枯草芽孢杆菌-MBS发酵工艺设计

课程设计

姓名：

学院：生命科学学院

系别：生物工程

班级：

学号：

指导教师：

日期： 2011年4 月 19日～5月31日

前言

在畜禽养殖中使用益生菌不仅可避免长期使用抗生素所引起的肠道微生态平衡被破坏、产生耐药性及药物残留等问题 ,还能提高动物的生产性能和免疫力。枯草芽孢杆菌能改善肠道微生态环境 ,促进动物生长和提高抗病力 ,而且分泌各种消化酶类 (如蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶和纤维素酶等 ) ,促进养分的消化、吸收 ,更重要的是枯草芽孢杆菌在不利环境条件下能形成芽孢 ,在饲料制粒、贮存及胃酸环境中仍能保持较高活性。因此 ,枯草芽孢杆菌比其他有益微生物有着更多的优点而得到广泛的研究和应用。试验选择在实际畜禽饲养生产中效果较好的 1株枯草芽孢杆菌 - MBS为研究对象 ,对其成长条件及培养基成分进行优化 ,为标准化生产提供依据。

利用实验获得的最优条件依次在摇瓶中及一级种子罐中扩大培养，发酵罐中扩大培养以获得所需菌体。所得菌体经过进一步的加工处理得到菌剂等产物，以获得经济效益。

本设计为单批次液体发酵1吨枯草芽孢杆菌-MBS的发酵工艺设计，通过设计得出实际生产所需的设备及其规格要求，各理论的配比系数等参数，旨在应用到实际生产当中去。

目录

设计任务书 (3)

1 设计题目：单批次液体发酵1吨枯草芽孢杆菌-MBS的发酵工艺设计 (3)

2 基本工艺流程： (3)

3 设计依据： (3)

4 设计结果： (3)

设计正文 (3)

1枯草芽孢杆菌简介 (3)

1.1生理特性 (3)

1.2作用机理 (3)

1.3应用范围 (3)

2设计依据 (4)

2.1基本发酵工艺流程 (4)

2.2总体发酵规模 (4)

2.3发酵工艺设计理论参数与及工艺环节参数的选择原则 (4)

3 发酵工艺流程与设备流程设计 (5)

3.1工艺环节参数推算过程 (5)

3.1.1接种量及装液系数 (5)

3.2工艺流程简图 (5)

3.3设备选型推算过程 (5)

3.3.1种子罐及发酵罐 (5)

3.3.2蒸汽发生器 (6)

3.3.3空气压缩机 (6)

3.3.4冷冻干燥机 (6)

3.4实际设计的发酵工艺参数汇总表1 (6)

3.5实际确定的发酵设备选型推算结果参数汇总表2 (6)

3.6设备流程简图 (6)

4 发酵最优条件简述 (7)

5 设备汇总图表 (8)

5.1 (8)

5.2 (8)

6 参考文献 (9)

设计任务书

1 设计题目：单批次液体发酵1吨枯草芽孢杆菌-MBS的发酵工艺设计

2 基本工艺流程：

保藏菌种（试管斜面培养）菌种摇瓶培养一级种子罐培养发酵罐发酵获得菌体

3 设计依据：

发酵培养类型理论接种比例

（%）

理想接种比例

（%）

理论装液系数

（%）

理想装液系

数（%）

三角瓶 1～5 1.5～2 10～20 20

种子罐1～5 1.5～2 40～80 60～70 发酵罐1～5 1.5～2 56～70 60～70

4 设计结果：

发酵级别

发酵

液总

量(L)

理论装

液系数

(%)

理想装

液系数

(%)

需要

设备

容量

(L)

选用设备规

格及数量

实际设

备利用

率（%）

设备型号及厂家

摇瓶0.4 10～20 20 0.25 4 ----------

种子罐20 40～80 60～70 30 1 66.7 SY-3030 上海世远生物设备工程有限公司

发酵罐1000 56～70 60～70 1500 1 66.7 TF-1500 连云港永上制药设备有限公司

设计正文

1枯草芽孢杆菌简介

1.1生理特性

枯草芽孢杆菌，是芽孢杆菌属的一种。单个细胞 0.7～0.8×2～3微米，着色均匀。无荚膜，周生鞭毛，能运动。革兰氏阳性菌，芽孢0.6～0.9×1.0～1.5微米，椭圆到柱状，位于菌体中央或稍偏，芽孢形成后菌体不膨大。菌落表面粗糙不透明，污白色或微黄色，在液体培养基中生长时，常形成皱醭。需氧菌。可利用蛋白质、多种糖及淀粉，分解色氨酸形成吲哚。在遗传学研究中应用广泛，对此菌的嘌呤核苷酸的合成途径与其调节机制研究较清楚。广泛分布在土壤及腐败的有机物中，易在枯草浸汁中繁殖。

1.2作用机理

1、枯草芽孢杆菌菌体生长过程中产生的枯草菌素、多粘菌素、制霉菌素、短杆菌肽等活性物质，这些活性物质对致病菌或内源性感染的条件致病菌有明显的抑制作用；

2、枯草芽孢杆菌迅速消耗环境中的游离氧，造成肠道低氧，促进有益厌氧菌生长，并产生乳酸等有机酸类，降低肠道PH值，间接抑制其它致病菌生长；

3、刺激动物免疫器官的生长发育，激活T、B淋巴细胞，提高免疫球蛋白和抗体水平，增强细胞免疫和体液免疫功能，提高群体免疫力；

4、枯草芽孢杆菌菌体自身合成α-淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶等酶类，在消化道中与动物体内的消化酶类一同发挥作用；

5、能合成维生素B1、B2、B

6、烟酸等多种B族维生素，提高动物体内干扰素和巨噬细胞的活性。

1.3应用范围

枯草芽孢杆菌不仅在饲料中应该比较广泛,在污水处理及生物肥发酵或发酵床制作中应用也相当广泛,是一种多功能的微生物.

1、市政和工业污水处理，工业循环水处理，腐化槽、化粪池等处理，畜牧养殖动物废料、臭味处理，粪便处理系统，垃圾、粪坑、粪池等处理。

2、畜牧、家禽、特种动物及宠物养殖，水产养殖。

3、可以与多种菌种混配，在农业生产中具有重要作用；（如：JT菌种）

MBS菌株：在畜禽养殖中使用益生菌不仅可避免长期使用抗生素所引起的肠道微生态平衡被破坏、产生耐药性及药物残留等问题 ,还能提高动物的生产性能和免疫力。枯草芽孢杆菌能改善肠道微生态环境 ,促进动物生长和提高抗病力 ,而且分泌各种消

化酶类 (如蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶和纤维素酶等 ) ,促进养分的消化、吸收 ,更重要的是枯草芽孢杆菌在不利环境条件下能形成芽孢 ,在饲料制粒、贮存及胃酸环境中仍能保持较高活性。因此 ,枯草芽孢杆菌比其他有益微生物有着更多的优点而得到广泛的研究和应用。

2设计依据

2.1 基本发酵工艺流程

a.培养菌种、用于发酵罐中的的培养基的配制；

b.培养基、发酵罐以及辅助设备的消毒灭菌；

c.将已培养好的纯菌株转接到发酵罐中；

d.将接种到发酵罐中的菌株控制在最适条件下生长；

e.回收或处理发酵过程中产生的废物和废水。

2.2总体发酵规模

设计题目为单批次液体发酵1吨枯草芽孢杆菌-MBS的工艺设计，终产量为1吨的枯草芽孢杆菌-MBS菌液，设计采用1.5m3的发酵罐进行二级扩大培养；所得产品为菌体，非代谢产物；配制设备除实验室用具之外，用于生产的包括：空气压缩机，储气罐、冷冻干燥机、种子罐（30L）、发酵罐（1.5m3）、补料罐、蒸汽发生器（锅炉）、离心机、烘干机、粉碎机、混合机。

2.3发酵工艺设计理论参数与及工艺环节参数的选择原则