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碱性蛋白发酵工艺设计

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年产3吨碱性蛋白酶发酵工艺设计 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 年产3吨碱性蛋白酶发酵工艺设计 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 年产3吨碱性蛋白酶发酵工艺设计 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 年产3吨碱性蛋白酶发酵工艺设计

第 1 页 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

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L赖氨酸的发酵方法与设计方案

L赖氨酸的发酵方法与设计方案

本技术涉及发酵领域，具体提供了一种L赖氨酸的发酵方法，在赖氨酸一级种子培养基、赖氨酸二级种子培养基和赖氨酸发酵培养基中添加醋酸盐，并优化了上述各培养基的配方和发酵工艺。

本技术所提供的发酵方法，能够促进产赖氨酸菌体的生长和赖氨酸的合成，显著提高终点赖氨酸含量、总酸量及糖酸转化率，并显著缩短发酵周期。

技术要求1.一种L-赖氨酸的发酵方法，其特征在于，在赖氨酸一级种子培养基、赖氨酸二级种子培养基和赖氨酸发酵培养基中添加醋酸盐。

2.根据权利要求1所述的发酵方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)赖氨酸一级种子培养：赖氨酸摇瓶种子接入赖氨酸一级种子培养基在一级种子罐中培养，一级种子罐中硫酸铵的初始浓度为8-12g/L，当一级种子培养基中总糖浓度下降至8-15g/L时，停止培养，得成熟赖氨酸一级种子液；(2)赖氨酸二级种子培养：将成熟赖氨酸一级种子液接入赖氨酸二级种子培养基在二级种子罐中培养，二级种子罐中硫酸铵的初始浓度为10-15g/L，当二级种子培养基中还原糖浓度下降至5-8g/L时，停止培养，得成熟赖氨酸二级种子液；(3)赖氨酸发酵培养：将成熟赖氨酸二级种子液接入赖氨酸发酵培养基中，在流加葡萄糖溶液和硫酸铵溶液的条件下，在发酵罐中发酵培养，发酵罐中的硫酸铵初始浓度为9-14g/L，培养40-44小时，得到L-赖氨酸。

3.根据权利要求1或2所述的发酵方法，其特征在于，所述赖氨酸一级种子培养基包括：蔗糖20-40g/L，硫酸镁0.5-1.5g/L，磷酸二氢钾0.5-1.5g/L，硫酸铵8-12g/L，酵母浸粉5-10g/L，苏氨酸0.4-0.6g/L，蛋氨酸0.4-0.6g/L，味精7-10g/L，丙酮酸钠0.5-0.8g/L，醋酸盐1-3g/L。

4.根据权利要求1或2所述的发酵方法，其特征在于，所述赖氨酸二级种子培养基包括：葡萄糖60-80g/L，硫酸镁0.5-1.5g/L，磷酸二氢钾0.5-1.5g/L，硫酸铵10-15g/L，玉米浆水解液1-1.5g/L，毛发水解液1-1.5g/L，甜菜糖蜜10-15ml/L，苏氨酸0.4-0.6g/L，蛋氨酸0.4-0.6g/L，醋酸盐1-3g/L。

嗜碱性芽孢杆菌产高碱碱性蛋白酶发酵培养基及发酵条件的研究

嗜碱性芽孢杆菌产高碱碱性蛋白酶发酵培养基及发酵条件的研究

嗜碱性芽孢杆菌产高碱碱性蛋白酶发酵培养基及发酵条件的研究苑琳;戚薇;路福平;杜连祥【期刊名称】《食品与发酵工业》【年(卷),期】2004(030)006【摘要】对一株高产高碱碱性蛋白酶的嗜碱性芽孢杆菌的发酵培养基及发酵工艺进行了优化.确定了发酵培养基所采用的棉籽饼粉最适粒度为80目,麦芽糊精的最佳DE值为30%.并确定了该菌株的最适发酵培养基配方为(g/100mL):棉籽饼粉3,酵母浸粉1.75,麦芽糊精10,柠檬酸钠0.3,CaCl2 0.3.K2HPO4 1;最适摇瓶发酵条件为:种龄12h,接种量2%,装液量50mL/250mL,摇床转速200r/min,34℃,发酵54h,碱性蛋白酶的发酵单位可达33985*#u/mL,比优化前提高了54.48%.此外,还进行了5*#L罐放大实验,在5L罐所确定的最适工艺条件下,发酵单位可达36579u/mL.【总页数】4页(P32-35)【作者】苑琳;戚薇;路福平;杜连祥【作者单位】天津科技大学食品科学与生物工程学院应用微生物教研室,天津,300222;天津科技大学食品科学与生物工程学院应用微生物教研室,天津,300222;天津科技大学食品科学与生物工程学院应用微生物教研室,天津,300222;天津科技大学食品科学与生物工程学院应用微生物教研室,天津,300222【正文语种】中文【中图分类】TS2【相关文献】1.嗜碱性芽孢杆菌碱性蛋白酶的研究：Ⅱ.诱变株选育及产酶条件 [J], 邱秀宝;袁影2.地衣芽孢杆菌碱性蛋白酶的研究：I.碱性蛋白酶高产菌的筛选及产酶条件初探[J], 胡承;彭勇3.嗜碱性芽孢杆菌产高碱碱性蛋白酶发酵培养基及发酵条件的研究 [J], 苑琳4.嗜碱性芽孢杆菌碱性蛋白酶的研究——Ⅰ.菌种分离、筛选及发酵条件的研究 [J], 邱秀宝;程秀兰;袁影5.解淀粉芽孢杆菌YF03产蛋白酶发酵培养基及发酵条件的优化 [J], 曹春红;李爽;王海燕;张广民;蔡辉益因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

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。

枯草芽孢杆菌发酵产碱性蛋白酶条件的研究

枯草芽孢杆菌发酵产碱性蛋白酶条件的研究

枯草芽孢杆菌发酵产碱性蛋白酶条件的研究摘要产碱性蛋白酶枯草芽孢杆菌在前期培养基质优化的基础上, 采用了分阶段溶氧控制策略，在5L发酵罐中进行过程控制,即在0～13 h控制溶氧为40%，13～21 h控制溶氧为50%，13 h后控制溶氧为40%。

探索分阶段溶氧对枯草芽孢杆菌发酵过程的影响。

利用单因素法对一株枯草芽孢杆菌发酵产碱性蛋白酶的培养基成分进行优化，确定发酵培养基各成分最适宜配比。

最后确定了该菌株的最适发酵培养基配方为(g/ 100 mL)：酵母浸粉1.75 ,麦芽糊精10 ,柠檬酸钠0.3 ,CaCl2 0.3 ,F e2+0.5;最适摇瓶发酵条件为: 菌龄12h,接种量3.5 % ,装液量50 mL/ 250 mL ,摇床转速200 r/ min ,34 ℃,发酵54 h ,碱性蛋白酶的发酵单位可达507.53 U/ mL, 比在其他无机盐条件下的产量都高。

此外,还进行了5 L 罐放大实验,装液量为3 L,在5 L 罐所确定的最适工艺条件下,发酵单位可达520.2 u/ mL 。

关键词：碱性蛋白酶；枯草芽孢杆菌；液体培养基引言碱性蛋白酶是指在碱性条件下水解蛋白质肽键的酶类,主要应用.于生产加酶洗涤[1] ,另外,在制革、丝绸、医药、食品、饲料和生物化学试剂等领域也有应用。

我国在20 世纪70 年代初期就成功开发了碱性蛋白酶,并实现了工业化生产[2]。

目前,我国用于生产的菌种为国内学者自行筛选诱变的菌株———枯草芽孢杆菌,其发酵单位在10 000 u/ mL 以上,与国外先进水平相差甚远[3]。

本实验所采用的产碱性蛋白酶菌株为枯草芽孢杆菌,其实验发酵单位为22 000 u/ mL,与国外大型酶制剂公司所报道的生产水平30 000 u/ mL 相差较大[4]。

本实验对该菌株的发酵培养基利用单因素实验确定其基本成分，选择出适合该菌株发酵的最适培养基，从而使其酶活有一定的增长,为其工业化生产奠定基础。