生物淀粉酶-生物设备-年产1000t淀粉酶工艺设

生物淀粉酶生物设备年产1000t淀粉酶工艺设（常用版）(可以直接使用，可编辑完整版资料，欢迎下载）

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α-淀粉酶的生产工艺流程设计

2.1生产方案的选择

在酶制剂发展的早期，都是从动植物原料中提取酶，但是由于它们的生长周期长，又受地理、气候和季节等因素的影响，来源受到限制，所以不适于大规模的工业生产。而微生物具有种类多、繁殖快、容易培养、代谢能力强等特点，因此目前一般都是以微生物作为生产酶的酶源。

微生物发酵法产酶的方式主要包括固体发酵法和液体发酵法。固体厚层通气发酵法与液体深层通气发酵法相比各有其利弊。固体发酵法易受杂菌污染，因此所产酶的纯度较差，固态原料利用率较低，又因固体发酵的条件控制不易均匀，所产酶的质量难以稳定，生产劳动强度大，占用场地也多。不过固体发酵具有设备简单、投资少、钢材用量少等优点[17]。液体深层通气发酵法需要一定的设备和技术条件，动力消耗也较大，但该法的液态培养基的流动性大，对工艺条件如温度、溶氧、pH和营养成分等控制较容易，有利于自动控制，同时在密闭的发酵罐内进行纯种发酵，因而产酶纯度高，质量也较稳定，此外该方法还具有机械化程度高、劳动强度小、设备利用率高等优点[1]。所以基于多方面的考虑，本工艺采用液体深层通气发酵法。

2.2生产工艺流程的设计

孢子斜面

硫酸铵废液硫酸铵

填充料

2.3工艺流程简述

2.3.1生产菌种

国内外生产α-淀粉酶所采用的菌种主要有细菌和霉菌两大类，典型的有芽孢杆菌和米曲霉。芽孢杆菌主要用于液体深层通风培养法大规模地生产α-淀粉酶，我国常采用枯草杆菌BF-7658生产α-淀粉酶，细菌呈短杆状，革兰氏阳性菌，两端钝圆，单独或成链状，在肉汁表面可生成菌膜，用马铃薯琼脂或淀粉琼脂试管斜面培养基，在37℃的恒温箱中培养24～28h，此时，培养基上菌落呈乳白色，表面光滑湿润，略有光泽，无皱纹，有黏稠性，用碘液试之细菌周围呈透明圆。菌种置于4℃的冰箱中保存使用，每两个月移种一次。

2.3.2培养基

淀粉蛋白胨培养基：可溶性淀粉2%，蛋白胨1%，NaCl0.5%，琼脂2%，pH6.7～7.0。

马铃薯琼脂培养：200g去皮马铃薯，加水煮沸1h，过滤定量到1000mL，加MgSO45mg、琼脂20g，pH6.7～7.0。

种子培养基和发酵培养基：见表2-1[3]。

表2-1种子和发酵培养基配方单位：%

发酵罐

培养基成份豆饼粉玉米粉Na2HPO4(NH4)2SO4CaCl2NH4Cl豆油α-淀粉酶pH

种子罐

基料

430.80.40.150.15自然

7.25.60.80.40.130.13

10～15万单位

自然

补料5.222.40.80.40.40.06100万单位自然

总量6.79.30.80.40.20.118100万单位

2.3.3无菌空气制备

好氧微生物的生长繁殖和产酶是需要氧气的。液体深层通风发酵过程中微生物生长所需要的氧气是由通入的无菌空气溶入液体的溶氧所提供的。一般地，发酵生产对空气无菌度的要求是10-3/罐，即1000罐发酵所用的无菌空气中只允许通过一个杂菌为准[14]。

发酵过程空气过滤除菌一般采用二级过滤器过滤，从各个空气压缩机排出的空气经降温除湿后先经一个总过滤器进行预过滤，然后进入发酵车间，通入各个种子罐和发酵罐前还要进行第二级即分过滤器过滤。

本工艺选择最常用、较保险的两级冷却、分离、加热除菌的无菌空气制备流程。从空气压缩机出来的空气一般压力在1.96×105Pa以上，温度在120～150℃，先冷却到适当的温度除去油和水，然后再加热。通常第一级冷却到30～35℃，第二级冷却到20～25℃。除水后，空气的相对湿度仍是饱和的，可用加热的办法把空气的相对湿度降到50%～60%，一般加热到30～35℃，以保证过滤器的正常运行，同时不增加发酵罐的热负荷[4]。

2.3.4菌种培养

扩大培养：将试管斜面的菌种接到马铃薯三角瓶斜面培养基上，在37℃恒温箱中培养72h左右，然后置4℃冰箱中贮存待用。接种时加入350mL的无菌水，制成孢子悬浮液，接入种子罐中。

种子培养：种子培养基在120℃蒸汽的条件下灭菌30min，接入种子后，在37℃、搅拌速度300r/min、通气量1:1.3的条件下培养14h左右。此时镜检细菌密集，菌体粗壮整齐。当pH达到6.3～6.8，酶活为5～10U/mL时，结束培养，作为种子待用。在种子培养过程中，调节硫酸铵的用量对种子活力有着较重要的影响，国为NH4+对酶有抑制和激活作用。

2.3.5发酵罐发酵

发酵培养基在120℃蒸汽的条件下灭菌50min。接入种子后，在37℃、罐压0.05～0.08MPa、搅拌速度200r/min、通气量0～12h为1:0.5，12h后为1:(1.0～1.3)条件下培养40～48h，此时镜检菌体80%形成空泡，酶活几乎不再上升，结束发酵。在发酵开始12h后开始补料，每小时都需要补加一次料，分30次左右在发酵结束前6～8h补完。这样可避免原料中淀粉降解生成的糖过量堆积而引起分解代谢阻遏，有利于酶的透导，有利于pH控制，延长产酶期，提高产量。也有从发酵前期就开始补料的。

吉林工程技术师范学院

食品工程学院

课程设计

课程名称：生物工程设备与分离技术

学生姓名：尤吉吉

班级：生物工程1241

学号：27

1TPM发酵液中提取纯化工艺设计

学生姓名：王杏

学号：29指导教师：张雁南，孙洪雁，刘晓秋

专业名称：生物工程

完成时间：2021年11月

第三章生物圈中的微生物第一节病毒导学提纲一、病毒的形态结构1．病毒的形体极其＿＿＿，主要有＿＿＿形、＿＿＿形、＿＿＿形等。2．病毒没有＿＿＿结构，一般由＿＿＿外壳和内部的＿＿＿组成。二、病毒的生命活动1．病毒必须＿＿＿在其他生物的＿＿＿内才能生活和繁殖。2．病毒的繁殖方式是＿＿＿复制。3．通常根据病毒侵染细胞的不同，可以分为三类，即＿＿＿病毒，如＿＿＿病毒；＿＿＿病毒，如＿＿＿；＿＿＿病毒，也叫＿＿＿，如＿＿＿。三、病毒与人类的关系1．有害方面：病毒侵入生物体后，往往会导致＿＿＿的发生，给人体、畜牧业、农业生产等带来极大危害。2．有利方面：利用病毒特性制成的许多＿＿＿，可以有效地预防＿＿＿性疾病。例如，目前人类已完全征服了＿＿＿病毒。例题解析【例题】下列有关病毒的说法，错误的是（）。A．病毒不能独立生活B．病毒营寄生生活C．病毒具有细胞壁D．病毒用电子显微镜才能观察到解析：病毒必须寄生在其他生物的细胞里，病毒一旦离开寄生细胞，就不会有任何生命活动。所以A、B两项说法均正确。我们知道病毒比细菌小得多，有的病毒3万个拼起来才有一个杆菌那么大，所以，只有用电子显微镜才能观察到，因此D项也正确。答案：C课堂自测1．下列病毒的类型中，叙述错误的是（）。A．动物病毒B．植物病毒C．真菌病毒D．噬菌体2．艾滋病病毒在类型上属于（）。A.植物病毒B.动物病毒C.细菌病毒D.噬菌体3．下列不是由病毒引起的疾病或病害的是（）。A.烟草花叶病B.流行性感冒C.鸡瘟和猪瘟D.痢疾4．噬菌体是指（）。A.寄生在细菌体内的病毒B.寄生在人体细胞内的病毒C.寄生在动物细胞内的病毒D.寄生在植物细胞内的病毒5．下列疾病中，主要由病毒引起的是（）。①流行性感冒②病毒性肝炎③艾滋病④传染性非典型性肺炎⑤结核病A．①②⑤B．①③④⑤C．②③④⑤D．①②③④6．病毒是一类＿＿＿的特殊生物，它们的结构基本相似，一般由＿＿＿外壳和内部的＿＿＿组成。7．病毒必须生活在＿＿＿内才能生活和繁殖，一旦离开＿＿＿，病毒就无法进行＿＿＿；它是以＿＿＿的方式进行繁殖的。8．病毒的形态极其微小，通常只能借助于＿＿＿才能观察到它们。病毒的形态多种多样，主要有＿＿＿、＿＿＿、＿＿＿等。通常根据它们侵染细胞的不同，可以将病毒分为＿＿＿、＿＿＿、＿＿＿三类。9．请将下列病毒归类：T4噬菌体动物病毒艾滋病病毒植物病毒萝卜花叶病毒细菌病毒知能提升1.烟草花叶病毒的生存部位是（）。A．烟草根周围的土壤溶液B．烟草周围的空气C．腐烂的烟草叶D．烟草的活细胞2.下列不属于病毒特点的是（）。A．个体微小，用电子显微镜才能观察到B．没有细胞结构C．在寄主细胞里进行繁殖D．可以独立生活3.下列生物属于病毒的是（）。A．酵母菌B．根瘤菌C．噬菌体D．蘑菇4．病毒在寄主细胞内的生命活动主要表现在（）。A．取食、消化、吸收B．繁殖新个体C．生长发育D．游动和生长5．下列不是人类利用病毒为人类服务的实例是（）。A．给高烧病人注射青霉素B．把无脊椎动物病毒制成杀虫剂C．用噬菌体治疗烧伤病人的化脓性感染D．给健康人注射流行性乙型脑炎疫苗6.艾滋病、SARS病都是对人类威胁性很大的疾病，它们的共同点是（）。A．这两种病都是由病毒感染引起的B．艾滋病是由细菌引起的，它和SARS病的共同点是都属于呼吸系统疾病C．这两种病都是由细胞感染引起的D．这两种病都能破坏人体的免疫系统，使人死亡7．(2007·威海中考)2007年，禽流感趁着春寒再度肆虐亚洲，我国也出现了禽流感病例。下列关于禽流感病毒的叙述，错误的是（）。A.细胞微小，结构简单B．只能寄生在活的细胞里C.能使人、禽致病D．能够利用它来防治禽流感8．病毒只能＿＿＿在＿＿＿细胞里，靠自己＿＿＿中的遗传信息，利用＿＿＿内的物质，制造出新病毒。病毒属于生物，就是因为它具有＿＿＿的特性。9．如图为病毒结构模式图，请据图回答：(1)这是＿＿＿形的病毒。(2)病毒的结构包括［］＿＿＿和［］＿＿＿，没有＿＿＿结构。(3)病毒的繁殖方式是＿＿＿，病毒侵入活细胞后，在［］＿＿＿的指挥下，利用活细胞内的物质制造出新病毒。10．如图是烟草花叶病毒侵染烟草的实验示意图，据图回答：(1)由上图看出丙组的实验结果是烟草被＿＿＿，而且可以分离出＿＿＿。(2)乙组的实验结果是烟草没有＿＿＿。(3)设计甲组实验的目的是＿＿＿。(4)通过实验结果，你得出的结论是：RNA有＿＿＿作用，是＿＿＿物质。第二节细菌导学提纲一、细菌的形态结构1.形态：细菌个体微小，基本形态有＿＿＿状、＿＿＿状、＿＿＿状等。2.结构：细菌属于＿＿＿个体。细胞中都有＿＿＿、＿＿＿、＿＿＿等结构，没有成形的＿＿＿。有些细菌有＿＿＿、＿＿＿等特殊结构。二、细菌的生命活动1.营养方式：一般为异养，主要分为＿＿＿、＿＿＿两种情况。营腐生生活的如＿＿＿，营寄生生活的如＿＿＿。2.繁殖方式：＿＿＿繁殖。分裂时，首先进行＿＿＿的复制，然后细胞从中部＿＿＿，形成＿＿＿子细胞。当环境不利时，细菌还能形成＿＿＿，它是一个椭圆形的＿＿＿，非生殖结构，对＿＿＿、＿＿＿、＿＿＿等恶劣环境有很强的抵抗力，在环境＿＿＿时，能萌发出新个体。三、细菌与人类的关系1.有益方面：大多数细菌是有＿＿＿（填“益”或“害”）的，如放线菌能产生＿＿＿，利用这个特点，医学上将其制成抗生素药品，如＿＿＿、＿＿＿等，用于消炎灭菌。2.有害方面：痢疾杆菌使人患＿＿＿，肺炎双球菌使人患＿＿＿等。例题解析【例题】与植物叶肉细胞相比，细菌细胞缺少的结构是（）。①细胞壁②细胞膜③细胞质④成形的细胞核⑤叶绿体A．①②B．②③C．③④D．④⑤解析：本题需要运用对比和筛选的学习方法。首先要将细菌细胞与植物细胞进行对比，得出细菌细胞缺少的结构是成形的细胞核和叶绿体，然后对各选项的组合进行筛选。这时要注意审题，得出正确答案。答案：D课堂自测1.细菌的细胞和植物细胞相比没有()。A.细胞质B.成形的细胞核C.细胞膜D.细胞壁2.灭菌是指杀死一定环境中的()。A.所有微生物的细胞、芽孢和孢子B.杀死菌类的细胞C.杀死菌类的孢子D.杀死菌类的芽孢3.大量的细菌能使食物迅速腐烂。食品在冰箱中能保存一定时间不腐烂，主要原因是冰箱环境中()。A.细菌很少B.细菌繁殖很慢C.没有细菌D.细菌都冻死了4.下列对细菌芽孢的描述，正确的是()。A.芽孢是细菌细胞形成的休眠体B.细菌以形成芽孢的形式进行繁殖C.芽孢的含水量高，抗热性弱D.芽孢是由细菌细胞壁裹上厚壁而成的5.痢疾杆菌在人的肠道内，靠吸收人体内的营养物质来生活，这种方式是()。A.共生B.寄生C.自养D.竞争6.苏云金杆菌能够寄生在多种农业害虫体内而使之死亡，当代农业利用其杀虫特性的主要原因是()。A.苏云金杆菌的毒性大B.苏云金杆菌易繁殖C.苏云金杆菌能够迷惑害虫D.苏云金杆菌能够减少化学药物带来的污染7.对人类有害的细菌是()。A.根瘤菌B.肺炎双球菌C.乳酸菌D.醋酸杆菌8.下列关于细菌营养方式的描述正确的是()。A.腐生细菌能够将无机物合成为有机物B.根瘤菌能够利用阳光将无机物合成为有机物C.进行寄生生活的细菌，靠吸收活的动植物体或人体内的营养物质来生活D.进行自养生活的细菌，靠分解动植物遗体来生活9.下列对几种细菌的描述中，错误的是()。A.可以利用曲霉菌制造甜酒B.可以利用棒状杆菌制造味精C.可以利用乳酸菌制造酸醋D.根瘤菌有利于大豆的生长10.剩菜剩饭可以用保鲜膜包起来短时间储存，保鲜膜的作用是()。A.隔绝空气，避免空气中的细菌进入食物B.挡住灰尘C.隔绝空气，把食物中的细菌闷死D.释放出化学物质杀死细菌11.细菌一般不含叶绿素，不能自己制造＿＿＿，只能靠吸收现成的＿＿＿来维持生活，这样的营养方式叫＿＿＿。绿色植物含有叶绿素，能自己制造＿＿＿来维持生活，这样的营养方式叫＿＿＿。异养的细菌主要分为营＿＿＿生活和营＿＿＿生活两种情况。12.下图是有荚膜的细菌结构示意图，据图回答：(1)写出细菌细胞的各结构名称：［1］＿＿＿，［2］＿＿＿，［3］＿＿＿，［4］＿＿＿，［5］＿＿＿，［6］＿＿＿。(2)［1］的作用是＿＿＿＿＿＿。［6］的作用是＿＿＿＿＿＿。［3］的特征是＿＿＿＿＿＿。(3)与洋葱表皮细胞相比，该细胞没有的结构是＿＿＿。(4)所有的细菌都是＿＿＿个体，有的细菌相互连接成＿＿＿，但每个细菌都是＿＿＿的。知能提升1.酸脆可口的泡菜是利用下列哪种生物制作的？（）。A．链球菌B．根瘤菌C．醋酸菌D．乳酸菌2.下列哪组产品的生产与发酵技术无关？（）。A．酒精、香料B．青霉素、维生素C．蒙牛酸奶、金健酸奶D．双汇火腿肠、石门腊肉3.常用的食品保存方法有（）。①保持干燥②保持湿润③高温④低温⑤暴露在空气中⑥隔绝空气A．①③B．①④⑥C．②③⑥D．②④⑤4．下列关于芽孢的叙述，错误的是（）。A．芽孢是细菌用来繁殖的结构B．芽孢是细菌的休眠体C．芽孢可以度过不良环境时期D．芽孢可以萌发出一个细菌5．皮肤最适合用下列哪种方法消毒？（）。A．70％的酒精涂擦法B．1％的来苏水溶液浸泡法C．高压蒸汽灭菌法D．用细菌过滤器过滤法6．将下面的循环图填充完整，看看自然界中的物质循环是如何进行的。7．细菌的以下特点与它们的广泛分布有关。(1)细菌的个体＿＿＿，极易为各种媒介携带。(2)进行＿＿＿生殖，速度快，数量多。(3)能形成休眠体＿＿＿，对不良环境有较强的抵抗力，而且还能四处飘散，落在适宜的环境中，又能萌发成＿＿＿。8．在我们的生活中经常看到新鲜的肉不处理，放久了会腐烂，而且夏天鲜肉要比冬天腐烂得快些。为了深究鲜肉腐烂与哪些因素有关，某同学假设：鲜肉腐烂与它的含水量有关。为此，他设计如下实验来探究他的假设：取两块瘦肉(重量相同)，用烘干机将两块瘦肉中的水分烘干，分别置于甲、乙两个干燥而洁净的培养皿中，将两个培养皿置于同一个温暖的地方，只在乙培养皿中的瘦肉上滴加少量的蒸馏水。请据此作答：(1)你预期他的实验结果是＿＿＿培养皿中的瘦肉先腐烂。(2)设计甲培养皿的目的是什么?(3)鲜肉腐烂是因为＿＿＿分解了鲜肉中的有机物。(4)你认为鲜肉腐烂还与哪些因素有关?(5)他的实验结果能否验证他的假设?若不能，请设计你的实验方案。9.夏天，煮沸的肉汤很快就会腐败变质。原来，变质的肉汤里出现了无数的细菌。这些细菌是从哪里来的呢?为此，法国生物学家巴斯德进行了认真的研究。他把新鲜、清澈的肉汤分别装入甲、乙两个玻璃瓶里，然后把甲瓶的瓶颈烧软拉成鹅颈的形状，如下图所示。随后他将两个瓶里的肉汤煮沸。放置一段时间后，乙瓶内的肉汤变质了，而甲瓶内静置的肉汤尽管通过弯曲的瓶颈与外界相通，但过了4年仍然新鲜如初。当巴斯德轻轻摇动静置了4年的甲瓶后不久，甲瓶内的肉汤很快就腐败变质了。请根据以上材料回答：（1）你认为导致肉汤腐败变质的细菌来自哪里?＿＿＿＿＿＿。（2）巴斯德为什么要将瓶里的肉汤煮沸?其主要目的是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。（3）如果有人将新鲜的肉汤分成四份置于试管中，煮沸后作如下的处理：编号1234状态塞棉塞敞口塞棉塞敞口温度4℃4℃25℃25℃请你大胆作出预测，四支试管中最易变质的是＿＿＿号，说出你的理由：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。（4）根据以上的实验结果分析，你觉得保存新鲜牛奶的方法有哪些?＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。第三节真菌导学提纲一、真菌的形态结构1.真菌细胞的基本结构：都有＿＿＿、＿＿＿、＿＿＿和＿＿＿。2.酵母菌等少数真菌属于＿＿＿细胞生物。3.蘑菇、霉菌（通常分为＿＿＿菌和＿＿＿菌）等大多数真菌是＿＿＿细胞的＿＿＿体。二、真菌的生活1.营养方式：＿＿＿。2.繁殖方式：主要进行＿＿＿繁殖。三、真菌与人类的关系1.有害方面2.有益方面：平菇、香菇等可以食用，利用青霉菌可以生产＿＿＿，酿造业离不开＿＿＿和＿＿＿，利用＿＿＿可防治农业害虫等。例题解析【例1】下列关于真菌共同特征的叙述，正确的是（）。A．都有菌丝B．都是多细胞的C．细胞内不含有叶绿素D．都是腐生生活解析：本题需要学会先归纳总结出真菌的共同特征，然后对选项进行筛选的学习方法。真菌的共同特征是细胞内有成形的细胞核，没有叶绿素，营养方式是腐生或者寄生，由此可以排除B、D选项。菌丝是由多细胞组成的，但单细胞的真菌没有菌丝，因此再排除A选项。答案：C【例2】蘑菇的主要繁殖方式是（）。A.孢子生殖B.出芽生殖C.分裂生殖D.菌丝繁殖解析：本题考查了蘑菇的生殖方式。蘑菇的繁殖过程是：由蘑菇菌盖下面的菌褶表面产生许许多多的孢子，孢子散落下来，萌发形成菌丝，然后从菌丝上生出子实体。生物的生殖是产生新个体的过程，地下菌丝的延伸只是菌丝部分的生长，而不是产生新个体，所以解答时，不能望文生义，将答案错选为D。答案：A课堂自测1.真菌与绿色植物的根本区别是()。A.营养方式不同B.有无成形的细胞核C.呼吸方式不同D.是否摄取外界的物质2.下列关于酵母菌的说法，不正确的是()。A.是无色、卵形的单细胞个体B.在有氧、无氧条件下都能生活C.能够用来酿酒和生产面包D.只能通过产生孢子繁殖新个体3.酵母菌与细菌相同之处是都有()。A.单细胞B.细胞核C.液泡D.生殖方式4.青霉素是青霉菌分泌的一种抗生素，为20世纪医学上的重大发现，青霉属于()。A.细菌B.真菌C.放线菌D.衣原体5.酵母菌、霉菌和蘑菇的相同点是()。A.单细胞B.由菌丝构成C.有真正的细胞核D.用孢子繁殖后代6.细菌、真菌和病毒的共同点是()。A.没有细胞结构B.无成形的细胞核C.生活方式一般为异养D.生殖方式为分裂生殖7.下列四种生物中，哪一种生物的细胞结构与其他三种的细胞有明显的区别?()。A.酵母菌B.乳酸菌C.青霉菌D.蘑菇8.与发面有关的一组微生物是()。A.青霉和曲霉B.乳酸菌和酵母菌C.醋酸杆菌和乳酸菌D.螺旋菌和醋酸杆菌9.下图是酵母菌的结构图，酵母菌可以进行＿＿＿生殖。酵母菌是＿＿＿细胞个体，细胞内不含＿＿＿，进行＿＿＿生活。请写出图中标号的名称：［1］＿＿＿，［2］＿＿＿，［3］＿＿＿，［4］＿＿＿，［5］＿＿＿。10.据图回答问题：(1)图中1是＿＿＿，2是＿＿＿，3是＿＿＿。(2)蘑菇的地下部分4是＿＿＿，它的作用是＿＿＿＿＿＿。所以蘑菇的生活方式是＿＿＿。(3)图中5是从蘑菇的菌褶里散放出来的＿＿＿，它的作用是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。知能提升1.霉菌在下列哪种环境中最容易出现？（）。A．潮湿的沙土地B．潮湿的粮食C．干燥的衣物D．煮沸的牛肉汁2.下列关于酵母菌的说法，不正确的是（）。A．是无色、卵形的单细胞个体B．在有氧、无氧条件下都能生活C．能够用来酿酒和生产面包D．只能通过产生孢子繁殖新个体3.(2007·四川自贡中考)人们在日常生活中，经常与细菌、真菌接触，下列有关说法错误的是（）。A．细菌能够使食物腐败、伤口红肿化脓，因此，细菌都是有害的B．细菌细胞和真菌细胞的主要区别是细菌虽有DNA集中的区域，但没有成形的细胞核C．酿酒、做面包和蒸馒头等都离不开真菌中的酵母菌D．制作豆酱、腐乳、奶酪等食品离不开真菌中的霉菌4.(2006·山东中考)在一个装片盒里，有一张细菌和一张酵母菌的永久装片，但其标签都已脱落了，你可以依据什么把它们区分开来，重新贴上标签呢？（）。A．细胞质的有无B．细胞壁的有无C．遗传物质的有无D．细胞核是否成形5.在土壤中、水里、空气中乃至我们的身体上，都可以找到真菌和细菌；甚至在寒冷的极地，在很热的温泉，也能发现它们的踪迹。这说明细菌和真菌（）。A．都是生物圈中的生产者B．都是单细胞生物C．在生物圈中分布广泛D．都是多细胞生物6.（2006·湖南湘西自治州）某农户家的屋后阴沟边放有几段枯桐树，该农户没有给这几段桐树接种任何菌种，但几年后其中一段桐树上长出了几簇木耳。试问：(1)枯桐树上的木耳的“种子”是什么?(2)为木耳生长提供营养的主要是桐树中的什么成分?(3)木耳的这种营养方式叫什么?7．将下列相关内容连线。①肉汤腐败A．植物和细菌共生②人的足癣B．酵母菌发酵③青霉素C．真菌感染④自制甜酒D．细菌污染⑤豆科植物和根瘤菌E．真菌抗生第四节细菌、真菌在生物圈中的作用导学提纲一、促进生物圈中的碳循环生物圈中的碳能周而复始地进行循环，主要归功于生物圈中的一些营腐生生活的＿＿＿，它们可将动植物尸体、粪便中的＿＿＿分解成＿＿＿、水和＿＿＿等，归还到大自然中，被＿＿＿再利用来制造＿＿＿。二、促进生物圈中的氮循环1.固氮作用：微生物能把空气中植物不能＿＿＿吸收利用的＿＿＿固定下来，转变成可以被植物利用的＿＿＿。2.固氮微生物：具有＿＿＿作用的微生物，如＿＿＿。例题解析【例1】酿制甘甜的葡萄美酒，主要利用（）。A.甲烷细菌B.枯草杆菌C.霉菌D.酵母菌解析：本题考查细菌和真菌与食品的制作以及细菌和真菌的营养特点，酵母菌在无氧时能把葡萄糖分解成酒精和二氧化碳，人们利用酵母菌的这一营养特点用来酿造美酒。答案：D【例2】科学家利用转基因技术，使大肠杆菌产生大量的胰岛素，拯救了大批糖尿病患者，这主要是因为（）。A.大肠杆菌容易寻找B.大肠杆菌生产成本低C.大肠杆菌繁殖快D.大肠杆菌易受人控制解析：转基因技术是现代尖端科技手段，是把某种生物基因转入另一类生物体内，从而合成蛋白质。科学家把控制合成胰岛素的基因转入大肠杆菌内，在条件适宜时，大肠杆菌繁殖快，可在短时间内生产出大量的治疗糖尿病的药物——胰岛素。答案：C课堂自测1.倘若自然界的细菌、真菌等突然消失，则将会出现()。A.动植物大量繁殖B.人类会没有传染病C.植物没有病虫害D.动植物的遗体残骸堆积如山2.多数细菌和真菌在生态系统中的作用是()。A.生产者B.消费者C.分解者D.三种都不是3.下列与净化污水有关的细菌是()。A.痢疾杆菌B.甲烷菌C.链球菌D.金霉菌4.种植大豆、花生等豆科植物时，不需要施加氮肥的原因是()。A.植物根中有根瘤菌B.植物的根可以制造氮肥C.空气中有氮气D.土壤中有较多的氮肥5.娃哈哈酸奶的生产过程离不开()。A.酵母菌B.曲霉菌C.乳酸菌D.醋酸杆菌6.据图回答：从上图可以看出，腐生的细菌和真菌对自然界的＿＿＿有重要作用，它们可以把＿＿＿分解为＿＿＿，后者能被绿色植物吸收。植物还要吸收空气中的＿＿＿，利用太阳光能进行光合作用，制造＿＿＿，为动植物的生命活动提供＿＿＿和＿＿＿。7.春天，受潮的粮食和皮鞋常常长毛发霉，而干燥的粮食和皮鞋不易长霉，这说明霉菌的生长繁殖需要＿＿＿和＿＿＿。知能提升1.防止食品腐败所依据的主要原理是（）。A．杀死食品内的细菌B．抑制食品内真菌的生长和繁殖C．杀死食品内的真菌D．杀死食品内的细菌和真菌或抑制它们的生长和繁殖2．夏天鲜肉容易变馊的原因是（）。A.腐生细菌大量繁殖的结果B.霉菌大量繁殖的结果C.酵母菌发酵的结果D.病毒增殖的结果3．食品能在冰箱中保存一段时间不腐败，主要原因是冰箱中（）。A.很卫生，无细菌B.温度低，细菌极少C.温度低，细菌冻死了D.温度低，细菌繁殖慢4．下列保存食物的方法中，分别适宜保存蘑菇和袋装肉肠的是（）。①脱水法②巴斯德消毒法③真空包装法④腌制法⑤罐装法⑥冷冻法A．①③B．②⑤C．②④D．④⑥5．下列哪项不属于细菌和真菌的作用？（）。A．作为分解者参与自然界的物质循环B．都可以进行光合作用制造有机物，为其他生物提供食物C．有些种类可以和动植物共生D．有些种类能使动植物和人患病6．看图回答问题：(1)A生物是＿＿＿，B生物是＿＿＿，C生物是＿＿＿，D生物是＿＿＿，E生物是＿＿＿。(2)图中无成形细胞核的生物是＿＿＿，有成形细胞核的生物是＿＿＿，属于非细胞生物的是＿＿＿。(填代号)(3)B生物与C生物的主要区别是＿＿＿＿＿＿＿＿＿。(4)图中五种生物能进行寄生生活的是＿＿＿，能进行腐生生活的是＿＿＿。7.连一连。请将下列微生物及其产品相搭配。酵母菌酸奶乳酸菌甲烷甲烷菌酒精黄色短杆菌味精目录摘要……………31前言…………………………42工艺流程设计原则、范围和依据…………43车间布置设计………………74工艺流程、相关特性及其工艺路线的选择………………125主要构筑物的设计计算……………………22结论附录主要设备一览表…………………45致谢……………46主要参考文献…………………46摘要本设计为年产20,000tα-淀粉酶的工厂设计，其通过枯草杆菌液体深层发酵、沉淀法提取达到分离纯化出菌体中α-淀粉酶的目的。本设计分别对α-淀粉酶的性质、用途、工艺流程及生产原理都做了相关的阐述，并对有关的物料和热量也作了相应的衡算，以及对标准设备的选型和计算，还对工艺指标、安全问题和环境保护都做了详细的阐述。通过设计得出结论：年产2万吨α-淀粉酶发酵工厂，共有12个150m3发酵罐，发酵周期为84小时，总提取率为85%。关键词：α-淀粉酶；工厂设计；发酵；发酵罐PlantDesignofTwentythousandt/aα-AmylaseAbstractThisprojectisdesignedbyafactorywhichproduces20,000tα-Amylaseayear.Itachievestheaimoffiltrationandpurificationoftheα-Amylasebyusingthedeepfermentofhaybacillusandsettlingmethod.Thedesignnotonlyrespectivelyillustratethequality、using、technologicalprocessandproductionprinciplebutalsomakeamaterialsandheatbalance,thetypeselectionandcalculationofthestandardequipment,furthermore,illustratethetechnicindex,theproblemofsecurityandtheenvironmentalprotectiondetailedly.conclusionmadethroughthedesign:fermentationfactoryof20,000tα-Amylaseayear,itcontains12fermentorof150m3,Thefermentationtimeis84hours,Therecoveryofliquidenzymeis85%.Keywords:α-Amylase;Plantdesign;Ferment;Fermentor1前言淀粉酶是水解淀粉酶和糖原酶类的统称，广泛存在于动植物和微生物中。淀粉酶(amylase)一般作用于可溶性淀粉、直链淀粉、糖元等，根据作用方式可分为α-淀粉酶与β-淀粉酶。α-淀粉酶(α-amylase)又称为液化型淀粉酶，它作用于淀粉时，随机地从淀粉分子内部切开α-1，4糖苷键，使淀粉水解生成糊精和一些还原糖，所生成的产物均为α-型，故称为α-淀粉酶。α-淀粉酶广泛分布于动物（唾液、胰脏等）、植物（麦芽、山萮菜）及微生物。此酶既作用于直链淀粉，亦作用于支链淀粉，无差别地切断α-1，4链。因此，其特征是引起底物溶液粘度的急剧下降和碘反应的消失。最终产物在分解直链淀粉时以麦芽糖为主，此外，还有麦芽三糖及少量葡萄糖。另一方面在分解支链淀粉时，除麦芽糖、葡萄糖外，还生成分支部分具有α-1，6键的α-极限糊精。一般分解限度以葡萄糖为准是35-50％，但在细菌的淀粉酶中，亦有呈现高达70％分解限度的（最终游离出葡萄糖）。淀粉酶最早实现了工业生产并且迄今为止是用途最广、产量最大的一个酶制剂品种。特别是六十年代以来，由于酶法生产葡萄糖，以及用葡萄糖生产异构糖浆的大规模工业化，淀粉酶的需要量越来越大，几乎占整个酶制剂总产量的50%以上。在淀粉类食品的加工中a-淀粉酶得到了广泛的应用，现在国内外葡萄糖的生产绝大多数是采用淀粉酶水解的方法。酶法生产葡萄糖是以淀粉为原料，先经a-淀粉酶液化成糊精，再利用糖化酶生成葡萄糖。淀粉酶也在生活中广泛应用，用于餐厅洗碗机的洗涤剂，去除难溶的淀粉残迹等。此外还广泛应用于纺织品的褪浆，其中细菌淀粉酶能忍受100～110℃的高温操作条件。由于α-淀粉酶应用广泛，产量日益增加，本设计主要是进行年产20,000tα-淀粉酶的工厂设计。本设计分别对α-淀粉酶的性质、应用、工艺流程及生产原理都做了相关的阐述，并对有关的物料和热量也作了相应的衡算，以及对标准设备的选型和计算，还对工艺指标、安全问题、环境保护及经济效益都做了详细的阐述。本设计以理论设计为依据，以实际生产为参考，在设计过程中综合了相关领域人员的意见，筛选出最佳设计方案，力求接近实际，切合实际。由于本次课程设计的复杂性，加上本人水平所限，不当之处，诚请导师批评指正。2工艺流程设计原则、范围和依据2.1概述工艺流程设计和车间布置设计是工艺设计的两个主要内容，是决定工厂的工艺计算、车间组成、生产设备及其布置的关键步骤。生产工艺流程设计的主要任务包括两个方面：其一是确定由原料到成品的各个生产过程及顺序，即说明生产过程中物料和能量发生的变化及流向，应用了哪些生物反应或化工过程及设备。其二是绘制工艺流程图。在发酵生产过程中，原料往往不是直接变成产品，而是通过一系列的半成品或中间产品再变成成品，同时还有副产品和废液、废渣等生成，“三废”必须严格治理。因为工艺流程设计最关键的是设计，与其他专业设计息息相关，所以需要由浅入深，分阶段进行。同时必须经过反复推敲，精心安排和计算，不断修改和完善，才能完成设计任务。生产工艺流程的设计往往经历三个阶段，即：生产工艺流程示意图→生产工艺流程草图→生产工艺流程图。具体地说，生产方法和生产规模确定后就可以开展设计生产工艺流程示意图。工艺流程示意图作出后，就可以进行物料衡算和能量衡算以及部分设备计算和选型。待设备设计全部完成后，再修改、充实工艺流程草图，根据流程草图和设备设计进行车间布置设计。根据车间布置图再来修改工艺流程草图，最后得出生产工艺流程图。当然上面介绍的示意图→草图→流程图的设计程序并非一成不变，还需要根据设计项目的难度、技术的成熟程度、设计人员水平及实践经验等多方面因素决定[5]。2.2工艺流程的设计原则进行工艺流程设计，必须考虑以下几项原则：⑴保证产品质量符合国家标准，外销产品还必须满足销售地区的质量需求。⑵尽量采用成熟的、先进的技术和设备。努力提高原料利用率，提高劳动生产率，降低水、电、汽及其他能量消耗，降低生产成本，使工厂建成后能迅速投产，在短期内达到设计生产能力和产品质量要求，并做到生产稳定、安全、可靠。⑶尽量减少三废的排放量，有完善的三废治理措施，以减少或消除对环境的污染，并做好三废的回收和综合利用。⑷确保安全生产，以保证人身和设备的安全。⑸生产过程尽量采用机械化和自动化，实现稳产和高产。2.3工艺流程的设计范围2万t/aα-淀粉酶发酵车间。2.4工艺流程的设计依据⑴设计任务书（可行性研究报告）；⑵项目工程师或项目总负责人下达的设计工作提纲和总工程师作出的技术决定；⑶若引进新原料品种，新技术和新设备时，必须在技术上有切实把握并且依据了正式的试验研究报告和设计鉴定书，经设计院领导核准后方可作为设计依据[6]。3车间布置设计3.1车间布置设计的目的和重要性车间布置设计的目的是对厂房的配置和设备的排列作出合理的安排，并决定车间、工段的长度、宽度、高度和建筑构型式，以及各车间之间与工段之间的相互联系。车间布置设计是工艺设计中的重要组成部分，它关系着整个车间的命运。即使有了先进的生产工艺流程及正确的设备选型和设计，而没有合理的车间布置相配合，生产也难以正常、顺利地进行，将会影响整个生产管理。诸如：对设备的操作和维修带来的困难；造成人流、货流的紊乱；使车间动力介质造成不正当的损失；增加输送物料的能耗；增加建筑和安装费用；对于发酵工厂，还容易引起成品、半成品的污染损失等。它的牵涉面大，影响到整个车间甚至于几个车间。因此，车间布置设计是一项涉及面广，复杂而细致、重要的设计内容。它不仅要求工艺设计人员要了解生产操作、设备维修和具有一定的安装知识，而且要具备一定的土建、电力、自控仪表、安全、卫生等其他专业的基本知识。在布置时要做到深思熟虑、仔细推敲，提出不同方案进行比较，以取得一个最佳方案。车间布置设计是以工艺为主导，并在其他专业，如总图、土建、设备、安装、电力、暖风、外管等密切配合下完成的。因此在进行车间布置设计时，要集中各个方面的意见，最后由工艺人员汇总完成[7]。3.2车间布置设计的依据车间布置设计必须在充分调查的基础上，掌握必要的资料作为设计的依据或供参考。这些资料包括：（1）生产工艺流程图。（2）物料衡算数据及物料性质，包括原料、半成品、成品、副产品的数量及性质；三废的数量及处理方法。（3）设备资料，包括设备外形尺寸、重量、支撑形式、保温情况及其操作条件，设备一览表等。（4）公用系统耗用量，供排水、供电、供热、冷冻、压缩空气、外管资料等。（5）土建资料和劳动安全、防火、防爆资料。（6）车间组织及定员资料。（7）厂区总平面布置，包括本车间与其他生产车间、辅助车间、生活设施的相互联系，厂内人流物流的情况与数量。（8）有关布置方面的一些规范资料。3.3发酵工厂主要车间组成根据α-淀粉酶生产的工艺要求，结合实际生产情况，需要以下建筑或构建物。（1）发酵车间发酵车间是枯草杆菌的发酵场地和α-淀粉酶的生产区。原料经杀毒灭菌等初步加工以后，配制成培养基，为优良菌种提供营养和能量，菌种经种子罐，发酵罐，产出α-淀粉酶，过滤，沉淀，干燥，最终得成品。发酵产酶是生产最重要的环节，占地面积13255.2m2。（2）提炼车间

紧邻发酵车间，对α-淀粉酶进行精加工、提纯。占地面积5342.4m2。（3）原料仓库建于发酵车间内，储存各种原、辅材料，并提供必要的储存条件。收购的原料如不能及时进行加工生产，就放置于此，且可保证生产持续进行，面积1221.4m2。根据实际生产情况和原料销售市场的情况，决定原、辅材料购进量的多寡，这样可以随材料市场价格和生产需要，随时调整储量，节约了原料费用和运输成本，节省开支。（4）种子扩大培养区位于发酵车间内，便于管道输送。为枯草杆菌的大量繁殖提供条件，有利于下一步发酵的良好进行，面积1309.0m2。（5）动力设施围绕生产车间，包括锅炉房、空压站、蓄水池、动力室、变配电室等，为生产车间的发酵生产提供蒸汽、压力、水、电力等，通过管路，线路等直通车间，总占地面积3662m2。包装车间

紧邻提炼车间，设有包装材料库、成品仓库、检验室等，包装完毕后直接入库。面积约3915.3m2。

（7）化验室

位于生产办公区内的第二、三层，用于进行原料和产品的质量检验，总面积709.3m2（8）更衣室、卫生间

位于进入各个车间的必经之地，分左右男女更衣室，不同工段的工人可以分别从不同更衣室进入不同的车间，避免交叉污染，更衣室、卫生间总面积依各车间实际情况而定。

（9）机修车间紧邻生产区，用于对现有的生产设备维修及定期维护，占地面积1047.9m2。（10）污水站

建于厂区西北角，用于对工业污水及生活污水的集中净化处理，占地面积1067.5m2。3.4车间布置设计的原则一个优良的车间布置设计应该是，技术先进、经济合理、节省投资、操作维修方便、设备排列简洁、紧凑、整齐、美观。要达到这样的要求，在进行具体的车间布置设计时，必须从工艺、操作、安全、维修、施工、经济、美观及扩建上考虑。为使车间布置设计能符合上述提出的基本要求，设计时应遵循以下原则：a.车间布置应符合生产工艺的要求车间设备布置必须按流程的流向顺序依次进行设备的排列，以保持物料顺畅地向前输送，按顺序进行加工处理，保证水平方向和垂直方向的连续性。不使物料和产品有交叉和往复的运动。尽可能利用工艺位差，对于有压差的设备，应充分利用高位差布置，以节省动力设备及费用。一般来说，凡计量设备、高位槽等布置在最高层，主要设备如啤酒厂糖化锅、煮沸锅，布置在中层，贮槽、发酵罐等布置在底层。这样既可利用位差进出物料，又可减少楼面的荷重，降低造价。b.车间布置应符合生产操作的要求（1）每一个设备都要考虑一定地位，包括设备本身所占地位，设备附属装置所占地位，操作地位，设备检修拆卸地位以及设备与设备、设备与建筑物间的安全距离等。（2）设备布置应考虑为操作工人能管理多台设备或多种设备创造条件。凡属相同的几套设备或同类型的设备或操作性质相似的有关设备，应尽可能集中布置，使之彼此靠近，以便统一管理，集中操作，方便维修及部件的互换。（3）设备布置不宜过挤或过松，应尽量对称紧凑，排列整齐，充分利用空间。设备间距离充分考虑工厂操作的要求和交通的便利。车间内要留有堆放原料、成品及排出物和包装材料的空地（能堆放一批或一天的量）以及必要的运输通道。具有运动机械的设备，还要考虑设备安全防护装置的地位。（4）要考虑相同设备或相似设备互换使用的可能性和方便性。这样可充分发挥设备的潜在力量。（5）设备的自动测量仪表要集中控制，阀们控制尽量集中，便于工人操作。c.车间布置应符合设备安装、检修的要求（1）根据设备大小及结构，考虑设备安装、检修及拆卸所需要的空间和面积。（2）满足设备能顺利进出车间的要求。经常搬动的设备应在设备附近设置大门或安装孔，大门宽度比最大设备宽0.5m，当设备运入厂房后，很少再需整体搬出时，则可设置安装洞，即在外墙留顶留洞口，待设备运入后，再行砌封。（3）通过楼层的设备，楼面上要设置吊装孔。吊装孔可设计为有盖板或无盖板两种。如无盖板，在孔周围应设可拆的栏杆。一般比较固定的设备，也可在楼层外墙上设置安装洞，设备可在室外吊上，由安装洞口运入。另外，发酵工厂设备通过楼层安装者为数较多。例如酒精厂蒸馏塔，味精厂、柠檬酸厂、酶制剂厂、酒精厂的发酵罐，酒精厂糖化设备，酒母设备等，都是一半在楼下，一半在楼上。凡属此种类型设备安装时，也可直接从设备本身在楼层上的安装孔中吊上，这样安装是比较方便的。（4）必须考虑设备的检修和拆卸以及运送物料所需要的起重运输设备。起重运输设备的形式可根据使用要求决定。如果不涉及永久起重运输装置时，也应该考虑有安装临时起重运输设备的场地及预埋吊钩，以便悬挂起重葫芦。当厂房内设有永久性起重运输设备时，要考虑物料的起吊和运输设备本身的高度，设备的起吊运输高度，应大于运输途中最高设备的高度。d.车间布置应符合厂房建筑的要求（1）凡是笨重设备或运转时会产生很大振动的设备，如压缩机、粉碎机、大型通风机、离心机等，应该尽可能布置在厂房的底层，以减少厂房楼面的荷载和振动。（2）有剧烈振动的设备，其操作台和基础不得与建筑物的柱、墙连在一起，以免影响到建筑物的安全。（3）设备布置时，要避开建筑的柱子及主梁。如设备吊装在柱子或梁上，其荷重及吊装方式需事先告知土建专业人员，并与其协商。（4）厂房内所有操作台须统一考虑，避免平台支柱零乱重复，影响车间美观、生产操作及检修。（5）设备不应该布置在建筑物的沉降缝或伸缩缝处。（6）在厂房的大门或楼梯旁布置设备时，要求不影响开门和行人出入。（7）在不严重影响工艺流程顺序的原则下，将较高设备尽量集中布置，这样可以简化厂房体形，节约厂房体积，另外还可利用建筑上的有利条件，如利用天窗的空间安装较高设备。e．车间布置应符合节约建筑投资的要求（1）凡是可以露天或半露布置的设备，例如发酵厂、啤酒厂的发酵罐，无菌空气设备，贮槽等。可根据使用和操作的特点，与设备设计配合采取露天或半露天布置，减少建筑面积，节约厂房建筑费。（2）厂房非高层化是近代工厂的设计特点。啤酒厂现代糖化楼设计采用低层建筑，具有设计容易，施工和安装设备简单，建筑费用较低，动力消耗少，操作维修方便等优点。除非在场地特别紧张的地方，不得已才用高层建筑。一般以采用低层建筑为好。（3）工艺管道应集中布置，要尽可能地缩短设备间管线，供汽、供无菌空气、供电的设备位置应尽量靠近负荷中心，使管线最短，热损量少，减少管线投资和节约能耗。（4）尽量采用一般的土建结构，非必要时，尽可能少用或不用特殊的土建结构。（5）设备的操作面尽可能与通道安排在同一侧。f．车间布置应符合安全、卫生和防腐蚀的要求（1）发酵工厂车间卫生是正常生产的首要环节。因此，在车间布置设计时，必须考虑到车间卫生条件，特别是种子培养，发酵车间要建在上风区，远离污染源。车间内通风、排废水、废气要安排布置，防止杂菌污染和交叉污染。（2）要为工人操作创造良好的安全卫生条件。设备布置时尽可能做到工人背光操作，高大设备避免靠窗布置，以免影响采光。对运转时噪声大或粉尘多、有毒气、腐蚀气体的设备，应考虑采取隔断（离）、加强通风除尘等措施，以保证操作人员健康。（3）易燃易爆车间要考虑方便工人疏散和防火灭火措施。（4）凡产生腐蚀性介质的设备，其基础、设备周围地面、墙、柱都要采取防护措施。g.车间布置应符合生产发展的要求根据生产发展的需要与可能，考虑留有增加产量、增添设备的余地，在设计中应尽可能采用使原有建筑物变动量少，不妨碍生产正常进行，且施工的工作量少的方案。3.5车间布置设计的内容车间布置设计的内容一般为：a.厂房的整体布置和轮廓设计（1）厂房边墙的轮廓、车间建筑的轮廓、跨度、柱距、楼层层高。（2）门、窗、楼梯位置。（3）吊装孔、预留孔、地坑等位置尺寸。（4）标高。b.设备的排列和布置（1）设备外形的几何轮廓。（2）设备的定位尺寸，设备离墙纵横间距，定出设备中心位置。一般定位标准是以建筑物中心作为定位基准线的。（3）操作台位置及标高。c.车间附属工程设计车间附属工程设计是指分布在车间总体建筑内的非生产性或非直接工艺生产性用房。包括：（1）辅助生产房间的配置。如变配电室、空压站、锅炉房、机修车间等。（2）工艺辅助房间的配置。如检验室、化验室等。（3）生活用房配置。如设在车间内的办公室、会议室、更衣室、卫生间（厕所、浴室）等。d.车间布置设计说明说明车间设备布置的特点和优点。e.车间布置设计的图纸（1）发酵车间平面布置图（2）带控制点的工艺流程图3.6车间布置设计的步骤和方法车间布置设计一般先从平面布置着手。车间布置图的设计可分为两个阶段进行：布置草图和布置图。在布置之前，工艺设计人员需对工艺流程，所有设备的尺寸，结构及其要求，厂房内各个组成和其他有关资料透彻了解，并要有清晰的立体概念。同时，必须对建筑知识有一定程度的熟悉，要多与建筑设计人员和其他非工艺设计人员取得密切联系，完善布置设计的构思，然后再开始布置草图设计。1.车间布置草图（1）工艺人员根据生产流程，生产性质，各专业的要求，车间在总平面图上的位置，初步划分生产、辅助生产和生活设施的分隔及位置，初步选定厂房柱距、跨度及车间面积。（2）用坐标纸按厂房建筑设计的要求，绘制厂房建筑平面轮廓草图。注意做到厂房建筑尺寸既经济又实惠。（3）把所有车间设备按图纸比例用硬纸（或方格纸、塑料片）剪成设备外形轮廓的俯视图模型，然后将其放在画有建筑平面轮廓草图的坐标纸上，按工艺流程顺序和布置原则，进行合理的安排和调整。要特别注意先布置和布置好流程中的主体设备，再逐一计算每个设备必须的辅助场地和空间，以及其他设备所需的场地和空间。并要用立体概念试排几个可行方案。然后征求协同配套专业的意见，从各方面比较优缺点，经集思广益后，确定一个较理想的方案。根据讨论意见作必要的调整、修改后，提交建筑人员设计建筑图。对于技改项目、简单工程和实践经验丰富的设计人员，也可不用坐标纸和设备纸样，而直接将厂房平面初估尺寸按一定比例绘于草图上，然后将所有设备按同样比例，根据设备布置的原则和注意点绘在图纸上。并至少要考虑二、三个布置方案供分析讨论优选。2.车间布置图工艺设计人员在取得建筑设计图后，即可在布置草图的基础上绘制正式的车间平面布置图。正式的车间布置图，按照设计阶段的不同，可分为初步设计阶段的车间布置图和施工图阶段的车间布置图。它们在表达的内容及深度上有所不同。从工作程序上讲，一般为：车间布置草图→车间布置图（初步设计阶段）→车间布置图（施工图阶段）[8]。4工艺流程、相关特性及其工艺路线的选择4.1菌种有实用价值的α-淀粉酶生产菌列于下表4.1。芽孢杆菌所产α-淀粉酶分为液化型与糖化型二种。目前只有液化型酶有用，由于活性高，发酵周期短，酶的耐热性高，尤其是枯草杆菌为大多数工厂所采用。地衣芽孢杆菌的酶耐热性比枯草杆菌高，但产量较低。芽孢杆菌易于退化和遭受噬菌体感染而降低产酶能力。表4.1有实用价值的α-淀粉酶生产菌菌种枯草杆菌（B.subtilis）地衣形芽孢杆菌（B.licheniformis）嗜热脂肪芽孢杆菌（B.stearothermophilus）淀粉液化芽孢杆菌（B.amyloliquefaciens）凝聚芽孢杆菌（B.coagulans）马铃薯杆菌（B.mesentericus）淀粉糖化芽孢杆菌（B.amylosaccharogenicus）嗜碱芽孢杆菌（B.Alkalophilicspp.）B.caldlyticusB.ohbensis米曲霉（A.oryzae）黑曲霉（A.niger）金黄曲霉（A.aureus）链霉菌（Streptomycesgriseus,St.diastiticus）丙酮丁醇梭状芽孢杆菌（Clostridiumacetobutylicum）拟内孢霉（Endomycopsisfibuliger）由于不断的选育改良，现在工业生产上用的菌种产生α-淀粉酶的能力已是原始菌株的数倍乃至数十倍，例如淀粉液化芽孢杆菌ATCC23844的α-淀粉酶活性，每毫升已达456，000单位。地衣芽孢杆菌ATCC9789，用γ射线，NTG，紫外线单独或交叉处理7次后，其耐热性α-淀粉酶活性增加25倍，结合培养条件的改进而用于工业生产。紫外线处理肉桂色曲霉，耐酸性α-淀粉酶活性提高了6倍。我国生产菌株枯草杆菌BF7658-209，是由野生型菌株，经物理和化学方法交叉处理得到的变异株，其产酶活性比母株高5.0%。此外用X射线也曾得到高产突变株。连续使用同一诱变剂时，由于发生平顶效应（plateaueffect），诱变效果会随着处理次数而降低。此时必须更换诱变手段。在使用紫外线、γ射线、快中子等为诱变剂处理米曲霉时，高剂量不一定有利于高产变株的生成。近年来，利用转化法改良菌株，在枯草杆菌α-淀粉酶的生产菌上已取得可喜进展，例如将α-淀粉酶活性高而耐热性差的枯草杆菌纳豆株（B.subtilisNatto）的DNA转入耐热性强而酶活性低的枯草杆菌Marburg株中，结果引起了后者遗传性状的改变，其α-淀粉酶活性提高了14倍，蛋白酶活性提高了5倍，这个杂交种所产酶也具有亲株性能。但由于酶活性还不及生产菌株而尚未实用。又将生产菌的DNA转入枯草杆菌Marburg株，得到酶活性较高的转化株SP-38，又将SP-38DNA转入Marburg使酶活性有了进一步提高。Kazumasa报道枯草杆菌6160经NTG诱变，得到抗D-丝氨酸高产突变株C100和抗苄青霉素突变株A2，它们的α-淀粉酶产量分别是母株的5倍与6倍，将这些菌株的DNA转化到含有各种调节基因的同一菌株所衍生的受体菌株中，在各种基因的协同作用下，就可得到高产转化体，其中由C108DNA转入TM23得到的转化体630T2，再用NTG处理，得到超产株T2N26，其α-淀粉酶产量是母株的1500-2000倍。不同生态环境下分离的微生物，它的α-淀粉酶性质与其生长环境相适应，从温泉分离的一株耐热解淀粉假单孢杆菌（Pseud.thermoamylolyticus），它的α-淀粉酶最适作用温度65-80℃。在55℃培养的嗜热脂肪芽孢杆菌和凝结芽孢杆菌，所产的α-淀粉酶在90℃下几乎不失活。分别在35℃与55℃下培养凝结芽孢杆菌，所产α-淀粉酶的热稳定性不同，在90℃处理一小时，35℃培养的失活92%而55℃培养者失活只6%。但是在55℃与43℃下培养嗜热脂肪芽孢杆菌，其α-淀粉酶的各种理化性质几乎无明显区别。此外，地衣芽孢杆菌虽在30℃培养，它的α-淀粉酶最适温度80-85℃，耐热性很强。耐盐性的α-淀粉酶生产菌嗜盐微球菌（Micrococcushalophilus）需在加有6-18%NaCl或1-3M食盐的培养基中培养。在低温（25℃）、低pH下培养黑曲霉，可以生产耐酸性α-淀粉酶。而嗜碱性假单孢杆菌，Pseud.alcalophilaAJ3300与枯草杆菌No.135在其培养基中需添加1%Na2CO3（pH10），所产α-淀粉酶最适pH为10[9]。4.2生产概要霉菌的α-淀粉酶大多采用固体曲法生产；细菌α-淀粉酶则以液体深层发酵为主。固体培养法以麸皮为主要原料，酌量添加米糠或豆饼的碱水浸出液，以补充氮源。在相对湿度90%以上，芽孢杆菌用37℃，曲霉用32-35℃培养36-48小时后，立即在40℃下烘干或风干，即成工业生产用的粗酶。液体培养常以麸皮、玉米粉、豆饼粉、米糠、玉米浆等为原料，并适当补充硫酸铵，氯化铵、磷酸铵等无机氮源，此外还需添加少量镁盐、磷酸盐、钙盐等。固形物浓度一般为5-6%，高者达15%。为了降低培养液粘度，淀粉原料可用α-淀粉酶液化，氮源可用豆饼碱水浸出液代替。以霉菌为生产菌时，宜采用微酸性，而细菌宜在中性至微碱性培养，培养温度霉菌32℃，细菌37℃，通气搅拌培养时间24-48小时。当酶活达到高峰时结束发酵，离心或以硅藻土作助滤剂去菌体及不溶物。在Ca2+存在下低温真空浓缩后，加入防腐剂（松油、麝香草酚、苯甲酸钠等）、稳定剂（5-15%食盐和钙盐、锌盐或山梨醇等）以及缓冲剂后就成为成品。为了提高它的耐热性，也可在成品中添加少量硼酸盐。这种液体的细菌α-淀粉酶呈暗褐色、带有臭味，在室温下可放置数月而不失活。为了制备高活性的α-淀粉酶，并使贮运方便，可用硫酸铵盐析或溶剂沉淀制成粉状酶制剂。在有Ca2+存在下将浓缩发酵液调节pH到6左右，加入40%左右硫酸铵静置沉淀，倾去大部上清夜后，加入硅藻土为助滤剂，收集沉淀于40℃以下风干，为了加速干燥、减少失活，酶泥中可拌入大量硫酸钠，磨粉后加入淀粉、乳糖、CaCl2等作稳定填充剂后即成为成品。麸曲可以用水抽提后进行盐析。为了减少色素的溶出，麸曲必须先行风干。抽提液中如色素较多，可用CaCl2和Na2HPO4形成不溶性沉淀而吸附除去。溶剂（酒精、丙酮等）沉淀时，为减少酶的变性，宜在低温下（15℃左右）操作，在有CaCl2、乳糖、糊精等存在下，加入冷却的溶剂至最终浓度70%，收集沉淀用无水酒精脱