【正文】 8 10 = 80 80 5 水處理中心 8 10 = 80 80 6 粉碎配料車(chē)間 8 12 = 96 96 7 生產(chǎn)車(chē)間 1 9 28 3 = 756 252 8 生產(chǎn)車(chē)間 2 9 28 3 = 756 252 9 鍋爐房 10 12 = 120 120 10 原料庫(kù) 2 8 10 = 80 80 11 成品車(chē)間 8 14= 112 112 12 污水處理站 24 6+24 5 = 264 264 13 職工公寓 10 45 2 = 900 450 14 機(jī)修車(chē)間 5 8 = 40 40 15 職工餐廳 20 15 2 = 600 300 16 成品庫(kù) 8 9 = 72 72 17 科研中心 20 15 3 = 900 300 18 辦公樓 10 25 4 = 1000 250 19 警衛(wèi)室 1 5 8 = 40 40 20 警衛(wèi)室 2 5 8 = 40 40 （ 1）以方便生產(chǎn)為前提，符合車(chē)間生產(chǎn)程序，避免原料、半成品、人流的交叉污染； （ 2）全 廠 建筑物采取南北朝向，利于通風(fēng)、采光； （ 3）發(fā)酵附屬設(shè)施安排在發(fā)酵車(chē)間的周?chē)瑸榘l(fā)酵提供高壓蒸汽、原輔料、冷卻水、壓縮空氣； （ 4）粉碎車(chē)間和鍋爐房安排在發(fā)酵車(chē)間旁邊，遠(yuǎn)離生活區(qū)和公路，避免污染生活區(qū)的空氣； 5 （ 5）配電房、鍋爐靠近生產(chǎn)車(chē)間，減少能源消耗，鍋爐房處于廠西北角，使生產(chǎn)車(chē)間處在其 上風(fēng)位置； （ 6）通盤(pán)考慮全廠布置，填平補(bǔ)齊，力求合理、經(jīng)濟(jì)，并充分考慮全廠擴(kuò)大生產(chǎn) [4]。 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。 （ 2）辦公 樓 在人流出口附近，距離 車(chē)間較近，方便管理，又與物流避免交叉。 （ 4）廠區(qū)道路：廠區(qū)主干道為 10m寬，非主要道路為 8m寬，兩旁種植 懸鈴木 、 榆葉梅 等。 表 主要設(shè)計(jì)指標(biāo)一覽表 項(xiàng)目 數(shù)據(jù) 1 全廠占地面積 13872m3 2 全廠建筑物占地面積 2744 m3 3 建筑系數(shù) % 4 綠化面積 1950 m3 5 綠化率 % 6 土地利用系數(shù) % 3 產(chǎn)品方案及工藝流程 表 產(chǎn)品方案明細(xì)表 產(chǎn)品名稱(chēng) 年產(chǎn)量 / t 日產(chǎn)量 / t 班產(chǎn)量 / t 全年生產(chǎn)天數(shù) / d 酒精工業(yè)用酶 500 328 飼料添加酶 500 328 6 （ 1） 原料： 玉米秸稈、麥麩 （ 2）輔料： 酵母膏、木質(zhì)纖維、蛋白胨、 MgSO42H2O、 Tween80、KH2 PO4 （ 3）菌種： 里氏木霉 Rut C30 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→流酸銨沉淀→（飼料添加酶為乙醇沉淀） 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] （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。 （ 2）菌種活化 [5] 馬鈴薯瓊脂（ PDA）培養(yǎng)基滅菌冷卻至 30℃ 左右時(shí)，在 無(wú)菌條件下將保藏的原菌接種到培養(yǎng)基中，在 28~30℃ 的恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng) 72h，取出 后于 0~4℃ 保存?zhèn)溆?。7H2O %、 KH2PO4 %、 CaCl2 菌種活化后按 7%的接種量接種到一級(jí)種子罐中通氣培養(yǎng)，培養(yǎng) 48h 后 再 接種至二級(jí)種子罐中，培養(yǎng) 48h 后按 7%的接種量接種至發(fā)酵培養(yǎng)基中進(jìn)行發(fā)酵 [6]。7H2O %、 7 KH2PO4 %、 CaCl2 ② 配制培養(yǎng)基的注意事項(xiàng) [1] I．碳源 纖維素酶發(fā)酵大多采 用含有纖維素的原料作為碳源。麥麩對(duì)菌種產(chǎn)酶的影響是雙面的：它一方面為產(chǎn)酶提供必要的生長(zhǎng)因子；另一方面，其含量增加又會(huì)降低培養(yǎng)基的蓬松程度，使通氣量降低，從而影響產(chǎn)酶。 II．氮源 可用無(wú)機(jī)氮，也可用有機(jī)氮，二者差別不大。 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。 培養(yǎng)基的配制是在拌料罐中進(jìn)行的。用攪拌槳攪勻后用往復(fù)泵泵 入 兩個(gè)發(fā)酵罐中。滅菌過(guò)程采用 蒸汽壓為 196kPa（表壓）的蒸汽通入發(fā)酵罐中，利用蒸汽冷凝釋放的熱量加熱培養(yǎng)基，以達(dá)到滅菌的目的 。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。維持一定的滅菌時(shí)間，以到達(dá)滅菌的目的。然后引入無(wú)菌空氣，再打開(kāi) 蛇管的冷卻水，使培養(yǎng)基的溫度降低到合適的溫度，以進(jìn)行接種。 ② pH 8 里氏木霉發(fā)酵生產(chǎn)纖維素酶的最適 pH 為 ～ 5。 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]。所以，應(yīng)控制整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的攪拌速度為100～ 150rpm。生產(chǎn)上一般采用聚氧丙烯甘油醚或泡敵（聚環(huán)氧丙環(huán)氧乙烷甘油醚）消泡。 （ 4）發(fā)酵終點(diǎn)的判斷 一般利用里氏木霉進(jìn)行纖維素酶發(fā)酵的周期為 70h 左右。一般發(fā)酵的產(chǎn)酶率為 %。加熱結(jié)束后將發(fā)酵液轉(zhuǎn)移至發(fā)酵液儲(chǔ)罐中。 （ 2）發(fā)酵液過(guò)濾 在里氏木霉生產(chǎn)纖維素酶的過(guò)程中，在常壓下濾餅形成后，一般采用加壓至 ～ 來(lái)過(guò)濾。生產(chǎn)中常采用以壓力泵或壓縮空氣為過(guò)濾推動(dòng)力的壓濾機(jī)來(lái)進(jìn)行過(guò)濾。 （ 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%。首先向濃縮酶液中加，靜置 1小時(shí)后利用板框過(guò)濾機(jī)進(jìn)行過(guò)濾，棄去沉淀。對(duì)于應(yīng)用于 飼料 工業(yè)中的 酶制劑，由于硫酸銨沉淀法析出的酶沉淀，含有大量的無(wú)機(jī)鹽，不適合用于食品行業(yè)。常用纖維素酶沉淀分離的有機(jī)溶劑為乙醇。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。沉淀過(guò)程的酶的收率為94%，過(guò)濾過(guò)程的收率為 95%[1]。酶的親和層析一般控制在較低的溫度下進(jìn)行，以防止由于溫度的升高而使酶在純化過(guò)程中變性失活。 （ 6）洗脫液的濃縮 由于里氏木霉生產(chǎn)的纖維素酶在 60℃ 以上活性迅速下降，所以在真空蒸發(fā)濃縮時(shí)，應(yīng)控制濃縮系統(tǒng)的真空度 ， 使蒸發(fā)溫度在 60℃ 以下。濃縮后的收率為 90%。最終產(chǎn)品的顏色為棕色，密度為 ~，粘度為 50 Pa （ 2）固體酶的造粒與包裝 將濃縮后的酶液用噴霧干燥法 干燥，形成粉狀的酶。 （四）成品的儲(chǔ)存 包裝后的成品經(jīng)過(guò)水平皮帶輸送機(jī)運(yùn)到成品庫(kù)中，再由叉車(chē)搬運(yùn)到存放的位置。 避免在 30℃ 以上長(zhǎng)期儲(chǔ)存，避免日光暴曬和雨淋。并按照下述的測(cè)定纖維素酶活力的方法測(cè)定其 CMC 酶、 FPA（濾紙?zhí)牵┟负?BG 酶活性，并用 SDS聚丙烯酰胺凝膠電泳法來(lái)測(cè)定該酶制劑的純度與分子量。 III． BG（ β1,3葡萄糖苷酶）酶活的測(cè)定 取適當(dāng) 稀釋酶液 ，加入 %水楊 酸 溶液（溶于 、 緩沖液）， 50℃ 反應(yīng) 30min， 加入 3mLDNS 試劑測(cè)糖。 由設(shè)備計(jì)算（ ）可得，生產(chǎn)中共需要 23 m3 的發(fā)酵罐 80 個(gè)。 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： 5000t 預(yù)設(shè)發(fā)酵罐個(gè)數(shù)： 80 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 （ 1）玉米秸稈 玉米秸稈需經(jīng)過(guò)粉碎后才能用于發(fā)酵。（ 1﹣ 損失率） = [802370%﹢ 4375%]1020%3247。由此麥麩的用量為： m2 = 玉米秸稈投料量 247。4 = 年用量 : M2 = 82 = 11 （ 3）酵母膏 一個(gè)發(fā)酵 周期中的培養(yǎng)基的總質(zhì)量為： [802370%﹢ 4375%]1020 = 酵母膏的用量為 %，則一個(gè)發(fā)酵周期中酵母膏的用量為： m3 = % = 年用量 ： M3 = 82 = （ 4）木質(zhì)纖維 木質(zhì)纖維在種子培養(yǎng)基中充當(dāng)碳源，在發(fā)酵培養(yǎng)基中作為產(chǎn)酶誘導(dǎo)劑。 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） MgSO47H2O 的用量為 %，一個(gè)發(fā)酵周期中 MgSO42H2O CaCl22H2O 的用量為： m8 =% = 年用量 ： M8 = 82 = （ 9） Tween80 發(fā)酵培養(yǎng)基中添加量為 %（ 體積比 ）， 種子培養(yǎng)基中添加量為 %。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。一個(gè)發(fā)酵周期中 (NH4) 2 SO4 的用量為： m10 = 802370%1020%﹢ 4375%1020% = 年用量 ： M10 =82 = ② 沉淀劑用量： 在 燃料乙醇 工業(yè)用酶制劑的生產(chǎn)過(guò)程中使用的沉淀劑為硫酸銨，一個(gè)發(fā)酵周期中共有8 個(gè)發(fā)酵罐用于該酶的生產(chǎn)。因此可估計(jì)過(guò)濾后的濾液體積為 2370%4080%40%= 。 經(jīng)靜置、過(guò)濾處理后，再向?yàn)V液中加入 (NH4) 2 SO4，使 (NH4) 2 SO4 的飽和度由 20%上升至 60%，此過(guò)程應(yīng)向?yàn)V液中加入 262kg 的 (NH4) 2 SO4[12]。可估計(jì)過(guò)濾后的濾液體積也為 m3。因此乙醇用量為： m12 =270%789 = 年用量 ： M12 = 82 = （ 3）泡敵 發(fā)酵培養(yǎng)基中泡敵的添加量為 %，一個(gè)發(fā)酵周期中的使用量為： m13 = 802370%% = m3 年用量 ： M13 = 82 =32m3 14 表 生產(chǎn)物料衡算表 項(xiàng)目 名稱(chēng) 指標(biāo) 每次發(fā)酵周期實(shí)際量 年用量 原料 玉米秸稈 3t/t(原酶 ) 24850t 麥麩 t/t(原酶 ) 酵母膏 % 木質(zhì)纖維 1% 1153t 蛋白胨 % MgSO42H 2O % Tween80 %/% m3 輔料 硫酸銨 114/262 kg/ m3 乙醇 m3/ m3 228t 18700t 泡敵 % 32 m3 包裝材料 纖維板圓筒 40Kg/桶 700 個(gè) 61270 個(gè) 環(huán)氧樹(shù)脂涂覆的圓桶 25Kg/桶 1200 個(gè) 98400 個(gè) 由物料衡算表可知：為提高后處理過(guò)程中使用的設(shè)備的利用率， 四十 組發(fā)酵罐（每?jī)膳_(tái)發(fā)酵罐為一組，生產(chǎn)同一種酶）采用循環(huán)式投料生產(chǎn)。處理時(shí)間 = 250001000247。80 = 985kg/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。 則由 V = 1/4d 2h 1+(1/3)(1/4)d 2h 2 = 35m3 得： h1 = ； h2 = 拌料罐的實(shí)際體積為： V = 5/183 2 = （ 3）發(fā)酵罐 15 設(shè)發(fā)酵罐的體積為 V，則 由 年產(chǎn)酶量 = 發(fā)酵罐體積 發(fā)酵液密度 發(fā)酵罐個(gè)數(shù) 發(fā)酵周期數(shù) 發(fā)酵罐裝液量 產(chǎn)酶率 酶提取率可得： 發(fā)酵罐的體積 = 4800000247。82247。247。 = 由此可確定發(fā)酵罐的有效體積為 23 m3。﹣ P)+C 其中： 248。﹣ P)+C 其中： 248。種子罐裝料系數(shù) = 23 247。一級(jí)種子罐裝料系數(shù) = 310%247。進(jìn)管至空氣壓縮機(jī)一段的管路，要求直管連接，避免彎管或多彎管。則吸 風(fēng)塔的截面半徑為： R =（ V/?60247。) 1/2 = 空氣的實(shí)際流速 ? = V/?R2 =20xx247。247。內(nèi)部設(shè)計(jì)有兩道過(guò)濾介質(zhì)層：前層稱(chēng)粗過(guò)濾層，采用絨布作為過(guò)濾介質(zhì)；后道稱(chēng)亞高效過(guò)濾層，采用滌晴 無(wú)紡布作為過(guò)濾介質(zhì)。設(shè)備外型半徑為：