第三章 吨碱性蛋白酶课程设计.doc

年产3吨碱性蛋白酶发酵工艺设计 王鑫 （中北大学化工与环境学院） 摘要 在现代食品工业中, 酶的应用几乎涉及到食品加工的各个领域。随着酶制剂日益广泛的应用,经济效益显著。蛋白酶是水解蛋白质肽链的一类酶的总称, 而碱性蛋白酶则适宜在碱性条件( pH9——11) 下水解动植物蛋白质, 广泛存在于动植物及微生物中。设计中首先根据参考资料选定了碱性蛋白酶发酵生产的具体工艺流程，通过物料衡算确定需要 立方米发酵罐 台和 立方米种子罐 台，在此基础上得出发酵工段所需要的各种原料量，通过能量衡算确定水、无菌空气和蒸汽等的消耗量。然后对主要设备进行计算和选型，得出发酵罐、种子罐及通用设备、非标准设备等的结构尺寸、冷却装置、传动装置，根据工艺要求确定罐的附属设备和辅助设备以及发酵过程中的优化控制。 根据计算结果，设计了两张图纸，分别为发酵罐装配图、工艺流程图。 关键词：碱性蛋白酶 发酵罐 种子罐 物料衡算 1绪论 1 1.1碱性蛋白酶概述 1 1.2碱性蛋白酶的性质 1 1.3碱性蛋白酶的使用条件 1 1.4碱性蛋白酶的保存 1 1.5注意事项 1 1.6碱性蛋白酶的主要应用 2 1.6.1在洗涤剂中的应用 2 1.6.2在皮革中的应用 2 1.6.3在饲料添加剂中的应用 3 1.6.4在纺织行业的应用 3 1.6.7在玉米深加工中的应用 3 1.7碱性蛋白酶的发展前景 4 2设计任务 4 2.1设计内容 4 2.2设计要求 4 3碱性蛋白酶生产工艺选择 5 3.1生产工艺的选择 5 3.2工艺流程图 5 3.3工艺流程图说明 6 3.3.1菌种的制备 6 3.3.2孢子的制备 6 3.3.3种子的制备 6 3.4菌种的改良 6 3.5培养基的制备 8 3.6灭菌的方法 8 3.6.1湿热灭菌 8 3.6.2培养基的连续灭菌 9 3.6.3空气除菌 9 3.6.4无菌空气的质量标准 10 3.6.5无菌空气的制备 10 3.7发酵 11 3.8分离纯化 12 4工艺计算 12 4.1 碱性蛋白酶发酵工艺技术指标 12 4.2 工艺参数与基本物性数据的选取 12 4.2.1 工艺参数 12 4.2.2基本物性数据的选取 13 4.3物料衡算 13 4.4热量衡算 14 4.4.1 基准温度的选定 14 4.4.2 连消塔的热量衡算 14 4.4.3 发酵罐的热量衡算 14 5分离干燥 14 5.1双水相萃取 14 5.2干燥 15 6后记 16 参考文献： 17 1绪论 1.1碱性蛋白酶概述 碱性蛋白酶是由细菌原生质体诱变选育出的地衣芽孢杆菌2709，经深层发酵、提取及精制而成的一种蛋白水解酶，其主要成分为地衣芽孢杆菌蛋白酶，是一种丝氨酸型的内切蛋白酶，它能水解蛋白质分子肽链生成多肽或氨基酸，具有较强的分解蛋白酶的能力。生产工艺是采用微滤超滤膜分离、喷雾干燥或真空冷冻干燥等先进技术，广泛应用于食品、医疗、酿造、洗涤、丝绸、制革等行业。 碱性蛋白酶是目前市场上流行的洗涤添加剂，能大幅度提高洗涤去污能力，特别对血渍、汗渍、奶渍、油渍等蛋白类污垢，具有独特的洗涤效果。碱性蛋白酶在技术采用细菌原生质体诱变处理方法，从国内碱性蛋白菌生产菌2709枯草杆菌中研究选育出若干稳定高性能菌株，在后处理上，采用去渣盐析沉淀法，减少了蛋白酶的杂质含量和产品特有的气味，提高了溶解速度，与洗涤剂有更好的配伍性，延长了保质期。目前，在世界范围内蛋白分解酶是工业酶种中用得最多的一种酶，约占酶总量的60%，其中碱性蛋白酶就占25%.它在商业中的巨大应用前景及在基础研究中的重要作用，吸引着国际国内的许多公司及研究单位竞相对其进行多方面的研究。 1.2碱性蛋白酶的性质 碱性蛋白酶外观为褐色粉末，有酵曲的特殊臭味，能够分解蛋白质分子中的肽键成为小分子的氨基酸和肽。碱性蛋白酶是由造育的地衣芽孢杆菌发酵而得，主要成分为枯草杆菌蛋白酶，是一种内切酶，催化部位为丝氨酸，分子量约为27300. 1.3碱性蛋白酶的使用条件 底物浓度10—25%，温度50—60℃，pH值9—11，反应时间3—6小时（根据要求可长可短），添加酶0.03—0.06%（以水解溶液重量计）。 1.4碱性蛋白酶的保存 5℃保藏，保质期一年；25℃储存，酶活保存期至少3个月以上。 1.5注意事项 （1）此产品可完全溶于水，使用安全可靠。操作时请勿直接与酶制剂接触，若有接触需及时用清水冲洗。 （2）原包装打开后尽快食用，剩余部分需扎口保存。 （3）本品在贮存中要避免雨淋和曝晒，禁止与有毒有害物质混运混存。 1.6碱性蛋白酶的主要应用 1.6.1在洗涤剂中的应用 日常生活中遇到的污垢，特别是衣服上的污垢组成是十分复杂的，一般来说，主要有尘土的微粒、人体分泌的皮脂和汗液、食物的汁液和残余物