认 识 实 习 报 告 生工

1、 认 识 实 习 报 告学 院 生物与制药工程学院 专 业 生物工程与生物技术 班 级 生工类1001班 学 号 1309100104 姓 名 武晴 起讫日期 2012,11,19-2012,12,7 2012年11月前言实习目的：了解典型发酵工厂的基本组成及企业各部门之间的协作关系；通过对本专业领域典型工厂或生产车间的参观学习，加深对基础理论及专业基础理论课程的理解；通过对部分典型发酵产品的生产过程参观学习，强化对设备、工程全局观的意识，并能够获得对后继专业理论课程的感性认识。 回顾并加深理解生物技术与生物工程原理、生物工程机械基础、生物化学、微生物学等基本内容。实习时间2012年11月19

2、日-12月7日实习单位南京工业大学国家生化工程技术研究中心百威英博啤酒有限公司南京分公司实习准备 根据学校所给资料，对所参观实习的单位及公司进行了大体的了解，包括公司概况以及其主要产品。进图书馆，利用馆藏资源，查阅相关产品的工艺流程以及生产环节中的控制点和影响的关键因素。一、 实习单位概况1. 南京工业大学国家生化工程技术研究中心南京工业大学国家生化工程技术研究中心是于1996年4月经国家科学技术部批准依托南京工业大学组建而成的高新技术研发实体，以基因工程、酶、蛋白质工程、细胞工程及发酵工程等生物技术为主的生化工程领域的科学研究、研究成果的工程化、产业化开发。中心的“化学生物学技术重点实验室”

3、包括了仪器装备先进的基因工程、工业微生物、酶工程、生物物理（等离子注射等）、食品工程、分离工程以及现代仪器分析等实验室。现代仪器分析实验室装备了国内最先进的LC/MS/MS系统、全自动多肽合成仪、基因解析软件、蛋白解析仪和平行计算系统等。中心已建立了生物催化多样性的研究平台、生物催化剂的快速改造技术平台、生物催化技术研究平台、生物分离工程新技术研究平台和生物催化系统集成平台等较完整的工业生物技术研究平台以及不同规模的中试线，已建成了较完善的工业生物技术研究体系和研究团队，在生物质资源代替化石资源和生物基化学品的生物制造、生物材料、大宗化学品，精细化学品和技术装备等领域已取得了一定的成绩。2.

4、百威英博啤酒有限公司南京分公司。百威英博是一家上市公司，总部位于比利时鲁汶。百威英博是全球领先的酿酒制造商，也是全球五大消费品公司之一。作为一家以消费者为中心、以销售为推动力的大型公司，百威英博旗下经营着 300 多个品牌，其中包括百威、时代 (Stella Artois) 、贝克啤酒等全球旗舰品牌. Bud Light 、 Brahma 、 Quilmes 、 Michelob 、哈尔滨啤酒、雪津 、科罗娜、 等本土明星品牌。此外，公司拥有此公司 50% 的股份。 此公司是墨西哥领先的啤酒制造商，也是享誉全球的科罗娜啤酒品牌所有者。 百威英博对于传统以及品质的执着追求可以追溯到 1366 年

5、成立于比利时鲁汶的 Den Hoorn 酒厂和 1860 年成立于美国圣路易斯市的 Anheuser & Co 啤酒公司。 Den Hoorn 酒厂酿造啤酒的悠久传统和 Anheuser & Co 啤酒公司的领先意识都对今天的百威英博产生了巨大而深远的影响。公司业务遍及全球 30 余个国家，拥有员工 12 万余名，多元化的业务版图使得百威英博得以集中发挥双方的综合优势，在发达和发展中国家市场均取得骄人的成绩。 百威英博的梦想是：“酿造更美好的世界”。根据 2008 年的统计，合并后的公司总收入达到 392 亿美元。更多信息请登陆 www.ab- 世界领先的啤酒公司 “百威英博的业务在全球主要分

6、为 6 大区域，全球各地的消费者都可以享用我们生产的啤酒。” 百威英博公司概况： 百威英博公司是世界啤酒行业的领导者 全球五大消费品制造公司之一 全球销量位居前四的啤酒品牌中百威英博旗下拥有三个品牌：百威、时代、贝克 公司业务遍及 30 余个国家 其中，在 20 多个市场中占据第一或第二的位置 员工人数约 12 万余名 根据 2008 年的统计，合并后的公司总收入达到 392 亿美元。 旗下拥有 300 余个品牌，包括百威啤酒（ Budweiser ）、时代啤酒（ Stella Artois ）、贝啤酒（ Becks ）等全球旗舰品牌； 以及 Bud Light 、博浪（ Brahma ）、

7、Quilmes 、 Michelob 、哈尔滨（ Harbin ）、雪津等地方性知名品牌。 百威英博将为打造最佳啤酒公司 , 酿造更美好的世界的梦想而奋斗。 百威英博中国概况： 全国拥有超过 30 个酒厂 , 遍布 11 个省：黑龙江、吉林、辽宁、福建、江西、广东、江苏、 浙江、湖南、湖北、河北 品牌：百威、哈尔滨、雪津、红石梁、双鹿、 KK 、 金陵、白沙、金龙泉 中国雇员总数近 3 万 5 千名 南京英博金陵啤酒有限公司，创建于 1958 年的金陵啤酒是江苏省第一家啤酒生产企业，她依托名城，在几代市民的生活中占据着重要的地位。在经历了近半个世纪的蓬勃发展，公司不仅注入了全球第一大啤酒集团百

8、威英博啤酒集团的雄厚资金和技术力量，更名为南京英博金陵啤酒有限公司，同时引进了国际领先的精良设备和技术以及营销管理经验。现在生产能力达 12 万吨，年产销量、销售额、利税、市场占有率稳步增长并均在江苏省内名列前茅。 2000 年金陵啤酒被推荐为“国家级优质产品”。公司也于 2002 年通过了 ISO9001 质量体系认证。金陵、亚力先后获得多项殊荣，金陵干啤酒更是多年稳居南京市场销售榜首。 现在南京人惊喜地看到了金陵啤酒的包装开始变得时尚而现代 - “金陵纯爽”恰到好处地加入了南京城墙的元素而显得脱俗高雅。南京人欣喜地尝到，金陵的口味开始变得多样而清爽 - “ 9 度金陵啤酒”在南京城第一个喊

9、出清爽到底的领“鲜”主张，可以说，金陵啤酒已经脱胎换骨，浴火重生了。 金陵啤酒凭借古都金陵深厚的历史底蕴和丰富的文化元素，张扬自信，激发豪情，为城市个性注入活力，已成为南京一张亮丽的城市名片二、 产品生产工艺2.1 FDP的生产2.1.1 FDP背景介绍近十多年来，日益富足的人民群众正把注意力越来越多的投向了对生活质量和身体健康的提高上。而FDP作为一种新型的生物药品，其在治疗心血管病、糖尿病和肝炎上的广泛实用性使之成为当今世界各国竞相研究的热点。FDP是1,6-二磷酸果糖（英文名称Fructose 1,6-diphosphate）的英文缩写，是生物体细胞内糖代谢的一种中间产物，纯FDP的性状

10、呈白色或类白色的结晶性粉末，易溶于水。研究发现它可作用于细胞膜，调节糖代谢中若干酶活性，尤其是激活磷酸果糖激酶（PFK），聚增细胞内高能磷酸池，产生大量的ATP，促进钾离子内流，恢复细胞极化状态，从而有益于休克、缺血、缺氧、损伤体外循环和输血等状态下的细胞能量代谢以及对葡萄糖的利用，以促进细胞修复和改善功能。上个世纪八十年代，意大利Foscama公司开发成功FDP静脉注射液，在临床上得到广泛运用，是治疗和急救新脑血管方面疾病的特效药之一。近年来，随着制备工艺的不断改进，FDP的酶法合成及其应用受到受到世界上越来越多国家的关注。因此，进一步开发新生产工艺，研制新盐类型、开发新剂型和新产品、开拓新

11、应用领域具有十分重要和现实的意义。可以预见，这种来自生物质的新型药物的生产及应用将会获得更大的发展，并且今后还能创造出巨大的经济效益和不可低估的社会价值。啤酒酵母过滤葡萄糖磷酸转化过滤离子交换柱脱色浓缩结晶干燥成品包装2.1.2 FDP生产工艺介绍目前我们生产工艺是在啤酒酵母的作用下，通过糖酵解（EMP）途径将葡萄糖和磷酸盐转化为1,6-二磷酸果糖，再经过过滤、离子交换、脱色、浓缩、结晶、干燥、成品包装等获得最终产品。具体过程见下图：具体糖酵解途径（EMP，部分）见下图：2.1.3 生产注意转化反应温度对酶活的影响温度对酶反应速度的影响是多方面的。总体来说，主要两个方面：一方面酶作为一种生物催

12、化剂，具有普通无杨催化剂的一般特性，即温度上升使底物能量增加，分子碰撞概率增加，从而使反应速度加快。通常反应温度每升高10度，反应速度便增加1-2倍；另一方面，随着温度上升超过某一界限，酶蛋白开始变性，有活性的酶减少，从而降低了酶反应的速度。反应的最适温度就是这两种效应平衡的结果。结果见下图。较好的生产温度应该控制在2534C pH对酶转化的影响酶分子上有许多酸性、碱性氨基酸的侧链基团，pH值的改变底物分子（s）、中间产物（ES）甚至酶（E）分子活性部位催化基团的解离状态。酶活性中心含有COOH和NH基团，可分别解离为COO和NH。当将OH或H+加入有活性的酶液中时，pH值的变化

13、必然会些起一个或两个基团的解离形式变化，从而影响酶的活性，其机理如图。 在不同pH条件下测定酶的活力，可发现在某一pH值时，酶的活力最大，这特定PH值称为最适pH值，偏离此值则酶活力显著下降。搅拌对酶转化反应的影响 反应初期，提高搅拌转速可以加快底物转化，但到反应中后期过高的搅拌速度反而使转化率降低，这是由于搅拌的剪切力对酶产生了机械损伤，便酶活下降，转化减慢，而静置反应由于酶与底物无法充分接触，转化率也较低，而采用间歇搅拌方式，即保证了酶和底物的良好接触，又可以减少由于搅拌导致的机械损伤，是一种比较适合的生产方式。底物浓度对酶的稳定性的影响对酵母转化FDP中底物葡萄糖和磷酸盐浓度的影响进行了

14、研究，结果见下图。 从以上结果可以看出：磷酸盐在一定浓度范围内，FDP的生成速率随其浓度的增加而增大。但是在磷酸盐加入量大于5.0g后，FDP生成速率在前期却随着磷酸盐浓度的增加而减少，这是因为磷酸盐在较高的浓度下对FDP的生成产生一定抑制作用，但随着磷酸盐的转化，这种抑制现象逐渐减弱，在经过足够长的时间后，最终的培养液中FDP含量仍高于较低浓度的培养液，但对于生产来说，无机磷酸盐的加入量在5.0g以上是有利的，因为反应时间较短,降低了产品的成本。在反应中当葡萄糖的加入量达到8.0g/L时，4h内FDP的生成量最高。同时从磷酸盐的转化率来看，此时无机磷的转化率也是最高的。当进一步增加葡萄糖用量

15、，FDP的产量及无机磷的转化率均呈下降趋势，此时葡萄糖对酵母生成FDP产生抑制作用。分离提取FDP在FPD提取过程中需要采用过滤、离子交换、浓缩结晶、膜过滤（可选）、脱色、结晶、干燥等工艺获得最后产品2.2 核苷酸的生产2.2.1 核苷酸的背景意义5-核苷酸在农业、食品和医药行业有着广泛的用途。尤其是在婴儿食品和医药领域的应用中，有着不可替代的功能。在婴儿食品中，作为婴儿食品的添加剂其可以明显提高婴儿的免疫能力，促进肠道的成熟，促进脂蛋白和多不饱和脂肪酸的合成，减少婴儿感冒和腹泻等疾病的发生，有利于婴儿的正常生长和发育。在医药领域，临床实验表明，%(核苷酸参与人体代谢，促进内脏器官改进和恢复，

16、改善骨髓造血功能，可作为治疗癌症病毒的辅助药物，是一种非常重要的医药原料。%(核苷酸可使白细胞过量增生，对于各种放射性物质或药物引起的白细胞下降、非特性血小板减少等症状有良好的疗效，也可用于急、慢性肝炎的治疗2.2.2 核苷酸的主要生产方法 化学法化学法生产5-核苷酸，主要是以核苷为原料进行磷酸酯化反应。一般常用的核苷磷酸化试剂主要是磷酸或者焦磷酸的活性衍生物，如磷酸的一氯和二氯衍生物，焦磷酸酰氯，双(对(硝基(苯焦磷酸等。要在核苷的5位的羟基上导入磷酸基而得到5-核苷酸，必须在进行磷酸化反应之前预先以适当的保护基保护核苷上核糖的2，3位的羟基。一般可以采用异丙叉基、卞基、乙酰基或苯亚甲基等基

17、团保护，然后等磷酸化完成后再脱去保护基。这种方法因采用了保护、去保护步骤使得反应整体产率下降。目前，在工业上己经实现了用P2O5或POCl3为磷酸化试剂，在少量水存在下，不用任何保护剂，核苷直接进行磷酸化反应，从而生成相应的5-核苷酸，得到较高的产率。如以POCl3使肌苷，鸟苷，腺苷，鸟苷，尿苷磷酸化，其相应的5-核苷酸产率分别为91% ，90% ，84% ，89%，88%。此方法也适用于许多非天然核苷酸的合成。但是，当底物包含对酸不稳定的基团时，此法效果不好。同时，此方法的直接产品5-核苷酸极性强，提纯困难、耗时。一些POCl3的衍生物较MND4L更温和，如磷酸咪唑，磷酸三唑，磷酸羟基苯并三

18、唑等。应用这种磷酸化试剂前，核苷中糖基上其它羟基的保护是必要的。这类磷酸化试剂引入的磷酸基中含有保护基团，极性较小，其提纯也比较方便。这类磷酸化反应中的主要问题在于除去保护基团所需条件剧烈。用b-取代乙基保护基可以解决这个问题，它可以在温和的碱性条件下发生b-消除而离去2，3。但是，这种反应较难控制。 图1 磷酸化试剂1磷酸化试剂1（ 图1 ）既易于除去，又容易控制，但不足之处在于含有的亚磷酰胺基团不稳定2。人们还报道了许多此类保护基团，但是这些保护基都存在一定局限性，同时，保护和去保护步骤使得磷酸化产率降低。图2 磷酸化试剂2为避免这些缺陷，Michael T和Vasu N开发了新型磷酸化试

19、剂2（ 图2 ）,它可以使核苷中的伯醇和仲醇磷酸化，并能得到较高产率。此反应的一大优点是，磷酸化后的去保护步骤不会使整体反应产率降低，反而能起到促进作用，所以，整体反应产率可以达到80%-95%3，4。尽管人们开发出了许多化学合成5-核苷酸的方法，但是，由于化学法有着各种局限，所涉及的试剂昂贵，且有一定毒性，生产成本偏高。因此化学合成法一般用于生产一些有特殊用途的5-核苷酸，且仅限于实验室规模，工业化大规模生产有一定的难度。 微生物发酵法微生物发酵法生产5-核苷酸，主要是利用微生物菌株的生物合成途径来生产5-核苷酸。对于核苷这样的物质，比较容易透过微生物细胞，所以利用微生物发酵生产核苷比较容易

20、。目前已有较成熟的发酵生产肌苷，鸟苷，黄苷，腺苷，尿苷，胞苷的方法。但是核苷酸极性较大，难于透过细胞膜，因此增加了菌体发酵生产核苷酸的难度。目前利用直接发酵法生产核苷酸仅适于生产5-肌苷酸和5-鸟苷酸。 酶解法酶解法生产5-核苷酸是历史最长、技术最成熟的生产方法。在日本，有近40% 的核苷酸是以RNA为底物酶解得到的。利用桔青霉发酵生产出的核酸酶P1与从酵母中提取的RNA 反应即可得到四种5-核苷酸的混合物，将该混合物经离子交换树脂分离纯化可以得到四种核苷酸的纯品10-13。其流程如图四种核苷酸生产工艺流程图除桔青霉提取的核酸酶P1 可酶解RNA 外，还可以从麦芽根中提取磷酸二酯酶进行酶解反应

21、14，15而利用固定化核酸酶生产5-核苷酸的研究报道较多。除固定化酶生产核苷酸外，邵晶平等人利用膜反应器实现RNA连续水解生产核苷酸，为生产核苷酸提供了新的思路17。但是此法由于反应器的膜易堵塞而且膜反应器维护费用高，故不适用于大规模工业生产。 酶催化法酶催化核苷磷酸化法，可用于制备许多5-核苷酸，特别是一些具有高效药性而非自然存在的核苷酸，具有其他方法无法比拟的优越性。此法可以合成许多天然和非天然核苷酸，而且具有反应条件温和，容易控制，不需要保护基团，步骤简单，反应专一性强，副反应少，后处理容易等优点。目前，可用于5-核苷酸合成的方法的酶主要是各种激酶。同时核糖磷酸转移酶和5-核酸酶，酸性磷

22、酸酶也被报道可用于核苷的5位的单磷酸化。 方法比较化学法一般所需原料或催化剂较难得到，产率较低，后处理也麻烦，但此对底物核苷结构限制不大，具有广泛的作用范围；微生物发酵法，副产物少，成本低，但此法的应用受到微生物特性的很大限制；酶解法已成为制备各种天然核苷酸的经典方法；酶催化方法同时具有微生物法的产物单一，成本低的优点，又有化学法的作用范围广泛的特点，正受到越来越多的重视，此法的不足之处在于对酶的筛选工作量很大，同时酶的底物作用范围也有一定的限制。2.3 啤酒的酿造工艺（金陵英博啤酒有限公司）2.3.1啤酒生产原理基本流程麦芽辅料 酿造水酒花 麦汁 氧气酵母啤酒2.3.2 装置流

23、程图为：2.3.3操作要点啤酒是以大麦和其它谷物为主要原料，添加少量酒花，经酵母发酵酿制而成的，一种含有少量酒精度和充足的二氧化碳，具有酒花香和爽口的苦味，营养丰富、风味独特的低度酿造酒。啤酒生产过程主要分为：糖化、发酵、罐装三个部分。 麦芽由大麦制成。大麦是一种坚硬的谷物，成熟比其他谷物快得多，正因为用大麦制成麦芽比小麦、黑麦、燕麦快，所以才被选作酿造的主要原料。大麦必须通过发麦芽过程将内含地难溶性淀料转变为用于酿造工序的可溶性糖类。总的来说，全世界有三大啤酒麦产地，澳州、北美和欧州。其中澳州啤酒麦因其讲求天然、光照充足、不受污染和品种纯洁而最受啤酒酿酒专家的青睐，所以它又有金质麦芽之称。

24、酒花是属于荨麻或大麻系的植物。正是这些酒花给啤酒注入了苦味与甘甜，使啤酒更加清爽可口，并且有助消化。不同品牌选用不同的优质酒花。 酵母是真菌类的一种微生物。在啤酒酿造过程中，酵母把麦芽和大米淀粉中的糖分发酵成啤酒，产生酒精、二氧化碳和其他微量发酵产物。这些微量但种类繁多的发酵产物与其它那些直接来自于麦芽、酒花的风味物质一起，组成了成品啤酒诱人而独特的感官特征。有两种主要的啤酒酵母菌：上面发酵酵母和下面发酵酵母。上面发酵酵母是由于发酵过程中，酵母上升至啤酒表面并能够在顶部撇取。下面发酵酵母则一直存在于啤酒内，在发酵结束后并最终沉淀在发酵罐底部。如南京英博金陵啤酒有限公司的产品都是下面发酵酵母产出

25、的贮藏啤酒。 水：每瓶啤酒90%以上的成份是水，水在啤酒酿造的过程中起着非常重要的作用。啤酒酿造所需要的水质的洁净外，还必须去除水中所含的矿物盐成为软水。 麦芽在送入酿造车间之前，先被送去粉碎。在这里，麦芽经过轻压粉碎制成酿造用麦芽。 糊化处理即将粉碎的麦芽/谷粒与水在糊化锅中混合。糊化锅是一个巨大的回旋金属容器，装有热水与蒸汽入口，搅拌装置如搅拌棒、搅拌桨或螺旋桨，以及大量的温度与控制装置。 麦芽汁在被泵入煮沸锅之前需先在过滤机中去除其中的麦芽皮壳。 煮沸 在煮沸锅中，混合物被煮沸以吸取酒花的味道，并起色和消毒。 在煮沸后，加入酒花的麦芽汁被泵入回旋沉淀槽以去处不需要的酒花剩余物和不溶性的蛋

26、白质。 冷却、发酵：洁净的麦芽汁从回旋沉淀槽中泵出后，被送入热交换器冷却。随后，麦芽汁中被加入酵母，开始进入发酵的程序。 在发酵的过程中，人工培养的酵母将麦芽汁中可发酵的糖份转化为酒精和二氧化碳，生产出啤酒。发酵在八个小时内发生并以加快的速度进行，积聚高密度泡沫。这种泡沫在第3或第4天达到它的最高阶段。从第5天开始，发酵的速度有所减慢。酵母在发酵完麦芽汁中所有可供发酵的物质后，就开始在容器底部形成一层稠状的沉淀物。随之温度逐渐降低，在810天后发酵就完全结束了。整个过程中，需要对温度和压力做严格的控制。当然啤酒的不同、生产工艺的不同，导致发酵的时间也不同。 发酵结束以后，绝大部分酵母沉淀于罐底

27、。将这部分酵母回收起来以供下一罐使用。成熟的时间随啤酒品种的不同而异，一般在1021天。 经过后发酵而成熟的啤酒在过滤机中将所有剩余的酵母和不溶性蛋白质滤去，就成为待包装的清酒。过滤不但对酿造产生的杂质去处更彻底，而且使酒液特别清澈，晶莹的水光使饮用者在享受啤酒美味的同时，还可以得到视觉的享受。 每一批南京英博的啤酒在包装前，还会通过严格的理化检验和感官品评合格后才能送到包装流水线。 瓶装啤酒是最为大众化的包装形式，也具有最典型的包装工艺流程，即洗瓶、灌酒、封口、杀菌、贴标和装箱。 南京英博金陵啤酒生产的成品啤酒的包装都是瓶装。瓶子形状、容量的不同，标签、颈套和瓶盖的不同以及外包装的多样化，从而构成了市场中琳琅满目的啤酒产品。 越是离生产日期近的啤酒，即越是新鲜越是好喝。从酿酒厂生产出来的啤酒，通过运输到分销商处，再从分销商处到零售商处，最后到消费者手中，高效及通畅的分销渠道是确保消费者饮用到新鲜啤酒的保证。 2.3.4生产注意 要保证洁净洗瓶剂、消毒剂、喷淋润滑剂（1）包装容器的洁净 所使用的包装容器必须经过清洗和严格检查，不能使包装后的啤酒污染。（2）灌装设备的洁净 对灌装设备尤其是灌装机的酒阀、酒槽要进行刷洗和灭菌，灌酒结束后每班应走水，加入消毒液杀菌，每周要对酒阀、酒槽、酒管进行刷洗和灭菌，凡与啤酒接