生物淀粉酶-生物設備-年產1000t淀粉酶工藝設

生物淀粉酶生物設備年產1000t淀粉酶工藝設（常用版）(可以直接使用，可編輯完整版資料，歡迎下載）

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α-淀粉酶的生產工藝流程設計

2.1生產方案的選擇

在酶制劑發(fā)展的早期，都是從動植物原料中提取酶，但是由于它們的生長周期長，又受地理、氣候和季節(jié)等因素的影響，來源受到限制，所以不適于大規(guī)模的工業(yè)生產。而微生物具有種類多、繁殖快、容易培養(yǎng)、代謝能力強等特點，因此目前一般都是以微生物作為生產酶的酶源。

微生物發(fā)酵法產酶的方式主要包括固體發(fā)酵法和液體發(fā)酵法。固體厚層通氣發(fā)酵法與液體深層通氣發(fā)酵法相比各有其利弊。固體發(fā)酵法易受雜菌污染，因此所產酶的純度較差，固態(tài)原料利用率較低，又因固體發(fā)酵的條件控制不易均勻，所產酶的質量難以穩(wěn)定，生產勞動強度大，占用場地也多。不過固體發(fā)酵具有設備簡單、投資少、鋼材用量少等優(yōu)點[17]。液體深層通氣發(fā)酵法需要一定的設備和技術條件，動力消耗也較大，但該法的液態(tài)培養(yǎng)基的流動性大，對工藝條件如溫度、溶氧、pH和營養(yǎng)成分等控制較容易，有利于自動控制，同時在密閉的發(fā)酵罐內進行純種發(fā)酵，因而產酶純度高，質量也較穩(wěn)定，此外該方法還具有機械化程度高、勞動強度小、設備利用率高等優(yōu)點[1]。所以基于多方面的考慮，本工藝采用液體深層通氣發(fā)酵法。

2.2生產工藝流程的設計

孢子斜面

硫酸銨廢液硫酸銨

填充料

2.3工藝流程簡述

2.3.1生產菌種

國內外生產α-淀粉酶所采用的菌種主要有細菌和霉菌兩大類，典型的有芽孢桿菌和米曲霉。芽孢桿菌主要用于液體深層通風培養(yǎng)法大規(guī)模地生產α-淀粉酶，我國常采用枯草桿菌BF-7658生產α-淀粉酶，細菌呈短桿狀，革蘭氏陽性菌，兩端鈍圓，單獨或成鏈狀，在肉汁表面可生成菌膜，用馬鈴薯瓊脂或淀粉瓊脂試管斜面培養(yǎng)基，在37℃的恒溫箱中培養(yǎng)24～28h，此時，培養(yǎng)基上菌落呈乳白色，表面光滑濕潤，略有光澤，無皺紋，有黏稠性，用碘液試之細菌周圍呈透明圓。菌種置于4℃的冰箱中保存使用，每兩個月移種一次。

2.3.2培養(yǎng)基

淀粉蛋白胨培養(yǎng)基：可溶性淀粉2%，蛋白胨1%，NaCl0.5%，瓊脂2%，pH6.7～7.0。

馬鈴薯瓊脂培養(yǎng)：200g去皮馬鈴薯，加水煮沸1h，過濾定量到1000mL，加MgSO45mg、瓊脂20g，pH6.7～7.0。

種子培養(yǎng)基和發(fā)酵培養(yǎng)基：見表2-1[3]。

表2-1種子和發(fā)酵培養(yǎng)基配方單位：%

發(fā)酵罐

培養(yǎng)基成份豆餅粉玉米粉Na2HPO4(NH4)2SO4CaCl2NH4Cl豆油α-淀粉酶pH

種子罐

基料

430.80.40.150.15自然

7.25.60.80.40.130.13

10～15萬單位

自然

補料5.222.40.80.40.40.06100萬單位自然

總量6.79.30.80.40.20.118100萬單位

2.3.3無菌空氣制備

好氧微生物的生長繁殖和產酶是需要氧氣的。液體深層通風發(fā)酵過程中微生物生長所需要的氧氣是由通入的無菌空氣溶入液體的溶氧所提供的。一般地，發(fā)酵生產對空氣無菌度的要求是10-3/罐，即1000罐發(fā)酵所用的無菌空氣中只允許通過一個雜菌為準[14]。

發(fā)酵過程空氣過濾除菌一般采用二級過濾器過濾，從各個空氣壓縮機排出的空氣經降溫除濕后先經一個總過濾器進行預過濾，然后進入發(fā)酵車間，通入各個種子罐和發(fā)酵罐前還要進行第二級即分過濾器過濾。

本工藝選擇最常用、較保險的兩級冷卻、分離、加熱除菌的無菌空氣制備流程。從空氣壓縮機出來的空氣一般壓力在1.96×105Pa以上，溫度在120～150℃，先冷卻到適當?shù)臏囟瘸ビ秃退?，然后再加熱。通常第一級冷卻到30～35℃，第二級冷卻到20～25℃。除水后，空氣的相對濕度仍是飽和的，可用加熱的辦法把空氣的相對濕度降到50%～60%，一般加熱到30～35℃，以保證過濾器的正常運行，同時不增加發(fā)酵罐的熱負荷[4]。

2.3.4菌種培養(yǎng)

擴大培養(yǎng)：將試管斜面的菌種接到馬鈴薯三角瓶斜面培養(yǎng)基上，在37℃恒溫箱中培養(yǎng)72h左右，然后置4℃冰箱中貯存待用。接種時加入350mL的無菌水，制成孢子懸浮液，接入種子罐中。

種子培養(yǎng)：種子培養(yǎng)基在120℃蒸汽的條件下滅菌30min，接入種子后，在37℃、攪拌速度300r/min、通氣量1:1.3的條件下培養(yǎng)14h左右。此時鏡檢細菌密集，菌體粗壯整齊。當pH達到6.3～6.8，酶活為5～10U/mL時，結束培養(yǎng)，作為種子待用。在種子培養(yǎng)過程中，調節(jié)硫酸銨的用量對種子活力有著較重要的影響，國為NH4+對酶有抑制和激活作用。

2.3.5發(fā)酵罐發(fā)酵

發(fā)酵培養(yǎng)基在120℃蒸汽的條件下滅菌50min。接入種子后，在37℃、罐壓0.05～0.08MPa、攪拌速度200r/min、通氣量0～12h為1:0.5，12h后為1:(1.0～1.3)條件下培養(yǎng)40～48h，此時鏡檢菌體80%形成空泡，酶活幾乎不再上升，結束發(fā)酵。在發(fā)酵開始12h后開始補料，每小時都需要補加一次料，分30次左右在發(fā)酵結束前6～8h補完。這樣可避免原料中淀粉降解生成的糖過量堆積而引起分解代謝阻遏，有利于酶的透導，有利于pH控制，延長產酶期，提高產量。也有從發(fā)酵前期就開始補料的。

吉林工程技術師范學院

食品工程學院

課程設計

課程名稱：生物工程設備與分離技術

學生姓名：尤吉吉

班級：生物工程1241

學號：27

1TPM發(fā)酵液中提取純化工藝設計

學生姓名：王杏

學號：29指導教師：張雁南，孫洪雁，劉曉秋

專業(yè)名稱：生物工程

完成時間：2021年11月

第三章生物圈中的微生物第一節(jié)病毒導學提綱一、病毒的形態(tài)結構1．病毒的形體極其＿＿＿，主要有＿＿＿形、＿＿＿形、＿＿＿形等。2．病毒沒有＿＿＿結構，一般由＿＿＿外殼和內部的＿＿＿組成。二、病毒的生命活動1．病毒必須＿＿＿在其他生物的＿＿＿內才能生活和繁殖。2．病毒的繁殖方式是＿＿＿復制。3．通常根據病毒侵染細胞的不同，可以分為三類，即＿＿＿病毒，如＿＿＿病毒；＿＿＿病毒，如＿＿＿；＿＿＿病毒，也叫＿＿＿，如＿＿＿。三、病毒與人類的關系1．有害方面：病毒侵入生物體后，往往會導致＿＿＿的發(fā)生，給人體、畜牧業(yè)、農業(yè)生產等帶來極大危害。2．有利方面：利用病毒特性制成的許多＿＿＿，可以有效地預防＿＿＿性疾病。例如，目前人類已完全征服了＿＿＿病毒。例題解析【例題】下列有關病毒的說法，錯誤的是（）。A．病毒不能獨立生活B．病毒營寄生生活C．病毒具有細胞壁D．病毒用電子顯微鏡才能觀察到解析：病毒必須寄生在其他生物的細胞里，病毒一旦離開寄生細胞，就不會有任何生命活動。所以A、B兩項說法均正確。我們知道病毒比細菌小得多，有的病毒3萬個拼起來才有一個桿菌那么大，所以，只有用電子顯微鏡才能觀察到，因此D項也正確。答案：C課堂自測1．下列病毒的類型中，敘述錯誤的是（）。A．動物病毒B．植物病毒C．真菌病毒D．噬菌體2．艾滋病病毒在類型上屬于（）。A.植物病毒B.動物病毒C.細菌病毒D.噬菌體3．下列不是由病毒引起的疾病或病害的是（）。A.煙草花葉病B.流行性感冒C.雞瘟和豬瘟D.痢疾4．噬菌體是指（）。A.寄生在細菌體內的病毒B.寄生在人體細胞內的病毒C.寄生在動物細胞內的病毒D.寄生在植物細胞內的病毒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?、軅魅拘苑堑湫托苑窝注萁Y核病A．①②⑤B．①③④⑤C．②③④⑤D．①②③④6．病毒是一類＿＿＿的特殊生物，它們的結構基本相似，一般由＿＿＿外殼和內部的＿＿＿組成。7．病毒必須生活在＿＿＿內才能生活和繁殖，一旦離開＿＿＿，病毒就無法進行＿＿＿；它是以＿＿＿的方式進行繁殖的。8．病毒的形態(tài)極其微小，通常只能借助于＿＿＿才能觀察到它們。病毒的形態(tài)多種多樣，主要有＿＿＿、＿＿＿、＿＿＿等。通常根據它們侵染細胞的不同，可以將病毒分為＿＿＿、＿＿＿、＿＿＿三類。9．請將下列病毒歸類：T4噬菌體動物病毒艾滋病病毒植物病毒蘿卜花葉病毒細菌病毒知能提升1.煙草花葉病毒的生存部位是（）。A．煙草根周圍的土壤溶液B．煙草周圍的空氣C．腐爛的煙草葉D．煙草的活細胞2.下列不屬于病毒特點的是（）。A．個體微小，用電子顯微鏡才能觀察到B．沒有細胞結構C．在寄主細胞里進行繁殖D．可以獨立生活3.下列生物屬于病毒的是（）。A．酵母菌B．根瘤菌C．噬菌體D．蘑菇4．病毒在寄主細胞內的生命活動主要表現(xiàn)在（）。A．取食、消化、吸收B．繁殖新個體C．生長發(fā)育D．游動和生長5．下列不是人類利用病毒為人類服務的實例是（）。A．給高燒病人注射青霉素B．把無脊椎動物病毒制成殺蟲劑C．用噬菌體治療燒傷病人的化膿性感染D．給健康人注射流行性乙型腦炎疫苗6.艾滋病、SARS病都是對人類威脅性很大的疾病，它們的共同點是（）。A．這兩種病都是由病毒感染引起的B．艾滋病是由細菌引起的，它和SARS病的共同點是都屬于呼吸系統(tǒng)疾病C．這兩種病都是由細胞感染引起的D．這兩種病都能破壞人體的免疫系統(tǒng)，使人死亡7．(2007·威海中考)2007年，禽流感趁著春寒再度肆虐亞洲，我國也出現(xiàn)了禽流感病例。下列關于禽流感病毒的敘述，錯誤的是（）。A.細胞微小，結構簡單B．只能寄生在活的細胞里C.能使人、禽致病D．能夠利用它來防治禽流感8．病毒只能＿＿＿在＿＿＿細胞里，靠自己＿＿＿中的遺傳信息，利用＿＿＿內的物質，制造出新病毒。病毒屬于生物，就是因為它具有＿＿＿的特性。9．如圖為病毒結構模式圖，請據圖回答：(1)這是＿＿＿形的病毒。(2)病毒的結構包括［］＿＿＿和［］＿＿＿，沒有＿＿＿結構。(3)病毒的繁殖方式是＿＿＿，病毒侵入活細胞后，在［］＿＿＿的指揮下，利用活細胞內的物質制造出新病毒。10．如圖是煙草花葉病毒侵染煙草的實驗示意圖，據圖回答：(1)由上圖看出丙組的實驗結果是煙草被＿＿＿，而且可以分離出＿＿＿。(2)乙組的實驗結果是煙草沒有＿＿＿。(3)設計甲組實驗的目的是＿＿＿。(4)通過實驗結果，你得出的結論是：RNA有＿＿＿作用，是＿＿＿物質。第二節(jié)細菌導學提綱一、細菌的形態(tài)結構1.形態(tài)：細菌個體微小，基本形態(tài)有＿＿＿狀、＿＿＿狀、＿＿＿狀等。2.結構：細菌屬于＿＿＿個體。細胞中都有＿＿＿、＿＿＿、＿＿＿等結構，沒有成形的＿＿＿。有些細菌有＿＿＿、＿＿＿等特殊結構。二、細菌的生命活動1.營養(yǎng)方式：一般為異養(yǎng)，主要分為＿＿＿、＿＿＿兩種情況。營腐生生活的如＿＿＿，營寄生生活的如＿＿＿。2.繁殖方式：＿＿＿繁殖。分裂時，首先進行＿＿＿的復制，然后細胞從中部＿＿＿，形成＿＿＿子細胞。當環(huán)境不利時，細菌還能形成＿＿＿，它是一個橢圓形的＿＿＿，非生殖結構，對＿＿＿、＿＿＿、＿＿＿等惡劣環(huán)境有很強的抵抗力，在環(huán)境＿＿＿時，能萌發(fā)出新個體。三、細菌與人類的關系1.有益方面：大多數(shù)細菌是有＿＿＿（填“益”或“害”）的，如放線菌能產生＿＿＿，利用這個特點，醫(yī)學上將其制成抗生素藥品，如＿＿＿、＿＿＿等，用于消炎滅菌。2.有害方面：痢疾桿菌使人患＿＿＿，肺炎雙球菌使人患＿＿＿等。例題解析【例題】與植物葉肉細胞相比，細菌細胞缺少的結構是（）。①細胞壁②細胞膜③細胞質④成形的細胞核⑤葉綠體A．①②B．②③C．③④D．④⑤解析：本題需要運用對比和篩選的學習方法。首先要將細菌細胞與植物細胞進行對比，得出細菌細胞缺少的結構是成形的細胞核和葉綠體，然后對各選項的組合進行篩選。這時要注意審題，得出正確答案。答案：D課堂自測1.細菌的細胞和植物細胞相比沒有()。A.細胞質B.成形的細胞核C.細胞膜D.細胞壁2.滅菌是指殺死一定環(huán)境中的()。A.所有微生物的細胞、芽孢和孢子B.殺死菌類的細胞C.殺死菌類的孢子D.殺死菌類的芽孢3.大量的細菌能使食物迅速腐爛。食品在冰箱中能保存一定時間不腐爛，主要原因是冰箱環(huán)境中()。A.細菌很少B.細菌繁殖很慢C.沒有細菌D.細菌都凍死了4.下列對細菌芽孢的描述，正確的是()。A.芽孢是細菌細胞形成的休眠體B.細菌以形成芽孢的形式進行繁殖C.芽孢的含水量高，抗熱性弱D.芽孢是由細菌細胞壁裹上厚壁而成的5.痢疾桿菌在人的腸道內，靠吸收人體內的營養(yǎng)物質來生活，這種方式是()。A.共生B.寄生C.自養(yǎng)D.競爭6.蘇云金桿菌能夠寄生在多種農業(yè)害蟲體內而使之死亡，當代農業(yè)利用其殺蟲特性的主要原因是()。A.蘇云金桿菌的毒性大B.蘇云金桿菌易繁殖C.蘇云金桿菌能夠迷惑害蟲D.蘇云金桿菌能夠減少化學藥物帶來的污染7.對人類有害的細菌是()。A.根瘤菌B.肺炎雙球菌C.乳酸菌D.醋酸桿菌8.下列關于細菌營養(yǎng)方式的描述正確的是()。A.腐生細菌能夠將無機物合成為有機物B.根瘤菌能夠利用陽光將無機物合成為有機物C.進行寄生生活的細菌，靠吸收活的動植物體或人體內的營養(yǎng)物質來生活D.進行自養(yǎng)生活的細菌，靠分解動植物遺體來生活9.下列對幾種細菌的描述中，錯誤的是()。A.可以利用曲霉菌制造甜酒B.可以利用棒狀桿菌制造味精C.可以利用乳酸菌制造酸醋D.根瘤菌有利于大豆的生長10.剩菜剩飯可以用保鮮膜包起來短時間儲存，保鮮膜的作用是()。A.隔絕空氣，避免空氣中的細菌進入食物B.擋住灰塵C.隔絕空氣，把食物中的細菌悶死D.釋放出化學物質殺死細菌11.細菌一般不含葉綠素，不能自己制造＿＿＿，只能靠吸收現(xiàn)成的＿＿＿來維持生活，這樣的營養(yǎng)方式叫＿＿＿。綠色植物含有葉綠素，能自己制造＿＿＿來維持生活，這樣的營養(yǎng)方式叫＿＿＿。異養(yǎng)的細菌主要分為營＿＿＿生活和營＿＿＿生活兩種情況。12.下圖是有莢膜的細菌結構示意圖，據圖回答：(1)寫出細菌細胞的各結構名稱：［1］＿＿＿，［2］＿＿＿，［3］＿＿＿，［4］＿＿＿，［5］＿＿＿，［6］＿＿＿。(2)［1］的作用是＿＿＿＿＿＿。［6］的作用是＿＿＿＿＿＿。［3］的特征是＿＿＿＿＿＿。(3)與洋蔥表皮細胞相比，該細胞沒有的結構是＿＿＿。(4)所有的細菌都是＿＿＿個體，有的細菌相互連接成＿＿＿，但每個細菌都是＿＿＿的。知能提升1.酸脆可口的泡菜是利用下列哪種生物制作的？（）。A．鏈球菌B．根瘤菌C．醋酸菌D．乳酸菌2.下列哪組產品的生產與發(fā)酵技術無關？（）。A．酒精、香料B．青霉素、維生素C．蒙牛酸奶、金健酸奶D．雙匯火腿腸、石門臘肉3.常用的食品保存方法有（）。①保持干燥②保持濕潤③高溫④低溫⑤暴露在空氣中⑥隔絕空氣A．①③B．①④⑥C．②③⑥D．②④⑤4．下列關于芽孢的敘述，錯誤的是（）。A．芽孢是細菌用來繁殖的結構B．芽孢是細菌的休眠體C．芽孢可以度過不良環(huán)境時期D．芽孢可以萌發(fā)出一個細菌5．皮膚最適合用下列哪種方法消毒？（）。A．70％的酒精涂擦法B．1％的來蘇水溶液浸泡法C．高壓蒸汽滅菌法D．用細菌過濾器過濾法6．將下面的循環(huán)圖填充完整，看看自然界中的物質循環(huán)是如何進行的。7．細菌的以下特點與它們的廣泛分布有關。(1)細菌的個體＿＿＿，極易為各種媒介攜帶。(2)進行＿＿＿生殖，速度快，數(shù)量多。(3)能形成休眠體＿＿＿，對不良環(huán)境有較強的抵抗力，而且還能四處飄散，落在適宜的環(huán)境中，又能萌發(fā)成＿＿＿。8．在我們的生活中經常看到新鮮的肉不處理，放久了會腐爛，而且夏天鮮肉要比冬天腐爛得快些。為了深究鮮肉腐爛與哪些因素有關，某同學假設：鮮肉腐爛與它的含水量有關。為此，他設計如下實驗來探究他的假設：取兩塊瘦肉(重量相同)，用烘干機將兩塊瘦肉中的水分烘干，分別置于甲、乙兩個干燥而潔凈的培養(yǎng)皿中，將兩個培養(yǎng)皿置于同一個溫暖的地方，只在乙培養(yǎng)皿中的瘦肉上滴加少量的蒸餾水。請據此作答：(1)你預期他的實驗結果是＿＿＿培養(yǎng)皿中的瘦肉先腐爛。(2)設計甲培養(yǎng)皿的目的是什么?(3)鮮肉腐爛是因為＿＿＿分解了鮮肉中的有機物。(4)你認為鮮肉腐爛還與哪些因素有關?(5)他的實驗結果能否驗證他的假設?若不能，請設計你的實驗方案。9.夏天，煮沸的肉湯很快就會腐敗變質。原來，變質的肉湯里出現(xiàn)了無數(shù)的細菌。這些細菌是從哪里來的呢?為此，法國生物學家巴斯德進行了認真的研究。他把新鮮、清澈的肉湯分別裝入甲、乙兩個玻璃瓶里，然后把甲瓶的瓶頸燒軟拉成鵝頸的形狀，如下圖所示。隨后他將兩個瓶里的肉湯煮沸。放置一段時間后，乙瓶內的肉湯變質了，而甲瓶內靜置的肉湯盡管通過彎曲的瓶頸與外界相通，但過了4年仍然新鮮如初。當巴斯德輕輕搖動靜置了4年的甲瓶后不久，甲瓶內的肉湯很快就腐敗變質了。請根據以上材料回答：（1）你認為導致肉湯腐敗變質的細菌來自哪里?＿＿＿＿＿＿。（2）巴斯德為什么要將瓶里的肉湯煮沸?其主要目的是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。（3）如果有人將新鮮的肉湯分成四份置于試管中，煮沸后作如下的處理：編號1234狀態(tài)塞棉塞敞口塞棉塞敞口溫度4℃4℃25℃25℃請你大膽作出預測，四支試管中最易變質的是＿＿＿號，說出你的理由：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。（4）根據以上的實驗結果分析，你覺得保存新鮮牛奶的方法有哪些?＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。第三節(jié)真菌導學提綱一、真菌的形態(tài)結構1.真菌細胞的基本結構：都有＿＿＿、＿＿＿、＿＿＿和＿＿＿。2.酵母菌等少數(shù)真菌屬于＿＿＿細胞生物。3.蘑菇、霉菌（通常分為＿＿＿菌和＿＿＿菌）等大多數(shù)真菌是＿＿＿細胞的＿＿＿體。二、真菌的生活1.營養(yǎng)方式：＿＿＿。2.繁殖方式：主要進行＿＿＿繁殖。三、真菌與人類的關系1.有害方面2.有益方面：平菇、香菇等可以食用，利用青霉菌可以生產＿＿＿，釀造業(yè)離不開＿＿＿和＿＿＿，利用＿＿＿可防治農業(yè)害蟲等。例題解析【例1】下列關于真菌共同特征的敘述，正確的是（）。A．都有菌絲B．都是多細胞的C．細胞內不含有葉綠素D．都是腐生生活解析：本題需要學會先歸納總結出真菌的共同特征，然后對選項進行篩選的學習方法。真菌的共同特征是細胞內有成形的細胞核，沒有葉綠素，營養(yǎng)方式是腐生或者寄生，由此可以排除B、D選項。菌絲是由多細胞組成的，但單細胞的真菌沒有菌絲，因此再排除A選項。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.菌絲繁殖解析：本題考查了蘑菇的生殖方式。蘑菇的繁殖過程是：由蘑菇菌蓋下面的菌褶表面產生許許多多的孢子，孢子散落下來，萌發(fā)形成菌絲，然后從菌絲上生出子實體。生物的生殖是產生新個體的過程，地下菌絲的延伸只是菌絲部分的生長，而不是產生新個體，所以解答時，不能望文生義，將答案錯選為D。答案：A課堂自測1.真菌與綠色植物的根本區(qū)別是()。A.營養(yǎng)方式不同B.有無成形的細胞核C.呼吸方式不同D.是否攝取外界的物質2.下列關于酵母菌的說法，不正確的是()。A.是無色、卵形的單細胞個體B.在有氧、無氧條件下都能生活C.能夠用來釀酒和生產面包D.只能通過產生孢子繁殖新個體3.酵母菌與細菌相同之處是都有()。A.單細胞B.細胞核C.液泡D.生殖方式4.青霉素是青霉菌分泌的一種抗生素，為20世紀醫(yī)學上的重大發(fā)現(xiàn)，青霉屬于()。A.細菌B.真菌C.放線菌D.衣原體5.酵母菌、霉菌和蘑菇的相同點是()。A.單細胞B.由菌絲構成C.有真正的細胞核D.用孢子繁殖后代6.細菌、真菌和病毒的共同點是()。A.沒有細胞結構B.無成形的細胞核C.生活方式一般為異養(yǎng)D.生殖方式為分裂生殖7.下列四種生物中，哪一種生物的細胞結構與其他三種的細胞有明顯的區(qū)別?()。A.酵母菌B.乳酸菌C.青霉菌D.蘑菇8.與發(fā)面有關的一組微生物是()。A.青霉和曲霉B.乳酸菌和酵母菌C.醋酸桿菌和乳酸菌D.螺旋菌和醋酸桿菌9.下圖是酵母菌的結構圖，酵母菌可以進行＿＿＿生殖。酵母菌是＿＿＿細胞個體，細胞內不含＿＿＿，進行＿＿＿生活。請寫出圖中標號的名稱：［1］＿＿＿，［2］＿＿＿，［3］＿＿＿，［4］＿＿＿，［5］＿＿＿。10.據圖回答問題：(1)圖中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)圖中5是從蘑菇的菌褶里散放出來的＿＿＿，它的作用是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。知能提升1.霉菌在下列哪種環(huán)境中最容易出現(xiàn)？（）。A．潮濕的沙土地B．潮濕的糧食C．干燥的衣物D．煮沸的牛肉汁2.下列關于酵母菌的說法，不正確的是（）。A．是無色、卵形的單細胞個體B．在有氧、無氧條件下都能生活C．能夠用來釀酒和生產面包D．只能通過產生孢子繁殖新個體3.(2007·四川自貢中考)人們在日常生活中，經常與細菌、真菌接觸，下列有關說法錯誤的是（）。A．細菌能夠使食物腐敗、傷口紅腫化膿，因此，細菌都是有害的B．細菌細胞和真菌細胞的主要區(qū)別是細菌雖有DNA集中的區(qū)域，但沒有成形的細胞核C．釀酒、做面包和蒸饅頭等都離不開真菌中的酵母菌D．制作豆醬、腐乳、奶酪等食品離不開真菌中的霉菌4.(2006·山東中考)在一個裝片盒里，有一張細菌和一張酵母菌的永久裝片，但其標簽都已脫落了，你可以依據什么把它們區(qū)分開來，重新貼上標簽呢？（）。A．細胞質的有無B．細胞壁的有無C．遺傳物質的有無D．細胞核是否成形5.在土壤中、水里、空氣中乃至我們的身體上，都可以找到真菌和細菌；甚至在寒冷的極地，在很熱的溫泉，也能發(fā)現(xiàn)它們的蹤跡。這說明細菌和真菌（）。A．都是生物圈中的生產者B．都是單細胞生物C．在生物圈中分布廣泛D．都是多細胞生物6.（2006·湖南湘西自治州）某農戶家的屋后陰溝邊放有幾段枯桐樹，該農戶沒有給這幾段桐樹接種任何菌種，但幾年后其中一段桐樹上長出了幾簇木耳。試問：(1)枯桐樹上的木耳的“種子”是什么?(2)為木耳生長提供營養(yǎng)的主要是桐樹中的什么成分?(3)木耳的這種營養(yǎng)方式叫什么?7．將下列相關內容連線。①肉湯腐敗A．植物和細菌共生②人的足癬B．酵母菌發(fā)酵③青霉素C．真菌感染④自制甜酒D．細菌污染⑤豆科植物和根瘤菌E．真菌抗生第四節(jié)細菌、真菌在生物圈中的作用導學提綱一、促進生物圈中的碳循環(huán)生物圈中的碳能周而復始地進行循環(huán)，主要歸功于生物圈中的一些營腐生生活的＿＿＿，它們可將動植物尸體、糞便中的＿＿＿分解成＿＿＿、水和＿＿＿等，歸還到大自然中，被＿＿＿再利用來制造＿＿＿。二、促進生物圈中的氮循環(huán)1.固氮作用：微生物能把空氣中植物不能＿＿＿吸收利用的＿＿＿固定下來，轉變成可以被植物利用的＿＿＿。2.固氮微生物：具有＿＿＿作用的微生物，如＿＿＿。例題解析【例1】釀制甘甜的葡萄美酒，主要利用（）。A.甲烷細菌B.枯草桿菌C.霉菌D.酵母菌解析：本題考查細菌和真菌與食品的制作以及細菌和真菌的營養(yǎng)特點，酵母菌在無氧時能把葡萄糖分解成酒精和二氧化碳，人們利用酵母菌的這一營養(yǎng)特點用來釀造美酒。答案：D【例2】科學家利用轉基因技術，使大腸桿菌產生大量的胰島素，拯救了大批糖尿病患者，這主要是因為（）。A.大腸桿菌容易尋找B.大腸桿菌生產成本低C.大腸桿菌繁殖快D.大腸桿菌易受人控制解析：轉基因技術是現(xiàn)代尖端科技手段，是把某種生物基因轉入另一類生物體內，從而合成蛋白質?？茖W家把控制合成胰島素的基因轉入大腸桿菌內，在條件適宜時，大腸桿菌繁殖快，可在短時間內生產出大量的治療糖尿病的藥物——胰島素。答案：C課堂自測1.倘若自然界的細菌、真菌等突然消失，則將會出現(xiàn)()。A.動植物大量繁殖B.人類會沒有傳染病C.植物沒有病蟲害D.動植物的遺體殘骸堆積如山2.多數(shù)細菌和真菌在生態(tài)系統(tǒng)中的作用是()。A.生產者B.消費者C.分解者D.三種都不是3.下列與凈化污水有關的細菌是()。A.痢疾桿菌B.甲烷菌C.鏈球菌D.金霉菌4.種植大豆、花生等豆科植物時，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.空氣中有氮氣D.土壤中有較多的氮肥5.娃哈哈酸奶的生產過程離不開()。A.酵母菌B.曲霉菌C.乳酸菌D.醋酸桿菌6.據圖回答：從上圖可以看出，腐生的細菌和真菌對自然界的＿＿＿有重要作用，它們可以把＿＿＿分解為＿＿＿，后者能被綠色植物吸收。植物還要吸收空氣中的＿＿＿，利用太陽光能進行光合作用，制造＿＿＿，為動植物的生命活動提供＿＿＿和＿＿＿。7.春天，受潮的糧食和皮鞋常常長毛發(fā)霉，而干燥的糧食和皮鞋不易長霉，這說明霉菌的生長繁殖需要＿＿＿和＿＿＿。知能提升1.防止食品腐敗所依據的主要原理是（）。A．殺死食品內的細菌B．抑制食品內真菌的生長和繁殖C．殺死食品內的真菌D．殺死食品內的細菌和真菌或抑制它們的生長和繁殖2．夏天鮮肉容易變餿的原因是（）。A.腐生細菌大量繁殖的結果B.霉菌大量繁殖的結果C.酵母菌發(fā)酵的結果D.病毒增殖的結果3．食品能在冰箱中保存一段時間不腐敗，主要原因是冰箱中（）。A.很衛(wèi)生，無細菌B.溫度低，細菌極少C.溫度低，細菌凍死了D.溫度低，細菌繁殖慢4．下列保存食物的方法中，分別適宜保存蘑菇和袋裝肉腸的是（）。①脫水法②巴斯德消毒法③真空包裝法④腌制法⑤罐裝法⑥冷凍法A．①③B．②⑤C．②④D．④⑥5．下列哪項不屬于細菌和真菌的作用？（）。A．作為分解者參與自然界的物質循環(huán)B．都可以進行光合作用制造有機物，為其他生物提供食物C．有些種類可以和動植物共生D．有些種類能使動植物和人患病6．看圖回答問題：(1)A生物是＿＿＿，B生物是＿＿＿，C生物是＿＿＿，D生物是＿＿＿，E生物是＿＿＿。(2)圖中無成形細胞核的生物是＿＿＿，有成形細胞核的生物是＿＿＿，屬于非細胞生物的是＿＿＿。(填代號)(3)B生物與C生物的主要區(qū)別是＿＿＿＿＿＿＿＿＿。(4)圖中五種生物能進行寄生生活的是＿＿＿，能進行腐生生活的是＿＿＿。7.連一連。請將下列微生物及其產品相搭配。酵母菌酸奶乳酸菌甲烷甲烷菌酒精黃色短桿菌味精目錄摘要……………31前言…………………………42工藝流程設計原則、范圍和依據…………43車間布置設計………………74工藝流程、相關特性及其工藝路線的選擇………………125主要構筑物的設計計算……………………22結論附錄主要設備一覽表…………………45致謝……………46主要參考文獻…………………46摘要本設計為年產20,000tα-淀粉酶的工廠設計，其通過枯草桿菌液體深層發(fā)酵、沉淀法提取達到分離純化出菌體中α-淀粉酶的目的。本設計分別對α-淀粉酶的性質、用途、工藝流程及生產原理都做了相關的闡述，并對有關的物料和熱量也作了相應的衡算，以及對標準設備的選型和計算，還對工藝指標、安全問題和環(huán)境保護都做了詳細的闡述。通過設計得出結論：年產2萬噸α-淀粉酶發(fā)酵工廠，共有12個150m3發(fā)酵罐，發(fā)酵周期為84小時，總提取率為85%。關鍵詞：α-淀粉酶；工廠設計；發(fā)酵；發(fā)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類的統(tǒng)稱，廣泛存在于動植物和微生物中。淀粉酶(amylase)一般作用于可溶性淀粉、直鏈淀粉、糖元等，根據作用方式可分為α-淀粉酶與β-淀粉酶。α-淀粉酶(α-amylase)又稱為液化型淀粉酶，它作用于淀粉時，隨機地從淀粉分子內部切開α-1，4糖苷鍵，使淀粉水解生成糊精和一些還原糖，所生成的產物均為α-型，故稱為α-淀粉酶。α-淀粉酶廣泛分布于動物（唾液、胰臟等）、植物（麥芽、山萮菜）及微生物。此酶既作用于直鏈淀粉，亦作用于支鏈淀粉，無差別地切斷α-1，4鏈。因此，其特征是引起底物溶液粘度的急劇下降和碘反應的消失。最終產物在分解直鏈淀粉時以麥芽糖為主，此外，還有麥芽三糖及少量葡萄糖。另一方面在分解支鏈淀粉時，除麥芽糖、葡萄糖外，還生成分支部分具有α-1，6鍵的α-極限糊精。一般分解限度以葡萄糖為準是35-50％，但在細菌的淀粉酶中，亦有呈現(xiàn)高達70％分解限度的（最終游離出葡萄糖）。淀粉酶最早實現(xiàn)了工業(yè)生產并且迄今為止是用途最廣、產量最大的一個酶制劑品種。特別是六十年代以來，由于酶法生產葡萄糖，以及用葡萄糖生產異構糖漿的大規(guī)模工業(yè)化，淀粉酶的需要量越來越大，幾乎占整個酶制劑總產量的50%以上。在淀粉類食品的加工中a-淀粉酶得到了廣泛的應用，現(xiàn)在國內外葡萄糖的生產絕大多數(shù)是采用淀粉酶水解的方法。酶法生產葡萄糖是以淀粉為原料，先經a-淀粉酶液化成糊精，再利用糖化酶生成葡萄糖。淀粉酶也在生活中廣泛應用，用于餐廳洗碗機的洗滌劑，去除難溶的淀粉殘跡等。此外還廣泛應用于紡織品的褪漿，其中細菌淀粉酶能忍受100～110℃的高溫操作條件。由于α-淀粉酶應用廣泛，產量日益增加，本設計主要是進行年產20,000tα-淀粉酶的工廠設計。本設計分別對α-淀粉酶的性質、應用、工藝流程及生產原理都做了相關的闡述，并對有關的物料和熱量也作了相應的衡算，以及對標準設備的選型和計算，還對工藝指標、安全問題、環(huán)境保護及經濟效益都做了詳細的闡述。本設計以理論設計為依據，以實際生產為參考，在設計過程中綜合了相關領域人員的意見，篩選出最佳設計方案，力求接近實際，切合實際。由于本次課程設計的復雜性，加上本人水平所限，不當之處，誠請導師批評指正。2工藝流程設計原則、范圍和依據2.1概述工藝流程設計和車間布置設計是工藝設計的兩個主要內容，是決定工廠的工藝計算、車間組成、生產設備及其布置的關鍵步驟。生產工藝流程設計的主要任務包括兩個方面：其一是確定由原料到成品的各個生產過程及順序，即說明生產過程中物料和能量發(fā)生的變化及流向，應用了哪些生物反應或化工過程及設備。其二是繪制工藝流程圖。在發(fā)酵生產過程中，原料往往不是直接變成產品，而是通過一系列的半成品或中間產品再變成成品，同時還有副產品和廢液、廢渣等生成，“三廢”必須嚴格治理。因為工藝流程設計最關鍵的是設計，與其他專業(yè)設計息息相關，所以需要由淺入深，分階段進行。同時必須經過反復推敲，精心安排和計算，不斷修改和完善，才能完成設計任務。生產工藝流程的設計往往經歷三個階段，即：生產工藝流程示意圖→生產工藝流程草圖→生產工藝流程圖。具體地說，生產方法和生產規(guī)模確定后就可以開展設計生產工藝流程示意圖。工藝流程示意圖作出后，就可以進行物料衡算和能量衡算以及部分設備計算和選型。待設備設計全部完成后，再修改、充實工藝流程草圖，根據流程草圖和設備設計進行車間布置設計。根據車間布置圖再來修改工藝流程草圖，最后得出生產工藝流程圖。當然上面介紹的示意圖→草圖→流程圖的設計程序并非一成不變，還需要根據設計項目的難度、技術的成熟程度、設計人員水平及實踐經驗等多方面因素決定[5]。2.2工藝流程的設計原則進行工藝流程設計，必須考慮以下幾項原則：⑴保證產品質量符合國家標準，外銷產品還必須滿足銷售地區(qū)的質量需求。⑵盡量采用成熟的、先進的技術和設備。努力提高原料利用率，提高勞動生產率，降低水、電、汽及其他能量消耗，降低生產成本，使工廠建成后能迅速投產，在短期內達到設計生產能力和產品質量要求，并做到生產穩(wěn)定、安全、可靠。⑶盡量減少三廢的排放量，有完善的三廢治理措施，以減少或消除對環(huán)境的污染，并做好三廢的回收和綜合利用。⑷確保安全生產，以保證人身和設備的安全。⑸生產過程盡量采用機械化和自動化，實現(xiàn)穩(wěn)產和高產。2.3工藝流程的設計范圍2萬t/aα-淀粉酶發(fā)酵車間。2.4工藝流程的設計依據⑴設計任務書（可行性研究報告）；⑵項目工程師或項目總負責人下達的設計工作提綱和總工程師作出的技術決定；⑶若引進新原料品種，新技術和新設備時，必須在技術上有切實把握并且依據了正式的試驗研究報告和設計鑒定書，經設計院領導核準后方可作為設計依據[6]。3車間布置設計3.1車間布置設計的目的和重要性車間布置設計的目的是對廠房的配置和設備的排列作出合理的安排，并決定車間、工段的長度、寬度、高度和建筑構型式，以及各車間之間與工段之間的相互聯(lián)系。車間布置設計是工藝設計中的重要組成部分，它關系著整個車間的命運。即使有了先進的生產工藝流程及正確的設備選型和設計，而沒有合理的車間布置相配合，生產也難以正常、順利地進行，將會影響整個生產管理。諸如：對設備的操作和維修帶來的困難；造成人流、貨流的紊亂；使車間動力介質造成不正當?shù)膿p失；增加輸送物料的能耗；增加建筑和安裝費用；對于發(fā)酵工廠，還容易引起成品、半成品的污染損失等。它的牽涉面大，影響到整個車間甚至于幾個車間。因此，車間布置設計是一項涉及面廣，復雜而細致、重要的設計內容。它不僅要求工藝設計人員要了解生產操作、設備維修和具有一定的安裝知識，而且要具備一定的土建、電力、自控儀表、安全、衛(wèi)生等其他專業(yè)的基本知識。在布置時要做到深思熟慮、仔細推敲，提出不同方案進行比較，以取得一個最佳方案。車間布置設計是以工藝為主導，并在其他專業(yè)，如總圖、土建、設備、安裝、電力、暖風、外管等密切配合下完成的。因此在進行車間布置設計時，要集中各個方面的意見，最后由工藝人員匯總完成[7]。3.2車間布置設計的依據車間布置設計必須在充分調查的基礎上，掌握必要的資料作為設計的依據或供參考。這些資料包括：（1）生產工藝流程圖。（2）物料衡算數(shù)據及物料性質，包括原料、半成品、成品、副產品的數(shù)量及性質；三廢的數(shù)量及處理方法。（3）設備資料，包括設備外形尺寸、重量、支撐形式、保溫情況及其操作條件，設備一覽表等。（4）公用系統(tǒng)耗用量，供排水、供電、供熱、冷凍、壓縮空氣、外管資料等。（5）土建資料和勞動安全、防火、防爆資料。（6）車間組織及定員資料。（7）廠區(qū)總平面布置，包括本車間與其他生產車間、輔助車間、生活設施的相互聯(lián)系，廠內人流物流的情況與數(shù)量。（8）有關布置方面的一些規(guī)范資料。3.3發(fā)酵工廠主要車間組成根據α-淀粉酶生產的工藝要求，結合實際生產情況，需要以下建筑或構建物。（1）發(fā)酵車間發(fā)酵車間是枯草桿菌的發(fā)酵場地和α-淀粉酶的生產區(qū)。原料經殺毒滅菌等初步加工以后，配制成培養(yǎng)基，為優(yōu)良菌種提供營養(yǎng)和能量，菌種經種子罐，發(fā)酵罐，產出α-淀粉酶，過濾，沉淀，干燥，最終得成品。發(fā)酵產酶是生產最重要的環(huán)節(jié)，占地面積13255.2m2。（2）提煉車間

緊鄰發(fā)酵車間，對α-淀粉酶進行精加工、提純。占地面積5342.4m2。（3）原料倉庫建于發(fā)酵車間內，儲存各種原、輔材料，并提供必要的儲存條件。收購的原料如不能及時進行加工生產，就放置于此，且可保證生產持續(xù)進行，面積1221.4m2。根據實際生產情況和原料銷售市場的情況，決定原、輔材料購進量的多寡，這樣可以隨材料市場價格和生產需要，隨時調整儲量，節(jié)約了原料費用和運輸成本，節(jié)省開支。（4）種子擴大培養(yǎng)區(qū)位于發(fā)酵車間內，便于管道輸送。為枯草桿菌的大量繁殖提供條件，有利于下一步發(fā)酵的良好進行，面積1309.0m2。（5）動力設施圍繞生產車間，包括鍋爐房、空壓站、蓄水池、動力室、變配電室等，為生產車間的發(fā)酵生產提供蒸汽、壓力、水、電力等，通過管路，線路等直通車間，總占地面積3662m2。包裝車間

緊鄰提煉車間，設有包裝材料庫、成品倉庫、檢驗室等，包裝完畢后直接入庫。面積約3915.3m2。

（7）化驗室

位于生產辦公區(qū)內的第二、三層，用于進行原料和產品的質量檢驗，總面積709.3m2（8）更衣室、衛(wèi)生間

位于進入各個車間的必經之地，分左右男女更衣室，不同工段的工人可以分別從不同更衣室進入不同的車間，避免交叉污染，更衣室、衛(wèi)生間總面積依各車間實際情況而定。

（9）機修車間緊鄰生產區(qū)，用于對現(xiàn)有的生產設備維修及定期維護，占地面積1047.9m2。（10）污水站

建于廠區(qū)西北角，用于對工業(yè)污水及生活污水的集中凈化處理，占地面積1067.5m2。3.4車間布置設計的原則一個優(yōu)良的車間布置設計應該是，技術先進、經濟合理、節(jié)省投資、操作維修方便、設備排列簡潔、緊湊、整齊、美觀。要達到這樣的要求，在進行具體的車間布置設計時，必須從工藝、操作、安全、維修、施工、經濟、美觀及擴建上考慮。為使車間布置設計能符合上述提出的基本要求，設計時應遵循以下原則：a.車間布置應符合生產工藝的要求車間設備布置必須按流程的流向順序依次進行設備的排列，以保持物料順暢地向前輸送，按順序進行加工處理，保證水平方向和垂直方向的連續(xù)性。不使物料和產品有交叉和往復的運動。盡可能利用工藝位差，對于有壓差的設備，應充分利用高位差布置，以節(jié)省動力設備及費用。一般來說，凡計量設備、高位槽等布置在最高層，主要設備如啤酒廠糖化鍋、煮沸鍋，布置在中層，貯槽、發(fā)酵罐等布置在底層。這樣既可利用位差進出物料，又可減少樓面的荷重，降低造價。b.車間布置應符合生產操作的要求（1）每一個設備都要考慮一定地位，包括設備本身所占地位，設備附屬裝置所占地位，操作地位，設備檢修拆卸地位以及設備與設備、設備與建筑物間的安全距離等。（2）設備布置應考慮為操作工人能管理多臺設備或多種設備創(chuàng)造條件。凡屬相同的幾套設備或同類型的設備或操作性質相似的有關設備，應盡可能集中布置，使之彼此靠近，以便統(tǒng)一管理，集中操作，方便維修及部件的互換。（3）設備布置不宜過擠或過松，應盡量對稱緊湊，排列整齊，充分利用空間。設備間距離充分考慮工廠操作的要求和交通的便利。車間內要留有堆放原料、成品及排出物和包裝材料的空地（能堆放一批或一天的量）以及必要的運輸通道。具有運動機械的設備，還要考慮設備安全防護裝置的地位。（4）要考慮相同設備或相似設備互換使用的可能性和方便性。這樣可充分發(fā)揮設備的潛在力量。（5）設備的自動測量儀表要集中控制，閥們控制盡量集中，便于工人操作。c.車間布置應符合設備安裝、檢修的要求（1）根據設備大小及結構，考慮設備安裝、檢修及拆卸所需要的空間和面積。（2）滿足設備能順利進出車間的要求。經常搬動的設備應在設備附近設置大門或安裝孔，大門寬度比最大設備寬0.5m，當設備運入廠房后，很少再需整體搬出時，則可設置安裝洞，即在外墻留頂留洞口，待設備運入后，再行砌封。（3）通過樓層的設備，樓面上要設置吊裝孔。吊裝孔可設計為有蓋板或無蓋板兩種。如無蓋板，在孔周圍應設可拆的欄桿。一般比較固定的設備，也可在樓層外墻上設置安裝洞，設備可在室外吊上，由安裝洞口運入。另外，發(fā)酵工廠設備通過樓層安裝者為數(shù)較多。例如酒精廠蒸餾塔，味精廠、檸檬酸廠、酶制劑廠、酒精廠的發(fā)酵罐，酒精廠糖化設備，酒母設備等，都是一半在樓下，一半在樓上。凡屬此種類型設備安裝時，也可直接從設備本身在樓層上的安裝孔中吊上，這樣安裝是比較方便的。（4）必須考慮設備的檢修和拆卸以及運送物料所需要的起重運輸設備。起重運輸設備的形式可根據使用要求決定。如果不涉及永久起重運輸裝置時，也應該考慮有安裝臨時起重運輸設備的場地及預埋吊鉤，以便懸掛起重葫蘆。當廠房內設有永久性起重運輸設備時，要考慮物料的起吊和運輸設備本身的高度，設備的起吊運輸高度，應大于運輸途中最高設備的高度。d.車間布置應符合廠房建筑的要求（1）凡是笨重設備或運轉時會產生很大振動的設備，如壓縮機、粉碎機、大型通風機、離心機等，應該盡可能布置在廠房的底層，以減少廠房樓面的荷載和振動。（2）有劇烈振動的設備，其操作臺和基礎不得與建筑物的柱、墻連在一起，以免影響到建筑物的安全。（3）設備布置時，要避開建筑的柱子及主梁。如設備吊裝在柱子或梁上，其荷重及吊裝方式需事先告知土建專業(yè)人員，并與其協(xié)商。（4）廠房內所有操作臺須統(tǒng)一考慮，避免平臺支柱零亂重復，影響車間美觀、生產操作及檢修。（5）設備不應該布置在建筑物的沉降縫或伸縮縫處。（6）在廠房的大門或樓梯旁布置設備時，要求不影響開門和行人出入。（7）在不嚴重影響工藝流程順序的原則下，將較高設備盡量集中布置，這樣可以簡化廠房體形，節(jié)約廠房體積，另外還可利用建筑上的有利條件，如利用天窗的空間安裝較高設備。e．車間布置應符合節(jié)約建筑投資的要求（1）凡是可以露天或半露布置的設備，例如發(fā)酵廠、啤酒廠的發(fā)酵罐，無菌空氣設備，貯槽等?？筛鶕褂煤筒僮鞯奶攸c，與設備設計配合采取露天或半露天布置，減少建筑面積，節(jié)約廠房建筑費。（2）廠房非高層化是近代工廠的設計特點。啤酒廠現(xiàn)代糖化樓設計采用低層建筑，具有設計容易，施工和安裝設備簡單，建筑費用較低，動力消耗少，操作維修方便等優(yōu)點。除非在場地特別緊張的地方，不得已才用高層建筑。一般以采用低層建筑為好。（3）工藝管道應集中布置，要盡可能地縮短設備間管線，供汽、供無菌空氣、供電的設備位置應盡量靠近負荷中心，使管線最短，熱損量少，減少管線投資和節(jié)約能耗。（4）盡量采用一般的土建結構，非必要時，盡可能少用或不用特殊的土建結構。（5）設備的操作面盡可能與通道安排在同一側。f．車間布置應符合安全、衛(wèi)生和防腐蝕的要求（1）發(fā)酵工廠車間衛(wèi)生是正常生產的首要環(huán)節(jié)。因此，在車間布置設計時，必須考慮到車間衛(wèi)生條件，特別是種子培養(yǎng)，發(fā)酵車間要建在上風區(qū)，遠離污染源。車間內通風、排廢水、廢氣要安排布置，防止雜菌污染和交叉污染。（2）要為工人操作創(chuàng)造良好的安全衛(wèi)生條件。設備布置時盡可能做到工人背光操作，高大設備避免靠窗布置，以免影響采光。對運轉時噪聲大或粉塵多、有毒氣、腐蝕氣體的設備，應考慮采取隔斷（離）、加強通風除塵等措施，以保證操作人員健康。（3）易燃易爆車間要考慮方便工人疏散和防火滅火措施。（4）凡產生腐蝕性介質的設備，其基礎、設備周圍地面、墻、柱都要采取防護措施。g.車間布置應符合生產發(fā)展的要求根據生產發(fā)展的需要與可能，考慮留有增加產量、增添設備的余地，在設計中應盡可能采用使原有建筑物變動量少，不妨礙生產正常進行，且施工的工作量少的方案。3.5車間布置設計的內容車間布置設計的內容一般為：a.廠房的整體布置和輪廓設計（1）廠房邊墻的輪廓、車間建筑的輪廓、跨度、柱距、樓層層高。（2）門、窗、樓梯位置。（3）吊裝孔、預留孔、地坑等位置尺寸。（4）標高。b.設備的排列和布置（1）設備外形的幾何輪廓。（2）設備的定位尺寸，設備離墻縱橫間距，定出設備中心位置。一般定位標準是以建筑物中心作為定位基準線的。（3）操作臺位置及標高。c.車間附屬工程設計車間附屬工程設計是指分布在車間總體建筑內的非生產性或非直接工藝生產性用房。包括：（1）輔助生產房間的配置。如變配電室、空壓站、鍋爐房、機修車間等。（2）工藝輔助房間的配置。如檢驗室、化驗室等。（3）生活用房配置。如設在車間內的辦公室、會議室、更衣室、衛(wèi)生間（廁所、浴室）等。d.車間布置設計說明說明車間設備布置的特點和優(yōu)點。e.車間布置設計的圖紙（1）發(fā)酵車間平面布置圖（2）帶控制點的工藝流程圖3.6車間布置設計的步驟和方法車間布置設計一般先從平面布置著手。車間布置圖的設計可分為兩個階段進行：布置草圖和布置圖。在布置之前，工藝設計人員需對工藝流程，所有設備的尺寸，結構及其要求，廠房內各個組成和其他有關資料透徹了解，并要有清晰的立體概念。同時，必須對建筑知識有一定程度的熟悉，要多與建筑設計人員和其他非工藝設計人員取得密切聯(lián)系，完善布置設計的構思，然后再開始布置草圖設計。1.車間布置草圖（1）工藝人員根據生產流程，生產性質，各專業(yè)的要求，車間在總平面圖上的位置，初步劃分生產、輔助生產和生活設施的分隔及位置，初步選定廠房柱距、跨度及車間面積。（2）用坐標紙按廠房建筑設計的要求，繪制廠房建筑平面輪廓草圖。注意做到廠房建筑尺寸既經濟又實惠。（3）把所有車間設備按圖紙比例用硬紙（或方格紙、塑料片）剪成設備外形輪廓的俯視圖模型，然后將其放在畫有建筑平面輪廓草圖的坐標紙上，按工藝流程順序和布置原則，進行合理的安排和調整。要特別注意先布置和布置好流程中的主體設備，再逐一計算每個設備必須的輔助場地和空間，以及其他設備所需的場地和空間。并要用立體概念試排幾個可行方案。然后征求協(xié)同配套專業(yè)的意見，從各方面比較優(yōu)缺點，經集思廣益后，確定一個較理想的方案。根據討論意見作必要的調整、修改后，提交建筑人員設計建筑圖。對于技改項目、簡單工程和實踐經驗豐富的設計人員，也可不用坐標紙和設備紙樣，而直接將廠房平面初估尺寸按一定比例繪于草圖上，然后將所有設備按同樣比例，根據設備布置的原則和注意點繪在圖紙上。并至少要考慮二、三個布置方案供分析討論優(yōu)選。2.車間布置圖工藝設計人員在取得建筑設計圖后，即可在布置草圖的基礎上繪制正式的車間平面布置圖。正式的車間布置圖，按照設計階段的不同，可分為初步設計階段的車間布置圖和施工圖階段的車間布置圖。它們在表達的內容及深度上有所不同。從工作程序上講，一般為：車間布置草圖→車間布置圖（初步設計階段）→車間布置圖（施工圖階段）[8]。4工藝流程、相關特性及其工藝路線的選擇4.1菌種有實用價值的α-淀粉酶生產菌列于下表4.1。芽孢桿菌所產α-淀粉酶分為液化型與糖化型二種。目前只有液化型酶有用，由于活性高，發(fā)酵周期短，酶的耐熱性高，尤其是枯草桿菌為大多數(shù)工廠所采用。地衣芽孢桿菌的酶耐熱性比枯草桿菌高，但產量較低。芽孢桿菌易于退化和遭受噬菌體感染而降低產酶能力。表4.1有實用價值的α-淀粉酶生產菌菌種枯草桿菌（B.subtilis）地衣形芽孢桿菌（B.licheniformis）嗜熱脂肪芽孢桿菌（B.stearothermophilus）淀粉液化芽孢桿菌（B.amyloliquefaciens）凝聚芽孢桿菌（B.coagulans）馬鈴薯桿菌（B.mesentericus）淀粉糖化芽孢桿菌（B.amylosaccharogenicus）嗜堿芽孢桿菌（B.Alkalophilicspp.）B.caldlyticusB.ohbensis米曲霉（A.oryzae）黑曲霉（A.niger）金黃曲霉（A.aureus）鏈霉菌（Streptomycesgriseus,St.diastiticus）丙酮丁醇梭狀芽孢桿菌（Clostridiumacetobutylicum）擬內孢霉（Endomycopsisfibuliger）由于不斷的選育改良，現(xiàn)在工業(yè)生產上用的菌種產生α-淀粉酶的能力已是原始菌株的數(shù)倍乃至數(shù)十倍，例如淀粉液化芽孢桿菌ATCC23844的α-淀粉酶活性，每毫升已達456，000單位。地衣芽孢桿菌ATCC9789，用γ射線，NTG，紫外線單獨或交叉處理7次后，其耐熱性α-淀粉酶活性增加25倍，結合培養(yǎng)條件的改進而用于工業(yè)生產。紫外線處理肉桂色曲霉，耐酸性α-淀粉酶活性提高了6倍。我國生產菌株枯草桿菌BF7658-209，是由野生型菌株，經物理和化學方法交叉處理得到的變異株，其產酶活性比母株高5.0%。此外用X射線也曾得到高產突變株。連續(xù)使用同一誘變劑時，由于發(fā)生平頂效應（plateaueffect），誘變效果會隨著處理次數(shù)而降低。此時必須更換誘變手段。在使用紫外線、γ射線、快中子等為誘變劑處理米曲霉時，高劑量不一定有利于高產變株的生成。近年來，利用轉化法改良菌株，在枯草桿菌α-淀粉酶的生產菌上已取得可喜進展，例如將α-淀粉酶活性高而耐熱性差的枯草桿菌納豆株（B.subtilisNatto）的DNA轉入耐熱性強而酶活性低的枯草桿菌Marburg株中，結果引起了后者遺傳性狀的改變，其α-淀粉酶活性提高了14倍，蛋白酶活性提高了5倍，這個雜交種所產酶也具有親株性能。但由于酶活性還不及生產菌株而尚未實用。又將生產菌的DNA轉入枯草桿菌Marburg株，得到酶活性較高的轉化株SP-38，又將SP-38DNA轉入Marburg使酶活性有了進一步提高。Kazumasa報道枯草桿菌6160經NTG誘變，得到抗D-絲氨酸高產突變株C100和抗芐青霉素突變株A2，它們的α-淀粉酶產量分別是母株的5倍與6倍，將這些菌株的DNA轉化到含有各種調節(jié)基因的同一菌株所衍生的受體菌株中，在各種基因的協(xié)同作用下，就可得到高產轉化體，其中由C108DNA轉入TM23得到的轉化體630T2，再用NTG處理，得到超產株T2N26，其α-淀粉酶產量是母株的1500-2000倍。不同生態(tài)環(huán)境下分離的微生物，它的α-淀粉酶性質與其生長環(huán)境相適應，從溫泉分離的一株耐熱解淀粉假單孢桿菌（Pseud.thermoamylolyticus），它的α-淀粉酶最適作用溫度65-80℃。在55℃培養(yǎng)的嗜熱脂肪芽孢桿菌和凝結芽孢桿菌，所產的α-淀粉酶在90℃下幾乎不失活。分別在35℃與55℃下培養(yǎng)凝結芽孢桿菌，所產α-淀粉酶的熱穩(wěn)定性不同，在90℃處理一小時，35℃培養(yǎng)的失活92%而55℃培養(yǎng)者失活只6%。但是在55℃與43℃下培養(yǎng)嗜熱脂肪芽孢桿菌，其α-淀粉酶的各種理化性質幾乎無明顯區(qū)別。此外，地衣芽孢桿菌雖在30℃培養(yǎng)，它的α-淀粉酶最適溫度80-85℃，耐熱性很強。耐鹽性的α-淀粉酶生產菌嗜鹽微球菌（Micrococcushalophilus）需在加有6-18%NaCl或1-3M食鹽的培養(yǎng)基中培養(yǎng)。在低溫（25℃）、低pH下培養(yǎng)黑曲霉，可以生產耐酸性α-淀粉酶。而嗜堿性假單孢桿菌，Pseud.alcalophilaAJ3300與枯草桿菌No.135在其培養(yǎng)基中需添加1%Na2CO3（pH10），所產α-淀粉酶最適pH為10[9]。4.2生產概要霉菌的α-淀粉酶大多采用固體曲法生產；細菌α-淀粉酶則以液體深層發(fā)酵為主。固體培養(yǎng)法以麩皮為主要原料，酌量添加米糠或豆餅的堿水浸出液，以補充氮源。在相對濕度90%以上，芽孢桿菌用37℃，曲霉用32-35℃培養(yǎng)36-48小時后，立即在40℃下烘干或風干，即成工業(yè)生產用的粗酶。液體培養(yǎng)常以麩皮、玉米粉、豆餅粉、米糠、玉米漿等為原料，并適當補充硫酸銨，氯化銨、磷酸銨等無機氮源，此外還需添加少量鎂鹽、磷酸鹽、鈣鹽等。固形物濃度一般為5-6%，高者達15%。為了降低培養(yǎng)液粘度，淀粉原料可用α-淀粉酶液化，氮源可用豆餅堿水浸出液代替。以霉菌為生產菌時，宜采用微酸性，而細菌宜在中性至微堿性培養(yǎng)，培養(yǎng)溫度霉菌32℃，細菌37℃，通氣攪拌培養(yǎng)時間24-48小時。當酶活達到高峰時結束發(fā)酵，離心或以硅藻土作助濾劑去菌體及不溶物。在Ca2+存在下低溫真空濃縮后，加入防腐劑（松油、麝香草酚、苯甲酸鈉等）、穩(wěn)定劑（5-15%食鹽和鈣鹽、鋅鹽或山梨醇等）以及緩沖劑后就成為成品。為了提高它的耐熱性，也可在成品中添加少量硼酸鹽。這種液體的細菌α-淀粉酶呈暗褐色、帶有臭味，在室溫下可放置數(shù)月而不失活。為了制備高活性的α-淀粉酶，并使貯運方便，可用硫酸銨鹽析或溶劑沉淀制成粉狀酶制劑。在有Ca2+存在下將濃縮發(fā)酵液調節(jié)pH到6左右，加入40%左右硫酸銨靜置沉淀，傾去大部上清夜后，加入硅藻土為助濾劑，收集沉淀于40℃以下風干，為了加速干燥、減少失活，酶泥中可拌入大量硫酸鈉，磨粉后加入淀粉、乳糖、CaCl2等作穩(wěn)定填充劑后即成為成品。麩曲可以用水抽提后進行鹽析。為了減少色素的溶出，麩曲必須先行風干。抽提液中如色素較多，可用CaCl2和Na2HPO4形成不溶性沉淀而吸附除去。溶劑（酒精、丙酮等）沉淀時，為減少酶的變性，宜在低溫下（15℃左右）操作，在有CaCl2、乳糖、糊精等存在下，加入冷卻的溶劑至最終濃度70%，收集沉淀用無水酒精脫