年产6000吨木聚糖酶发酵车间的设计.docx

年产 6000 吨木聚糖酶发酵车间的设计作 者 姓 名 李斌专 业 生物技术及应用指导教师姓名 张大伟目 录摘 要 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 1ABSTRACT⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2第一章绪论 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯31.1 木聚糖酶简介 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯31.1.1木聚糖酶的理化性质⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯31.1.2木聚糖酶的生产简史⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯41.1.3木聚糖酶用途 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯41.1.4木聚糖酶产业发展现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯51.2 巴斯德毕赤酵母简介⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯61.2.1巴斯德毕赤酵母表达系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯61.2.2巴斯德毕赤酵母的优缺点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯61.2.3前景展望 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7第二章木聚糖 酵机理 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯72.1 重组巴斯德毕赤酵母发酵合成木聚糖酶的代谢途径 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 72.1.1甘油代谢途径 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯72.1.2甲醇代谢途径 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯92.2 巴斯德毕赤酵母发酵生产木聚糖酶过程中的主要影响因素⋯⋯⋯ 112.2.1碳源的影响 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯112.2.2氮源的影响 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯112.2.3基础盐和 PTM1微量盐的影响 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯112.2.4添加其它物质 , 降低蛋白酶降解 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯122.2.5pH 的影响 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯122.2.6温度的影响 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯122.2.7溶氧浓度 (DO ) 的影响 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯132.2.8诱导前菌体密度 ( CWPT I ) 与比生长速率 ( μPT I )的影响 ⋯⋯ 13第三章 木聚糖 酵的工 流程 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 133.1 高效分泌木聚糖酶的毕赤酵母工程菌株的获得 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 133.1.1材料 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯133.1.2黑曲霉木聚糖 cDNA 的 得 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯133.1.3表达 体 VMAN－pPIC9K 的构建⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯133.1.4重 菌株 VMAN－pPIC9K－GS115 的 得和高 活菌株的 ⋯ 133.1.5重 赤酵母的 大培养⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯133.2重 巴斯德 赤酵母工程菌 酵生 木聚糖 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯143.2.1原料 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯143.2.2重 菌株的液体 酵⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯153.2.3 酵工序⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯153.3 酵液后 理 得木聚糖 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯163.3.1离心⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯163.3.2干燥⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯173.4工 流程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯173.5 品的工 要求 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯183.5.1 品的 格与使用方法 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯183.5.2 品的包装与 运 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯183.5.3常用 料原料中木聚糖量 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 18第四章 工 算 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯194.1物料衡算 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯194.1.1原料的物料衡算 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯194.2 量衡算 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯204.3冷却水水耗 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯20第五章 的 与 型 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯215.1 送 的 算 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯215.2 酵 的 及 型 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯235.2.1 酵罐的 算 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯235.2.2种子罐的 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯265.3 酵 相关 的型号一 表⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯26第六章 酵 的布置 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 296.1概述 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯296.2生 工 布置的原 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯296.2.1 布置 的依据 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯296.2.2生 工 布置的原 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯306.3 酵 的 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯316.4管路的 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯32第七章 平面布置与建筑 明 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 337.1 依据和范 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯337.1.1 依据 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯337.2厂址⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 337.2.1厂址地理位置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 337.2.2厂区基本条件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 337.3 厂平面 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 337.3.1平面 原 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 347.3.2平面的 体布置的 方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯ ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 347.3.3工厂出入口布置特征 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯357.3.4厂区 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯357.3.5坐 系 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯357.3.6厂区划分要求 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯357.4建筑物得布置位置 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯36参考文献 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯37致 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯38摘 要木聚糖酶 ( β-1,4-D-Xylanase, EC3.2.1.78) 是一类能够水解β -1,4- 糖苷键的半纤维素酶，已广泛应用于食品、医药、饲料、造纸、采油等诸多领域。

本设计以一株高效表达木聚糖酶的重组毕赤酵母为发酵菌株 , 对年产 6000吨木聚糖酶的发酵车间进行设计发酵工艺采用连续补料培养工艺，选用2个 0.8m333一级种子罐和 2个8 m二级种子罐，采用 2个 80m发酵罐，发酵罐直径 3100 mm发酵罐罐体厚度设计是 6.5mm，制作材料采用 1Cr18Ni9Ti 耐酸不锈钢本设计根据确定的工艺流程进行了物料衡算， 并绘制了全厂工艺流程图、 全厂总平面布置图及三级发酵罐的装配图关键词： 木聚糖酶 高密度发酵 补料培养 发酵罐1ABSTRACTxylanase ( β-1 ,4-D-xylanase , EC3.2.1.78) are a class can hydrolyze β-1 ,4-glycosidic bond hemicellulase, its role in xylan substrate grapes , xylan, galactoxylan and galactoxylan such as grape xylan more widely distributed in nature, most are renewable resources. hemicellulose resources as the major products of deepprocessing, -xylanaseβ has been widely applied In food, medicine, feed, paper, oil and many other fields.In this study, using RT-PCR, selection was highly expressed xylanase secreted Pichia pastoris strain MAN22, and the liquid fermentation. Temperature control during fermentation 30 °C, by adjusting the stirring rate to the dissolved oxygen concentration was maintained at 30%, mainly in methanol as carbon source, nitrogen source, ammonia did, by adding ammonia flow control pH ≈5.5, make every 12 h Add a Methanol, post-fermentation to add 5% (NH4) 2 SO4, NH4 + levels were maintained to 150mmol / L or more (2 g / L or so). Seeds with two 0.6m3 and two 6m3 tank and two second seed containers, with two 60m3 fermenter。