蛋白酶的工厂设计

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酶制剂工厂生产工艺

酶制剂工厂生产工艺、设备、发展现状姓名：***班级：生工101学号：**********酶工程就是将酶或者微生物细胞，动植物细胞，细胞器等在一定的生物反应装置中，利用酶所具有的生物催化功能,借助工程手段将相应的原料转化成有用物质并应用于社会生活的一门科学技术。

它包括酶制剂的制备,酶的固定化,酶的修饰与改造及酶反应器等方面内容。

酶工程的应用，主要集中于食品工业，轻工业以及医药工业中。

酶制剂是一类从动物、植物、微生物中提取具有生物催化能力的蛋白质。

生产的微生物。

将酶加工成不同纯度和剂型（包括固定化酶和固定化细胞）的生物制剂是酶制剂。

动、植物和微生物产生的许多酶都能制成酶制剂。

以下将酶制剂的生产工艺、生产设备及发展现状作简要介绍。

关键字：酶制剂固定化蛋白质设备发展现状一、AbstractEnzyme engineering is the enzyme or microbial cells, animal and plant cells, organelles in certain biological reaction device, such as using enzyme of biocatalysis function, through engineering, to the corresponding raw materials into useful material and applied in the social life of a science and technology. It includes the preparation of enzyme preparation, enzyme immobilization, modification of enzyme and enzyme reactor and contents. The application of enzyme engineering, mainly concentrated in the food industry, light industry and medicine industry.Enzyme preparation is a kind of extracted from animals, plants, microorganisms capable of biocatalysis protein. Production of microorganisms. Enzyme processing into different purity and dosage forms (including immobilized enzyme and immobilized cell) of biological agents is the enzyme preparation. Animals and plants 。

年产10吨菠萝蛋白酶提取工厂初步设计1

酶活总回收率低，但产品质量较好，纯度较高，产品酶活可达 4.0×106u/g 上 2.单宁沉淀
压榨
去杂质
加稳定剂
加单宁
菠萝下脚料
汁液
澄清液
稳定液
洗脱
干燥
单宁沉淀
滤液
酶制品
单宁沉淀法生产工艺流程图。
操作要点:
①压榨。将菠萝下脚料洗净，用压榨机压出汁液，加入 0.005%苯甲酸钠防腐，迅速过滤除杂质。
2
年产 10 吨菠萝蛋白酶提取工厂初步设计
特的区位优势使湛江经济技术开发区在泛珠三角经济合作圈、环北部湾经济圈、中国—东盟自由贸易区、亚太经济圈中处于重要的战略地位，成为中国大陆最适宜外来投资者投资经营的地区之一。
湛江开发区地势较平坦，开发区成立以来，不断开展大规模基础设施建设。开发区内交通、通讯、供水、供电和污水处理等设施完善。先后开通连接赤坎、霞山的人民大道，海滨大道两条南北向主干道，与东西走向的乐山大、龙潮路及新建的绿华路等大型骨干道路纵横交错，构成四通八达的交通网络；区内霞海港码头是经国务院批准对外开放的码头，扩建的两个万吨级泊位第一期工程已完成并己投入使用；区内现有 6.3 万千伏安的变电站一座，1988 年又将兴建一座 11 万千伏安的变电站；两个日供水 2 万吨和 5 万吨的自来水厂已相继投入使用； 1100 门微波程控电话联通世界各地。
广东轻工职业技术学院
年提取 10 吨菠萝蛋白酶工厂初步设计
专业：学生姓名：指导教师：
生化 091 郑贵创阳元娥
目录
1.绪论.................................................................................................................................................. 2 1.1 项目提出的依据……………………………………………………………………………..2 1.2 项目建设的意义.......................................................................................................................2

固态酸性蛋白酶工厂设计要点

固态酸性蛋白酶工厂设计要点固态酸性蛋白酶工厂设计要点随着生物技术的发展，固态酸性蛋白酶作为一种广泛应用于食品、饲料和制药等领域的酶类产品，受到了越来越多的关注和需求。

固态酸性蛋白酶工厂设计要点是确保生产过程稳定可靠、产品质量优良、生产效率高、环保可持续等。

本文将重点介绍固态酸性蛋白酶工厂设计的要点。

1. 工艺设计固态酸性蛋白酶的工艺设计是整个工厂设计的核心内容。

首先，需要确定采用何种固态发酵工艺，如床层发酵、筒式发酵、旋转式发酵等。

不同的发酵工艺具有不同的特点和适用性，需要根据产品特性和工程经验进行选择。

其次，需要优化发酵条件，包括发酵温度、pH值、发酵时间、培养基配方等。

通过合理的工艺设计，可以提高生产效率和产品质量。

2. 设备选择固态酸性蛋白酶生产需要一系列的设备来支持生产过程。

工厂设计要点之一就是选择合适的设备。

例如，发酵釜是必不可少的设备，需要选择具有良好控制性能和卫生性能的设备。

另外，还需要选择合适的固液分离设备、搅拌设备、干燥设备等。

设备选择需要考虑到工艺要求、产品特性和生产规模等因素。

3. 厂区规划固态酸性蛋白酶工厂的厂区规划需要考虑到生产流程、原材料输入、产出物输出、设备布局以及安全与环保等方面。

首先，根据生产流程进行合理的流程布局，确保原料与产出物能够顺利流动。

其次，按照设备选址和工艺流程，规划合理的设备布局，减少物料和人员的交互，提高工作效率和安全性。

此外，还需要规划储存和配送区域，确保原材料和产出物的安全和有效储存。

最后，需要考虑到环保要求，规划合理的废物处理和污水处理系统，确保工厂的环保可持续发展。

4. 质量管理固态酸性蛋白酶工厂设计要点之一就是建立完善的质量管理体系。

包括原材料的选择和采购、生产过程的控制与监测以及成品的检验与分析等。

原材料的选择需要保证质量稳定可靠，采购过程需要合理的供应商评价和合同管理。

生产过程需要严格控制，确保工艺参数的稳定性和一致性。

成品的检验和分析需要建立完善的实验室和检验体系，确保产品质量符合要求。

课程设计环节的教学实践与思考--以生物工程设备及工厂设计课为例

应学科发展、技术发展动态和经济社会需求，我校设立了环境生物
技术专业方向。
生物工程设备及工厂设计课程设计作为该专业学生的专业方向选修课，具有设备形式多样、实用性强、应用面广等特点，同时需要兼顾清洁生产、节能减排等环境领域的应用。因此教学中一方面
要结合当前环境生物技术的发展，以及广东经济社会发展对环保产业的要求，心制定教学计划和安排教学内容；精另一方面需要通过实践、习等环节不断改进教学方法及教学手段，实进一步提高教学效果和教学质量，并突出当前我校 “ 与广东崛起共成长，广东为
基础。
、
课程设计在专业课程体系中的作用
课程设计是将课程理念转化为课程实践活动的 “ 桥梁 ”，是课
程规划中最具创造性的活动［。生物工程设备及工厂设计课程设３］计在认识实习、生产实习基础上，将学生此前所学理论课进行综合
与系统化 Leabharlann 避免了学生的理论学习和工程设计能力相脱节，同时可
４６－人为－４组作为设计单位，－，整个选题的完成采取集体合作与个
为后续的毕业设计打下基础。这里将我们在生物工程设备及工厂
课程设计理论教学与实习、实践相结合的经验与特点总结如下：
１强化专业知识的系统性．
二、团队精神与工程能力培养相结合
专家认为基于小组的毕业设计模式有利于培养学生的团队合作精神、提高教师的指导效率等优点【。借鉴这种组织方式，４Ｊ我们

蛋白质酶解工艺的工业难点 201710

蛋白质酶解工艺的工业难点多酶体系生产工艺相关程序 | 2017.10 Kevin酶解法制取活性多肽，首要在于不能营养物质变质（允许变性）。

关键解释项目说明本项目核心技术有固态化酶系统，多酶体系，分离纯化技术（包括层析技术、密度梯度离心技术、超过滤与反渗析技术等），活性干燥技术（包括高压喷雾技术、活性保持技术、瞬间干燥技术）、生理应用评估系统等。

在此主要是围绕多酶体系论述工业与实验室主要差异，以及为了工业目标包括成本、效率、人力等因素的充分调整。

生理应用评估系统是根据蛋白质、多肽的临床应用与询证医学应用大数据得出的数据库分析报告，目前共有20余万份患者使用及反馈数据，为国内外唯一一份此方面系统报告。

遗憾的是，人生多艰，我制作出此系统15年后，依然由于各种原因没有将此系统应用起来。

项目背景过去30年间分离纯化技术的进展，以及检测手段的现代化，大大加快了发现新活性多肽的速度。

但是小分子活性肽在工业化水平和临床药物的发展上方兴未艾，无论酶解法或是合成法均存在不同程度的问题：借助于蛋白水解酶生成肽键虽然鼓舞人心，但尚未达到普遍应用的地步；用蛋白水解片断进行的合成，离普遍应用也还有不小的差距。

近期的工作重点，应当在结构学、方法学、生理学、工业化应用上取得突破。

在酶解法过程中，酶解位置、酶解产物、氨基酸序列分析等均为重要检测方法。

本文设定在此我们选用效果比较好的一种模式，也是充分酶解骨肉组织蛋白质，生产小分子多肽和游离氨基酸的模式。

这种模式主要有碱性酶、中性酶和酸性酶组成，以此分解各种蛋白质肽键和肽链末端。

即使如此，仍然有氨基酸损失，例如酪氨酸。

（如需要酪氨酸，需要添加）。

第5步酶制剂预处理酶具有特异性，无论使用多少种酶，事实上取决于实验目的。

使用何种酶，决定了产物的特定物质多少。

纯化酶固然效力、控制准确，但是产物也因为精确而单一效果突出。

混合酶效力差，但有效产物种类多，往往营养性作用更大。

酶的性质决定酸性产物、碱性产物或接近中性的产物的多寡。

62蛋白酶

大豆肽可促进成长激素的生成,促进肌肉生长,对消除疲劳, 缓解肌肉酸疼,增强体力十分有效,还具有增强免疫功能、降血脂、降血压等功能。
大豆肽已广泛使用于饮料、点心、及各种食品中。推荐摄取量是每日4000mg。
1.大豆多肽的理化性质
(1) 溶解性
2）黏度
大豆蛋白质的黏度是随着浓度的增加而增加，而大豆肽即使在很高的浓度状态下，仍可以保持较低的黏度。
中性蛋白酶
生产菌种
枯草杆菌、耐热解蛋白芽孢杆菌、灰色链霉菌、寄生曲霉、米曲霉
性质
（1）大多数微生物中性蛋白酶是金属酶，一部分酶蛋白总含有一个锌离子，相对分子质量3500～40000，等电点在pH8～9 ，是微生物蛋白酶中最不稳定的酶，很易自溶，即使在低温冰冻干燥的条件下，也会造成相对分子质量的明显减少。
—CHR′—COO- + +NH3—CHR″—
C. 氨基的滴定 +NH3—CHR″— + OH-
NH2—CHR″— + H2O
蛋白质水解度测定原理
当肽键被水解裂开后，紧接着在羧基和α–氨基之间产生质子交换作用。当蛋白质酶解过程在pH6.5以上进行时，质子化的氨基酸将离解。
如果要保持反应体系pH不变，就必须加入碱液。
加蛋白酶水解氨基酸产品
氨基
• 前处理
一般采用热处理的方法，也可采取生化分离技术将蛋白质先提取出来，再进行酶解。
2、明胶的生产
原料动物的皮或骨生产方法
酸法或碱法，也可用蛋白酶水解法生产。酶法生产明胶的工艺流程如下：
原料切割、捣碎水洗加酶水解除酶炭处理过滤干燥明胶产品
溶解性、乳化性、起泡性、粘度、风味等应用广泛

发酵工艺与设备

fervere派生而来的，原意为“翻腾”，它描述酵母作用于果汁或麦芽浸出液时的现象。沸腾现象是由浸出液中的糖在缺氧条件下降解而产生的二氧化碳所引起的。
一、基本概念
狭义 “发酵”的定义：发酵是以有机物作为电子受体的氧化还原
产能反应广义 “发酵”的定义：
工业上所称的发酵是泛指利用生物细胞制造某些产品或净化环境的过程，它包括厌氧培养的生产过程，如酒精、丙酮丁醇、乳酸等，以及通气（有氧）培养的生产过程，如抗生素、氨基酸、酶制剂等的生产。产品即有细胞代谢产物，也包括菌体细胞、酶等。
1897年，德国的毕希纳进一步发现磨碎了的酵母仍然能使糖变成酒精，并将此具有发酵能力的物质成为酶（酵素）——揭示了发酵的本质，1907年获得诺贝尔化学奖
二、发酵工程早期阶段
19世纪末，德国和法国开始用微生物处理污水。 1913年德国的Michaelis L.提出了酶反应动力学
方程。这一时期主要产品特点为初级代谢产物
发酵工艺与设备
教师：黄达明张志才
Email: (黄) (张)
前言
学时： 45 + 15 （其中：讲课学时：45 实验学时：15）
先修课程：生物化学、微生物学、化工原理、生物工艺学等
适用专业：微生物与生化药学、生物制药、生物工程、生物技术等
教材：发酵工程设备，粱世中，中国轻工业出版社，2002年第一版
本课程的内容和任务：
《生物工程设备》是生物制药、生物技术等专业的专业基础课。该课程是在学习完《生物化学》、《微生物学》、《化工原理》
等课程后开设的一门专业基础课。通过《生物工程设备》的学习，将技术基础课和专业课与发酵工艺与设备的操作原理结合起来，了解发酵工艺及设备要求的共性及特性，并且熟悉发酵的工艺流程及常用设备，为今后从事生物制药等相关科研和生产打下良好的基础。此外，生物工程设备的最基本问题是发酵工艺的学习和对发酵常用设备的认知，通过本课程的学习，对上述过程工程问题与生物学基础有较深入的认识，对有关交叉学科的前沿技术在发酵工程中的应用有一定的了解。

学习生物制药工厂工艺设计心得体会

生物制药工厂工艺设计心得体会系部制药工程系专业生物制药技术班级274学生姓名卫超俊学号020*******成绩二〇一二年十二月一日生物制药工厂工艺设计心得体会作者：卫超俊摘要：论述了生物制药的过去与未来的发展状况，同时了解现在的行情以及对工厂工艺的了解和认识。

为以后在生物制药工厂工艺设计研究提供有力的证据。

关键字：生物制药工厂工艺设计1生物制药和工厂工艺设计定义生物制药：利用生物活体来生产药物的方法。

有时特指利用转基因动植物活体作为生物反应器生产药物，如利用转基因玉米生产人源抗体、转基因牛乳腺表达人α1抗胰蛋白酶等。

工厂工艺设计：根据生化反应过程或生化产品的生产过程设计出生产流程，并研究其合理性、先进性、可靠性和经济性，再根据工艺流程及条件选择合适的生产设备、管道及仪表进行合理的工厂布局设计以满足生产的要求，工艺专业与有关非工艺专业密切合作，最终是使工厂建成投产。

2生物制药行业发展现状2.1市场情况2011年生物制药的销售额已达1600亿美元，占全球药品市场份额的19%，预计到2020年，生物制药在全球药品销售中的比重将超过三分之一。

我国医药制造业年总产值已经超过 1.2万亿元，近年出口年均增长率也稳定保持在25%-30%。

其中，化学原料药是代表我国医药产业国际竞争力的重要产业，年产值占全国医药总产值的近一半，出口比重超过60%。

2015年全球生物仿制药市场将从2010年的243万美元增长到37亿美元，这相当于30个品牌药损失510亿美元的销售。

2015年，我国生物仿制药品的年销售额，将从2011年的2748亿元，增长到4478亿元，年均复合增长率约在15%左右，并将始终占全国生物医药销售总额的62%左右。

在2012-2016年期间，专利药销售额预计将以超过25%的增长率继续增长。

随着一些重磅生物药物专利即将到期，2010-2017年，价值1500亿美元的药物将失去专利保护，这将推动仿制药市场从2010年1238.5亿美元增长到2017年的2310亿美元。

酶工程

工程技术在食品工业中的应用及发展趋势摘要：酶工程是现代生物技术的重要组成部分。

酶作为生物催化剂 ,具有高催化效率 ,专一性强 ,反应条件温和及酶活性可以调控。

而食品工业是应用酶工程技术最早和最广泛的行业。

近年来，由于固定化细胞技术应用化、固定化酶反应器的推广应用，促进了食品添加剂新产品的开发，产品品种增加，质量提高，成本下降。

还有些酶本身就是保健食品重要的功效成分，如超氧化歧化酶(sod)、溶菌酶、l一天冬酰胺酶等，为食品工业带来了巨大的社会经济效益。

关键词：酶工程固定化葡萄糖酶一、酶工程技术的原理酶工程是现代生物技术的一个重要组成部分。

酶工程又称酶反应技术, 就是指在一定的生物反应器内, 利用生物酶作为催化剂, 使某些物质定向转化的工艺技术, 包括酶的研制与生产, 酶和细胞或细胞器的固定化技术, 酶分子的修饰改造,以及生物传感器等。

二、酶工程的结构根据酶工程研究和解决问题的手段不同，可将酶工程分为化学酶工程和生物酶工程两大类。

在食品行业中，这两类酶工程的应用都很广泛。

1、化学酶工程化学酶工程亦称初级酶工程，是指自然酶、化学修饰酶、固定化酶及化学人工酶的研究和应用。

它主要是由酶学原理与化工技术相互渗透和结合而形成的一门科学技术。

2、生物酶工程生物酶工程是酶学和以基因重组技术为主的现代分子生物学技术结合的产物，亦称高级酶工程。

主要包括3个方面：一是用基因工程技术大量生产酶（克隆酶）；二是修饰酶基因产生遗传修饰酶（突变酶）；三是设计新酶基因，合成自然界不曾有的酶（新酶）。

（1）非水相介质中的酶反应近年来，酶在非水相介质中催化反应的研究，成为酶工程的一项新的重要内容。

如蛋白水解酶类，在非水相中能催化肽键的形成，利用这一发现，便可利用蛋白酶在非水介质的催化特性，合成某些肽类物质，用于制药和食品添加剂。

（2）酶反应器和酶传感器1）酶反应器酶反应器是完成酶促反应的装置。

其研究内容包括：酶反应器的类型及特性；酶反应器的设计、制造及选择等。

固态酸性蛋白酶工厂设计要点

固态酸性蛋白酶工厂设计要点在固态酸性蛋白酶工厂的设计中，需要考虑多个方面，包括生产工艺、设备选型、工厂布局等因素。

本文将介绍固态酸性蛋白酶工厂设计的要点，并探讨如何优化工厂设计以提高生产效率和产品质量。

1. 工艺流程设计固态酸性蛋白酶的生产过程包括发酵、提取、纯化和干燥等环节，因此工厂设计要合理布局各个生产环节，确保流程顺畅、高效。

1.1 发酵过程在发酵过程中，需要考虑发酵罐的选型与数量、发酵条件的控制等因素。

保证发酵过程稳定、高效是工厂设计的重点。

1.2 提取与纯化固态酸性蛋白酶的提取和纯化过程需要使用适当的设备，如离心机、膜过滤等。

合理设置提取与纯化车间，确保产品质量。

1.3 干燥阶段干燥是固态酸性蛋白酶生产的最后一道工序，需要选择适合的干燥设备，如喷雾干燥机、真空干燥器等。

2. 设备选型与布局2.1 设备选型在固态酸性蛋白酶工厂设计中，需要选择符合生产规模和要求的设备，确保设备性能、质量和稳定性。

2.2 设备布局合理的设备布局可以提高生产效率，减少物料和人员运输路径。

可采用流水线布局方式，使得生产流程顺畅。

3. 工厂环境与安全3.1 通风与排放固态酸性蛋白酶工厂需保证良好的通风系统，排放废气需要符合相关法规标准。

3.2 安全生产工厂设计要考虑生产过程中的安全隐患，并采取相应的安全措施，确保生产过程安全可靠。

4. 质量控制与管理4.1 原料质量控制固态酸性蛋白酶工厂要保证原料的质量稳定，并设立相应的质量管控措施。

4.2 产品质量管理工厂设计中要考虑产品质量管理体系，确保生产出的固态酸性蛋白酶符合相关标准和要求。

结语固态酸性蛋白酶工厂设计要点包括工艺流程设计、设备选型与布局、工厂环境与安全以及质量控制与管理等方面。

合理设计工厂布局、选择适合的设备和建立完善的质量管理体系，可以提高生产效率，确保产品质量。

在实际工厂设计中，可根据具体情况和要求进行灵活调整，以满足生产的需求。

胰蛋白酶酶原激活的原理

胰蛋白酶酶原激活的原理说起胰蛋白酶酶原激活的原理，我有一些心得想分享。

你看啊，我们身体里的好多东西就像一个精密的小工厂，里面每个环节都有着独特的设计。

胰蛋白酶酶原的激活就特别有意思。

这事儿要是打个比方呢，就像是沉睡的小战士，得经过一个特殊的召唤仪式才能真正变得“英勇善战”。

咱们日常生活里也能找到类似的情况。

就像一些智能设备的备用功能，出厂的时候是被锁住的，得等到用户进行一个特定的操作，比如输入密码或者完成某个初始化设置，这个功能才被激活启用。

胰蛋白酶酶原在未激活的时候是一种比较安全的状态。

胰脏最初合成的是胰蛋白酶原，这是有道理的，要是一开始就大量产生有活性的胰蛋白酶，就可能像一群失去控制的小兽，在胰脏内部就开始乱“咬”一气，把胰腺自身的组织当作食物消化了，那可就麻烦了。

这就要说到它的激活原理了啊。

胰蛋白酶原要被激活成为胰蛋白酶呢，需要受到肠激酶的作用。

肠激酶就像是一把特制的钥匙，它与胰蛋白酶原有一个特殊的作用位点，一旦两者结合，就像钥匙开到了锁里，胰蛋白酶的活性中心就暴露并且构建完成了。

这时候，胰蛋白酶原就神奇地变成了真正有活性的胰蛋白酶。

而且呢，这里面还有更有趣的事儿。

一旦有一小部分胰蛋白酶被激活之后，它自己就能够去激活其他的胰蛋白酶原，就像是一个被唤醒的士兵去唤醒其他还在睡觉的伙伴。

这也是为什么在激活过程能够比较迅速地发生的原因。

老实说，我一开始也不明白，为什么身体要这样设计激活机制呢？后来发现这是一种非常巧妙的保护机制。

它既保证了胰脏不会被自身消化，又能在需要的时候迅速产生大量有活性的胰蛋白酶来帮助消化蛋白质。

这其中涉及到的那些分子结构之间的相互作用啥的，就是专业的知识了，比如活性中心的形成是由于特定氨基酸残基的相互关系发生改变之类的，这个理解起来就有点复杂，但知道个大概意思就行。

说到这里，你可能会问，那这个原理在生活或者医学上有啥实际用途呢？在医学上，这个原理就可重要了。

比如说有的胰腺疾病可能就是这个激活过程出了问题。

关于理想生物催化剂的研究

• 同时，通过固定床反应器不断的进行pH调节是不现实的。所以应该扩大的酶的pH/活性范围以适应任何的pH变化。
2.4 产品回收
• 理想的过程应该包含尽可能少的下游步骤，催化剂也应该很容易的被回收（最好停留在填充床内部）。通常遇到的瓶颈是需要移走哪一步的发酵液。在分离之前要有一个确定浓度的步骤。理想过程中，不是产品浓度越高越好，应该容许一个分离的步骤。
• 对两种生物体内的联苯加双氧酶的基因进行基因改组 (Gene-shuffling)，产生了一个重组酶，可以减弱多氯联苯和简单芳香单体的氧化。
2.5.3 分子稳定性
• 不稳定的生物催化剂将会降低催化效率，减少了产品的产量。造成生物催化剂稳定性降低的原因有很多，比如温度过高过低，不适合的pH，不合适的离子强度，变性剂的存在。
非传统培养基
在原处产品回收
2.2 催化剂产品
• 对于一个指定的反应，过程建立的关键是催化剂的使用是整细胞形式还是单独酶形式。对于大多数的反应，单独酶因为比较简单而被更多的使用。但是，对于那些受膜限制，或者需要辅助因子或者多蛋白复合体的反应来说，反应在整细胞中进行更好。
• 不管用哪种形式，在一个快速生长的强健宿主中高效表达是首要的。高水平的表达会减小发酵的体积。随着宿主载体体系的发展，以及新的高效发酵技术，细菌和真菌发酵产重组酶的能力达到了10g/L，而基于实验室研究产重组酶只在10-100mg/L。实际生产中，要尽可能的减小发酵体积以降低花销，另外要抑制蛋白酶的活性，以避免酶产品的大量损失。
• 酶的转化不仅受蛋白质功能的影响，还受酶所处环境的影响，特别是酶的应用形式。过程的条件比酶变现出来的最大转化率更应该受考虑。化学修饰经常会降低kcat值，归因于蛋白质构象活性，降低了酶活性中心的可接近性，以及对酶所处环境（水，离子，溶质等）选择性的改变。

年产1000吨黄原胶发酵工厂的设计

摘要黄原胶是由甘蓝黑腐黄单胞菌利用碳水化合物产生的一种胞外杂多糖，它具有良好的水溶性、增粘性、假塑性和耐酸碱、耐盐及耐酶解的能力，被广泛应用于食品、石油、印染、纺织等领域。

此次毕业设计的题目是年产1000 吨黄原胶发酵工厂设计。

为满足生产任务的要求，通过查阅相关的文献书籍，收集黄原胶发酵生产资料，从而设计出经济合理的黄原胶发酵生产路线。

随后对工艺流程中所涉及的物料和热量等进行了衡算，同时完成了对主要生产设备和辅助设备的合理选型。

另外，绘制出厂区总平面布置图、发酵车间的平面布置图、发酵车间立体布置图、全厂的工艺流程图、发酵罐的结构图和精馏塔的结构图。

关键词：年产1000吨黄原胶；发酵；工厂设计AbstractXanthan gum is an anionic extracellular heteropolysaccharide produced by the bacterium Xanthomonas campestris XUB-11.It has good water solubility and viscosity, plasticity and increasing resistance to acid and alkali, salt and enzyme-resistant ability.Xanthan gum is widely used in petroleum, printing and dyeing, food, textile and other fields.The topic of this graduation project is an annual output of 1000 tons of xanthan gum fermentation plant design. To meet the requirements of production task, by reviewing some relevant articles and books, collecting the fermentation production of xanthan gum, thus scheme out the economic rationality of xanthan gum fermentation route. Subsequently to compute material and heat balance involved in the technological process ,and complete a reasonable selection of main production equipment and auxiliary equipment. In addition, draw the layout of the factory, chief fermentation workshop, floor plan, three-dimensional layout of the fermentation plant, whole plant process flow diagram, structure diagram of the fermentation tanks and distillation column chart.Keywords:an annual output of 1000 tons of xanthan gum; fermentation; plant design目录摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 黄原胶的结构特性 (1)1.3 黄原胶的物化性质 (2)1.4 黄原胶的生产制备 (4)1.4.1菌种 (4)1.4.2培养基 (4)1.4.3发酵工艺 (5)1.4.4提取工艺 (7)1.5 黄原胶的应用 (9)1.6 国内外黄原胶的发展研究现状及生产消费状况 (10)第二章工艺计算 (12)2.1 物料衡算 (12)2.1.1总物料衡算 (12)2.1.2发酵物料衡算 (13)2.1.3酒精沉淀分离物料衡算： (14)2.1.4干燥和破碎物料衡算 (15)2.1.5酒精回收车间物料衡算 (15)2.2 热量衡算 (16)2.2.1发酵车间热量衡算 (17)2.2.2干燥过程热量衡算 (19)2.2.3回收过程热量衡算 (19)2.3 发酵车间无菌空气耗量的计算 (20)2.3.1发酵罐的个数确定 (20)2.3.2发酵无菌空气耗量 (21)2.3.3种子培养等其他无菌空气耗量 (21)2.3.4发酵车间高峰无菌空气消耗量 (21)2.3.5发酵车间无菌空气年耗量 (21)2.3.6发酵车间无菌空气单耗 (22)第三章设备的工艺设计及设备选型 (23)3.1 概述 (23)3.1.1设备工艺设计及选型的意义 (23)3.1.2设备工艺设计及选型的原则 (23)3.1.3设备工艺设计及设备选型的依据 (23)3.2 发酵车间 (24)3.2.1发酵罐的选型 (24)3.2.2生产能力、数量和容积的的确定 (24)3.2.3发酵罐个数的确定 (25)3.2.4主要尺寸的计算 (25)3.2.5冷却面积的计算 (25)3.2.6搅拌器设计 (26)3.2.7搅拌轴功率的计算 (27)3.3 酒精回收车间 (29)3.3.1塔板数的确定 (29)3.3.2塔径的计算 (31)3.4 换热器的计算 (32)3.4.1冷却面积的计算 (32)3.4.2最高热负荷下的耗水量 (33)3.4.3冷却管组数和管径 (34)3.4.4冷却管总长度计算 (34)3.5 设备材料的选择 (35)3.5.1发酵罐壁厚的计算 (36)3.5.2种子罐 (38)3.6 空气分过滤器 (46)3.6.1种子罐分过滤器 (46)3.6.2发酵罐分过滤器 (47)3.7 板框过滤设备计算 (48)3.8 流化床干燥器的计算 (49)3.8.1临界流化速度 (49)3.8.2操作流化速度 (50)3.8.3流化床几何尺寸 (51)3.8.4物料在干燥器内停留时间 (52)第四章厂址选择及车间布置设计 (54)4.1厂址选择 (54)4.1.1厂址选择的一般性原则 (54)4.1.2从投资和经济效益方面考虑厂址选择 (54)4.1.3厂址的选择依据 (54)4.2 总平面布置设计 (55)4.2.1工厂总平面布置设计原则 (55)4.3车间布置 (56)4.3.1车间布置的基本原则和要求 (56)4.3.2年产1000吨黄原胶工厂的车间布置 (57)第五章发酵工厂配套工程 (58)5.1 黄原胶发酵有机废水的处理 (58)5.2 黄原胶发酵废气的处理 (58)5.3 黄原胶发酵废渣的处理 (59)5.4 黄原胶发酵工厂供电系统 (59)5.5 黄原胶发酵工厂给排水工程 (59)第六章设计结果及总结 (60)参考文献 (62)致谢 (64)附录 (64)第一章绪论1.1 引言许多微生物都分泌胞外多糖,它们或附着在细胞表面,或以不定型粘质的形式存在于胞外介质中,这些胞外多糖对于生物体间信号传递、分子识别、保护己体免受攻击、构造舒适的体外环境等方面都发挥着重要的作用。

木瓜蛋白酶

木瓜蛋白酶的固定方法摘要：木瓜蛋白酶[ EC 3. 4. 22. 2 ]是一种重要的生化产品，在食品、医药工业中有广泛的用途, 还用于饲料、纺织及制革等领域[ 1 ]。

由于木瓜蛋白酶价格昂贵并且无法重复利用,促使人们研究和制备固定化木瓜蛋白酶。

此研究始于20世纪60年代初, 至今已有许多文献报道[ 2 ] 。

酶的固定化方法主要有：包埋法、吸附法、共价键结合法、交联法等,这些方法各有利弊[ 3 ]。

木瓜蛋白酶（Papain）简称木瓜酶，又称为木瓜酵素。

是利用未成熟的番木瓜（Carica papaya）果实中的乳汁，采用现代生物工程技术提炼而成的纯天然生物酶制品。

它是一种含疏基(-SH)肽链内切酶，具有蛋白酶和酯酶的活性，有较广泛的特异性，对动植物蛋白、多肽、酯、酰胺等有较强的水解能力，同时，还具有合成功能，能把蛋白水解物合成为类蛋白质。

溶于水和甘油，水溶液无色或淡黄色，有时呈乳白色；几乎不溶于乙醇、氯仿和乙醚等有机溶剂。

最适合PH值5.7(一般3～9.5皆可)，在中性或偏酸性时亦有作用，等电点18.75；最适合温度55～60℃(一般10～85℃皆可)，耐热性强，在90℃时也不会完全失活；受氧化剂抑制，还原性物质激活。

一、木瓜蛋白酶的固定方法1包埋法固定包埋法:将酶或含酶菌体包埋在多孔载体中,使酶固定化的方法称为包埋法。

凝胶包埋法是将酶包埋在各种凝胶内部的微孔中,制成一定形状的固定化酶的方法。

最常用的凝胶有琼脂、琼脂糖、海藻酸钙、卡拉胶、聚丙烯酰胺等。

微胶囊包埋法是将酶包埋在高分子半透膜中,制成微胶囊固定化酶的方法。

1. 1 海藻酸钠- 壳聚糖固定化木瓜蛋白酶( Immobilized papain on sodium alginate - chitosan,IPSAC)海藻酸是从褐藻提取的,是甘露糖醛酸以β-1, 4键相连接的多糖类物质,它是包埋酶较为理想的载体,其固定化方法较为简单,条件温和,操作可在室温下进行,酶很少失活。

Savinase蛋白酶用于山羊绒防缩工艺参数研究

Savinase蛋白酶用于山羊绒防缩工艺参数研究郑秋生;李龙;王卫;张瑾;贾迎宾;胡雪玉【摘要】由于山羊绒表面鳞片的存在,产生定向摩擦效应,会产生毡缩,针对这种情况及传统防缩方法会产生污染的特点,采用了环保的生物酶对山羊绒纤维进行防缩处理.以夹角余弦赋权法确定权重,利用模糊正交法的理论与方法处理实验数据,借助于MATLAB7 0工程软件得出模糊综合评价值,将其作为目标函数.通过模糊数学主效应分析,得到优化工艺参数是温度40℃,时间20min, Savinase浓度(owf)4%,pH 值为8.【期刊名称】《西安工程大学学报》【年(卷),期】2010(000)003【总页数】5页(P285-289)【关键词】Savinase蛋白酶;山羊绒;防缩;模糊正交设计;夹角余弦赋权法;模糊综合评价值【作者】郑秋生;李龙;王卫;张瑾;贾迎宾;胡雪玉【作者单位】西安工程大学,纺织与材料学院,陕西,西安,710048;西安工程大学,纺织与材料学院,陕西,西安,710048;西安工程大学,科技处,陕西,西安,710048;西安工程大学,科技处,陕西,西安,710048;西安工程大学,纺织与材料学院,陕西,西安,710048;西安工程大学,纺织与材料学院,陕西,西安,710048【正文语种】中文【中图分类】TS102.312目前,在工厂的实际生产中关于毛绒防缩处理主要是采用氯化法、氧化剂加树脂法等,虽然有一定效果,但是产生大量的有机卤素 AOX,严重污染环境.采用环保的生物酶技术进行防缩正在成为研究的热点.但研究较多的主要是针对羊毛织物,已有的利用生物酶进行羊绒防缩的相关研究主要有采用双氧水 +蛋白酶对山羊绒进行处理,虽在一定范围内提高了纤维表面的摩擦因数,但表面鳞片遭到破坏,改变了山羊绒柔软滑糯的手感和优异性能[1].虽然已有羊毛的研究作为基础,但羊绒相对于羊毛更娇贵,因此处理过程中既要保持其优良性能又要达到防缩效果是研究的重点.本文采用 Savinase蛋白酶单独处理羊绒纤维.由于基于夹角余弦赋权确定的权重,可使得各个指标在实验中所占的比重大小得到更精确的表征,所以采用基于夹角余弦赋权法确定权重的模糊正交法确定工艺参数.选择出最优工艺参数.1 实验1.1 材料与仪器(1) 材料山羊绒、Savinase 16L蛋白酶、去离子水、丙酮.(2) 仪器HH·S11-4型恒温水浴锅、烧杯若干、量筒、玻璃棒、电子天平、Y802A 型恒温烘箱、YG001N型电子单纤维强力仪、自制滚箱.1.2 工艺(1) 工艺流程纤维前处理→Savinase蛋白酶防缩处理→性能测试.(2) 纤维前处理工艺将纤维试样用丙酮浸泡 2 h后,洗净,在 50～60℃温度下烘干备用.(3) Savinase蛋白酶防缩处理工艺在浴比为1∶25条件下将羊绒分别在正交表 1所示的 9种条件下处理,然后在温度为80℃的水浴中浸泡 10m in,使蛋白酶失活.50～60℃温度下烘干,在标准大气条件下平衡 4 h后用于性能测试.1.3 纤维性能测试1.3.1 失重率失重率 =(处理前试样重 -处理后试样重)/处理前试样重×100%.1.3.2 断裂强力及断裂伸长率用 YG001N型电子单纤维强力仪测试断裂强力及断裂伸长率,夹持距离10mm,拉伸速度 10mm/m in,每个试样测试 50根.1.3.3 毡缩球体积测试将称取重 0.5g的山羊绒放入65mm×65mm×85mm螺纹塑料瓶中,加入 50mL、40℃的缩绒剂溶液,放入自制滚动箱滚动 30m in,取出后烘干[2],利用自制快速凝固浆液方法测试毡缩球体积,每个试样制作 5个小球,求其平均体积.所制试样如图 1所示.2 结果与分析2.1 确定评价指标集和对象集以失重率指标 Y1、毡缩球体积指标 Y2、断裂强力指标Y3、断裂伸长率指标 Y4为评价的指标集 U ={Y1,Y2,Y3,Y4}.以正交实验设计的 9组实验为评价对象集,D={d1,d2,…,d9}.实验结果见表 1.2.2 建立隶属函数建立评价指标集U对评价集V的隶属函数,使根据隶属函数[3]计算得到的隶属度值的大小与该项指标在综合评价中的重要性相适应,隶属函数为单调函数,隶属数 rmn 在 0～1之间(m =1,2,3,4;n=1,2,…,9).失重率 Y1为偏小型指标,隶属函数为 r1n=[(Y1n)max-Y1n]/[(Y1n)max-(Y1n)min].体积 Y2为偏大型指标,隶属函数为 r2n=[Y2n-(Y2n)min]/[(Y2n)max-(Y2n)min]. 断裂强力 Y3为偏大型指标,隶属函数为 r3n=[Y3n-(Y3n)min]/[(Y3n)max-(Y3n)min].断裂伸长率 Y4为偏大型指标,隶属函数为 r4n=[Y4n-(Y4n)min]/[(Y4n)max-(Y4n)min].图 1 正交表工艺所制样品 (从左到右、从上到下依次为未处理试样和 1～9试样)表 1 正交实验结果实验号温度A/℃时间B/m in浓度C(ow f)/%pH值D失重率/%体积/cm3断裂强力/cN断裂伸长率/%1 40 20 2 7 4.40 7.422 4.05 39.19 2 40 40 4 8 1.60 7.660 4.86 40.78 3 40 60 6 9 8.27 7.352 4.16 23.88 4 50 20 4 9 0.73 7.459 4.33 36.46 5 50 40 6 7 0.67 7.652 3.83 38.46 6 50 60 2 8 3.476.732 4.21 32.13 7 60 20 6 8 2.137.657 4.20 30.52 8 60 40 2 98.40 7.286 3.89 29.16 9 60 60 4 7 5.13 8.821 4.14 30.022.3 夹角余弦赋权法确定权重分配集n个方案关于 i项评价因素指标矩阵[4]为其中 aij为第 j个实验方案关于第 i项评价因素的指标值.2.3.1 建立各方案指标的理想最优方案U＊和最劣方案U＊ U＊=(u＊1,u＊2,…,u＊m),U＊=(u1＊,u2＊,…,um＊ ).其中式中 I1为效益性指标,I2为成本型指标,I3为适度性指标,ai为第 i项指标的适度值.2.3.2 构造各方案与理想最优方案U＊和最劣方案U＊的相对偏差矩阵 Rp=(rij)m×n,Δ =(δij)m×n.其中2.3.3 建立各评价指标权重计算 R p的行向量 r i与Δ对应的行向量δi的夹角余弦归一化后得到权向量W～=(w1,w2,…,wm).其中(i=1,2,…,m).2.4 模糊综合评价值的计算在评价集V上引入评价级B～,它的模糊评价B～={b1,b2,…,bn},由模糊矩阵～R与权重分配集W～经模糊变换得到B～ =W～·～R.2.5 主效应分析工艺参数组成的因素为 Ci,其论域为 Xi,则有 Xi={Cij},其中:i=1,2,3,4(工艺参数组成的因素),j=1,2,3(各因素水平数).将因素 Ci在各水平 j上 Cij的模糊综合评价值之和归一化,得到,它表示了因素该水平对模糊综合评价值的影响程度[5].因为′代表了 Ci 在 j水平Cij∈Xi处的隶属度,即 Cij属于模糊集合 Ci的程度,它也是定义在论域 Xi 上的,因此,可以将′表示为 Xi上的模糊子集,则有根据最大隶属度原则,确定各因素对综合评价的影响程度.2.6 全部因素各水平搭配的交互效应按最大隶属度原则,其组合的隶属度为3 正交实验结果分析3.1 结果处理根据计算原理,借助于MATLAB 7.0工程软件可得W～ =(0.166 1,0.323 6,0.271 8,0.238 5).综合评价值 B～ =(0.467 0,0.800 2,0.186 1,0.586 9,0.514 4,0.322 6,0.4694,0.176 2,0.562 3),如表 2所示.表 2 正交实验的安排及各单一指标隶属度、模糊综合评价值?3.2 主效应分析由表2可得到主要工艺参数组成的4个模糊子集Ci为:C～1=(0.355 8,0.348 6,0.295 7),C～2=(0.372 9,0.364 9,0.262 2),C～3=(0.236 4,0.477 2,0.286 4),C～4=(0.377 9,0.389 8,0.232 4).根据最大隶属度原则可知,各因素的影响程度分别为C～1=0.355 8,C～2=0.3729,C～3=0.477 2,C～4=0.389 8,故各因素对模糊综合评价值的影响顺序为C～3>C～4>C～2>C～1,即Saviance浓度>pH值>时间>温度.优化的工艺参数为温度40℃,时间 20m in,Saviance浓度 (ow f)4%,pH值 8.3.3 全部因素各水平搭配的交互效应在全部可能各因素各水平搭配中,最佳组合为 C11,C21,C32,C42,其隶属度为 0.355 8Λ0.372 9Λ 0.477 2Λ0.389 8=0.355 8,即温度40℃,时间 20m in,Saviance浓度(ow f)4%,pH值为 8对综合评价值的影响最大.因此,在考虑交互作用情况下,这种因素组合得到的综合评价最好.可看出其整体上基本不能毡缩成球,说明处理试样有一定的防缩性能;但是整体里面还含有一些小球,说明仅仅利用蛋白酶进行防缩处理并不能达到彻底的防缩效果,仍需要与其他方法结合使用才有可能达到更好的防缩效果.4 结束语采用基于夹角余弦赋权确定权重的模糊正交法对正交实验的结果进行模糊综合评价,经过计算分析得出各实验因素影响程度依次为:Saviance浓度、PH值、时间、温度;综合评价值最好的因素组合为:温度40℃,时间 20m in,saviance浓度 (owf)4%,pH值为 8.参考文献:【相关文献】[1] 奚柏君,陈小霞,张含飞,等.兔绒、山羊绒氧化 /酶改性处理对比研究[J].上海纺织科技.2005(11):13-16.[2] 黄淑珍.毛纤维缩绒性测试[M].北京:纺织工业出版社,1988:33-34.[3] 杜金萍.模糊正交法在 GCrl5钢切削用量优化中的应用[J].轴承,2007(3):26-28.[4] 李伯年.模糊数学及其应用[M].合肥:合肥工业大学出版社,2007:81-82.[5] 贺仲雄.模糊数学及其应用[M].天津:天津科学技术出版社,1983:183-194.。