乳糖酶生产线设计终稿

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1、南京工业大学生物与制药工程学院《发酵设备及工厂设计》课程设计设计项目名称200t/a乳糖酶生产线设计专业班级生工类0902双号组指导教师洪厚胜张庆文2013年1月目录第一章项目总论11.1乳糖酶的来源及其特性11.2乳糖酶的基础研究11.3乳糖酶的应用21.3.1在乳产品中的应用21.3.2在医药领域的应用21.3.3乳糖酶基因在基因工程中的应用31.4中国乳糖酶市场分析41.4.1β-半乳糖苷酶的市场情况41.4.2酶制剂生产厂家的产销情况41.4.3国内市场需求预测51.4.4本产品更新的特点5

2、1.5生产乳糖酶的一般方法51.5.1利用胞外酶51.5.2利用胞内酶61.6乳糖酶生产的局限性和该项目乳糖酶的优点61.6.1生产局限性61.6.2该项目乳糖酶的优点61.6.3项目综合评价结论71.7β-半乳糖苷酶的生产工艺71.7.1生产工艺流程图71.7.2项目技术路线图81.8工厂组成81.8.1生产车间81.8.2辅助车间81.8.3动力车间81.8.4行管部门8301.9厂址选择与建设条件81.9.1厂址选择81.9.2建设条件9第二章生产工艺112.1乳糖酶生产工艺112.1.1原料

3、122.1.2蒸汽喷射液化122.1.3过滤122.1.4连续灭菌122.2发酵车间122.2.1菌种处理工段122.2.2发酵罐发酵132.3分离车间142.3.1过滤142.3.2陶瓷膜微滤152.3.3超滤浓缩152.3.4喷雾干燥152.3.5脱色152.4包装车间152.4.1包装及保藏15第三章乳糖酶发酵工段工艺核算163.1概况163.2原料粉碎工段163.3调浆工段163.4液化工段173.5过滤工段173.6液化糖贮罐173.7连消工段17303.8发酵工段183.8.1种子罐18

4、3.8.2发酵罐183.8.3发酵液离心过滤183.8.4空气系统193.9水平衡计算203.9.1工艺用水（河水）203.9.2灭菌冷却用水213.9.3发酵过程中冷却用水213.9.4空压机耗水量213.9.5空气冷却用水量223.10蒸汽消耗量223.10.130m3单罐发酵原料配料消耗蒸汽量223.10.2喷射液化消耗蒸汽量(7h完成)233.10.3种子罐消毒233.10.4连消阶段消耗蒸汽量233.10.5发酵罐空消蒸汽消耗量23第四章生物反应器的设计244.1反应器的论证244.2反应

5、器的设计254.2.1发酵罐254.2.2种子罐304.3主要设备选型34第五章核算365.1概述365.2基础数据365.2.1生产规模和方案365.2.2实施进度36305.2.3费用统计36第六章财务评价396.1内部收益率（IRR）的计算396.2主要经济指标396.3不确定性分析396.3.1盈亏平衡分析39附表：项目工程设计协作时间表4130第一章项目总论1.1乳糖酶的来源及其特性乳糖酶是一种酶，它是酵母Kluyveromyceslactis的lac4基因作为一种乳糖酶的代号，这个基因是

6、由3078bp核苷酸组成并编码一种1025氨基酸形成的一种以特殊空间排列和物理形状的长链氨基酸组成的复合蛋白，和其它的酶相差不大。它是一种白色粉末，无味道，无气味，溶解时是一种浅棕色的液体。该酶是通过一种从酵母菌菌种发酵制备。乳糖酶特定水解半乳糖苷的键将乳糖转变成葡萄糖和半乳糖。乳糖酶又称β–半乳糖苷酶，是哺乳动物乳汁中一种重要的营养成分。可催化乳糖水解为半乳糖和葡萄糖，多用于乳品工业。哺乳动物的乳糖酶活性随年龄增长具有典型的生理性降低，所以乳糖酶缺乏是广泛存在的世界性问题。1889年，荷兰生物学家

7、Beijerincek首次报道了乳糖酶可水解乳糖以来，人们对于乳糖酶的研究日趋完整。目前，解决乳糖不耐受的最佳方法是用乳糖酶水解乳糖来生产低乳糖或无乳糖乳制品。而现在商业乳糖酶中乳糖酶的最适温度在37℃左右或者更高，但是对于乳品加工工业，许多长时间的操作工艺以及贮存和运输均在低温下进行，低温乳糖酶具有中温乳糖酶无法达到的优越性，所以近年来成为研究的热点。乳糖酶存在于植物、细菌、真菌、放线菌以及哺乳动物(特别是婴儿)的肠道中。目前只有来源于微生物的乳糖酶有工业应用价值，利用微生物发酵法制取乳糖酶，具有

8、酶源丰富、产量高、生产成本低、周期短的特点，而且不受季节、地理位置等因素的影响，但不同微生物来源的乳糖酶的性质差别较大。1.2乳糖酶的基础研究乳糖酶的基本结构及其生物合成对乳糖起水解作用的酶是乳糖酶根皮苷水解酶(lactasephlorizinhydrolase，LPH)。LPH是一种肠上皮细胞微绒毛膜上的糖蛋白，具有乳糖酶和根皮苷水解酶活性，最适pH为5.5~6.0。LPH为一条多肽链，有乳糖酶和根皮苷水解酶的作用位点，并通过COOH末端的一段疏水氨基酸序列连接在肠