年產(chǎn)1000噸飼用酸性蛋白酶的生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

年產(chǎn)1000噸飼用酸性蛋白酶的生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)1.前言酸性蛋白酶是一類最適pH值為?的天冬氨酸蛋白酶，相對分子質(zhì)量為30000?40000。酸性蛋白酶要緊來源于動物的臟器和微生物分泌物,包括胃蛋白酶、凝乳酶和一些微生物蛋白酶。依照其產(chǎn)生菌的不同，微生物酸性蛋白酶可分為霉菌酸性蛋白酶、酵母菌酸性蛋白酶和擔(dān)子菌酸性蛋白酶.依照作用方式可分為兩類：一類是與胃蛋白酶相似，要緊產(chǎn)酶微生物是曲霉、青霉和根霉等；另一類是與凝乳酶相似，要緊產(chǎn)酶微生物是毛霉和栗疫霉等。細(xì)菌中尚未發(fā)覺產(chǎn)酸性蛋白酶的菌株.由于酸性蛋白酶具有較好的耐酸性，因此被普遍地應(yīng)用于食物、醫(yī)藥、輕工、皮革工藝和飼料加工工業(yè)中。國外關(guān)于酸性蛋白酶的生產(chǎn)研究從20世紀(jì)初就開始了。1908年，德國科學(xué)家從動物的胰臟中提掏出胰蛋白酶，并將其用于皮革的鞣質(zhì)。1911年美國科學(xué)家從木瓜中提取木瓜蛋白酶（在酸性，堿性和中性的條件下都能分解蛋白質(zhì)的酶）并將木瓜蛋白酶用于除去啤酒中的蛋白質(zhì)渾濁物。自1954年吉田第一次發(fā)覺黑曲霉可產(chǎn)生酸性蛋白酶以來，國內(nèi)外對微生物發(fā)酵生產(chǎn)酸性蛋白酶進(jìn)行了普遍的研究。1964年外國科學(xué)家第一次發(fā)覺大孢子黑曲霉突變體能產(chǎn)生兩種不同的酸性蛋白酶，即酸性蛋白酶和酸性蛋白酶。1965年又從血紅色陀螺孔菌，中分離出了一種酸性蛋白酶，并對該酶進(jìn)行了純化和結(jié)晶。1968年從微小毛霉中挑選出了一種酸性蛋白酶，并對其進(jìn)行了純化和酶學(xué)性質(zhì)分析。1995年外國科學(xué)家對煙曲霉酸性蛋白酶的基因進(jìn)行了克隆和測序。2001年又從假絲酵母中挑選出了一種酸性蛋白酶菌株，并對該酶進(jìn)行了核苷酸序列分析和功能分析。國外學(xué)者對曲霉酸性蛋白酶的結(jié)構(gòu)和功能等己經(jīng)研究的較為透徹。與國外相較，我國對酸性蛋白酶的研究相對較晚些。1970年上海工業(yè)微生物研究所第一從黑曲霉中挑選出一株產(chǎn)酸性蛋白酶菌株，并和上海酒精廠協(xié)作進(jìn)行中試生產(chǎn)，填補(bǔ)了我國酸性蛋白酶制劑的空白.最近幾年來國內(nèi)在酸性蛋白酶上的研究多數(shù)致力于選育產(chǎn)酶活力高、抗逆性好的菌種，并取得了一些很有應(yīng)用前途的產(chǎn)酶菌株。目前用于酸性蛋白酶生產(chǎn)的高產(chǎn)菌株要緊有黑曲霉、宇佐美曲霉和青霉及它們的突變株。李永泉等，對宇佐美曲霉所產(chǎn)的酸性蛋白酶進(jìn)行了發(fā)酵進(jìn)程動力學(xué)研究.戚淑威等對青霉產(chǎn)酸性蛋白酶的適宜條件和酶學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了分析。謝必峰等，采納硫酸銨鹽析法和離子互換層析法分離純化了黑曲霉產(chǎn)酸性蛋白酶，并對其氨基酸組分進(jìn)行了分析。2020年王云等，通過質(zhì)譜指紋法對黑曲霉發(fā)酵液中所產(chǎn)蛋白進(jìn)行了分析比對和鑒定酸性蛋白酶分子生物學(xué)方面的研究，國內(nèi)僅僅集中于凝乳酶和胃蛋白酶方面，有關(guān)真菌酸性蛋白酶的分子生物學(xué)研究報(bào)導(dǎo)很少摘要：本課題設(shè)計(jì)是利用黑曲霉(Aspergillusniger)制備酸性蛋白酶，要緊從菌種的選育，培育基的配置，滅菌，種子擴(kuò)大培育，和發(fā)酵罐的設(shè)計(jì)，發(fā)酵車間的物料衡算，發(fā)酵進(jìn)程的工藝操縱，下游加工十點(diǎn)進(jìn)行。論述了1000噸飼用酸性蛋白酶的制取工藝。其中對發(fā)酵罐做了創(chuàng)新性設(shè)計(jì)。2.菌種的選育菌種的制備不管在過去、此刻和以后，微生物是各類生物活性產(chǎn)物的豐碩資源。在發(fā)酵前期，微生物的選擇相當(dāng)重要，此課題設(shè)計(jì)的是利用黑曲霉發(fā)酵生產(chǎn)酸性蛋白酶的整體進(jìn)程。選擇性分離的一樣步驟如下：含微生物材料的選擇——材料的預(yù)處置——所需菌種的分離——菌種的培育——菌種初篩——菌種復(fù)篩——性能鑒定——菌種保藏。本實(shí)驗(yàn)選用黑曲霉作為菌種，發(fā)酵生產(chǎn)酸性蛋白酶，該霉菌株在中國微生物菌種保藏治理委員會一般微生物中心的保藏編號為3．350。而黑曲霉(Aspergillusniger)生產(chǎn)酸性蛋白酶的工藝流程為：原始菌株f分離純化f紫外線誘變f選育菌株分離純化f亞硝基胍誘變f選育菌株分離純化f選育菌株生產(chǎn)工藝優(yōu)化f傳代實(shí)驗(yàn)f選育菌株f斜面菌種f三角瓶菌種f淺盤菌種 !主原料f混料(水、無機(jī)氮、無機(jī)鹽)f蒸料f冷卻f接種f發(fā)酵f穩(wěn)固化處置f干燥f粉碎f包裝f檢測f成品!粗酶f抽提f過濾f鹽析f沉淀f干燥粉碎f包裝f檢測f成品菌種的保藏菌種是從事微生物學(xué)和生命科學(xué)研究的大體材料，專門是利用微生物進(jìn)行有關(guān)生產(chǎn)工業(yè)，更離不開菌種。因此，菌種保藏是進(jìn)行微生物學(xué)研究和微生物育種工作的重要組成部份，其任務(wù)是使菌種不死亡，同時還要盡可能設(shè)法把菌種的優(yōu)良特性維持下來而不致向壞的方面轉(zhuǎn)化。菌種保藏主若是依照菌種的生理生化特點(diǎn)，人工制造條件，使孢子或菌體的

生長代謝活動盡可能降低，以減少其變異。一樣可通過維持培育基營養(yǎng)成份在最

低水平、缺氧狀態(tài)、干燥和低溫，使菌種處于“休眠”狀態(tài)，抑制其繁衍能力。

經(jīng)常使用的菌種保藏方式有：斜面冰箱保藏法、沙土管保藏法、菌絲速凍法、石

蠟油封存法、真空冷凍干燥保藏法和液氮超低溫保藏法。此課題中黑曲霉采納真空冷凍干燥保藏法，預(yù)凍：本實(shí)驗(yàn)采納-80°C預(yù)凍2h后進(jìn)行干燥。干燥進(jìn)程：第一時期干燥.樣品溫度別離操縱在-15C14h,10C10h,真空度為150Pa,直到樣品的水分升華除去90%；第二時期干燥。升高板層溫度至20C,迅速蒸發(fā)樣品中的殘余水分。該進(jìn)程大約需要10h。將凍干菌寄存于0C冰箱中備用.3．培育基的配制培育基的類型很多,能夠依照組成、狀態(tài)和用途等進(jìn)行分類,依照用途能夠分成孢子培育基、種子培育基和發(fā)酵培育基。微生物大規(guī)模發(fā)酵設(shè)計(jì)要緊用到孢子、種子和發(fā)酵培育基這三種類型?；罨嘤谇沟幕罨嘤呐渲迫缦拢盒泵媾嘤赫崽?0g,NaNO33g,MgSO4g,KC1g,FeSO4g,K2HPO41g,瓊脂20g,將上述各組分溶于1000mL水中，121C滅菌20min,備用。種子培育基種子培育基是供孢子發(fā)芽、生長和大量繁衍菌絲體,并使菌絲體長的粗壯成為活力強(qiáng)的種子。關(guān)于種子培育基的營養(yǎng)要求比較豐碩和完全,氮源和維生素的含量也比較高些,濃度以稀薄為宜,能夠達(dá)到較高的溶解氧,供大量菌體生長和繁衍。黑曲霉的種子培育基為麥芽汁培育基。發(fā)酵培育基發(fā)酵培育基的要求是營養(yǎng)要適當(dāng)豐碩和完全適合于菌種的生理特性和要求,使菌種迅速生長、健壯，能在比較短的周期內(nèi)充分發(fā)揮產(chǎn)生菌合成發(fā)酵產(chǎn)物的能力，但要注意本錢和能耗。黑曲霉3．350發(fā)酵培育基的配方：豆餅粉％,玉米粉％，魚粉％，氯化銨％，氯化鈣％，磷酸二氫鈉％，豆餅石灰水解液10％，pH。補(bǔ)料培育基黑曲霉3．350發(fā)酵培育基的配方：豆餅粉％,玉米粉％，魚粉％，氯化銨％，氯化鈣％，磷酸二氫鈉％，豆餅石灰水解液10％，pH。要緊加大豆餅粉的量，起補(bǔ)充碳源，氮源和生長因子之用。4.滅菌生物化學(xué)反映進(jìn)程中，專門是細(xì)胞培育進(jìn)程中，往往要求在沒有雜菌污染的情形下進(jìn)行，這是由于生物反映系統(tǒng)中通常含有比較豐碩的營養(yǎng)物質(zhì)，因此很容易受到雜菌的污染，進(jìn)而產(chǎn)生各類不良的后果：（1）由于雜菌的污染，使生物化學(xué)反映的基質(zhì)或產(chǎn)物消耗，造成產(chǎn)率下降；（2）由于雜菌所產(chǎn)生的某些代謝產(chǎn)物，或污染后發(fā)酵液的某些理化性質(zhì)的改變，使產(chǎn)物的提取變得困難，造成收得率降低或使產(chǎn)品質(zhì)量下降；（3）污染的雜菌可能會分解產(chǎn)物而使生產(chǎn)失?。唬?）污染的雜菌大量繁衍，會改變反映介質(zhì)的pH,從而使生物化學(xué)反映發(fā)生異樣轉(zhuǎn)變；（5）發(fā)生噬菌體污染，微生物細(xì)胞被破裂而使生產(chǎn)失敗等。滅菌方式所謂滅菌，確實(shí)是指用物理或化學(xué)殺滅或去除物料或設(shè)備中一切有生命物質(zhì)的進(jìn)程。經(jīng)常使用的滅菌方式有：化學(xué)滅菌、射線滅菌、干熱滅菌、濕熱滅菌和過濾滅菌等。本設(shè)計(jì)采納濕熱滅菌。培育基的持續(xù)滅菌[M]FHT三二-—三三oI'-.fl.■[:維持戦N'[M]FHT三二-—三三oI'-.fl.■[:維持戦N'W-^-W'i-HL送料泵hi圖4-1持續(xù)滅菌的流程圖培育基持續(xù)滅菌為在短時刻內(nèi)被加熱到滅菌溫度（130°C?140°C）,短時刻內(nèi)保溫（一樣為5~8min）,起落溫時刻相對較短，能夠?qū)崿F(xiàn)自動操縱、提多發(fā)酵罐的設(shè)備利用率，蒸汽用量平穩(wěn)等優(yōu)勢，培育基在短時刻內(nèi)被加熱到滅菌溫度，短時刻保溫后快速冷卻，再進(jìn)入早已滅完菌的發(fā)酵罐，如此不但能夠節(jié)省時刻，更重要的是減少了培育基的破壞率。對補(bǔ)料培育基的滅菌方式跟發(fā)酵培育基的滅菌方式一樣都是濕熱滅菌，其加熱蒸汽壓力要求較高，一樣不小于。持續(xù)滅菌流程如上圖。阻礙滅菌成效的因素有：微生物的種類和數(shù)量；培育基的性質(zhì)、濃度、成份；滅菌的溫度和時刻。滅菌原理：對數(shù)殘留定律（對培育基進(jìn)行濕熱滅菌時，培育基中的微生物受熱死亡的速度與殘余的微生物數(shù)量成正比）。空氣滅菌此課題以空氣為氧源。依照國家藥品質(zhì)量治理標(biāo)準(zhǔn)的要求，生物制品、藥品的生產(chǎn)場地業(yè)需要符合空氣干凈度的要求。取得無菌空氣的方式有：輻射滅菌、化學(xué)滅菌、加熱滅菌、靜電除菌、過濾介質(zhì)除菌等。過濾介質(zhì)除菌是目前發(fā)酵工業(yè)中空氣除菌的要緊手腕，經(jīng)常使用的過濾介質(zhì)有棉花、活性炭或玻璃纖維、有機(jī)合成纖維、有機(jī)和無機(jī)燒結(jié)材料等。4.3.1過濾除菌流程及設(shè)備過濾除菌流程圖如圖4-1所示：1-粗過濾器；2-緊縮機(jī)；3-貯罐；4，6-冷卻器；5-旋風(fēng)分離器；7-絲網(wǎng)除沫器；8-加熱器9-空氣過濾器圖4-1空氣除菌設(shè)備流程圖4.3.2無菌空氣的檢查無菌檢查方式有肉湯培育法、斜面培育法和雙碟培育法。那個地址采納斜面培育法進(jìn)行無菌空氣的檢查，具體方式為：500ml三角瓶內(nèi)裝斜面培育基50ml,接種后置旋轉(zhuǎn)式搖床上，30°C下培育24h后觀看有無菌落形成。發(fā)酵罐的滅菌發(fā)酵罐的滅菌可采納空罐滅菌，此處采納空罐滅菌?？展逌缇菍⑺械耐饪诙悸晕⒋蜷_，然后通入水蒸汽，讓水蒸汽盡可能通過每一個菌落達(dá)到滅菌成效。具體方式是：在121C滅菌80分鐘。5．種子擴(kuò)大培育本發(fā)酵屬于一級種子罐擴(kuò)大培育，二級發(fā)酵。設(shè)計(jì)流程圖如圖5-1：圖5-1種子擴(kuò)大培育流程圖種子制備將菌種接種于活化斜面培育基培育，30°C活化24h。活化后的菌種用生理鹽水洗下，轉(zhuǎn)接于搖瓶種子培育基，接種量5%?6%,30C培育12h。經(jīng)搖瓶培育后的種子，以接種量5%接種于種子罐,30C培育12h，菌種濃度達(dá)到108?109個/mL。發(fā)酵罐培育將擴(kuò)大培育后的菌種以5%的接種量接入發(fā)酵罐中，發(fā)酵溫度操縱在30C,罐壓kg/cm2，發(fā)酵進(jìn)程中通過流加Na0H溶液操縱發(fā)酵液pH。依照菌體濃度、pH決定具體發(fā)酵時刻為。發(fā)酵進(jìn)程中采納自動攪拌器，將轉(zhuǎn)速操縱在100r/min,使流加堿液與發(fā)酵液快速混合均勻。6．發(fā)酵罐的設(shè)計(jì)廣東省微生物研究所通過改變搖瓶裝液量和轉(zhuǎn)速來考察溶氧對黑曲霉菌種的阻礙。實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明：在250ml的三角瓶中裝液量為100ml，轉(zhuǎn)速150r/min酶活最高，裝液量過量或過少，產(chǎn)酶量較低。搖床轉(zhuǎn)速較低時，通氣量不夠，生長較慢，產(chǎn)酶量也低。當(dāng)搖床轉(zhuǎn)速過快時，產(chǎn)酶量也不高，可能是菌絲斷裂過度。培育基中的營養(yǎng)要緊被菌體用于自身的生長。此課程設(shè)計(jì)當(dāng)選擇利用機(jī)械攪拌式通風(fēng)發(fā)酵罐。機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐是發(fā)酵工廠最經(jīng)常使用類型。它是利用機(jī)械攪拌器的作用，使空氣和發(fā)酵液充分混合，促使氧在發(fā)酵液中溶解，以保證供給微生物生長繁衍、發(fā)酵所需要的氧氣。發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)機(jī)械攪拌式通風(fēng)發(fā)酵罐的要緊組成部件有：罐體、攪拌器、軸封、消泡器、聯(lián)軸器、中間軸承、空氣吹泡管（或空氣噴射器）、擋板、冷卻裝置、人孔和管路等。發(fā)酵罐罐體的幾何尺寸計(jì)算1?發(fā)酵罐普遍H0/D=,而酸性蛋白酶對空氣有必然要求，為了使之更大面積的同意氧氣，黑曲霉所用發(fā)酵罐設(shè)計(jì)為矮胖形，即：H0/D=，從通風(fēng)角度講，空壓機(jī)為無油潤滑一級緊縮，出口壓力。緊縮空氣通過約60m米以上路程才送到發(fā)酵車間,管道阻力加上空氣過濾器阻力,空氣壓降厲害,假設(shè)大型發(fā)酵罐再設(shè)計(jì)成瘦高形，必將會增加液柱高度，直接阻礙到進(jìn)罐通風(fēng)管口空氣的壓頭和流速，假設(shè)空壓機(jī)房貯氣筒壓頭稍有波動產(chǎn)生下降，發(fā)酵罐進(jìn)風(fēng)口風(fēng)速無噴力，對供氣量及溶氧帶來不利阻礙。因此大型發(fā)酵罐設(shè)計(jì)成矮胖形可降低液柱高度，有利通風(fēng)溶氧。發(fā)酵罐上下封頭采納十二塊西瓜片拼裝 而成，頂部中心太陽板直徑①1800,在現(xiàn)場施工拼裝，解決了封頭整體成形無法運(yùn)輸?shù)睦щy。傳動部采納臥式電動機(jī)通過聯(lián)軸節(jié)帶動大型減速箱直接帶動攪拌軸，確實(shí)是減速箱內(nèi)設(shè)一對弧形傘齒輪使進(jìn)軸作90°變向用聯(lián)軸節(jié)通過十二根尼龍銷棒聯(lián)接臥式電動機(jī)。既降低了設(shè)備安裝高度，又給安裝維修帶來了專門大方便，如圖：圖6-1傳動部臥式電動機(jī)聯(lián)軸圖四臺發(fā)酵罐采納二種減速箱，前二臺罐為迸口減速箱，減速箱內(nèi)裝有一對直齒輪和一對弧形傘齒輪，結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，一樣只有傘齒輪及進(jìn)軸、軸承損壞要維修更新。后二臺罐采納國產(chǎn)福州發(fā)電設(shè)備廠生產(chǎn)的行星齒輪箱，箱內(nèi)加設(shè)一對弧形傘齒輪使進(jìn)軸作90°變向,由聯(lián)軸節(jié)與臥式電動機(jī)相聯(lián)。與入口減速箱比,結(jié)構(gòu)復(fù)雜、行星輪壞很難修理。減速箱下傳動架上傳動軸設(shè)計(jì)安放一部軸承座,內(nèi)裝中型一般軸承一粒,輕型平面受力軸承一粒，軸承上端軸頭由夾殼聯(lián)軸節(jié)與減速箱出軸聯(lián)接。設(shè)計(jì)少放一部軸承降低傳動架約米的高度,增強(qiáng)了減速箱及電機(jī)在罐頂上的穩(wěn)固性。罐內(nèi)設(shè)計(jì)放二部軸瓦來定位罐內(nèi)軸與上主軸的同心度,上部軸瓦在盤管上方,下部軸瓦安裝在軸端。軸瓦、軸套材質(zhì)均為鑄鐵。只要上下軸垂直同心度裝得好,軸瓦、軸套半年到一年改換一次。對發(fā)酵罐來講,冷卻面積及冷卻管的設(shè)計(jì)超級重要,既要考慮排作形式,又要起到最好冷卻成效,還要便于安裝維修。設(shè)計(jì)中采取盤管式,列管式同時采納的做法,加設(shè)盤管組相對來講好布置,可利用盤管間之間隙當(dāng)樓梯用,給安裝及爾后維修帶來專門大方便。加設(shè)列管組可彌補(bǔ)全用盤管時需用冷卻面積的管量放不下和盤管無檔板作用的缺點(diǎn)?？紤]罐徑大,放熱量集中冷卻成效必然要好,因此又在冷卻管的合理進(jìn)出水上做文章,采納快進(jìn)快出的接管法,確實(shí)是把盤管列管分成多組,使冷卻水分成多路進(jìn)多路出,以水在冷卻管內(nèi)米/秒停留1分鐘來分組。與發(fā)酵液熱互換后的熱水聚集總管進(jìn)熱水池、再用泵送冷卻塔,冷卻后的水進(jìn)冷水池,由泵供送發(fā)酵罐進(jìn)水用。原那么冷卻塔循環(huán)水量要大于發(fā)酵用水量約倍,保證熱水通過冷卻塔及時降溫到氣溫夏天知足發(fā)酵冷卻用水的需要,如圖圖6-2發(fā)酵罐冷卻管設(shè)計(jì)攪拌槳葉形式及檔次直接阻礙到產(chǎn)酸及攪拌功率,由于罐體矮胖形,罐徑大，‘設(shè)計(jì)采納大槳葉，低轉(zhuǎn)速。底道槳①1900,八彎葉，中道槳小，六彎葉，轉(zhuǎn)速。因此,采納高通風(fēng),大槳葉,低轉(zhuǎn)速攪抖,可降低攪拌功率,一樣達(dá)到高產(chǎn)酸的成效。槳葉葉片做成可裝拆式，部件拿進(jìn)罐內(nèi)后組裝，用不銹螺栓把葉片鎖緊在園盤上，給運(yùn)輸安裝帶來方便，司時罐頂人孔可縮小，開①600即可。八萬葉輪尺寸如下：葉徑d==x5200=1900mm,盤徑d==x1900=1175mm,葉片高h(yuǎn)==x1900=280mm,葉片弧長L==x1900=760mm,風(fēng)管：罐壓：，罐溫：35°C，培育基量：最大通風(fēng)比1：時120m3。液柱高度：H-米，風(fēng)管出口壓P=。貯氣筒壓頭P（供氣最低壓力）：空氣輸送管道阻力，二級空氣過濾器阻力。故P=++=（絕對壓力）進(jìn)風(fēng)管采納盤管式（管徑依照通風(fēng)量計(jì)算，在盤管上放二付不銹法蘭，便于安裝及爾后清洗,盤管徑等于低道槳徑。盤管放在底道槳葉片下面，盤管下方開三排小孔,，二排成45°角，小孔徑①4?6,交叉排列、如此有利于罐底部液體的攪拌和通風(fēng)，且不易被固體物堵塞，孔數(shù)依照盤管內(nèi)截面積計(jì)算，小孔總面積

鎮(zhèn)盤管內(nèi)截面積,使風(fēng)通過各個小孔時有產(chǎn)生噴力。罐體支座設(shè)計(jì)成由六根園柱腳支承整臺罐體放在盆形的水泥墩上,放料管從罐底中接出斜穿過水泥墩壁排水孔引接到打料泵送等電點(diǎn)提取。幸免了裙座造成罐底難清洗，死角多，長雜菌、難消毒的缺點(diǎn)。整臺罐底下通風(fēng)好，陽光照，清洗消毒超級方便。鎮(zhèn)盤管內(nèi)截面積,使風(fēng)通過各個小孔時有產(chǎn)生噴力。利用下軸瓦座筒形架下部四孔封上2目不銹鋼網(wǎng)來捕集罐內(nèi)螺褚全、螺母等另部件的脫落回收，給查罐時及時提供維修信息，保證了放料閥、打料泵不易損壞，利用平安靠得住性。發(fā)酵罐壁厚6.3.1罐體壁厚6-2）8]=pD/（2o屮-p）+C

式（6-2）中：p—6-2）屮一焊縫系數(shù)，雙面焊取，無縫焊取o—設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力（不銹鋼焊接壓力容器許用應(yīng)力為150°C,137MPa）C一侵蝕裕度，當(dāng)8-CvlOmm時，C=3mm解得罐體壁厚8]=pD/（2o屮-p）+C=x1500/（2x137x）+3=4.7mm取整為81=5mm6.3.2封頭壁厚82=pDy/（2o屮）+C （6-3）式（6-3）中：p—耐受壓強(qiáng)（?。﹜—開孔系數(shù)，取屮一焊縫系數(shù)，雙面焊取，無縫焊取o—設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力（不銹鋼焊接壓力容器許用應(yīng)力為150C,137MPa）C一侵蝕裕度，當(dāng)8-C<10mm時，C=3mm解得封頭壁厚82=pDy/（2o屮）+C=xl500x（2x137x）+3=mm取整為82=7mm發(fā)酵罐個數(shù)的確信已知年產(chǎn)量為1000噸，一年有300個工作日，黑曲霉發(fā)酵周期T=48h=2d,其中清理發(fā)酵罐1天，產(chǎn)量為50g/L,罐壓kg/cm2。查相關(guān)資料有：酸性蛋白酶發(fā)酵周期48h，清理及維修發(fā)酵罐時刻為1天，那么發(fā)酵總時刻為3天，產(chǎn)量為50g/L，滅菌時刻為5h,發(fā)酵液預(yù)處置收率約為90%，提取時的收率約為95%,濃縮干燥收率為90%，裝料系數(shù)為60%一年需放罐的次數(shù)：300^3=100次每批次產(chǎn)酸性蛋白酶1000/100=10噸總提取率為：90%x95%x90%=%假設(shè)用一臺發(fā)酵罐，那么發(fā)酵罐的體積V=10x1000/%/60%/50=m3選發(fā)酵罐的公稱體積為200m3,那么需要發(fā)酵罐3個，那么購買4臺發(fā)酵罐，一臺備用。發(fā)酵罐附屬結(jié)構(gòu)的計(jì)算6.5.1攪拌器攪拌槳葉形式及檔次直接阻礙到產(chǎn)酸及攪拌功率,由于罐體矮胖形,罐徑大，‘設(shè)計(jì)采納大槳葉，低轉(zhuǎn)速。底道槳①1900,八彎葉，中道槳小，六彎葉，轉(zhuǎn)速。因此,采納高通風(fēng),大槳葉,低轉(zhuǎn)速攪抖,可降低攪拌功率,一樣達(dá)到高產(chǎn)酸的成效。槳葉葉片做成可裝拆式，部件拿進(jìn)罐內(nèi)后組裝，用不銹螺栓把葉片鎖緊在園盤上，給運(yùn)輸安裝帶來方便，司時罐頂人孔可縮小，開①600即可。八萬葉輪尺寸如下：葉徑d==x5200=1900mm,盤徑d==x1900=1175mm，葉片高h(yuǎn)==x1900=280mm,葉片弧長L==x1900=760mm,風(fēng)管：罐壓：，罐溫：35°C，培育基量：最大通風(fēng)比1：時120m3。液柱高度：H-米，風(fēng)管出口壓P=。貯氣筒壓頭P(供氣最低壓力)：空氣輸送管道阻力，二級空氣過濾器阻力。故P=++=(絕對壓力)6.5.2手孔、視鏡、溫度計(jì)和工藝接管手孑L：由《平蓋手孔》(JB/T589-1979)或《板式平焊法蘭手孔》(HG21529-1995),選用滑膩密封面的平蓋手孔APN1,DN250JB/T589-1979。視鏡：由標(biāo)準(zhǔn)《壓力容器視鏡》(HG/T286)或《組合式視鏡》(HG21505-1992),選用碳鋼帶頸視鏡IPNl,DN80(HG/T286)。溫度計(jì)：增強(qiáng)套管溫度計(jì)的選用能夠參考生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品目錄,那個地址取公稱長度1430mm,配凸面板式平焊管法蘭MPa,DN65,HG20593--1997(《板式平焊鋼制管法蘭》)。工藝接管：(《鋼制管法蘭型式、參數(shù)(歐洲體系)》)。進(jìn)料管口采納①57x無縫鋼管，配法蘭，DN50,HG20592-1997出料管口采納①76x4無縫鋼管，配法蘭，DN65,HG20592-1997

加熱蒸汽入口管采納①38x無縫鋼管，配法蘭PNO.6,DN32,HG20592-1997冷凝液出口管和壓力表接管都選用①32x無縫鋼管，配法蘭,DN25,HG20592-1997平安閥接管采納O45X無縫鋼管，配法蘭，DN40,HG20592-1997發(fā)酵設(shè)備一覽表通過設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算，可列出淀粉酶生產(chǎn)的所有設(shè)備，如表4-1表6-6 1000t/a酸性蛋白酶生產(chǎn)車間設(shè)備一覽表序號設(shè)備名稱臺數(shù)規(guī)格與型號材料1發(fā)酵罐6公稱容積200m3,?5200mma3鋼2種子罐3公稱容積5m3,?1400mma3鋼3種子罐分過濾器3?40mma3鋼4發(fā)酵罐分過濾器6?300mma3鋼5連消塔1?350x2600mma3鋼6維持罐1V=4m3a3鋼7噴淋冷卻器1F=171.9m2a3鋼8螺旋板換熱器1F=20m2a3鋼9預(yù)處理罐3V=100m3a3鋼10硅藻土過濾機(jī)3WK500-Aa3鋼11真空濃縮鍋1SZN—1200a3鋼12鹽析罐1V=50m3a3鋼13板框壓濾機(jī)5XYJ800a3鋼14物料泵4GNF64x4機(jī)體鑄鐵15清水泵4JLx20-36-G機(jī)體鑄鐵16空氣壓縮機(jī)34L-40/a3鋼17空氣貯罐1?1300mma3鋼18油水分離器1?600mma3鋼19絲網(wǎng)分離器1?120mma3鋼20熱交換器4JM220QFa3鋼7．發(fā)酵車間的物料衡算工藝技術(shù)指標(biāo)及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)7.1.1要緊技術(shù)指標(biāo)見表7-1表7-1黑曲霉要緊技術(shù)指標(biāo)指標(biāo)名稱單位指標(biāo)數(shù)指標(biāo)名稱單位指標(biāo)數(shù)生產(chǎn)規(guī)模（G）t/a1000產(chǎn)品純度%95年生產(chǎn)天數(shù)（D）d/a300接種量%5產(chǎn)品質(zhì)量（U）IU/mg50發(fā)酵罐裝料系數(shù)（nJ%60倒罐率（n0）%放罐發(fā)酵單位（um）IU/ml8000發(fā)酵周期（T）d3提取總收率（n2）%777.1.2培育基（g/L）黑曲霉3．350發(fā)酵培育基的配方：豆餅粉％,玉米粉％,魚粉％,氯化銨％,氯化鈣％,磷酸二氫鈉％,豆餅石灰水解液10％,pH.菌種培育基的配置：查氏培育基NaNO32g，KHPO41g，KCl0.5g，MgSO45g,FeS04O.Olg，蔗糖30g,瓊脂15g,水1000ml,pH自然。發(fā)酵車間的物料衡算7.2.1放罐成熟發(fā)酵液量成熟發(fā)酵液放罐單位為Um=8000IU/mL,生產(chǎn)G=1000t酸性蛋白酶發(fā)酵液量為：V0=（GxU）/（Umxn2x98%x95%） （7-1）式（7-1）中：G—生產(chǎn)規(guī)模U一產(chǎn)品質(zhì)量um—放罐發(fā)酵單位95%—產(chǎn)品的純度98%—除去倒罐率2%后的發(fā)酵成功率7.2.2放罐成熟發(fā)酵液量V。分為三部份組成底料 V]=156960x84%=種液量 V2=156960x5%=7848m3補(bǔ)料液 V3=156960x11%=7.2.3培育基各組分耗用量豆餅粉耗用量： m1=%x156960=5886玉米粉耗用量： m2=%x156960=981,魚粉耗用量： m3=%x156960=981氯化銨耗用量： m4=%x156960=氯化鈣耗用量： m5=%x156960=磷酸二氫鈉耗用量： m6=%x156960=豆餅石灰水解液耗用量：m7=10%x156960=15696pH物料衡算表表7-31000t/a黑曲霉發(fā)酵生產(chǎn)物料衡算表物料名稱1000t/a黑曲霉生產(chǎn)的物料量每周期物料量豆餅粉/kg5886玉米粉/kg981魚粉/kg981氯化銨/kg氯化鈣kg磷酸二氫鈉/kg豆餅石灰水解液/k15696HCI據(jù)情況而定據(jù)情況而定簡單的物料衡算放罐發(fā)酵單位Um=8000IU/mL，折合成產(chǎn)量為50g/L，折合系數(shù)為k=x105IU/g。本設(shè)計(jì)采納3個發(fā)酵罐，每一個為200m3，酸性蛋白酶的產(chǎn)量50g/L，提煉總收率為95%，裝料系數(shù)為60%，濃縮干燥收率為90%，產(chǎn)品純度為95%，那么：每一個發(fā)酵罐在一個發(fā)酵周期中酸性蛋白酶的產(chǎn)量為：200x50x95%x60%,90%x95%=kg那么3個發(fā)酵罐一年的總產(chǎn)量為：(x300/3)x3=1462050kg=在后期損耗合理的情形下，故符合年產(chǎn)1000t的生產(chǎn)要求。8．發(fā)酵進(jìn)程的工藝操縱發(fā)酵進(jìn)程的補(bǔ)料策略中間補(bǔ)料是在發(fā)酵進(jìn)程中補(bǔ)充某些營養(yǎng)物料、水或產(chǎn)酶增進(jìn)劑，以知足微生物的代謝活動和產(chǎn)酶需要。由于黑曲霉發(fā)酵周期短，故采納補(bǔ)料分批發(fā)酵。在補(bǔ)料分批發(fā)酵中，初始發(fā)酵培育基中玉米粉濃度為100ml,從發(fā)酵第3h開始恒速(200L/h)補(bǔ)入原培育液，其中玉米粉濃度變成原料液十倍100ml，每隔1h取樣一次，不適合處加以微調(diào)。發(fā)酵進(jìn)程pH值的操縱各類微生物需要在必然的pH環(huán)境中方能正常生長繁衍。黑曲霉酸性蛋白酶的最適pH是?，但黑曲霉3.350發(fā)酵產(chǎn)生酸性蛋白酶培育基的最初濃度應(yīng)調(diào)劑為~左右。一樣操縱在。發(fā)酵進(jìn)程溫度的操縱溫度對微生物的生長、產(chǎn)物的合成和代謝調(diào)劑有重要作用。溫度轉(zhuǎn)變一方面阻礙各類酶反映的速度和蛋白的性質(zhì)，另一方面阻礙發(fā)酵液的物理性質(zhì)。不同的菌種有著不同的最適溫度。黑曲霉發(fā)酵溫度操縱在30°C左右最適宜。發(fā)酵進(jìn)程溶氧的操縱液體深層培育中大部份微生物在合成蛋白酶時需要強(qiáng)烈攪拌通風(fēng)。氧是黑曲霉生物合成酸性蛋白酶必需的，通風(fēng)量較大對產(chǎn)酸性蛋白酶有利，通風(fēng)氣量不足對黑曲霉菌絲體的生長無明顯阻礙，但對酶產(chǎn)量有嚴(yán)峻的阻礙，通風(fēng)量對產(chǎn)酶的阻礙在培育前期更為明顯，短暫停止通風(fēng)攪拌會致使酶產(chǎn)量急劇下降。因此發(fā)酵工程中應(yīng)操縱好通風(fēng)量，0~24h為1:,24~48h為l:,48h至終止為1:,發(fā)酵周期為72h左右。發(fā)酵進(jìn)程氧載體的操縱在發(fā)酵進(jìn)程中，在發(fā)酵培育基中加入正十二烷、全氟化碳，液態(tài)烷烴（為12—16碳直鏈烷烴混合物）等氧載體，使培育基中氧傳遞速度加速，產(chǎn)動氣泡少，剪切力小，能明顯提高菌株產(chǎn)酸性蛋白酶的量。發(fā)酵進(jìn)程染菌的操縱在工業(yè)發(fā)酵中，染菌輕那么阻礙產(chǎn)品的質(zhì)和量、重那么倒罐或停產(chǎn)、阻礙工廠效益。因此要嚴(yán)格要求無菌操作，種子滅菌要完全，凈化空氣設(shè)備，操作要慎重，設(shè)備滅菌要完全。假設(shè)在前期染菌，應(yīng)從頭滅菌；中期染菌，應(yīng)偏離雜菌生長條件；后期染菌，可提早或及時放罐?？赡茱@現(xiàn)的異樣發(fā)酵現(xiàn)象：（1） 培育基變?。嚎赡苁鞘删w污染或營養(yǎng)成份缺乏，也可能是設(shè)備滲漏或滅菌完成后冷凝水過量；（2） 培育基過濃：會抑制微生物的生長，考慮可能是污水污染、滅菌時水分散失過量，或微生物生長速度過慢；（3） 耗糖慢：可能是環(huán)境問題，或種子生長能力降低，檢測種子是不是衰退，發(fā)酵條件是不是適合，和營養(yǎng)成份是不是全面，尤其注意缺磷；（4） pH值不正常：用緩沖對來調(diào)劑，檢查是不是染菌，碳氮比是不是適合；（5） 生長緩慢：最可能的緣故確實(shí)是營養(yǎng)成份不足或細(xì)胞本身顯現(xiàn)問題。9．下游加工下游加工進(jìn)程是生物工程的一個組成部份，是生物化工產(chǎn)品通過微生物發(fā)酵進(jìn)程、酶反映進(jìn)程或動植物細(xì)胞大量培育取得，以上述發(fā)酵液、反映液或培育液分離、精制有關(guān)產(chǎn)品的進(jìn)程。下游加工工藝流程將發(fā)酵液過濾取得濾液，然后加入單寧酸沉淀，離心取得酸性蛋白酶與單寧酸的復(fù)合物，其后加入相對分子質(zhì)量為6000的聚乙二醇