【正文】 備 ....................................................... 9 發(fā)酵培養(yǎng) ............................................................. 9 發(fā)酵后期發(fā)酵液處理方法 .................................................... 9 流加工藝的確定 ....................................................... 9 固液分離 ............................................................. 9 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） II 萃取 ................................................................ 10 皂化 ................................................................ 10 精制階段 ............................................................ 10 工藝流程 ................................................................... 11 工藝說明 ................................................................... 11 培養(yǎng)條件的討論及優(yōu)化 ....................................................... 12 培養(yǎng)溫度對(duì)發(fā)酵的影響 ................................................ 12 pH 對(duì)發(fā)酵的影響 ...................................................... 12 轉(zhuǎn)速和裝液量對(duì)發(fā)酵的影響 ............................................ 12 接種量對(duì)發(fā)酵的影響 .................................................. 12 發(fā)酵時(shí)間的確立 ...................................................... 13 阻斷劑最佳添加時(shí)間的確立 ............................................ 13 4 工藝計(jì)算 ........................................................................ 13 物料衡算 ................................................................... 13 工藝技術(shù)指標(biāo)及基礎(chǔ)數(shù)據(jù) .............................................. 13 原料消耗計(jì)算 (以一噸成品番茄紅素為基準(zhǔn) ) .............................. 14 原料日消耗量和年總消耗量 ............................................ 15 主要階段的能量衡算 ......................................................... 16 發(fā)酵過程中蒸汽耗量的計(jì)算 ............................................ 17 發(fā)酵罐實(shí)罐滅菌保溫時(shí)消耗的蒸汽量 .................................... 17 種子罐實(shí)罐滅菌保溫時(shí)消耗的蒸汽量 .................................... 18 發(fā)酵車間總的消耗蒸汽量 .............................................. 18 發(fā)酵過程冷卻水耗量的計(jì)算 ............................................ 18 發(fā)酵過程無菌空氣耗量的計(jì)算 .......................................... 18 5 設(shè)備選型 ........................................................................ 19 主要設(shè)備的選型與計(jì)算 ....................................................... 19 發(fā)酵罐的選擇條件及計(jì)算 .............................................. 19 種子罐的選型 ........................................................ 21 輔助設(shè)備的選型 ............................................................. 22 細(xì)胞過濾器 .......................................................... 22 真空干燥器 .......................................................... 22 細(xì)胞破碎器 .......................................................... 22 萃取設(shè)備 ............................................................ 22 濃縮設(shè)備 ............................................................ 23 結(jié)晶設(shè)備 ............................................................ 23 發(fā)酵后期發(fā)酵液處理總共時(shí)間 .......................................... 23 主要設(shè)備（見表 2） ......................................................... 23 6 效益評(píng)估 ........................................................................ 24 原料消耗（見表 3） ......................................................... 24 設(shè)備消耗（見表 4） ......................................................... 25 水電人工勞動(dòng)力費(fèi)用 ......................................................... 25 效益評(píng)估 ................................................................... 25 7 環(huán)境保護(hù)和安全措施 .............................................................. 25 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） III 環(huán)境保護(hù) ................................................................... 25 廢氣 ................................................................ 25 廢水 ................................................................ 26 固體垃圾 ............................................................ 26 噪音 ................................................................ 26 安全規(guī)則 ................................................................... 26 8 結(jié)論 ............................................................................ 27 9 設(shè)計(jì)體會(huì)與心得 .................................................................. 28 10 致謝 ........................................................................... 29 參考文獻(xiàn) ........................................................................... 30 英文文獻(xiàn) ........................................................................... 32 英文翻譯 ........................................................................... 40 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 1 緒論 番茄紅素的簡(jiǎn)介 番茄紅素是植物中所含的一種天然色素。它是許多類胡蘿卜素生物合成的中間體，類胡蘿卜素是由細(xì)菌、藻類及植物生物合成的類菇烯，動(dòng)物無法生物合成，只能靠食物攝取 [1]。科學(xué)證明，人體內(nèi)的單線態(tài)氧和氧自由基是侵害人體自身免疫系統(tǒng)的罪魁禍?zhǔn)住Ｒ驗(yàn)樗梢杂行У姆乐我蛩ダ?，免疫力下降引起的各種疾病，所以，番茄紅素受到世界各國(guó)專家的關(guān)注。番茄紅素是西方膳食中類胡蘿卜素最主要的來源，也是人體血清中含量較高的類胡蘿卜素之一。一般說來，加工用番茄中番茄紅素的含量是鮮食用番茄的 — 倍，成熟度越高，番茄 紅素的含量越高。有報(bào)道稱秋橄欖果實(shí)的番茄紅素含量也很高，可以達(dá) 15— 54mg/100g。天然存在的番茄紅素全都是全反式，但是通過高溫的油炸、蒸煮等加工方式可由反式構(gòu)型向順式構(gòu)型轉(zhuǎn)變。 番茄紅素的理化性質(zhì) 穩(wěn)定性 番茄紅素分子中有 11 個(gè)共扼雙鍵及 2 個(gè)非共軛雙鍵，使得番茄紅素的穩(wěn)定性比較蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 差，它在一定條件下可發(fā)生氧化降解和順反異構(gòu)化。溶液中的 Fe3+和 Cu2+會(huì)對(duì)番茄紅素的光氧化反應(yīng)起催化作用，而其它金屬離子如 Mg2+、 K+、 Zn2+、 Ca2+等則對(duì)其影響不大，所以天然番茄紅素在提取和應(yīng)用過程中應(yīng)盡量避免使用銅制和鐵制容器。結(jié)果表明，番茄紅素對(duì)堿比較穩(wěn)定，對(duì)酸則不穩(wěn)定，故番茄紅素作為色素使用時(shí)并不適合于酸性飲料。 呈色能力 番茄紅素作為一種天然紅色素，如何保持其最強(qiáng)的著色力是至關(guān)重要的。當(dāng)番茄紅素的結(jié)晶形成時(shí)，質(zhì)體膜消失，色素結(jié)晶自由分散在原生質(zhì)中，在顯微鏡下觀察時(shí)，可以看到小粒狀的有色體，說明了有色體所顯現(xiàn)的顏色；另外一小部分（ 10%左右）則與蛋白質(zhì)形成復(fù)合體存在于細(xì)胞中。例如，溶解在石油醚中的番茄紅素呈黃色，在二硫化碳中則呈紅色。番茄紅素在各種溶劑中的溶解度隨著溫度的上升而增大，然而當(dāng)樣品越純時(shí)，溶解越困難。純的番茄紅素雖然不溶于水，但當(dāng)它與某些物質(zhì)如蛋白質(zhì)結(jié)合形成復(fù)合物時(shí)，則具有較高的溶解度。單線態(tài)氧是具有很強(qiáng)活性的氧自由基，具細(xì)胞毒性作用，以線粒體、細(xì)胞膜等部位對(duì)其最為敏感，能與大多數(shù)生物大分子發(fā)生作用，通過與分子結(jié)合造成細(xì)胞膜系統(tǒng)的損傷；番茄紅素能夠接受不同電子激發(fā)態(tài)的能量，吸收光能并通過單線態(tài) — 單線態(tài)能量轉(zhuǎn)移過程使單線態(tài)氧的蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 能量轉(zhuǎn)移到番茄紅素，生成基態(tài)氧分子和三重態(tài)番茄紅素分子，三重態(tài)番茄紅素通過與溶劑的一系列旋光和振動(dòng)反應(yīng)得到再生，并在此過程中將能量散發(fā)；類胡蘿卜素的猝滅能力與其分子中所含有的共軛雙鍵的數(shù)目有著密切的關(guān)系，番茄紅素分子中有 11 個(gè)共軛雙鍵，一個(gè)番茄紅素分子可以清除數(shù)千個(gè)單線態(tài)氧，其猝滅單 線態(tài)氧的速率常數(shù)較β胡蘿卜素高 2 倍。番茄紅素還能通過與其他形式的活性氧的化學(xué)反應(yīng)消除氧化自由基，如過氧化氫、亞硝酸根等氧化自由基，而氧化自由基能引起脂質(zhì)過氧化形成多種產(chǎn)物，這些產(chǎn)物與人體老化、癌癥發(fā)生、自身免疫病及貧血等疾病都有關(guān)系。實(shí)驗(yàn)表明，番茄紅素通過誘導(dǎo)細(xì)胞間連接，增強(qiáng)正常細(xì)胞之間的 GJIC，控制細(xì)胞生長(zhǎng)和誘導(dǎo)細(xì)胞分化來抑制腫瘤的增長(zhǎng)。 番茄紅素可以調(diào)節(jié) 膽固醇的代謝 番茄紅素是一種低膽甾醇劑，它可抑制巨噬細(xì)胞 3羥基 3甲基戊二酸單酰