課程設計---單批次固體發(fā)酵5噸酵母菌的發(fā)酵工藝設計

1、<p>　　生物工程課程設計說明書</p><p>　　題 目：單批次固體發(fā)酵5噸發(fā)酵培養(yǎng)物 </p><p>　　發(fā)酵工藝設計 </p><p>　　設 計 人： </p><p>　　系 別： 生物工程 </

2、p><p>　　班 級： </p><p>　　指導教師： </p><p>　　設計日期： 2006年12月18日-24日 </p><p>　　一.課 程 設 計 任 務 書</p><p><b&g

3、t;　　1 設計題目 </b></p><p>　　單批次固體發(fā)酵5噸酵母菌的發(fā)酵工藝設計</p><p><b>　　2 基本工藝流程</b></p><p>　　保藏菌種（平板劃線培養(yǎng). 試管斜面培養(yǎng) ）→菌種搖瓶培養(yǎng)→多級種子發(fā)酵罐培養(yǎng)→固體發(fā)酵</p><p><b>　　3 設計任務<

4、;/b></p><p>　　（1）單批次固體發(fā)酵5噸酵母菌發(fā)酵的相關工藝參數(shù)計算</p><p>　?。?）種子罐及發(fā)酵罐選型</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　一.概述1</b></p><p>　　二.菌種與產(chǎn)品簡介1<

5、;/p><p><b>　　2.1菌種1</b></p><p><b>　　2.2生理特性1</b></p><p><b>　　2.3特征1</b></p><p><b>　　2.4菌種用途2</b></p><p>　　

6、2.5酵母菌的生長條件2</p><p><b>　　三.設計依據(jù)2</b></p><p>　　3.1總體生產(chǎn)規(guī)模2</p><p>　　3.2 基本發(fā)酵工藝流程3</p><p>　　3.3發(fā)酵工藝設計的參數(shù)選擇3</p><p>　　四.發(fā)酵工藝流程推算3</p>

7、<p>　　4.1工藝流程推算3</p><p>　　4.2設備選型工藝流程3</p><p>　　4.2.1 菌種的活化3</p><p>　　4.2.2 一級三角瓶發(fā)酵（1L）3</p><p>　　4.2.3二級種子罐發(fā)酵（15L）4</p><p>　　4.2.4三級種子罐發(fā)酵（600L）

8、4</p><p>　　4.3 工藝流程簡圖4</p><p><b>　　五.發(fā)酵設備5</b></p><p>　　5.1發(fā)酵工藝參數(shù)匯總表5</p><p><b>　　5.2附屬設備6</b></p><p><b>　　一.概述</b>

9、</p><p>　　早在公元3000年前，人類開始利用酵母來制作發(fā)酵產(chǎn)品。最早在市場上銷售的產(chǎn)品是酵母泥，這種產(chǎn)品的特點是發(fā)酵速度快，但運輸和使用不便，產(chǎn)品的商業(yè)化受到了一定的限制。從銷售酵母泥算起，把制造酵母作為一種工業(yè)來看，酵母工業(yè)的發(fā)展已有200余年的歷史了。酵母已成為世界上研究最多的微生物之一，是當今生物技術產(chǎn)品研究開發(fā)的熱點和現(xiàn)代生物技術發(fā)展.基因組研究的模式系統(tǒng)。</p><p&

10、gt;　　酵母菌是飼料中應用最早.最廣泛的微生物之一，長期以來人們主要是利用酵母的菌體蛋白等營養(yǎng)特性，促進胃腸道有益微生物生長，改善飼料效率，提高生產(chǎn)性能；但飼料酵母味苦，導致適口性差，目前沒有統(tǒng)一的標準，以致市售產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，從而限制了其在畜禽生產(chǎn)中的使用。酵母細胞壁是產(chǎn)氣酵母發(fā)酵過程中提取的一種特殊的副產(chǎn)品。大量研究認為，酵母細胞壁含有的甘露聚糖和葡聚糖具有提高機體免疫力.抑制病原菌.吸附霉菌毒素等作用。</p>

11、<p><b>　　二.菌種與產(chǎn)品簡介</b></p><p><b>　　3.1菌種</b></p><p><b>　　中文名稱：酵母 </b></p><p>　　英文名稱：yeast </p><p>　　定義：子囊菌.擔子菌等幾科單細胞真菌的通稱?？捎糜卺勗?/p>

12、生產(chǎn)，有的為致病菌。是遺傳工程和細胞周期研究的模式生物。</p><p><b>　　2.2生理特性</b></p><p>　　酵母營專性或兼性好氧生活，目前未知專性厭氧的酵母。在缺乏氧氣時，發(fā)酵型的酵母通過將糖類轉(zhuǎn)化成為二氧化碳和乙醇（俗稱酒精）來獲取能量。在釀酒過程中，乙醇被保留下來，在烤面包或蒸饅頭的過程中，二氧化碳將面團發(fā)起，而酒精則揮發(fā)。在有氧氣的環(huán)境中，

13、酵母菌將葡萄糖轉(zhuǎn)化為水和二氧化碳。無氧的條件下，將葡萄糖分解為二氧化碳和酒精。在溫度適合時，氧氣和養(yǎng)料充足的條件下，以出芽方式迅速增殖。</p><p><b>　　2.3特征 </b></p><p>　　多數(shù)酵母可以分離于富含糖類的環(huán)境中，比如一些水果（葡萄.蘋果.桃等）或者植物分泌物（如仙人掌的汁）。一些酵母在昆蟲體內(nèi)生活。酵母菌是單細胞真核微生物。酵母菌細胞的

14、形態(tài)通常有球形.卵圓形.臘腸形.橢圓形.檸檬形或藕節(jié)形等。比細菌的單細胞個體要大得多，一般為1~5微米或5~20微米。酵母菌無鞭毛，不能游動。酵母菌具有典型的真核細胞結(jié)構(gòu)，有細胞壁.細胞膜.細胞核.細胞質(zhì).液泡.線粒體等，有的還具有微體。 </p><p>　　酵母菌的遺傳物質(zhì)組成：細胞核DNA，線粒體DNA，以及特殊的質(zhì)粒DNA。 　　</p><p>　　大多數(shù)酵母菌的菌落特征與細菌相

15、似，但比細菌菌落大而厚，菌落表面光滑.濕潤.粘稠，容易挑起，菌落質(zhì)地均勻，正反面和邊緣.中央部位的顏色都很均一，菌落多為乳白色，少數(shù)為紅色，個別為黑色。 　　</p><p>　　未發(fā)現(xiàn)其有性階段的酵母菌稱假酵母。</p><p><b>　　2.4菌種用途 </b></p><p>　　在醫(yī)藥工業(yè)中，酵母及其制品用于治療某些消化不良癥，并能提

16、高和調(diào)整人體的新陳代謝機能。因此，藥用酵母的生產(chǎn)在酵母工業(yè)中占有重要的地位。 </p><p>　　在畜牧業(yè)中，酵母廣泛用作精飼料以增加飼料中的蛋白質(zhì)含量,對提高禽畜的出肉率.產(chǎn)蛋率和產(chǎn)乳率,對肉質(zhì)的改良和毛皮質(zhì)量的提高均有明顯的效果。</p><p>　　2.5酵母菌的生長條件</p><p>　　營養(yǎng)：酵母菌同其它活的有機體一樣需要相似的營養(yǎng)物質(zhì)，象細菌一樣它有

17、一套胞內(nèi)和胞外酶系統(tǒng)，用以將大分子物質(zhì)分解成細胞新陳代謝易利用的小分子物質(zhì)。屬于異養(yǎng)。 </p><p>　　水分：像細菌一樣，酵母菌必須有水才能存活，但酵母需要的水分比細菌少，某些酵母能在水分極少的環(huán)境中生長，如蜂蜜和果醬，這表明它們對滲透壓有相當高的耐受性。 </p><p>　　酸度：酵母菌能在pH值為3.0-7.5 的范圍內(nèi)生長，最適pH 值為pH4.5-5.0。</p>

18、;<p>　　溫度：在低于水的冰點或者高于47℃的溫度下， 酵母細胞一般不能生長，最適生長溫度一般在20℃~30℃。</p><p>　　氧氣：酵母菌在有氧和無氧的環(huán)境中都能生長，即酵母菌是兼性厭氧菌，在有氧的情況下，它把糖分解成二氧化碳和水，在有氧存在時，酵母菌生長較快。在缺氧的情況下，酵母菌把糖分解成酒精和二氧化碳。 </p><p><b>　　三.設計依據(jù)&

19、lt;/b></p><p><b>　　3.1總體生產(chǎn)規(guī)模</b></p><p>　　單批次固體發(fā)酵5噸酵母菌的發(fā)酵</p><p>　　3.2 基本發(fā)酵工藝流程</p><p>　　保藏菌種（平板劃線培養(yǎng). 試管斜面培養(yǎng) ）——菌種搖瓶培養(yǎng)—— 多級種子發(fā)酵罐培養(yǎng) —— 固體發(fā)酵 </p>&l

20、t;p>　　3.3發(fā)酵工藝設計的參數(shù)選擇</p><p>　　發(fā)酵工藝設計基本參數(shù)表</p><p>　　四.發(fā)酵工藝流程推算</p><p><b>　　4.1工藝流程推算</b></p><p>　　固體發(fā)酵總量：5t（生產(chǎn)發(fā)酵）</p><p><b>　　↓ 10%<

21、/b></p><p>　　500L發(fā)酵液（三級種子發(fā)酵）</p><p><b>　　↓2%</b></p><p>　　10L 發(fā)酵液（二級種子發(fā)酵）</p><p><b>　　↓2%</b></p><p>　　200ml發(fā)酵液（一級種子發(fā)酵）</p>

22、;<p>　　4.2設備選型工藝流程</p><p>　　4.2.1 菌種的活化</p><p>　　將冷凍保藏管中的菌種在平板上活化（37℃ 24h），并在平板中進行純化（37℃ 24h）。</p><p>　　4.2.2 一級三角瓶發(fā)酵（1L）</p><p>　　培養(yǎng)量： 200ml ，采用三角瓶搖瓶培養(yǎng)</p>

23、;<p>　　三角瓶規(guī)格：三角瓶裝液系數(shù)為8%~20%，選擇20%為實際裝液系數(shù)。</p><p>　　200ml÷20%＝1000ml</p><p>　　選取1個1L的三角瓶進行培養(yǎng)。</p><p>　　4.2.3二級種子罐發(fā)酵（15L）</p><p>　　培養(yǎng)量： 10L ，選用小型發(fā)酵罐發(fā)酵</p&g

24、t;<p>　　發(fā)酵罐規(guī)格：因為菌種為兼性厭氧性，所以發(fā)酵罐裝液系數(shù)可選30%~90%。</p><p>　　10L÷30%＝33.3L ， 10L÷90%＝11.1L</p><p>　　所以所選發(fā)酵罐規(guī)格應在11.1L~33.3L之間，</p><p>　　采用規(guī)格為15L的發(fā)酵罐進行發(fā)酵，</p><p&

25、gt;　　10L÷15L＝66.7%，在理想裝液量的范圍內(nèi)，符合要求。</p><p>　　4.2.4三級種子罐發(fā)酵（600L）</p><p>　　培養(yǎng)量： 500L ，采用大型發(fā)酵罐發(fā)酵</p><p>　　發(fā)酵罐規(guī)格： 500L÷30%＝1666.7L ， 500L÷90%＝555.6L</p><p>　

26、　所以所選發(fā)酵罐規(guī)格應在555.6L~1666.7L之間</p><p>　　采用規(guī)格為600L的發(fā)酵罐進行發(fā)酵，</p><p>　　500L÷600L＝83.3%，在理想裝液量的范圍內(nèi)，符合要求。</p><p>　　生產(chǎn)發(fā)酵：5000L，采用40kg發(fā)酵袋袋裝培養(yǎng)?？偣?25個發(fā)酵袋。</p><p>　　4.3 工藝流程簡圖

27、</p><p>　　平板劃線培養(yǎng)→1L三角瓶搖瓶培養(yǎng)（一級）→15L種子罐培養(yǎng)（二級）→600L發(fā)酵罐培養(yǎng)（三級）→5t裝袋固體發(fā)酵</p><p><b>　　工藝流程簡圖</b></p><p><b>　　五.發(fā)酵設備</b></p><p>　　5.1發(fā)酵工藝參數(shù)匯總表</p>