年产1000吨酸性蛋白酶的生产工艺设计
酸性蛋白酶生产工艺
第六节酸性蛋白酶生产工艺07040642 47 李继江1 蛋白酶、蛋白类酶、酸性蛋白酶1.1 蛋白酶的定义蛋白酶是催化肽键水解的一类酶，它可迅速水解蛋白质为胨、肽类，广泛存在于动物内脏、植物茎叶、果实和微生物中。
同时大多数微生物蛋白酶都是胞外酶。
1.2 微生物蛋白酶分类微生物蛋白酶按其作用的最适pH可分为酸性蛋白酶、中性蛋白酶、碱性蛋白酶三类。
碱性蛋白酶为透明褐色液体，能与水混溶，最适温度50~60℃，最适pH8.5。
中性蛋白酶为金属酶，褐色颗粒或液体，易溶于水，最适温度45~55℃，最适pH5.5~7.5。
酸性蛋白酶为近乎白色至浅黄色无定型粉末或液体，易溶于水，最适温度45℃，最适pH2.5。
1.3 蛋白类酶蛋白类酶主要是指由蛋白质组成的酶（P酶）；而主要由核糖核酸组成的酶称为核酸类酶（R酶）。
蛋白类酶分为氧化还原酶、转移酶、水解酶、裂合酶、异构酶、合成酶（或称连接酶）。
1.4 酶的生产方法酶的生产方法主要有：提取分离法、生物合成法、化学合成法。
酶的微生物合成法主要有：液体深层发酵、固体培养发酵、固定化细胞培养、固定化原生质发酵。
酸性蛋白酶用微生物发酵法生产，采用液体深层发酵。
液体深层发酵是指液体培养基在发酵罐中灭菌冷却后，接入产酶细胞，一定条件下发酵，适用于微生物细胞、动植物细胞的培养。
具有机械化程度高、技术管理严格、酶产率高、质量稳定，产品回收率高的特点，是目前酶发酵的主要方式。
1.5 酸性蛋白酶制剂的性能1.5.1 酸性蛋白酶的作用机理酶是一种蛋白质，它是活细胞产生的生物催化剂，生物体的新陈代谢活动都离不开酶的作用。
酶的种类很多，酸性蛋白酶是水解酶类的一种，能够在微酸环境下（pH2．5～4．0）水解动植物蛋白质，通过内切和外切作用将蛋白质水解为小肽和氨基酸。
1.5.2 pH对酶活及酶稳定性的影响酸性蛋白酶稳定pH范围2.0～4.0之间，最适pH2.5，pH低于2．0、高于4．0将影响水解速度。
蛋白酶的工厂设计
年产1500m³蛋白酶的工厂设计摘要蛋白酶是催化肽键水解的一类酶，它可迅速水解蛋白质为胨、肽类，广泛存在于动物内脏、植物茎叶、果实和微生物中。
同时大多数微生物蛋白酶都是胞外酶。
微生物蛋白酶按其作用的最适pH可分为酸性蛋白酶、中性蛋白酶、碱性蛋白酶三类。
酸性蛋白酶是一种羧基蛋白酶，它的分子质量为30-40kD，等电点（pH3.0-5.0）酸性蛋白酶现已广泛应用于食品、饲料、酿造、毛皮与皮革、医药、胶原纤维等各个行业之中。
本设计采用豆饼粉、玉米粉、淀粉为主要的培养基原料，并选用黑曲霉（Aspergillus niger ）3.350菌种发酵。
其中豆饼粉3.75%，玉米粉0.625%，鱼粉0.625%，氯化铵1%，氯化钙0.5%，磷酸氢二钠0.2%。
本设计利用通风搅拌式发酵罐进行发酵，同时利用离子交换树脂对母液进行提取，提高了酸性蛋白酶的生产效率，减少了生产成本。
设计还包括发酵罐，全厂平面图，车间平面布置图，工艺流程图。
关键词：酸性蛋白酶发酵工厂设计The Process Design of the Protease used forSection with the Capacity of 1500m³ AnnuallyAbstractprotease is a kind of Peptone and peptide. It has been discover across in animal giblets ,the stem of plant,fruit , microbial and so on.Most of the Microbial protease are ectoenzyme .According to its best Optimum pH function ,Microbial protease Can be divided into Acid protease ,Neutral protease and alkaline protease .Acid protease is a kind of Carboxyl protease , Its molecular weight is 30-40 kd, lower isoelectric point (pH3.0-5.0)Acid protease in food, medicine, textile, leather, feed, cosmetics, washing industries have applications, natural health, avirulent and harmless, quite safe. So in this paper the basic content of more acid protease, production process and application development were introduced. This design USES the bean cake powder, corn flour, starch as the main medium of raw materials, and selects the Aspergillus Niger, Aspergillus Niger) 3.350 bacterial fermentation. With bean cake powder 3.75%, corn flour 3.75%, 0.625% fish meal, 1% ammonium chloride, calcium chloride 0.5%, disodium hydrogen phosphate 0.2%.This design using the ventilation agitator in fermentor, using ion exchange resin in mother liquid was extracted at the same time, improve the efficiency of the acid protease production, reduce the production cost. The design also includes Fermentor, The factory plan, Shop floor plan, Flow Chart.Key Words: Acid protease ; fermentation; plant-design;前言酸性蛋白酶是一类最适pH值为2.5〜5.0的天冬氨酸蛋白酶，相对分子质量为KD30 。
年产蛋白酶的生产工艺设计
年产蛋白酶的生产工艺设计摘要本文介绍了年产蛋白酶的生产工艺设计。
蛋白酶是一种重要的生物催化剂，广泛应用于生物技术、食品工业等领域。
通过合理的生产工艺设计，可以提高蛋白酶的生产效率、减少生产成本，从而满足市场的需求。
本文从蛋白酶的选择、培养基的配方、发酵工艺的优化等方面进行了探讨，并提出了一种适用于年产蛋白酶的生产工艺设计方案。
1. 引言蛋白酶是一种能够催化蛋白质降解的酶类物质，具有广泛的应用前景。
随着生物技术的不断发展，蛋白酶的需求量逐年增加。
为了满足市场需求，提高生产效率和降低生产成本成为关键问题。
因此，合理的生产工艺设计对于年产蛋白酶非常重要。
2. 蛋白酶的选择蛋白酶的选择是设计生产工艺的基础。
根据蛋白酶的特性和应用需求，选择合适的蛋白酶种类是至关重要的。
常见的蛋白酶可以分为酸性蛋白酶、中性蛋白酶和碱性蛋白酶三类。
不同的蛋白酶适用于不同的底物和反应条件，因此在选择合适的蛋白酶时需要考虑底物的性质、反应条件等因素。
3. 培养基的配方培养基是蛋白酶生产中不可或缺的一部分。
合理的培养基配方可以提供蛋白酶的生长所需的营养物质，并维持适宜的环境条件。
一般来说，培养基的基本成分包括碳源、氮源、矿物质和生长因子。
在选择培养基配方时，需要根据蛋白酶的特性和生产需求进行调整和优化。
4. 发酵工艺的优化发酵是生产蛋白酶的关键步骤之一。
在发酵过程中，通过调整发酵条件可以提高蛋白酶的产量和纯度。
常见的发酵调控参数包括温度、pH值、氧气供应和酵母菌的种植密度等。
通过对这些参数的优化，可以使蛋白酶的生产效率得到提高，并减少副产物的生成。
5. 生产过程的控制除了发酵工艺的优化，生产过程的控制也对于年产蛋白酶的生产效率起到重要作用。
生产过程的控制主要包括培养基供应、废液处理、分离纯化等环节。
合理的生产过程控制可以使蛋白酶的生产过程稳定，并减少生产中的不确定性，从而提高生产效率。
6. 结论通过对年产蛋白酶的生产工艺设计的探讨，我们可以得出以下结论：•合理选择蛋白酶种类对于设计生产工艺至关重要；•培养基的配方需根据蛋白酶特性和生产需求进行优化；•发酵工艺的优化可以提高蛋白酶的产量和纯度；•生产过程的控制对于生产效率的提高至关重要。
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。
年产1000T碱性蛋白酶生产车间设计-word格式
目录摘要 (1)前言 (3)1.1选题背景 (3)1.2课题来源 (3)1.3设计目的和意义 (3)1.4前景分析 (4)2碱性蛋白酶的基本性质和生产工艺的选择 (4)2.1碱性蛋白酶的基本性质 (5)2.2 培养基主要成分和生产方法 (6)2.3生产工艺的选择 (6)2.4分离纯化流程 (7)3初始设计条件与基本物性数据 (9)3.1 初始设计条件 (9)3.2 工艺参数与基本物性数据的选取 (9)4生产工艺的物料衡算 (9)5热量衡算 (10)6设备设计计算与选型 (11)6.1发酵罐设计 (11)6.2种子罐 (17)6.3空气分过滤器 (19)6.4连续操作设备的设计选型 (21)致谢 (28)参考文献 (28)年产1000T碱性蛋白酶生产车间设计摘要：碱性蛋白酶是一类非常重要的工业用酶，如何在工厂进行有效的生产尤为重要。
本论文就主要介绍了用液态发酵法生产碱性蛋白酶，并采用双水相萃取进行提纯，冷冻干燥法将产品进行干燥的工艺流程；并通过物料衡算、热量衡算、设备选型、等几个步骤初步设计了年产1000T碱性蛋白酶的车间项目；分析了传统工艺所存在的不足和问题；另外也谈到了碱性蛋白酶产业的发展前景以及研究的目的和意义；并且最终设计出带控制点的工艺流程图，设备布置图，发酵罐装配图。
关键词：碱性蛋白酶；液态发酵；双水相萃取；冷冻干燥；生产车间Design annual output of 1000T alkalineprotease workshopAbstract:The alkaline protease is one of very important industrial enzymes,and how to produce the plant effectively is particularly important.This paper introduces the process that use liquid fermentation on the production of alkaline protease, use two-phase extraction for purification of water, freeze-drying process to dry the product;and through the material balance, heat balance, equipment selection, etc. I preliminary design the annual output of several steps 1000T alkaline protease workshop projects;I analysis of the shortcomings of traditional crafts and problems in the pape;I have also talked about the prospects for the development of alkaline protease, and the purpose and meaning;and ultimately design a process flow diagram with control points, equipment layout diagram, fermentor assemble diagram.Key words: Alkaline protease;Liquid Aermentation;Aqueous two-phase extraction;Areeze Drying ;Workshop前言碱性蛋白酶(Alkaline protease)是指在pH值偏碱性范围内水解蛋白质肽键的酶类，1913年Rohm首先将胰蛋白酶作为洗涤浸泡剂使用，1945年瑞士Dr.Jaag等人在地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniAormis)中发现了碱性蛋白酶[1]。
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。
年产4500吨酸性蛋白酶发酵工厂工艺设计
年产4500吨酸性蛋白酶发酵工厂工艺设
计
概述
本文档旨在提供年产4500吨酸性蛋白酶的发酵工厂工艺设计。
酸性蛋白酶是一种重要的酶类产品，广泛应用于食品加工、制药和
生化领域。
该工艺设计将确保高效、稳定和可持续的酶类产品生产。
工艺流程
1. 发酵罐准备：
- 每批生产容量为5000升，所需发酵罐数量根据产能计算确定。
- 发酵罐应具备合适的材料和结构，以确保最佳发酵条件。
2. 发酵过程：
- 使用选定的酸性蛋白酶菌株进行发酵。
- 发酵过程应在适宜的温度和pH值条件下进行，根据菌株的
特性确定最佳参数。
- 随着发酵的进行，定期进行培养基的添加和废液的清除。
3. 酶液提取：
- 发酵罐中获得的发酵液经过过滤和离心处理来除去非细胞物质。
- 使用适当的提取技术来获得纯净的酸性蛋白酶。
4. 酶液精制：
- 通过进一步的纯化步骤，如柱层析和逆流等，提高酸性蛋白酶的纯度和活性。
5. 酶液包装和存储：
- 在遵守卫生和储存条件下，将酸性蛋白酶装入适当的包装材料中。
- 存储过程中控制温度和湿度，以保持酸性蛋白酶的稳定性。
安全注意事项
- 工厂应遵守相关的安全规定和法律法规，确保员工和环境的安全。
- 发酵过程和酶液提取过程中，严格控制微生物和物料的污染风险。
- 废液的处理应符合环保要求，以防止对环境造成不良影响。
以上是年产4500吨酸性蛋白酶发酵工厂工艺设计的简要介绍，详细的设计参数和操作流程需根据实际情况进行调整和制定。
酸性蛋白酶生产工艺流程
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酸性蛋白酶的生产首先需要进行菌种选育。
一种黑曲霉固态发酵生产酸性蛋白酶的生产工艺[发明专利]
![一种黑曲霉固态发酵生产酸性蛋白酶的生产工艺[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/dd4a18ff964bcf84b9d57bea.png)
专利名称：一种黑曲霉固态发酵生产酸性蛋白酶的生产工艺专利类型：发明专利
发明人：周长春,房华,周凤云,李敦贵,左权,黄敬尊,崔成岺
申请号：CN201911407961.3
申请日：20191231
公开号：CN110904083A
公开日：
20200324
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明属于生物技术领域，具体涉及一种黑曲霉固态发酵生产酸性蛋白酶的生产工艺，固体发酵通过菌种的筛选，正常酶活力可做到7万U/g以上，通过工艺设计优化，参数调整，最终产出酸性蛋白酶酶活力达到8‑10万U/g。
通过菌种优化缩短发酵周期、通过工艺优化(浅盘发酵)杂菌率降低2‑3个数量级(100‑1000倍)，既保障了产品质量，又极大降低了生产成本，更适用于工业化生产要求。
同时固体发酵酸性蛋白酶带培养基一块粉碎包装销售，利用率高，无废弃料、下脚料，做到100％全利用。
申请人：沂源康源生物科技有限公司
地址：256100 山东省淄博市沂源县大张庄镇娄家铺子村
国籍：CN
代理机构：淄博川诚知识产权代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：刘子成
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年产1000吨饲用酸性蛋白酶的生产工艺设计课程设计
年产1000吨饲用酸性蛋白酶的生产工艺设计1. 前言酸性蛋白酶是一类最适pH值为〜的天冬氨酸蛋白酶，相对分子质量为30000 〜40000。
酸性蛋白酶要紧来源于动物的脏器和微生物分泌物,包括胃蛋白酶、凝乳酶和一些微生物蛋白酶。
依照其产生菌的不同，微生物酸性蛋白酶可分为霉菌酸性蛋白酶、酵母菌酸性蛋白酶和担子菌酸性蛋白酶.依照作用方式可分为两类：一类是与胃蛋白酶相似，要紧产酶微生物是曲霉、青霉和根霉等；另一类是与凝乳酶相似，要紧产酶微生物是毛霉和栗疫霉等。
细菌中尚未发觉产酸性蛋白酶的菌株.由于酸性蛋白酶具有较好的耐酸性，因此被普遍地应用于食物、医药、轻工、皮革工艺和饲料加工工业中。
国外关于酸性蛋白酶的生产研究从20世纪初就开始了。
1908年，德国科学家从动物的胰脏中提掏出胰蛋白酶，并将其用于皮革的鞣质。
1911年美国科学家从木瓜中提取木瓜蛋白酶（在酸性，碱性和中性的条件下都能分解蛋白质的酶）并将木瓜蛋白酶用于除去啤酒中的蛋白质浑浊物。
自1954年吉田第一次发觉黑曲霉可产生酸性蛋白酶以来，国内外对微生物发酵生产酸性蛋白酶进行了普遍的研究。
1964年外国科学家第一次发觉大孢子黑曲霉突变体能产生两种不同的酸性蛋白酶，即酸性蛋白酶和酸性蛋白酶。
1965年又从血红色陀螺孔菌，中分离出了一种酸性蛋白酶，并对该酶进行了纯化和结晶。
1968年从微小毛霉中挑选出了一种酸性蛋白酶，并对其进行了纯化和酶学性质分析。
1995年外国科学家对烟曲霉酸性蛋白酶的基因进行了克隆和测序。
2001年又从假丝酵母中挑选出了一种酸性蛋白酶菌株，并对该酶进行了核苷酸序列分析和功能分析。
国外学者对曲霉酸性蛋白酶的结构和功能等己经研究的较为透彻。
与国外相较，我国对酸性蛋白酶的研究相对较晚些。
1970年上海工业微生物研究所第一从黑曲霉中挑选出一株产酸性蛋白酶菌株，并和上海酒精厂协作进行中试生产，填补了我国酸性蛋白酶制剂的空白.最近几年来国内在酸性蛋白酶上的研究多数致力于选育产酶活力高、抗逆性好的菌种，并取得了一些很有应用前途的产酶菌株。
酸性蛋白酶生产工艺
酸性蛋白酶生产工艺1 蛋白酶、酸性蛋白酶1.1 蛋白酶的定义蛋白酶是催化肽键水解的一类酶，它可迅速水解蛋白质为胨、肽类，广泛存在于动物内脏、植物茎叶、果实和微生物中。
同时大多数微生物蛋白酶都是胞外酶。
1.2 微生物蛋白酶分类微生物蛋白酶按其作用的最适pH可分为酸性蛋白酶、中性蛋白酶、碱性蛋白酶三类。
碱性蛋白酶为透明褐色液体，能与水混溶，最适温度50~60℃，最适pH8.5。
中性蛋白酶为金属酶，褐色颗粒或液体，易溶于水，最适温度45~55℃，最适pH5.5~7.5。
酸性蛋白酶为近乎白色至浅黄色无定型粉末或液体，易溶于水，最适温度45℃，最适pH2.5。
1.3酸性蛋白酶的概述酸性蛋白酶(acidic protease)在 1954 年首先由吉田在黑曲酶中发现。
该酶广泛存在于霉菌、和担子菌中，细菌中极少发现，其最适pH3~4，相对分子质量 30000~40000，等电点（pH3~5）。
酸性蛋白酶主要是一种羧基蛋白酶，大多数在其活动中心含有 2 个天冬氨酸残基。
酶蛋白中酸性氨基酸含量高，而碱性氨基酸含量低。
不同微生物的酸性蛋白酶其氨基酸组成虽有所差别，但性质基本相同，许多性质也与动物胃蛋白酶相似，其活动中心肽键也基本相似，它对 DFP、PCMP （对氯汞苯甲酸）EDTA不敏感，及但能为DNA（二重氮乙酰亮氨酸甲酯）EPNP及（1，2 环-3-对硝基苯养基丙烷），SDS（十二烷基磺酸钠）等抑制。
DNA，EPNP 之所以能引起酶失活是由于活性中心天冬氨酸残基被酯化。
DNA 只同有活性的酸反应，而同失活的酶不能反应。
P-BPB（对溴酚乙酰溴）虽然也可同酶的1个天冬氨酸残基反应，但同它反应的天冬氨酸的位置与以上两种抑制不一样，故不能引起青霉酸性蛋白酶失活。
1.4 酶的生产方法酶的生产方法主要有：提取分离法、生物合成法、化学合成法。
酶的微生物合成法主要有：液体深层发酵、固体培养发酵、固定化细胞培养、固定化原生质发酵。
酸性蛋白酶生产工艺
2.1、投料体积5m³，实际投料体积4.5m³。
2.2、原料加入配料罐后，搅拌溶解30分钟后测PH（灭菌前），调节PH5.3±0.1。
2.3、灭菌：慢慢升温至90℃，保温15分钟，121℃，35分钟。
2.4、控制工艺
温度：30℃
罐压：0.05Mpa
通风量：0-5小时360m³/H
1.2、配料方法：原料加入配料罐后，搅拌溶解30分钟后测PH值（灭菌前），调节PH5.0±0.1。
1.3、灭菌：慢慢升温至90℃，保温15分钟，灭菌121℃35分钟。
1.4、控制工艺：温度30℃
罐压0.05Mpa
通风量0-5小时36m³/h
6小时后72 m³/h
1.5、移种标准：培养24小时左右，取样镜检无杂菌，pmv25%，即可移种。
2.1、投料体积
2.1、配方
玉米粉5%
玉米浆2%
豆饼粉4%
酵母粉0.5%
氯化钙0.5%
磷酸氢二钾0.3%
氯化铵0.5%
消泡剂PPG0.06%
高温淀粉酶（2万）
制作方法：先将基础料中的玉米粉、豆饼粉、酵母粉、氯化钙加水溶解后，投入罐中，搅拌20分钟使其充分溶解，调节PH6.0，加入液化酶，加热至91℃液化20分钟后再加入玉米浆及各种无机盐，最后用磷酸调节PH5.2。
1.4、灭菌：121℃35分钟
1.5、接种：冷却到33℃接入种子。
1.6、培养条件：温度：30℃
通风量：0-10小时1：1
10小时-移种1：1.2
罐压：0.05-0.08Mpa
1.7、液体种子成熟标准：培养液稠密，菌丝体多，染色深，无杂菌，PMV达到40%，控制在30-35%，溶氧低于10%，可适当增加风量及搅拌转速。
黑曲霉发酵产酸性蛋白酶
3.6.1管道接口（采用法兰接口）
进料口：直径，2cm,开在封头上，
排料口：直径，2cm，开在罐底；
进气口：直径，2cm，开在封头上；
排气口：直径，2cm，开在封头上；
代入V0=1即可求得D≈0.82m
发酵罐实际体积V0=(7π/12)D3=1010L
②发酵罐圆筒壁厚的计算
该发酵罐采用双面对焊GB 150-89钢制焊接压力容器，许用应力标准为：[a]t＝137Mpa
a计算发酵设备圆筒壁厚的一些参数如下：
计算壁厚： =PD/(230[a]t -P) + C
式中： ---计算壁厚mm；
江西科技师范学院
生物工程专业《化工原理课程设计》说明书
题目名称黑曲霉发酵生产酸性蛋白酶
专业班级09级生物工程1班
学 号
学生姓名钟鑫鑫 张溧 王涛
指导教师常军 博士
2011年10月31日
前言
蛋白酶做为一种重要的工业酶制剂，作为一种较早被人们了解的酶类现在正在人类的生活中发挥巨大的作用，特别是酸性蛋白酶以其作用的广泛性、高效率越来越多的受到了人们的关注。在酸性环境下（pH 2.5-5.0）催化蛋白酶水解的酶制剂，适用于酸性介质中水解动植物蛋白质。该酶主要用于酒精发酵、啤酒酿造、毛皮软化、果酒酱油造、饲料等。其使用于酒精、白酒、果酒、啤酒、黄油以可澄清发酵醪液和成熟醪液。
如图： 酸性蛋白酶生产的总工艺流程见图1。
通氧
图1酸性蛋白酶生产总工艺流程图
1.2发酵罐尺寸及整体设计
本实验采用菌种为好氧菌所以选用机械搅拌通风发酵罐，可采用分批时发酵。
一种高活力酸性蛋白酶的制备方法[发明专利]
![一种高活力酸性蛋白酶的制备方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/171a164a30b765ce0508763231126edb6f1a766f.png)
(10)申请公布号(43)申请公布日 (21)申请号 201410379253.4(22)申请日 2014.08.04CCTCC NO ：M 2013601 2013.11.24C12N 9/62(2006.01)C12R 1/66(2006.01)(71)申请人湖南新鸿鹰生物工程有限公司地址415400 湖南省常德市津市市工业新区鸿鹰路10号(72)发明人李洪兵 李海清 张锦杰 朱永明胡永明 李贵骏(54)发明名称一种高活力酸性蛋白酶的制备方法(57)摘要本发明公开了一种高活力酸性蛋白酶的制备方法，属于酶制剂制备技术领域。
以高产酸性蛋白酶的菌株宇佐美曲霉CCTCC NO ：M2013601为出发菌株，根据其最适生长温度和最适产酶温度，进行培养基优化和发酵工艺改进，细化了孢子增殖和发酵产酶阶段的工艺参数，采用梯度降温和梯度升温的发酵工艺，同时予以追加接种，致使菌种的产酶能力最大限度地显现，尤其是添加了具有抗热应激原作用、调整和修复机体功能、增强机体的免疫功能、微生态调节功能的中草药提取物，进而增强了微生物的代谢功能，使得本发明所产酸性蛋白酶活力高、耐受温度较高、稳定性强、适于工业化生产。
发酵液酸性蛋白酶酶活力为13000-14000U/mL。
(83)生物保藏信息(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书2页 说明书7页CN 105316307 A 2016.02.10C N 105316307A1.一种高活力酸性蛋白酶的制备方法，其特征在于，以宇佐美曲霉(Aspergillus usamil)CCTCCNO：M2013601为原菌株经液体深层发酵制备。
2.如权利要求1所述的一种高活力酸性蛋白酶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：保存完好的宇佐美曲霉CCTCC NO：M2013601的菌种经斜面菌种活化、一级、二级、三级液体种子扩大培养至种子罐，将种子罐液体种子以5％接种量接入发酵罐培养基，培养温度31-32℃，搅拌速度200-400r/m，通风量1:1-2,培养时间10-12h；然后以1-2℃/h降温速率缓慢降温至26-30℃，搅拌速度400-600r/m，通风量1:1-3,恒温培养8-10h；继续以1-2℃/ h降温速率缓慢降温至23-25℃，搅拌速度500-700r/m，通风量1:2-4,培养时间22-31h，然后，将种子罐液体种子以3％接种量追加接入发酵罐，最后以1-2℃/h升温速率缓慢升温至31-32℃，搅拌速度200-400r/m，通风量1:1-2,恒温培养10-12h；接着以1-2℃/h降温速率缓慢降温至23-25℃，搅拌速度500-700r/m，通风量1:2-4,恒温培养22-31h；发酵液经过滤、浓缩、调配、精滤、干燥得固体酸性蛋白酶。
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1. 前言酸性蛋白酶是一类最适pH 值为2.5? 5.0 的天冬氨酸蛋白酶，相对分子质量为30000 ? 40000。
酸性蛋白酶主要来源于动物的脏器和微生物分泌物,包括胃蛋白酶、凝乳酶和一些微生物蛋白酶。
根据其产生菌的不同，微生物酸性蛋白酶可分为霉菌酸性蛋白酶、酵母菌酸性蛋白酶和担子菌酸性蛋白酶.根据作用方式可分为两类：一类是与胃蛋白酶相似，主要产酶微生物是曲霉、青霉和根霉等；另一类是与凝乳酶相似，主要产酶微生物是毛霉和栗疫霉等。
细菌未发现产酸性蛋白酶的菌株.由于酸性蛋白酶具有较好的耐酸性，因此被广泛地应用于食品、医药、轻工、皮革工艺以及饲料加工工业中。
国外关于酸性蛋白酶的生产研究从20 世纪初就开始了。
1908 年，德国科学家从动物的胰脏中提取出胰蛋白酶，并将其用于皮革的鞣质。
1911 年美国科学家从木瓜中提取木瓜蛋白酶（在酸性，碱性和中性的条件下都能分解蛋白质的酶）并将木瓜蛋白酶用于除去啤酒中的蛋白质浑浊物。
自1954 年吉田首次发现黑曲霉可产生酸性蛋白酶以来，国外对微生物发酵生产酸性蛋白酶进行了广泛的研究。
1964 年外国科学家首次发现大孢子黑曲霉突变体能产生两种不同的酸性蛋白酶，即酸性蛋白酶和酸性蛋白酶。
1965 年又从血红色陀螺孔菌，中分离出了一种酸性蛋白酶，并对该酶进行了纯化和结晶。
1968 年从微小毛霉中筛选出了一种酸性蛋白酶，并对其进行了纯化和酶学性质分析。
1995 年外国科学家对烟曲霉酸性蛋白酶的基因进行了克隆和测序。
2001 年又从假丝酵母中筛选出了一种酸性蛋白酶菌株，并对该酶进行了核苷酸序列分析和功能分析。
国外学者对曲霉酸性蛋白酶的结构和功能等己经研究的较为透彻。
与国外相比，我国对酸性蛋白酶的研究相对较晚些。
1970 年上海工业微生物研究所首先从黑曲霉中筛选出一株产酸性蛋白酶菌株，并和上海酒精厂协作进行中试生产，填补了我国酸性蛋白酶制剂的空白.近年来国在酸性蛋白酶上的研究大都致力于选育产酶活力高、抗逆性好的菌种，并获得了一些很有应用前途的产酶菌株。
目前用于酸性蛋白酶生产的高产菌株主要有黑曲霉、宇佐美曲霉和青霉及它们的突变株。
永泉等，对宇佐美曲霉所产的酸性蛋白酶进行了发酵过程动力学研究.戚淑威等对青霉产酸性蛋白酶的适宜条件和酶学性质进行了分析。
谢必峰等，采用硫酸铵盐析法和离子交换层析法分离纯化了黑曲霉产酸性蛋白酶，并对其氨基酸组分进行了分析。
2008 年王云等，通过质谱指纹法对黑曲霉发酵液中所产蛋白进行了分析比对和鉴定酸性蛋白酶分子生物学方面的研究，国仅仅集中于凝乳酶和胃蛋白酶方面，有关真菌酸性蛋白酶的分子生物学研究报道很少摘要：本课题设计是利用黑曲霉( Aspergillus niger )3.350 制备酸性蛋白酶，主要从菌种的选育，培养基的配置，灭菌，种子扩大培养，和发酵罐的设计，发酵车间的物料衡算，发酵过程的工艺控制，下游加工十点进行。
阐述了1000 吨饲用酸性蛋白酶的制取工艺。
其中对发酵罐做了创新性设计。
2. 菌种的选育2.1 菌种的制备不管在过去、现在和将来，微生物是各种生物活性产物的丰富资源。
在发酵前期，微生物的选择至关重要，此课题设计的是利用黑曲霉发酵生产酸性蛋白酶的整体过程。
选择性分离的一般步骤如下：含微生物材料的选择——材料的预处理——所需菌种的分离——菌种的培养——菌种初筛——菌种复筛——性能鉴定——菌种保藏。
本实验选用黑曲霉作为菌种，发酵生产酸性蛋白酶，该霉菌株在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心的保藏编号为3．350。
而黑曲霉( Aspergillus niger )生产酸性蛋白酶的工艺流程为：原始菌株→分离纯化→紫外线诱变→选育菌株分离纯化→亚硝基胍诱变→选育菌株分离纯化→选育菌株生产工艺优化→传代试验→选育菌株→斜面菌种→三角瓶菌种→浅盘菌种主原料→混料（水、无机氮、无机盐）→蒸料→冷却→接种→发酵→稳定化处理→干燥→粉碎→包装→检测→成品↓粗酶→抽提→过滤→盐析→沉淀→干燥粉碎→包装→检测→成品2.2 菌种的保藏菌种是从事微生物学以及生命科学研究的基本材料，特别是利用微生物进行有关生产工业，更离不开菌种。
所以，菌种保藏是进行微生物学研究和微生物育种工作的重要组成部分，其任务是使菌种不死亡，同时还要尽可能设法把菌种的优良特性保持下来而不致向坏的方面转化。
菌种保藏主要是根据菌种的生理生化特点，人工创造条件，使孢子或菌体的生长代谢活动尽量降低，以减少其变异。
一般可通过保持培养基营养成分在最低水平、缺氧状态、干燥和低温，使菌种处于“休眠”状态，抑制其繁殖能力。
常用的菌种保藏方法有：斜面冰箱保藏法、沙土管保藏法、菌丝速冻法、石蜡油封存法、真空冷冻干燥保藏法和液氮超低温保藏法。
此课题中黑曲霉采用真空冷冻干燥保藏法，预冻：本实验采用-80 ℃预冻2h 后进行干燥。
干燥过程：第一阶段干燥．样品温度分别控制在-15 ℃ 14 h，10 ℃ 10 h，真空度为150 Pa，直到样品的水分升华除去90%；第二阶段干燥。
升高板层温度至20℃，迅速蒸发样品中的残余水分。
该过程大约需要10h。
将冻干菌存放于0 ℃冰箱中备用.3．培养基的配制培养基的类型很多，可以根据组成、状态和用途等进行分类，按照用途可以分成孢子培养基、种子培养基和发酵培养基。
微生物大规模发酵设计主要用到孢子、种子和发酵培养基这三种类型。
3.1 活化培养基黑曲霉的活化培养基的配制如下：斜面培养基：蔗糖30g，NaNO3 3 g，MgSO4 0.5 g，KCl 0.5 g，FeSO4 0.01 g，K2HPO4 1 g，琼脂20 g，将上述各组分溶于1000 mL 水中，121 ℃灭菌20 min ，备用。
3.2 种子培养基种子培养基是供孢子发芽、生长和大量繁殖菌丝体，并使菌丝体长的粗壮成为活力强的种子。
对于种子培养基的营养要求比较丰富和完全，氮源和维生素的含量也比较高些，浓度以稀薄为好，可以达到较高的溶解氧，供大量菌体生长和繁殖。
黑曲霉的种子培养基为麦芽汁培养基。
3.3 发酵培养基发酵培养基的要营养要适当丰富和完全适合于菌种的生理特性和要求，使菌种迅速生长、健壮，能在比较短的周期充分发挥产生菌合成发酵产物的能力，但要注意成本和能耗。
黑曲霉3．350 发酵培养基的配方：豆饼粉3.75％, 玉米粉0.625％，鱼粉0.625％，氯化铵1.0％，氯化钙0.5％，磷酸二氢钠0.2％，豆饼石灰水解液10％，pH 5.5 。
3.4 补料培养基黑曲霉3．350 发酵培养基的配方：豆饼粉37.5％, 玉米粉0.625％，鱼粉0.625％，氯化铵1.0％，氯化钙0.5％，磷酸二氢钠0.2％，豆饼石灰水解液10％，pH 5.5。
主要加大豆饼粉的量，起补充碳源，氮源和生长因子之用。
4 . 灭菌生物化学反应过程中，特别是细胞培养过程中，往往要求在没有杂菌污染的情况下进行，这是由于生物反应系统常含有比较丰富的营养物质，因而很容易受到杂菌的污染，进而产生各种不良的后果：（1）由于杂菌的污染，使生物化学反应的基质或产物消耗，造成产率下降；（2）由于杂菌所产生的某些代谢产物，或污染后发酵液的某些理化性质的改变，使产物的提取变得困难，造成收得率降低或使产品质量下降；（3）污染的杂菌可能会分解产物而使生产失败；（4）污染的杂菌大量繁殖，会改变反应介质的pH ，从而使生物化学反应发生异常变化；（5）发生噬菌体污染，微生物细胞被破裂而使生产失败等。
4.1 灭菌方法所谓灭菌，就是指用物理或化学杀灭或去除物料或设备中一切有生命物质的过程。
常用的灭菌方法有：化学灭菌、射线灭菌、干热灭菌、湿热灭菌和过滤灭菌等。
本设计采用湿热灭菌。
4.2 培养基的连续灭菌图4-1 连续灭菌的流程图培养基连续灭菌为在短时间被加热到灭菌温度（130℃~140 ℃），短时间保温（一般为5~8min ）,升降温时间相对较短，可以实现自动控制、提高发酵罐的设备利用率，蒸汽用量平稳等优点，培养基在短时间被加热到灭菌温度，短时间保温后快速冷却，再进入早已灭完菌的发酵罐，这样不但可以节省时间，更重要的是减少了培养基的破坏率。
对补料培养基的灭菌方法跟发酵培养基的灭菌方法一样都是湿热灭菌，其加热蒸汽压力要求较高，一般不小于0.45MPa。
连续灭菌流程如上图。
影响灭菌效果的因素有：微生物的种类和数量；培养基的性质、浓度、成分；灭菌的温度和时间。
灭菌原理：对数残留定律（对培养基进行湿热灭菌时，培养基中的微生物受热死亡的速率与残存的微生物数量成正比）。
4.3 空气灭菌此课题以空气为氧源。
根据药品质量管理规的要求，生物制品、药品的生产场地业需要符合空气洁净度的要求。
获得无菌空气的方法有：辐射灭菌、化学灭菌、加热灭菌、静电除菌、过滤介质除菌等。
过滤介质除菌是目前发酵工业中空气除菌的主要手段，常用的过滤介质有棉花、活性炭或玻璃纤维、有机合成纤维、有机和无机烧结材料等。
4.3.1 过滤除菌流程及设备过滤除菌流程图如图4-1 所示：1-粗过滤器；2-压缩机；3-贮罐；4，6-冷却器；5-旋风分离器；7-丝网除沫器；8-加热器；9- 空气过滤器图4-1 空气除菌设备流程图4.3.2 无菌空气的检查无菌检查方法有肉汤培养法、斜面培养法和双碟培养法。
这里采用斜面培养法进行无菌空气的检查，具体方法为：500ml 三角瓶装斜面培养基50ml ，接种后置旋转式摇床上，30℃下培养24h 后观察有无菌落形成。
4.4 发酵罐的灭菌发酵罐的灭菌可采用空罐灭菌，此处采用空罐灭菌。
空罐灭菌是将所有的通气口都稍微打开，然后通入水蒸汽，让水蒸汽尽量通过每一个菌落达到灭菌效果。
具体方法是：在121℃灭菌80 分钟。
5．种子扩大培养本发酵属于一级种子罐扩大培养，二级发酵。
设计流程图如图5-1 ：5-15.1 种子制备将菌种接种于活化斜面培养基培养, 30℃活化24h。
活化后的菌种用生理盐水洗下，转接于摇瓶种子培养基, 接种量5%~6%，30℃培养12h 。
经摇瓶培养后的种子，以接种量5%接种于种子罐，30℃培养12h，菌种浓度达到108~10 9个/mL5.2 发酵罐培养将扩大培养后的菌种以5%的接种量接入发酵罐中，发酵温度控制在30℃，罐压0.5 ㎏/cm 2，发酵过程过流加Na0H 溶液控制发酵液pH。
根据菌体浓度、pH 决定具体发酵时间为35.5h 。
发酵过程中采用自动搅拌器，将转速控制在100r/min ，使流加碱液与发酵液快速混合均匀。
6．发酵罐的设计省微生物研究所通过改变摇瓶装液量和转速来考察溶氧对黑曲霉菌种的影响。
实验结果表明：在250ml 的三角瓶中装液量为100ml ，转速150r/min 酶活最高，装液量过多或过少，产酶量较低。
摇床转速较低时，通气量不够，生长较慢，产酶量也低。