年产1000吨饲用酸性蛋白酶的生产工艺设计课程设计

年产1000吨饲用酸性蛋白酶的生产工艺设计1.前言酸性蛋白酶是一类最适pH值为〜的天冬氨酸蛋白酶，相对分子质量为30000〜40000。酸性蛋白酶要紧来源于动物的脏器和微生物分泌物,包括胃蛋白酶、凝乳酶和一些微生物蛋白酶。依照其产生菌的不同，微生物酸性蛋白酶可分为霉菌酸性蛋白酶、酵母菌酸性蛋白酶和担子菌酸性蛋白酶.依照作用方式可分为两类：一类是与胃蛋白酶相似，要紧产酶微生物是曲霉、青霉和根霉等；另一类是与凝乳酶相似，要紧产酶微生物是毛霉和栗疫霉等。细菌中尚未发觉产酸性蛋白酶的菌株.由于酸性蛋白酶具有较好的耐酸性，因此被普遍地应用于食物、医药、轻工、皮革工艺和饲料加工工业中。国外关于酸性蛋白酶的生产研究从20世纪初就开始了。1908年，德国科学家从动物的胰脏中提掏出胰蛋白酶，并将其用于皮革的鞣质。1911年美国科学家从木瓜中提取木瓜蛋白酶（在酸性，碱性和中性的条件下都能分解蛋白质的酶）并将木瓜蛋白酶用于除去啤酒中的蛋白质浑浊物。自1954年吉田第一次发觉黑曲霉可产生酸性蛋白酶以来，国内外对微生物发酵生产酸性蛋白酶进行了普遍的研究。1964年外国科学家第一次发觉大孢子黑曲霉突变体能产生两种不同的酸性蛋白酶，即酸性蛋白酶和酸性蛋白酶。1965年又从血红色陀螺孔菌，中分离出了一种酸性蛋白酶，并对该酶进行了纯化和结晶。1968年从微小毛霉中挑选出了一种酸性蛋白酶，并对其进行了纯化和酶学性质分析。1995年外国科学家对烟曲霉酸性蛋白酶的基因进行了克隆和测序。2001年又从假丝酵母中挑选出了一种酸性蛋白酶菌株，并对该酶进行了核苷酸序列分析和功能分析。国外学者对曲霉酸性蛋白酶的结构和功能等己经研究的较为透彻。与国外相较，我国对酸性蛋白酶的研究相对较晚些。1970年上海工业微生物研究所第一从黑曲霉中挑选出一株产酸性蛋白酶菌株，并和上海酒精厂协作进行中试生产，填补了我国酸性蛋白酶制剂的空白.最近几年来国内在酸性蛋白酶上的研究多数致力于选育产酶活力高、抗逆性好的菌种，并取得了一些很有应用前途的产酶菌株。目前用于酸性蛋白酶生产的高产菌株要紧有黑曲霉、宇佐美曲霉和青霉及它们的突变株。李永泉等，对宇佐美曲霉所产的酸性蛋白酶进行了发酵进程动力学研究.戚淑威等对青霉产酸性蛋白酶的适宜条件和酶学性质进行了分析。谢必峰等，采纳硫酸铵盐析法和离子互换层析法分离纯化了黑曲霉产酸性蛋白酶，并对其氨基酸组分进行了分析。2020年王云等，通过质谱指纹法对黑曲霉发酵液中所产蛋白进行了分析比对和鉴定酸性蛋白酶分子生物学方面的研究，国内仅仅集中于凝乳酶和胃蛋白酶方面，有关真菌酸性蛋白酶的分子生物学研究报导很少摘要：本课题设计是利用黑曲霉(Aspergillusniger)制备酸性蛋白酶，要紧从菌种的选育，培育基的配置，灭菌，种子扩大培育，和发酵罐的设计，发酵车间的物料衡算，发酵进程的工艺操纵，下游加工十点进行。论述了1000吨饲用酸性蛋白酶的制取工艺。其中对发酵罐做了创新性设计。2.菌种的选育菌种的制备不管在过去、此刻和以后，微生物是各类生物活性产物的丰硕资源。在发酵前期，微生物的选择相当重要，此课题设计的是利用黑曲霉发酵生产酸性蛋白酶的整体进程。选择性分离的一样步骤如下：含微生物材料的选择——材料的预处置——所需菌种的分离——菌种的培育——菌种初筛——菌种复筛——性能鉴定——菌种保藏。本实验选用黑曲霉作为菌种，发酵生产酸性蛋白酶，该霉菌株在中国微生物菌种保藏治理委员会一般微生物中心的保藏编号为3．350。而黑曲霉(Aspergillusniger)生产酸性蛋白酶的工艺流程为：原始菌株f分离纯化f紫外线诱变f选育菌株分离纯化f亚硝基胍诱变f选育菌株分离纯化f选育菌株生产工艺优化f传代实验f选育菌株f斜面菌种f三角瓶菌种f浅盘菌种 !主原料f混料(水、无机氮、无机盐)f蒸料f冷却f接种f发酵f稳固化处置f干燥f粉碎f包装f检测f成品!粗酶f抽提f过滤f盐析f沉淀f干燥粉碎f包装f检测f成品菌种的保藏菌种是从事微生物学和生命科学研究的大体材料，专门是利用微生物进行有关生产工业，更离不开菌种。因此，菌种保藏是进行微生物学研究和微生物育种工作的重要组成部份，其任务是使菌种不死亡，同时还要尽可能设法把菌种的优良特性维持下来而不致向坏的方面转化。菌种保藏主若是依照菌种的生理生化特点，人工制造条件，使孢子或菌体的

生长代谢活动尽可能降低，以减少其变异。一样可通过维持培育基营养成份在最

低水平、缺氧状态、干燥和低温，使菌种处于“休眠”状态，抑制其繁衍能力。

经常使用的菌种保藏方式有：斜面冰箱保藏法、沙土管保藏法、菌丝速冻法、石

蜡油封存法、真空冷冻干燥保藏法和液氮超低温保藏法。此课题中黑曲霉采纳真空冷冻干燥保藏法，预冻：本实验采纳-80°C预冻2h后进行干燥。干燥进程：第一时期干燥.样品温度别离操纵在-15C14h,10C10h,真空度为150Pa,直到样品的水分升华除去90%；第二时期干燥。升高板层温度至20C,迅速蒸发样品中的残余水分。该进程大约需要10h。将冻干菌寄存于0C冰箱中备用.3．培育基的配制培育基的类型很多,能够依照组成、状态和用途等进行分类,依照用途能够分成孢子培育基、种子培育基和发酵培育基。微生物大规模发酵设计要紧用到孢子、种子和发酵培育基这三种类型。活化培育基黑曲霉的活化培育基的配制如下：斜面培育基：蔗糖30g,NaNO33g,MgSO4g,KC1g,FeSO4g,K2HPO41g,琼脂20g,将上述各组分溶于1000mL水中，121C灭菌20min,备用。种子培育基种子培育基是供孢子发芽、生长和大量繁衍菌丝体,并使菌丝体长的粗壮成为活力强的种子。关于种子培育基的营养要求比较丰硕和完全,氮源和维生素的含量也比较高些,浓度以稀薄为宜,能够达到较高的溶解氧,供大量菌体生长和繁衍。黑曲霉的种子培育基为麦芽汁培育基。发酵培育基发酵培育基的要求是营养要适当丰硕和完全适合于菌种的生理特性和要求,使菌种迅速生长、健壮，能在比较短的周期内充分发挥产生菌合成发酵产物的能力，但要注意本钱和能耗。黑曲霉3．350发酵培育基的配方：豆饼粉％,玉米粉％，鱼粉％，氯化铵％，氯化钙％，磷酸二氢钠％，豆饼石灰水解液10％，pH。补料培育基黑曲霉3．350发酵培育基的配方：豆饼粉％,玉米粉％，鱼粉％，氯化铵％，氯化钙％，磷酸二氢钠％，豆饼石灰水解液10％，pH。要紧加大豆饼粉的量，起补充碳源，氮源和生长因子之用。4.灭菌生物化学反映进程中，专门是细胞培育进程中，往往要求在没有杂菌污染的情形下进行，这是由于生物反映系统中通常含有比较丰硕的营养物质，因此很容易受到杂菌的污染，进而产生各类不良的后果：（1）由于杂菌的污染，使生物化学反映的基质或产物消耗，造成产率下降；（2）由于杂菌所产生的某些代谢产物，或污染后发酵液的某些理化性质的改变，使产物的提取变得困难，造成收得率降低或使产品质量下降；（3）污染的杂菌可能会分解产物而使生产失败；（4）污染的杂菌大量繁衍，会改变反映介质的pH,从而使生物化学反映发生异样转变；（5）发生噬菌体污染，微生物细胞被破裂而使生产失败等。灭菌方式所谓灭菌，确实是指用物理或化学杀灭或去除物料或设备中一切有生命物质的进程。经常使用的灭菌方式有：化学灭菌、射线灭菌、干热灭菌、湿热灭菌和过滤灭菌等。本设计采纳湿热灭菌。培育基的持续灭菌[M]FHT三二-—三三oI'-.fl.■[:维持戦N'[M]FHT三二-—三三oI'-.fl.■[:维持戦N'W-^-W'i-HL送料泵hi图4-1持续灭菌的流程图培育基持续灭菌为在短时刻内被加热到灭菌温度（130°C〜140°C）,短时刻内保温（一样为5~8min）,起落温时刻相对较短，能够实现自动操纵、提多发酵罐的设备利用率，蒸汽用量平稳等优势，培育基在短时刻内被加热到灭菌温度，短时刻保温后快速冷却，再进入早已灭完菌的发酵罐，如此不但能够节省时刻，更重要的是减少了培育基的破坏率。对补料培育基的灭菌方式跟发酵培育基的灭菌方式一样都是湿热灭菌，其加热蒸汽压力要求较高，一样不小于。持续灭菌流程如上图。阻碍灭菌成效的因素有：微生物的种类和数量；培育基的性质、浓度、成份；灭菌的温度和时刻。灭菌原理：对数残留定律（对培育基进行湿热灭菌时，培育基中的微生物受热死亡的速度与残余的微生物数量成正比）。空气灭菌此课题以空气为氧源。依照国家药品质量治理标准的要求，生物制品、药品的生产场地业需要符合空气干净度的要求。取得无菌空气的方式有：辐射灭菌、化学灭菌、加热灭菌、静电除菌、过滤介质除菌等。过滤介质除菌是目前发酵工业中空气除菌的要紧手腕，经常使用的过滤介质有棉花、活性炭或玻璃纤维、有机合成纤维、有机和无机烧结材料等。4.3.1过滤除菌流程及设备过滤除菌流程图如图4-1所示：1-粗过滤器；2-紧缩机；3-贮罐；4，6-冷却器；5-旋风分离器；7-丝网除沫器；8-加热器9-空气过滤器图4-1空气除菌设备流程图4.3.2无菌空气的检查无菌检查方式有肉汤培育法、斜面培育法和双碟培育法。那个地址采纳斜面培育法进行无菌空气的检查，具体方式为：500ml三角瓶内装斜面培育基50ml,接种后置旋转式摇床上，30°C下培育24h后观看有无菌落形成。发酵罐的灭菌发酵罐的灭菌可采纳空罐灭菌，此处采纳空罐灭菌。空罐灭菌是将所有的通气口都略微打开，然后通入水蒸汽，让水蒸汽尽可能通过每一个菌落达到灭菌成效。具体方式是：在121C灭菌80分钟。5．种子扩大培育本发酵属于一级种子罐扩大培育，二级发酵。设计流程图如图5-1：图5-1种子扩大培育流程图种子制备将菌种接种于活化斜面培育基培育，30°C活化24h。活化后的菌种用生理盐水洗下，转接于摇瓶种子培育基，接种量5%〜6%,30C培育12h。经摇瓶培育后的种子，以接种量5%接种于种子罐,30C培育12h，菌种浓度达到108〜109个/mL。发酵罐培育将扩大培育后的菌种以5%的接种量接入发酵罐中，发酵温度操纵在30C,罐压kg/cm2，发酵进程中通过流加Na0H溶液操纵发酵液pH。依照菌体浓度、pH决定具体发酵时刻为。发酵进程中采纳自动搅拌器，将转速操纵在100r/min,使流加碱液与发酵液快速混合均匀。6．发酵罐的设计广东省微生物研究所通过改变摇瓶装液量和转速来考察溶氧对黑曲霉菌种的阻碍。实验结果说明：在250ml的三角瓶中装液量为100ml，转速150r/min酶活最高，装液量过量或过少，产酶量较低。摇床转速较低时，通气量不够，生长较慢，产酶量也低。当摇床转速过快时，产酶量也不高，可能是菌丝断裂过度。培育基中的营养要紧被菌体用于自身的生长。此课程设计当选择利用机械搅拌式通风发酵罐。机械搅拌通风发酵罐是发酵工厂最经常使用类型。它是利用机械搅拌器的作用，使空气和发酵液充分混合，促使氧在发酵液中溶解，以保证供给微生物生长繁衍、发酵所需要的氧气。发酵罐的结构机械搅拌式通风发酵罐的要紧组成部件有：罐体、搅拌器、轴封、消泡器、联轴器、中间轴承、空气吹泡管（或空气喷射器）、挡板、冷却装置、人孔和管路等。发酵罐罐体的几何尺寸计算1•发酵罐普遍H0/D=,而酸性蛋白酶对空气有必然要求，为了使之更大面积的同意氧气，黑曲霉所用发酵罐设计为矮胖形，即：H0/D=，从通风角度讲，空压机为无油润滑一级紧缩，出口压力。紧缩空气通过约60m米以上路程才送到发酵车间,管道阻力加上空气过滤器阻力,空气压降厉害,假设大型发酵罐再设计成瘦高形，必将会增加液柱高度，直接阻碍到进罐通风管口空气的压头和流速，假设空压机房贮气筒压头稍有波动产生下降，发酵罐进风口风速无喷力，对供气量及溶氧带来不利阻碍。因此大型发酵罐设计成矮胖形可降低液柱高度，有利通风溶氧。发酵罐上下封头采纳十二块西瓜片拼装 而成，顶部中心太阳板直径①1800,在现场施工拼装，解决了封头整体成形无法运输的困难。传动部采纳卧式电动机通过联轴节带动大型减速箱直接带动搅拌轴，确实是减速箱内设一对弧形伞齿轮使进轴作90°变向用联轴节通过十二根尼龙销棒联接卧式电动机。既降低了设备安装高度，又给安装维修带来了专门大方便，如图：图6-1传动部卧式电动机联轴图四台发酵罐采纳二种减速箱，前二台罐为迸口减速箱，减速箱内装有一对直齿轮和一对弧形伞齿轮，结构简单，维修方便，一样只有伞齿轮及进轴、轴承损坏要维修更新。后二台罐采纳国产福州发电设备厂生产的行星齿轮箱，箱内加设一对弧形伞齿轮使进轴作90°变向,由联轴节与卧式电动机相联。与入口减速箱比,结构复杂、行星轮坏很难修理。减速箱下传动架上传动轴设计安放一部轴承座,内装中型一般轴承一粒,轻型平面受力轴承一粒，轴承上端轴头由夹壳联轴节与减速箱出轴联接。设计少放一部轴承降低传动架约米的高度,增强了减速箱及电机在罐顶上的稳固性。罐内设计放二部轴瓦来定位罐内轴与上主轴的同心度,上部轴瓦在盘管上方,下部轴瓦安装在轴端。轴瓦、轴套材质均为铸铁。只要上下轴垂直同心度装得好,轴瓦、轴套半年到一年改换一次。对发酵罐来讲,冷却面积及冷却管的设计超级重要,既要考虑排作形式,又要起到最好冷却成效,还要便于安装维修。设计中采取盘管式,列管式同时采纳的做法,加设盘管组相对来讲好布置,可利用盘管间之间隙当楼梯用,给安装及尔后维修带来专门大方便。加设列管组可弥补全用盘管时需用冷却面积的管量放不下和盘管无档板作用的缺点。考虑罐径大,放热量集中冷却成效必然要好,因此又在冷却管的合理进出水上做文章,采纳快进快出的接管法,确实是把盘管列管分成多组,使冷却水分成多路进多路出,以水在冷却管内米/秒停留1分钟来分组。与发酵液热互换后的热水聚集总管进热水池、再用泵送冷却塔,冷却后的水进冷水池,由泵供送发酵罐进水用。原那么冷却塔循环水量要大于发酵用水量约倍,保证热水通过冷却塔及时降温到气温夏天知足发酵冷却用水的需要,如图图6-2发酵罐冷却管设计搅拌桨叶形式及档次直接阻碍到产酸及搅拌功率,由于罐体矮胖形,罐径大，‘设计采纳大桨叶，低转速。底道桨①1900,八弯叶，中道桨小，六弯叶，转速。因此,采纳高通风,大桨叶,低转速搅抖,可降低搅拌功率,一样达到高产酸的成效。桨叶叶片做成可装拆式，部件拿进罐内后组装，用不锈螺栓把叶片锁紧在园盘上，给运输安装带来方便，司时罐顶人孔可缩小，开①600即可。八万叶轮尺寸如下：叶径d==x5200=1900mm,盘径d==x1900=1175mm,叶片高h==x1900=280mm,叶片弧长L==x1900=760mm,风管：罐压：，罐温：35°C，培育基量：最大通风比1：时120m3。液柱高度：H-米，风管出口压P=。贮气筒压头P（供气最低压力）：空气输送管道阻力，二级空气过滤器阻力。故P=++=（绝对压力）进风管采纳盘管式（管径依照通风量计算，在盘管上放二付不锈法兰，便于安装及尔后清洗,盘管径等于低道桨径。盘管放在底道桨叶片下面，盘管下方开三排小孔,，二排成45°角，小孔径①4〜6,交叉排列、如此有利于罐底部液体的搅拌和通风，且不易被固体物堵塞，孔数依照盘管内截面积计算，小孔总面积

镇盘管内截面积,使风通过各个小孔时有产生喷力。罐体支座设计成由六根园柱脚支承整台罐体放在盆形的水泥墩上,放料管从罐底中接出斜穿过水泥墩壁排水孔引接到打料泵送等电点提取。幸免了裙座造成罐底难清洗，死角多，长杂菌、难消毒的缺点。整台罐底下通风好，阳光照，清洗消毒超级方便。镇盘管内截面积,使风通过各个小孔时有产生喷力。利用下轴瓦座筒形架下部四孔封上2目不锈钢网来捕集罐内螺褚全、螺母等另部件的脱落回收，给查罐时及时提供维修信息，保证了放料阀、打料泵不易损坏，利用平安靠得住性。发酵罐壁厚6.3.1罐体壁厚6-2）8]=pD/（2o屮-p）+C

式（6-2）中：p—6-2）屮一焊缝系数，双面焊取，无缝焊取o—设计温度下的许用应力（不锈钢焊接压力容器许用应力为150°C,137MPa）C一侵蚀裕度，当8-CvlOmm时，C=3mm解得罐体壁厚8]=pD/（2o屮-p）+C=x1500/（2x137x）+3=4.7mm取整为81=5mm6.3.2封头壁厚82=pDy/（2o屮）+C （6-3）式（6-3）中：p—耐受压强（取）y—开孔系数，取屮一焊缝系数，双面焊取，无缝焊取o—设计温度下的许用应力（不锈钢焊接压力容器许用应力为150C,137MPa）C一侵蚀裕度，当8-C<10mm时，C=3mm解得封头壁厚82=pDy/（2o屮）+C=xl500x（2x137x）+3=mm取整为82=7mm发酵罐个数的确信已知年产量为1000吨，一年有300个工作日，黑曲霉发酵周期T=48h=2d,其中清理发酵罐1天，产量为50g/L,罐压kg/cm2。查相关资料有：酸性蛋白酶发酵周期48h，清理及维修发酵罐时刻为1天，那么发酵总时刻为3天，产量为50g/L，灭菌时刻为5h,发酵液预处置收率约为90%，提取时的收率约为95%,浓缩干燥收率为90%，装料系数为60%一年需放罐的次数：300^3=100次每批次产酸性蛋白酶1000/100=10吨总提取率为：90%x95%x90%=%假设用一台发酵罐，那么发酵罐的体积V=10x1000/%/60%/50=m3选发酵罐的公称体积为200m3,那么需要发酵罐3个，那么购买4台发酵罐，一台备用。发酵罐附属结构的计算6.5.1搅拌器搅拌桨叶形式及档次直接阻碍到产酸及搅拌功率,由于罐体矮胖形,罐径大，‘设计采纳大桨叶，低转速。底道桨①1900,八弯叶，中道桨小，六弯叶，转速。因此,采纳高通风,大桨叶,低转速搅抖,可降低搅拌功率,一样达到高产酸的成效。桨叶叶片做成可装拆式，部件拿进罐内后组装，用不锈螺栓把叶片锁紧在园盘上，给运输安装带来方便，司时罐顶人孔可缩小，开①600即可。八万叶轮尺寸如下：叶径d==x5200=1900mm,盘径d==x1900=1175mm，叶片高h==x1900=280mm,叶片弧长L==x1900=760mm,风管：罐压：，罐温：35°C，培育基量：最大通风比1：时120m3。液柱高度：H-米，风管出口压P=。贮气筒压头P(供气最低压力)：空气输送管道阻力，二级空气过滤器阻力。故P=++=(绝对压力)6.5.2手孔、视镜、温度计和工艺接管手孑L：由《平盖手孔》(JB/T589-1979)或《板式平焊法兰手孔》(HG21529-1995),选用滑腻密封面的平盖手孔APN1,DN250JB/T589-1979。视镜：由标准《压力容器视镜》(HG/T286)或《组合式视镜》(HG21505-1992),选用碳钢带颈视镜IPNl,DN80(HG/T286)。温度计：增强套管温度计的选用能够参考生产厂家的产品目录,那个地址取公称长度1430mm,配凸面板式平焊管法兰MPa,DN65,HG20593--1997(《板式平焊钢制管法兰》)。工艺接管：(《钢制管法兰型式、参数(欧洲体系)》)。进料管口采纳①57x无缝钢管，配法兰，DN50,HG20592-1997出料管口采纳①76x4无缝钢管，配法兰，DN65,HG20592-1997

加热蒸汽入口管采纳①38x无缝钢管，配法兰PNO.6,DN32,HG20592-1997冷凝液出口管和压力表接管都选用①32x无缝钢管，配法兰,DN25,HG20592-1997平安阀接管采纳O45X无缝钢管，配法兰，DN40,HG20592-1997发酵设备一览表通过设备的工艺设计计算，可列出淀粉酶生产的所有设备，如表4-1表6-6 1000t/a酸性蛋白酶生产车间设备一览表序号设备名称台数规格与型号材料1发酵罐6公称容积200m3,©5200mma3钢2种子罐3公称容积5m3,©1400mma3钢3种子罐分过滤器3©40mma3钢4发酵罐分过滤器6©300mma3钢5连消塔1©350x2600mma3钢6维持罐1V=4m3a3钢7喷淋冷却器1F=171.9m2a3钢8螺旋板换热器1F=20m2a3钢9预处理罐3V=100m3a3钢10硅藻土过滤机3WK500-Aa3钢11真空浓缩锅1SZN—1200a3钢12盐析罐1V=50m3a3钢13板框压滤机5XYJ800a3钢14物料泵4GNF64x4机体铸铁15清水泵4JLx20-36-G机体铸铁16空气压缩机34L-40/a3钢17空气贮罐1©1300mma3钢18油水分离器1©600mma3钢19丝网分离器1©120mma3钢20热交换器4JM220QFa3钢7．发酵车间的物料衡算工艺技术指标及基础数据7.1.1要紧技术指标见表7-1表7-1黑曲霉要紧技术指标指标名称单位指标数指标名称单位指标数生产规模（G）t/a1000产品纯度%95年生产天数（D）d/a300接种量%5产品质量（U）IU/mg50发酵罐装料系数（nJ%60倒罐率（n0）%放罐发酵单位（um）IU/ml8000发酵周期（T）d3提取总收率（n2）%777.1.2培育基（g/L）黑曲霉3．350发酵培育基的配方：豆饼粉％,玉米粉％,鱼粉％,氯化铵％,氯化钙％,磷酸二氢钠％,豆饼石灰水解液10％,pH.菌种培育基的配置：查氏培育基NaNO32g，KHPO41g，KCl0.5g，MgSO45g,FeS04O.Olg，蔗糖30g,琼脂15g,水1000ml,pH自然。发酵车间的物料衡算7.2.1放罐成熟发酵液量成熟发酵液放罐单位为Um=8000IU/mL,生产G=1000t酸性蛋白酶发酵液量为：V0=（GxU）/（Umxn2x98%x95%） （7-1）式（7-1）中：G—生产规模U一产品质量um—放罐发酵单位95%—产品的纯度98%—除去倒罐率2%后的发酵成功率7.2.2放罐成熟发酵液量V。分为三部份组成底料 V]=156960x84%=种液量 V2=156960x5%=7848m3补料液 V3=156960x11%=7.2.3培育基各组分耗用量豆饼粉耗用量： m1=%x156960=5886玉米粉耗用量： m2=%x156960=981,鱼粉耗用量： m3=%x156960=981氯化铵耗用量： m4=%x156960=氯化钙耗用量： m5=%x156960=磷酸二氢钠耗用量： m6=%x156960=豆饼石灰水解液耗用量：m7=10%x156960=15696pH物料衡算表表7-31000t/a黑曲霉发酵生产物料衡算表物料名称1000t/a黑曲霉生产的物料量每周期物料量豆饼粉/kg5886玉米粉/kg981鱼粉/kg981氯化铵/kg氯化钙kg磷酸二氢钠/kg豆饼石灰水解液/k15696HCI据情况而定据情况而定简单的物料衡算放罐发酵单位Um=8000IU/mL，折合成产量为50g/L，折合系数为k=x105IU/g。本设计采纳3个发酵罐，每一个为200m3，酸性蛋白酶的产量50g/L，提炼总收率为95%，装料系数为60%，浓缩干燥收率为90%，产品纯度为95%，那么：每一个发酵罐在一个发酵周期中酸性蛋白酶的产量为：200x50x95%x60%,90%x95%=kg那么3个发酵罐一年的总产量为：(x300/3)x3=1462050kg=在后期损耗合理的情形下，故符合年产1000t的生产要求。8．发酵进程的工艺操纵发酵进程的补料策略中间补料是在发酵进程中补充某些营养物料、水或产酶增进剂，以知足微生物的代谢活动和产酶需要。由于黑曲霉发酵周期短，故采纳补料分批发酵。在补料分批发酵中，初始发酵培育基中玉米粉浓度为100ml,从发酵第3h开始恒速(200L/h)补入原培育液，其中玉米粉浓度变成原料液十倍100ml，每隔1h取样一次，不适合处加以微调。发酵进程pH值的操纵各类微生物需要在必然的pH环境中方能正常生长繁衍。黑曲霉酸性蛋白酶的最适pH是〜，但黑曲霉3.350发酵产生酸性蛋白酶培育基的最初浓度应调剂为~左右。一样操纵在。发酵进程温度的操纵温度对微生物的生长、产物的合成和代谢调剂有重要作用。温度转变一方面阻碍各类酶反映的速度和蛋白的性质，另一方面阻碍发酵液的物理性质。不同的菌种有着不同的最适温度。黑曲霉发酵温度操纵在30°C左右最适宜。发酵进程溶氧的操纵液体深层培育中大部份微生物在合成蛋白酶时需要强烈搅拌通风。氧是黑曲霉生物合成酸性蛋白酶必需的，通风量较大对产酸性蛋白酶有利，通风气量不足对黑曲霉菌丝体的生长无明显阻碍，但对酶产量有严峻的阻碍，通风量对产酶的阻碍在培育前期更为明显，短暂停止通风搅拌会致使酶产量急剧下降。因此发酵工程中应操纵好通风量，0~24h为1:,24~48h为l:,48h至终止为1:,发酵周期为72h左右。发酵进程氧载体的操纵在发酵进程中，在发酵培育基中加入正十二烷、全氟化碳，液态烷烃（为12—16碳直链烷烃混合物）等氧载体，使培育基中氧传递速度加速，产动气泡少，剪切力小，能明显提高菌株产酸性蛋白酶的量。发酵进程染菌的操纵在工业发酵中，染菌轻那么阻碍产品的质和量、重那么倒罐或停产、阻碍工厂效益。因此要严格要求无菌操作，种子灭菌要完全，净化空气设备，操作要慎重，设备灭菌要完全。假设在前期染菌，应从头灭菌；中期染菌，应偏离杂菌生长条件；后期染菌，可提早或及时放罐。可能显现的异样发酵现象：（1） 培育基变稀：可能是噬菌体污染或营养成份缺乏，也可能是设备渗漏或灭菌完成后冷凝水过量；（2） 培育基过浓：会抑制微生物的生长，考虑可能是污水污染、灭菌时水分散失过量，或微生物生长速度过慢；（3） 耗糖慢：可能是环境问题，或种子生长能力降低，检测种子是不是衰退，发酵条件是不是适合，和营养成份是不是全面，尤其注意缺磷；（4） pH值不正常：用缓冲对来调剂，检查是不是染菌，碳氮比是不是适合；（5） 生长缓慢：最可能的缘故确实是营养成份不足或细胞本身显现问题。9．下游加工下游加工进程是生物工程的一个组成部份，是生物化工产品通过微生物发酵进程、酶反映进程或动植物细胞大量培育取得，以上述发酵液、反映液或培育液分离、精制有关产品的进程。下游加工工艺流程将发酵液过滤取得滤液，然后加入单宁酸沉淀，离心取得酸性蛋白酶与单宁酸的复合物，其后加入相对分子质量为6000的聚乙二醇