產(chǎn)多種類型的產(chǎn)品。國外酵母來源具有較高質(zhì)量的乳糖酶，在 37～40 攝氏度，pH 的條件下對牛乳中的乳糖水解率高。 該項目乳糖酶的優(yōu)點1）該項目的乳糖酶為胞外酶，不需要細(xì)胞破碎就能得到，提取純化工藝簡單，加工成本低。該酶能將乳糖水解為半乳糖和葡萄糖。該法水解條件溫和、產(chǎn)物簡單、口感不會破壞牛乳中其他營養(yǎng)成分，是目前乳制品加工中所采用的好方法。生產(chǎn)酶的工程菌以大腸埃希菌、酵母菌為主，還有嗜熱鏈球菌、乳桿菌等。Ibrahim 等使用化學(xué)誘變劑對兩株雙歧桿菌、乳植桿菌和嗜熱鏈球菌進行誘變，篩選高產(chǎn)菌株，長雙歧的誘變菌株產(chǎn)酶量比野生型增加 2 倍多。 本產(chǎn)品更新的特點從理論上來說，針對乳糖不耐癥有多種方式，例如，添加乳酸桿菌發(fā)酵、工業(yè)再加工等，能在一定程度上解決該問題，但從節(jié)約和降低成本，以及工藝配套簡便等角度來看，乳糖酶還是最簡便易行，從調(diào)查情況來看，該項目在短時間內(nèi)還不存在非常有競爭力的替代產(chǎn)品。目前，2022 年全國總奶產(chǎn)量在 1500 萬噸，按生產(chǎn)百分之 10 到百分之 20 的低乳糖制品計算，每年的產(chǎn)量可達(dá) 150 到 300 萬噸，以一公斤乳糖酶產(chǎn)品處理加工 1 噸乳制品估算，乳糖酶的年產(chǎn)量可達(dá) 1500 到 3000 噸。按照國際市場的消費情況，低乳糖的開發(fā)提高了奶制品的消費量。國家統(tǒng)計局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，2022 年 212 月，全國乳制品產(chǎn)量為 1310 萬噸，較上年同比增長 百分點。 國內(nèi)市場需求預(yù)測我國是世界上牛奶產(chǎn)量增長最快的國家，今后幾年的產(chǎn)量仍持續(xù)快速增長。 酶制劑生產(chǎn)廠家的產(chǎn)銷情況本項目通過對世界生化制劑公司的先驅(qū) Gistbrocade ，在食品營養(yǎng)價值、保健因子、食品風(fēng)味、安全性、組織結(jié)構(gòu)，延長保質(zhì)期以及環(huán)保等方面的研究和生產(chǎn)情況的進行調(diào)查；另外，荷蘭 Gistbrocade 下三大公司（FIS）食品原輔料公司的乳制品原輔料部（FSD）和 DIG，尤其是 DIG 的產(chǎn)品基本上已經(jīng)成為世界性的所有乳制品原料的提供商。313 歲中國兒童乳4 / 37糖酶缺乏發(fā)生率為 87%。集體乳糖酶缺乏可分為 3 類：（1）先天性乳糖酶缺乏，指出生時乳糖酶活性即低下或缺乏，這是一種罕見的常染色體隱性遺傳病；（2）繼發(fā)性乳糖酶缺乏，指由于各種原因致小腸上皮損傷而導(dǎo)致的暫時性的乳糖酶活性低下，常見病因如感染性腹瀉、局限性回腸炎、免疫球蛋白缺乏癥、營養(yǎng)不良等，多于機體疾病康復(fù)后恢復(fù)正常；（3）原發(fā)性乳糖酶缺乏，是由于乳糖酶活性隨年齡逐漸降低而引起的，無其他影響，是最常見的一種乳糖酶缺乏，發(fā)生時間因種族和地區(qū)不同而不同，有的在嬰兒斷乳后開始發(fā)生，有的 20歲左右才開始出現(xiàn)，我國多發(fā)于 78 歲時發(fā)生。60 年代，由微生物中制取的乳糖酶商品化生產(chǎn)后，乳糖酶的應(yīng)用才得以推廣，對于乳糖酶的使用也得到了深入廣泛的開展。目前，研究人員也正在從我國寒冷地區(qū)的土樣中對低溫乳糖酶產(chǎn)生菌株進行篩選并且將克隆其基因到大腸埃希菌中表達(dá)，隨著研究的深入，低溫乳糖酶的工業(yè)化生產(chǎn)及其在各個方面的應(yīng)用將會逐步實現(xiàn)。 中國乳糖酶市場分析 β半乳糖苷酶的市場情況隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人們對乳糖酶的進一步研究，乳糖酶的應(yīng)用范圍越來越廣，將來乳糖酶的應(yīng)用就不僅僅局限于解決乳糖不耐受問題，還將在食品、醫(yī)藥、環(huán)保、基因治療等各個領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，具有廣闊的市場前景。陳曉月等為檢測構(gòu)建的枯草芽胞桿菌分泌表達(dá)載體pGPST 中啟動子和信號肽的活性，將 β半乳糖苷酶基因插入表達(dá)載體的多克3 / 37隆位點，構(gòu)建含有 β半乳糖苷酶基因的重組質(zhì)粒 pGPSTlacZ。利用診斷性超聲破裂微泡進行體外心肌細(xì)胞基因轉(zhuǎn)染，采用原位染色及酶學(xué)定量檢測 βgalactosidase 表達(dá)水平，同時進行細(xì)胞活性檢測。 作為報告基因的應(yīng)用 乳糖酶是一種常用的報告基因分子，經(jīng)常與熒光素酶報告基因一起轉(zhuǎn)染細(xì)胞，被用作熒光素酶報告基因檢測的內(nèi)參照，從而消除因為質(zhì)粒的轉(zhuǎn)染效率不同而帶來的誤差。對于乳糖不耐受的治療，用乳酸桿菌和半乳糖苷酶治療乳糖不耐癥的病人，通過氫呼吸實驗的結(jié)果可知，乳酸桿菌和半乳糖苷酶都強烈提高胃腸道對乳糖的攝入吸收。醫(yī)學(xué)上乳糖氫呼吸檢查被廣泛用于診斷乳糖酶缺陷，最常見的是乳糖不耐受癥狀的診斷，Oberacher M 等通過 3 個呼吸實驗說明這個呼吸測試對乳糖酶缺陷具有良好的敏感性和特異性，呼吸實驗可以簡化但時間無法縮短。此類藥物可調(diào)整腸道正常菌群，拮抗輪狀病毒，對腸黏膜上皮細(xì)胞損傷有一定治療效果。2 / 37 在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用乳糖酶可作為助消化類藥物，適用于嬰兒各種消化不良癥，如原發(fā)性乳糖酶缺乏，因胃障礙及缺鐵所致的幼兒慢性腹瀉、幼兒及新生兒腹瀉等，且對新生兒無毒害作用。 低聚半乳糖的生產(chǎn) 低聚半乳糖是以牛乳中的乳糖為原料，經(jīng) β半乳糖苷酶催化水解半乳糖苷鍵，生成半乳糖和葡萄糖，并通過轉(zhuǎn)半乳糖苷的作用，將水解下來的半乳糖苷轉(zhuǎn)移到乳糖分子生成的。其甜度與等質(zhì)量分?jǐn)?shù)的蔗糖相近。不同比例的葡萄糖和半乳糖混合物的甜度相當(dāng)于蔗糖甜度的 65%~80%，溶解度增加 3~4 倍，這種糖漿的總固形物含量達(dá) 75%，可代替卵蛋白和蔗糖制作面包、餅干和蛋糕等，還可代替加糖濃縮牛乳制作牛乳軟糖等，且不會出現(xiàn)紋理、沙包、乳糖結(jié)晶和焦糖等現(xiàn)象。因此，在制作水果酸乳時不僅可減少糖的用量，而且水果的風(fēng)味也會增強；用乳糖水解乳加工干酪時，可縮短凝乳時間，并使凝塊堅實，還可減少排除乳清時造成的損失，產(chǎn)量可增加 10%。 乳糖酶的應(yīng)用 在乳產(chǎn)品中的應(yīng)用 解決結(jié)晶問題 由于乳糖結(jié)晶在濃縮乳制品或者冷凍制品中往往造成產(chǎn)品的(砂狀組織)缺陷，若在加工中添加 20%~30%的乳糖水解酶，不但可以防止結(jié)晶現(xiàn)象發(fā)生，還可以增加產(chǎn)品的甜度，減少蔗糖用量。LPH 為一條多肽鏈，有乳糖酶和根皮苷水解酶的作用位點，并通過 COOH 末端的一段疏水氨基酸序列連接在腸牯膜微絨毛膜表面。 乳糖酶的基礎(chǔ)研究乳糖酶的基本結(jié)構(gòu)及其生物合成對乳糖起水解作用的酶是乳糖酶根皮苷水解酶( lactase phlorizin hydrolase，LPH) 。乳糖酶存在于植物、細(xì)菌、真菌、放線菌以及哺乳動物( 特別是嬰兒) 的腸道中。目前，解決乳糖不耐受的最佳方法是用乳糖酶水解乳糖來生產(chǎn)低乳糖或無乳糖乳制品。哺乳動物的乳糖酶活性隨年齡增長具有典型的生理性降低，所以乳糖酶缺乏是廣泛存在的世界性問題。乳糖酶又稱 β–半乳糖苷酶，是哺乳動物乳汁中一種重要的營養(yǎng)成分。該酶是通過一種從酵母菌菌種發(fā)酵制備。 / 37南京工業(yè)大學(xué)生物與制藥工程學(xué)院《發(fā)酵設(shè)備及工廠設(shè)計》課程設(shè)計設(shè) 計 項 目 名 稱 200t/a乳 糖 酶 生 產(chǎn) 線 設(shè) 計專 業(yè) 班 級 生工類 0902 雙號組指 導(dǎo) 教 師 洪厚勝 張慶文