3吨碱性蛋白酶课程设计--年产3吨碱性蛋白酶发酵工艺设计

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。

产碱性蛋白酶菌株的分离摘要本设计为了研究碱性蛋白酶的性质和它的相关作用，以及产碱性蛋白酶菌株的获得。

设计内容主要分为两部分：产碱性蛋白酶菌株的筛选分为初选和复选；酶活力的测定；第一部分分为三个实验设计对菌株进行富集、平板分离初筛、药瓶发酵复筛；第二部分通过透明圈法初步进行测定再在不同温度不同PH下对酶性质进行测定，为碱性蛋白酶的研究和治疗提供一定的理论及实验基础。

对碱性蛋白酶的应用提供理论依据，及时的将理论转化为生产力，提高工业生产的效益。

关键词：碱性蛋白酶；菌株；分离目录第一部分：文献综述1．碱性蛋白酶 (2)1.1简介 (2)1.2碱性蛋白酶的理化性质 (2)1.3酶的结构和活性中心 (2)1.4碱性蛋白酶的专一性 (3)2. 碱性蛋白酶的分类 (3)2.1命名 (3)2.2类型 (3)3. 碱性蛋白酶的应用 (4)3.1碱性蛋白酶在食品中的应用 (5)3.2碱性蛋白酶在洗涤用品中得到广泛的应用。

(5)3.3 碱性蛋白酶在羊毛制品中的应用 (5)3.4 碱性蛋白酶在词料工业中的应用 (6)3.5 碱性蛋白酶在其它领域的应用 (7)4. 产碱性蛋白酶菌株 (7)4.1生产菌株的种类 (7)4.2 碱性蛋白酶工程菌的选择 (7)5. 碱性蛋白酶的研究前景 (8)第二部分课程设计部分1. 材料 (11)1.1 土样 (11)1.2 培养基 (11)1.3 主要实验仪器 (11)2. 实验方法 (11)2.1菌株的分离方法 (11)2.2 酶活力的测定 (12)3 设计 (13)3.1产碱性蛋白酶的分离 (13)3.2.碱性蛋白酶活力的测定 (14)4总结 (14)5设计体会 (14)参考文献 (15)第一部分文献综述1．碱性蛋白酶1.1简介碱性蛋白酶(alkaline protease) 是一类适宜于在碱性条件下水解蛋白质肽键的酶类,是一类非常重要的工业用酶,广泛存在于动、植物及微生物生物体中,在猪的胰脏中最早被发现。

年产300吨纤维素酶工厂的初步设计摘要纤维素是年产量巨大的可再生性资源，地球上每年光合作用生成的上亿吨生物质中，纤维素占了近一半。

目前，自然界中纤维素只有一小部分得到了利用，绝大多数纤维素不仅被白白浪费，而且还会造成环境污染。

利用这一年产量巨大的可再生性资源将其转化为人类急需的能源、食物和化工原料，对于人类社会的可持续性发展具有非常重要的意义。

本设计采用目前认为是最好的产纤维素酶的菌种里氏木霉作为发酵菌种，液体深层发酵过程中采用变温发酵的方法分别控制菌种的生长和产酶，提取过程中采用超滤、层析等，提高产品的收率。

最后采用喷雾干燥做成固态的酶制剂。

本设计的主要内容有：工厂总平面布置、全厂工艺流程设计、工艺计算、设备的计算与选型、成本核算；另外，完成设计图纸8张，有工厂总平面布置图、工艺流程图（3张）、发酵罐设计图、种子罐设计图、发酵车间设备布置图（平面图和立面图）。

根据全厂工艺设计和计算结果可以看出，该设计能够达到工业生产的要求。

关键词：纤维素酶；液体深层发酵；里氏木霉ABSTRACTCellulose is a kind of reproducible resource of great output, it takes about a half of the hundred million biomaterial making by photosynthesis. Presently, only a few cellulose are utilized, most of cellulose are wasted and pollute environment. It is of great importance to transfer these resource to energy ,food, and so on.This design adopt Trichoderma reesei which produce cellulase best. During the liquid submerged fermentation course we chang the temperature in order to control the growth that germ grows and produce cellulase respectively. Ultrafiltration and chromatography are used In the extrace process for improve the yield. In the end we make solid zymin by spray dring .The design mainly include the contents hereinafter: the layout of the whole factory ,the craft argumentation of the whole factory，the calculation of the craft，the calculation and type choosing of main equipments, the calculation of the costs. And design 8 charts , that are the layout of the whole factory, the design of the craft process(3), the design of the fermentation pot, the design of seeding tank, the lay out for equipments of the fermentation workplace(ichnography and space).According to the craft argumentation of the whole factory and the result of the calculation, the design can come up to the request of industrialization.Keywords: Cellulase; liquid submerged fermentation;; Trichoderma reesei目录1 绪论11.1纤维素酶简介11.2纤维素酶的研究状况 11.2.1国外研究概况 (2)1.2.2国内研究概况 (3)1.3 纤维素酶的应用 41.3.1 纤维素酶在果实和蔬菜加工上的应用 (4)1.3.2 纤维素酶在酱油酿造上的应用 (4)1.3.3 纤维素酶在酒精发酵中的应用 (5)1.3.4纤维素酶在饲料上的应用 (5)1.3.5在麻棉混纺织物后整理中的应用 (6)1.3.6其它 (6)1.4纤维素酶的发展前景 61.5纤维素酶的生产61.5.1固体发酵生产纤维素酶 (6)1.5.2液体深层发酵生产纤维素酶 (7)1.5.3固定化酶和细胞 (9)1.6目前国内的有关情况 91.6.1国内的需求情况 (9)1.6.2主要技术指标 (9)1.6.3国内几大生产厂家 (10)1.7本设计的目的和内容 101.7.1本设计的目的 (10)1.7.2本设计的主要内容 (10)2 全厂工艺流程及论证122.1无菌空气工艺论证122.1.1无菌空气制备系统工段工艺论证 (12)2.2发酵工段工艺论证132.2.1发酵工艺流程 (13)2.2.2菌种选取 (13)2.2.3培养基 (14)2.2.4生产方法 (14)2.2.5发酵过程的控制 (14)2.3后提取工段工艺论证 152.3.1后提取工艺流程 (15)2.3.2提取方法论证 (15)3 纤维素酶的工艺计算183.1物料衡算183.1.1工艺指标 (18)3.1.3提取工段的物料衡算 (19)3.2热量衡算203.2.1蒸气消耗计算 (20)3.3水平衡计算223.3.1种子罐冷却水 (22)3.3.2发酵罐冷却水 (22)3.4无菌空气衡算223.4.1发酵罐通风量的计算 (22)3.4.2种子培养基等其他无菌空气耗量 (22)3.4.3发酵车间高峰无菌空气消耗量： (22)3.4.4发酵车间年用气量： (22)4 纤维素酶发酵工段的设备选型与计算244.1发酵罐设备选型与计算244.1.1发酵罐的选型 (24)4.1.2生产能力、数量和容积的确定 (24)4.1.3发酵罐基本尺寸确定 (24)4.1.4冷却面积的计算 (25)4.1.5蛇管设计 (27)4.1.6壁厚计算 (29)4.1.7搅拌器计算 (29)4.1.8搅拌轴功率计算 (30)4.1.9接管设计 (32)4.1.10传动装置设计 (33)4.1.11发酵罐支座选择 (33)4.2种子罐的设备选型与计算334.2.1种子罐的选型 (33)4.2.2种子罐容积和数量确定 (33)4.2.3主要尺寸确定 (34)4.2.4冷却面积的计算 (34)4.2.5设备材料选择 (35)4.2.6壁厚计算 (35)4.2.7种子罐内部结构的工艺计算 (36)4.2.8支座选型 (38)4.3空气过滤器设备选型与计算384.3.1种子罐分过滤器 (38)4.3.2发酵罐分过滤器 (39)4.4无菌空气制备工艺设备选型与计算404.4.1工艺流程 (40)4.4.2空气状态的确定 (41)4.4.4储罐 (41)4.4.5一级冷却装置 (42)4.4.6旋风分离器 (47)4.4.8丝网除雾器 (50)4.4.9加热器 (50)4.4.10总过滤器 (52)4.5提取工段设备计算及选型534.5.1提取工段工艺流程 (53)4.5.2提取工段设备选型 (53)5 全厂布置的说明 555.1工厂总平面布置555.1.1总平面布置依据 (55)5.1.2.布置原则： (55)5.1.3布置说明 (55)5.1.4车间布置设计 (56)5.1.5设计遵循的原则： (56)5.1.6本设计的车间布置说明 (58)6 经济核算606.1投资估算606.1.1设备投资 (60)6.1.2土建投资 (60)6.1.3全厂总投资 (61)6.2成本计算616.2.1主要成本计算 (61)6.2.2煤耗 (61)6.2.3水、电耗 (61)6.2.4折旧费及其他费用 (62)6.2.5全厂人员安排 (62)6.2.6全厂每年销售成本 (62)6.2.6全年净收入 (63)7 结论64参考文献65附录68英语翻译76英文原文76中文译文841 绪论1.1纤维素酶简介纤维素作为植物光合作用的主要多糖类产物,是地球上最为丰富的可再生性天然资源。

前言淀粉酶属于水解酶类，是水解淀粉和糖原的酶类总称。

通常通过淀粉酶催化水解织物上的淀粉浆料，由于淀粉酶的高效性及专一性，酶退浆的退浆率高，退浆快，污染少，产品比酸法、碱法更柔软，且不损伤纤维。

此类酶广泛存在于动、植物和微生物中，几乎所有动物、植物和微生物都含有淀粉酶。

淀粉酶是研究较多、生产最早、产量最大和应用最广泛的—类酶。

特别是20世纪60年代以来由于淀粉酶在淀粉糖工业生产和食品工业中的大规模应用，它的需要量与日俱增，到目前为止，其产量几乎占到整个酶制剂的50％以上，销售金额占到55％～60％。

按照水解淀粉的方式不向，主要的淀粉酶有α—淀粉酶、β—淀粉酶、葡萄糖淀粉酶、脱支酶、环糊精葡萄糖基转移酶等。

淀粉酶已经成为工业应用中最为重要的酶之一，并且大量的微生物可以用以高效生产淀粉酶，但是酶的大规模商业化生产仍然局限于几种特定的真菌和细菌中。

对于高效的淀粉酶的需求越来越多，这可以通过对现有酶的化学改良或者通白质工艺改良得到。

得益于现代生物技术的发展，淀粉酶在制药方面的重要性日益凸显。

当然，食品和淀粉工业仍然是主要市场，淀粉酶在这些领域的需求仍然是最大的。

中性淀粉酶是目前使用最广泛的一种酶，主要运用于发酵、食品、医药、纺织及造纸工业。

就我国而言一般采用液态深层发酵法生产，但发酵水平低，过滤困难，使其发展受到了较大的限制。

本课题中以枯草杆菌为实验菌株，采用液体摇瓶发酵，并在培养基中添加发酵助剂来提高酶活。

枯草芽孢杆菌可利用蛋白质、多种糖及淀粉，分解色氨酸形成吲哚。

有的菌株是α-淀粉酶和中性蛋白酶的重要生产菌。

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，可在消化道中与动物体内的消化酶类一同发挥作用。

枯草芽孢杆菌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.菌种的选育1.1 菌种的选育及制备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，我们此次设计的是利用枯草芽孢杆菌发酵生产中性蛋白酶的整体过程。

蛋白酶可以分为很多种，其中一种就是碱性蛋白酶，由于具有较强的分解能力，因此被广泛应用于食品、酿造、洗涤、丝绸等行业。

有关企业在选择这个产品的时候需要对其技术参数信息做好详尽的了解。

碱性蛋白酶也就是碱性条件下能够水解蛋白质肽键的酶，相关的技术参数如下：
【别名】地衣芽胞杆菌蛋白酶，2709碱性蛋白酶，地衣杆菌蛋白酶
【酶活定义】在40℃，PH10.5条件下，每分钟水解酪素产生1ug酪氨酸所需的酶量为1个酶活力单位，以u表示。

【产品规格】5-160万u/g，可根据客户要求生产不同规格的产品。

【应用条件】最适PH值：9-12 最适温度：40℃--55℃
【产品用途】
1、皮革脱毛原料皮→水洗→脱脂→碱膨胀→拔毛→剖层→脱碱→酶脱毛→水洗→浸酸→鞣制。

酶脱毛具有简化物产工序，缩短周期，提高成品质量，增加
得革率，降低生产成本，改变劳动成本与环境卫生，变污水为肥等优点。

2、食品加工应用于食品行业动植物蛋白质的水解，生成多肽或氨基酸，形成具有独特风味的蛋白质水解液，被广泛使用在调味液和保健品行业当中。

3、日化行业将蛋白酶加入洗衣粉、洗涤剂等洗涤用品中，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, 也可作医用试剂清洗生化仪器等，具有独特的洗涤效果。

以上就是对于碱性蛋白酶相关的产品信息介绍了，由于每个厂家生产的碱性蛋白酶型号不同，技术方面的信息可能总结的不全面，建议大家找到产品厂家做详细的了解。

专利名称：一种碱性蛋白酶的生产方法
专利类型：发明专利
发明人：路福平,刘逸寒,刘敏尧,刘靓,薄嘉鑫,王春霞,王建玲申请号：CN201110437777.0
申请日：20111223
公开号：CN102517268A
公开日：
20120627
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种碱性蛋白酶的生产方法，其中菌株的分类命名为嗜碱芽孢杆菌Bacillus alcalophilus，保藏编号为：CGMCC No.5313，本发明中发酵方法采用清液发酵与补料分批发酵相结合，将粗料棉籽饼粉制备为棉籽饼粉酶水解液，并采用流加碳氮源的发酵方式，有效的提高了发酵酶活，7L规模发酵罐酶活力达到41000U/mL，较原始7L规模发酵罐酶活力36000U/mL提高了13.9％，同时降低了后期酶分离纯化的难度，降低了生产成本，并获得良好的经济效益。

申请人：天津科技大学
地址：300457 天津市塘沽区经济技术开发区第13大街29号
国籍：CN
代理机构：天津盛理知识产权代理有限公司
代理人：王来佳
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年产1000T碱性蛋白酶生产车间设计目录摘要 (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]。