[生物学]年产300吨低聚木糖工厂的设计.doc

年产300吨低聚木糖工厂的设计江 南 大 学本科毕业论文年产300吨低聚木糖工厂的设计Design of a factory produced 300 t/a Xylooligosaccharides学 生： 专 业： 指导老师： 二○○三年六月目 录第一章 绪论…………………………………………………………………………1第二章 全厂流程和生产工艺说明…………………………………………………3第三章 全厂物料衡算………………………………………………………………63.1技术指标…………………………………………………………………………63.2全厂物料衡算……………………………………………………………………63.3水电汽的耗量……………………………………………………………………7第四章 全厂化工设备计算、设计及选型…………………………………………104.1原料处理工段……………………………………………………………………104.2酶制取工段……………………………………………………………………124.3寡糖制备提取工段………………………………………………………………25第五章 工厂布置说明及环境说明…………………………………………………30致谢…………………………………………………………………………………32附录一 全厂设备一览表……………………………………………………………33附录二 主要参考文献………………………………………………………………34附录三 开题报告……………………………………………………………………35附录四 文献及翻译…………………………………………………………………37摘 要低聚木糖亦称木寡糖，属功能性低聚糖族，是目前发现的最好的功能性低聚糖，具有促使双歧杆菌增值，抑制病原菌，防止腹泻、便秘、增强机体免疫力，抵制肿瘤和分解致癌物等功能，与其他功能性低聚糖相比，用量少，效果好，可用于糖尿病、肥胖症、和高血压等患者食用，有利于口腔健康，不引起龋齿等特点，广泛用于食品、医药、和饲料工业。

酶法制备低聚木糖的主要原料来源于农业废弃物，如玉米芯，实现了农副产品的深加工，提高农业附加值，而且保护了环境，促进了农业产业化结构调整和农村增收创收工作本次实验设计依据：年产量300t/a，全年生产天数300d/a,提取收率45%，木聚糖转化率45%，木寡糖提取收率65%，本设计采用酶解工艺，最终得到有效成分>80%的成品关键词: 玉米芯 木寡糖 低聚糖 AbstractXylooligosaccharides(sugar oligomers made up of xylose units) are useful for a variety of purposes. There are the best ones among the functional oligosacharides . Xylooligosaccharides shows a remarkable potential for practical utilization in many fields,including pharmaceuticals, feed formulations and agricultural applications, but their most important market developments correspond to food-related applications. Compared with other functional oligosaccharides, They have some peculiarity as follows: little dosage, effective, used to someone who get the disease such as diabetes, obesity, high blood pressure etc., benefited to the mouth cavity health, do not cause the tooth decayed and so on . It is extensive to used for the food, medicine and animal feed industry. This design is to uses the agriculture wastes——Corn stalk, manufacture xylooligosaccharide by chemical-enzymatic methods. It protects the environment, but also improves the farmers’ income.The basis of this designs : the annual product is 300t, the annual production days are 300 .The rate of extraction is 45%. Xylan’s rate of conversion is 45%. Xylooligosaccharide’s rate of extraction is 65%. This design lay emphasis on the chemical-enzymatic methods, .Eventually we can gain the availability more than 80%.key words: Xylooligosaccharide Corn stalk年产300吨低聚木糖工厂的设计第一章 绪 论1. 1木寡糖的总述木寡糖是功能性低聚糖家族中功能较好的一种，具有广泛的工业应用。

作为一种附加值高、市场前景看好的功能性食品添加剂，近年来引起了科技界和产业界的广泛的关注，是目前国内外竟相研究开发的功能性低聚糖之一[1]一般认为，木寡糖是由木二糖至木十糖等组成的，其中以木二糖、木三糖为主要有效成分木二糖（xylobiose）和木三糖（xyloteiose）分别由二个和三个木糖（D-xylose）以β-1，4糖苷键相连而成，两者均不能为人体消化吸收，但都是可发酵的糖类物质，皆具有双歧杆菌增殖功效在自然界中，竹笋等天然植物中含有少量的木寡糖另外，一部分植物半纤维素在人体大肠内也可以分解转化为木寡糖[2]1. 2国内外酶法制木寡糖工业概况目前，世界上只有少数国家实现了木寡糖的工业化生产在日本，木寡糖被认为是最有前途的功能性低聚糖之一[1]，已实现工业化生产并广泛应用，目前其产量已超过1500吨经日本保健食品学术委员会审定，厚生省第64号许可证认定木寡糖为特定保健用食品添加剂日本市场上销售的木寡糖产品是三得利公司酶法生产的木寡糖，有以下四种产品形式：木寡糖70（液体），2500日元/㎏；木寡糖35（粉末），3000日元/㎏；木寡糖20（粉末），1900日元/㎏；（数字表示木寡糖对总糖含量百分数），片剂（1.4gX48粒，木寡糖含量25%），每盒单价1580日元[14]，且已经应用于饮料和调味醋等产品。

此外，三得利公司还有一种胶囊型产品名为OLIGO+C，即由木寡糖与维生素C复配而成的保健品其他关于木寡糖的研究仍以日本为多如野口等人用纸浆漂白用的芽孢杆菌木聚糖酶来制备木寡糖，又如荒木等用产碱杆菌（Alcaligenes）生产的β-1，3-木聚糖酶其他国家的研究较少，法国Patrice Pellerin等用梭状芽孢杆菌（Clostridium）的木聚糖酶从玉米芯制备木寡糖[3]，最近在网上查到欧共体的一篇具体资助项目的木寡糖的研究发展计划（1998~2001），建议从农林业的废气物，如玉米芯、麸皮、啤酒糟、桉树中提取木聚糖，再用物理、化学或生物技术方法制备木寡糖和木糖醇，并开展应用于药物和食品工业的研究，特别提出了要进行木寡糖的纯化，结构特征及其作为抗炎药或抗肿瘤剂生物活性量化的研究我国木寡糖的生产总体还处于研制阶段，目前仅有小规模生产线进行少量产品的生产，但生产技术基本趋于成熟1997年蔡静平[4]等报道了真菌分解玉米芯生产木寡糖的研究1999~2000年吴克[5]，洪枫[6]，袁其朋[7]，杨瑞金[8]等陆续报道了他们制备木寡糖的研究结果1. 3制备木寡糖几种方法的比较 制备木寡糖的原料为木聚糖，它是植物半纤维素的主要组成部分，是自然界中继植物纤维素后的含量第二丰富的可再生多糖。

木聚糖在玉米芯、甘蔗渣、棉子壳和燕麦、桦木等农林产品中含量相对较高，平均可达30%左右[9]木聚糖存在于植物细胞的细胞壁中，与其他的一些成分以一定的方式相互作用在木寡糖生产过程中，这些成分会防碍木聚糖与木聚糖酶之间的作用，从而降低木寡糖形成速率和最终产品得率，因此在进行木聚糖水解之前，必须对原料进行有效地处理，提取出木聚糖木聚糖的制备方法通常有以下几种： ①直接高温蒸煮提取木聚糖：Saska等[10]在1995年提出的直接高温蒸煮提取法是利用木聚糖含有的乙酰基侧链在高温蒸煮时脱乙酰，形成乙酸，从而使体系的pH值下降，木聚糖分子发生自水解而溶解度增加但高温蒸煮法的提取液中还原糖与总糖之比较低，不利于木寡糖的生产，且其它副反应随温度变化而较明显②碱法提取木聚糖：日本的Isao Kusakabe在酶法制备木聚糖的研究中对原料预处理进行了研究，采用不同稀碱溶液提取木聚糖，取得了较好的结果③酸法提取木聚糖：目前，酸法提取木聚糖已成功用于木糖生产但酸法提取木聚糖存在较大的缺点，比如提取液中木糖比例很高，不能满足木寡糖的生产要求；在提取过程中会产生许多副反应并生成一些可能的致癌物质，从而影响到终产品的安全性。

杨瑞金等在高温蒸煮法的基础上提出酸预处理后湿法蒸煮的方法，副反应大大降低，且工艺为可行1. 4设计目的本设计将提供一套较为可行的年产300吨木寡糖生产线通过本设计，对业已成熟的木聚糖酶发酵工艺及酶法制备低聚木糖的工艺进行整合，使之形成从原料处理、发酵产酶、酶法水解、产物精制等完整的可行的木寡糖生产线；通过本设计，着重解决制约酶法制备木寡糖生产工艺实施的原料预处理问题，将使用多效直接浓缩方式替代木聚糖提取方法中的酒精沉淀的通用工艺使用膜法分离技术，组合运用纳滤、超滤等手段实现木寡糖的精制29年产300吨低聚木糖工厂的设计第二章 全厂工艺流程和生产工艺说明2. 1流程原料处理 酶制备 提取玉米芯 斜面菌种 杀 酶 粉 碎 一级培养 脱色罐 浸 泡 种子罐 过 滤 碱液提取 发酵罐 浓 缩 固液分离 絮 凝 喷雾干燥 浓缩滤液 酶解罐 成品包装 。