年产10000吨耐高温α—淀粉酶发酵车间设计［摘要］耐高温α-淀粉酶是由地衣芽孢杆菌等菌种经液体深层发酵提取得到的一种淀粉内切酶，其广泛用于食品发酵工业和纺织业，是我国三大酶制剂产品之。

本设计以地衣芽孢杆菌诱变株为生产菌，以玉米淀粉、豆粕和玉米浆为主要原料，采用机械搅拌通风罐进行间歇液体发酵生产.设计进行了生产方法的选择，确定了合理的工艺流程。

在此基础上进行了详细的工艺衡算和设备设计计算与选型.最后进行发酵车间的布置，绘出工艺流程图和车间布置图。

［关键字]耐高温α-淀粉酶；工艺衡算;设备设计和选型；车间布置Annual output of 10，000 tons of high—temperature α—amylaseworkshop DesignBiological Engineer Major Song Ning［Abstract]Facility Layout T hermostable α—amylase from Bacillus Licheniformis and other bacteria by submerged fermentation of an extracted enzyme, which is widely used in food fermentation industry and textile industry, China's three major enzyme products。

The design of Bacillus Licheniformis for the production of mutant bacteria to corn starch, soybean meal and corn syrup as the main raw materials, mechanical ventilation can be intermittent mixing liquid fermentation. Design of the production methods of choice to determine a reasonable process。

On this basis，I made a detailed accounting process and equipment design and selection. Finally，fermentation plant layout，draw the flow chart and plant layout［Keywords]Thermostable α-amylase ；Process accounting；Equipment design and selection；Facility Layout目录1 前言 (1)1.1 耐高温α-淀粉酶简介 (1)1。

2 耐高温α-淀粉酶的应用 (2)1。

2。

1 在淀粉工业中的应用 (2)1。

2.2 在酒精工业中的应用 (2)1。

2。

3 在纺织退浆中的应用 (3)1。

2。

4 在造纸业中的应用 (3)1。

3 耐高温α-淀粉酶行业发展的历程和现状 (3)1.3.1耐高温α—淀粉酶行业在我国的发展历程和现状 (4)1。

4 设计内容及意义 (5)2耐高温α-淀粉酶生产方法的选择及论证 (7)2。

1工艺流程 (7)2。

2 生产方法选择及操作要求 (8)2．2．1种子罐培养 (8)2．2．2大罐培养 (9)2。

2.3 培养基配方 (9)3。

工艺计算 (11)3.1工艺技术指标及基础数据 (11)3.1。

1.10000t/a耐高温α-淀粉酶酵车间设计 (11)3。

2物料衡算 (12)3。

3热量衡算 (14)3.4 水平衡的计算 (17)4设备的设计与选型 (18)4.1发酵罐的设计与选型 (18)4。

1.1生产能力的计算： (19)4.1.2主要尺寸的计算： (19)4。

1.3冷却面积的确定 (20)4。

1。

4搅拌器的设计 (20)4.1。

5设备结构的工艺设计 (21)4。

1.6设备材料的选择, (22)4.1.7发酵罐的壁厚选择 (22)4.1.8接管的设计 (22)4.2种子罐的设计与选型 (23)4。

2。

1种子罐 (23)4.2。

2种子罐主要尺寸的计算 (24)4.2。

3搅拌器的设定 (24)4。

3 拌料罐的设计 (25)5车间布置的原则 (26)5。

1车间布置设计的目的和重要性 (26)5。

2车间布置的有关技术要求和参数 (26)5.3 设备的安全距离 (27)5。

4设备布置原则 (28)结论 (29)参考文献 (30)致谢 (31)1 前言1.1 耐高温α—淀粉酶简介淀粉酶广泛存在于动植物和微生物中，它是是一种内切葡萄糖苷酶, 按酶委会(Enzyme Commission）的标准为 EC3 .2 。

1.1 是指一类作用于淀粉分子，从分子内部切开α一1。

4键,生成糊精和还原糖的水解酶，产物的末端葡萄糖残基C 1 碳原子为α一构型，故称α一淀粉酶,α一淀粉酶是目前最重要的工业酶制剂之一,在味精，饴糖、葡萄糖、酒精、啤酒,乳酸、柠檬酸等工业中发挥着巨大作用.当今广泛使用的酶制剂始于1906年人类发现了用于液化淀粉生产乙醇的细菌淀粉酶，首先应用于工业的α一淀粉酶是来自于真菌的。

但是，由于一些细菌α一淀粉酶具有耐高温、耐酸, 耐碱等特性，更符合工业生产中的各种极端条件，因此，目前在需高温的发酵等工业中使用的最为广泛的是细菌α一淀粉酶,尤其是来自杆菌(如解淀粉芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌)的耐高温α一淀粉酶已占据相当大的市场。

耐高温α一淀粉酶按来源分为古菌α一淀粉酶和真细菌α一淀粉酶；他们的最适作用温度在60℃以上.一般古菌来源的α一淀粉酶较真细菌能够件下生存，如高温、高渗、强酸强碱等，维持他们生命活动的很多蛋白质也是适应其生存环境的，因此，耐高温α一淀粉酶也有很多是来自古菌的.以下列出部分耐高温仅α一淀粉酶的性质.α-淀粉酶广泛地存在于动植物和微生物中,它是一种内切葡萄糖苷酶,按酶委会(Enzyme Commission)的标准为 E C 3．2．1．1，是指一类作用于淀粉分子，从分子内部切开α一1 ,4键,生成糊精和还原糖的水解酶, 产物的末端葡萄糖残基C1碳原子为α—构型，故称α一淀粉酶。

α—淀粉酶是目前最重要的工业酶制剂之一，在味精、饴糖、葡萄糖、酒精、啤酒、乳酸、柠檬酸等工业中发挥着巨大作用。

当今广泛使用的酶制剂始于1906年人类发现了用于液化淀粉生产乙醇的细菌淀粉酶，首先应用于工业的α—淀粉酶是来自于真菌的。

但是，由于一些细菌α—淀粉酶具有耐高温、耐酸、耐碱等特性,更符合工业生产中的各种极端条件，因此，目前在需高温的发酵等工业中使用的最为广泛的是细菌α—淀粉酶,尤其是来自杆菌（如解淀粉芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌)的耐高温α一淀粉酶已占据相当大的市场。

衡量酶质量的最重要指标是酶活力(u／m1)。

70℃、pH6．0条件下，1min液化1毫克可溶性淀粉成为糊精所需要的酶量为1个酶活力单位。

在实际应用中,pH值、温度和Ca2+对耐高温Q一淀粉酶的酶活力及酶稳定性均有一定影响。

其作用稳定pH范围5．0—10．0，有效pH范围5．0-8．0，最适pH范围5．8-6．8；最适作用温度在90℃以上，95—97℃时液化迅速，100℃时仍保持相当活力，在连续喷射液化中，瞬间温度可至105-110℃；较低钙离子浓度条件下具有较好的热稳定性，一般[Ca2+］需要稳定在50-70ppm。

此外，和其他酶相同，耐高温α-淀粉酶本身也是蛋白质，它具有蛋白质一般通用性，如紫外线、热、表面活性剂、重金属盐及酸碱变性剂等也会使其部分或完全失活。

耐高温α—淀粉酶添加量随淀粉底物、液化设备和控制条件等诸多因素的不同而不同.为求得最佳用酶量，在使用前须先做一系列小型液化试验。

一般液化每kg淀粉使用20000u／ml规格耐高温α—淀粉酶0．3~0．8ml.耐高温α—淀粉酶存在于微生物体内,大规模提取必须借助发酵工程。

地衣芽孢杆菌是公认的具有重要工业生产价值的产耐高温α-淀粉酶的优良菌株，因此国内外厂家普遍采用地衣芽孢杆菌作菌种，经发酵、提取、浓缩制得耐高温α—淀粉酶成品。

1.2 耐高温α-淀粉酶的应用耐高温α—淀粉酶是淀粉及以淀粉为材料的工业生产中最重要的一种水解酶，已广泛应用于食品、啤酒酿造、酒精工业、纺织退浆和造纸工业.1.2。

1 在淀粉工业中的应用耐高温α—淀粉酶用于淀粉工业，可用来生产变性淀粉,淀粉糖等。

由于α—淀粉酶在适宜条件下对淀粉具有较强的水解能力，控制反应的条件, 可以控制淀粉的水解率，从而将淀粉水解成多孔状的多孔淀粉。

多孔淀粉可以作为微胶囊芯材和吸附剂，作为香精香料、风味物质、色素、药剂及保健食品中功能成分的吸附载体，成本低, 可自然降解, 现已广泛应用于食品、医药、化工、农业、保健品等领域【2】。

耐高温α-淀粉酶现已广泛的应用于淀粉糖的生产, 主要用于淀粉的液化和糖化. 工业生产中，淀粉的液化是将耐高温α-淀粉酶先混入淀粉乳中, 加热,淀粉糊化后进行液化。

由于耐高温α—淀粉酶对于糊化淀粉具有很强的催化水解作用, 因此可以迅速将淀粉水解成小分子, 使其粘度降低, 流动性增高, 以利于淀粉的糖化。

1.2。

2 在酒精工业中的应用在玉米为原料生产酒精中添加耐高温α—淀粉酶低温蒸煮的新工艺, 每生产 1 t 酒精可节煤 224。

42 kg, 又可减少冷却用水, 提高出酒率 8。

8%, 酒精成品质量也有显著提高。

酒精生产应用耐高温α—淀粉酶, 采用中温95 —105 ℃蒸煮, 既可有效地杀死原料中带来的杂菌，降低入池酸度和染菌机率，又可保护原材料中的淀粉组织不被破坏, 形成焦糖或其它物质而损失, 从而提高原料利用率。

1。

2。

3 在纺织退浆中的应用由于棉织物在编织过程中需使用较大的张力, 容易使丝线断裂，因此需加入一些浆料对其保护. 由于淀粉资源广泛，廉价易得, 易退浆，因此纺织工业中多采用淀粉浆.织物退浆主要使用α—淀粉酶，它会使淀粉大分子发生分解, 生成可溶性的水解产物, 减弱了对纤维的粘附力，因此可以通过水洗将其除去，最后从纤维上脱除。

早期是用麦芽产生的一种内生酶来退浆, 近期则使用真菌或细菌淀粉酶.耐高温α-淀粉酶尤其适用, 因为它们能够耐高温，在碱性的环境里有一定的稳定性，具有一个中性的最适 pH 值( pH5—7.5）。

酶的催化效率高, 有利于提高生产效率.如用碱分解淀粉退浆需要10 h-12 h, 而用耐高温α—淀粉酶只要 20 min—30 min 即可完成退浆过程。

淀粉酶退浆的另一原因是比其它退浆剂（如酸或氧化剂)更利于环保【5】。