基于甘薯渣原料年产900吨ε-聚赖氨酸中试发酵车间设计开题报告

 2022-03-12 15:08:41

1. 研究目的与意义

甘薯渣是木薯提取淀粉后的副产物,主要指标包括粗纤维、粗灰分、水分,而在用甘薯生产淀粉的过程中会产生大量的甘薯渣。甘薯渣的主要成分是淀粉、纤维素以及少量的蛋白质。含碳丰富的甘薯渣可以作为微生物培养的碳源,而在一些地区大量的甘薯渣被用于猪饲料,这不仅浪费了木薯渣,也使猪的生长发育变得缓慢。

ε-聚赖氨酸是赖氨酸的直链状聚合物,一般为淡黄色粉末、吸湿性强,略有苦味,ε-聚赖氨酸不受pH值影响,对热稳定(120℃,20min),可以抑制耐热菌,故加入后可进行热处理。ε-聚赖氨酸的生物性质为一种具有抑菌功效的多肽,这种生物防腐剂在80年代就首次应用于食品防腐。ε-聚赖氨酸能在人体内分解为赖氨酸,而赖氨酸是人体必需的8种氨基酸之一,也是世界各国允许在食品中强化的氨基酸。因此ε-聚赖氨酸是一种营养型抑菌剂,安全性高于其他化学防腐剂,其急性口服毒性为5g/kg。 ε-聚赖氨酸抑菌谱广,对于酵母属的尖锐假丝酵母菌、法红酵母菌、产膜毕氏酵母、玫瑰掷孢酵母;革兰氏阳性菌中的耐热脂肪芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌;革兰氏阴性菌中的产气节杆菌、大肠杆菌等都有明显的抑制和杀灭作用。聚赖氨酸对革兰氏阳性的微球菌,保加利亚乳杆菌,热链球菌,革兰氏阴性的大肠杆菌,沙门氏菌以及酵母菌的生长有明显抑制效果,聚赖氨酸与醋酸复合试剂对枯草芽胞杆菌有明显抑制作用。

当下,随着生物技术的蓬勃发展,微生物发酵逐渐受到人们的关注,本篇论文设计——基于甘薯渣原料年产900吨ε-聚赖氨酸中试发酵车间设计,采用白色链霉菌为生产菌株,以甘薯渣水解液为碳源,以酵母粉为氮源,生产ε-聚赖氨酸,采用补料分批发酵,发酵周期200h,最高产量为35g/L,提取收率为85%。年生产时间为300天。以此为基础进行工艺设计,确定了ε-聚赖氨酸的生产工艺流程,进行了物料衡算和热量衡算,并计算了主要设备尺寸。

2. 研究内容和预期目标

1)制定设计任务、原则,选择生产菌。

2)生产方法的选择,制定工艺路线,绘制工艺流程简图。

3)生产过程中的物料,热量,水量,电量等参数进行衡算,列出计算步骤和衡算表。

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3. 研究的方法与步骤

研究方法:

本研究采用白色链霉菌为生产菌株,以甘薯渣水解液为碳源,以酵母粉为氮源,生产ε-聚赖氨酸,采用补料分批发酵,发酵周期200h,最高产量为35g/l,提取收率为85%。年生产时间为300天。以此为基础进行工艺设计,确定了ε-聚赖氨酸的生产工艺流程,进行了物料衡算和热量衡算,并计算了主要设备尺寸。

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4. 参考文献

[1] 曾小峰,曾志红,曾顺德,高伦江,刁源,尹旭敏.甘薯渣的发酵利用研究进展[J].南方农业,2017,011(034):39-41,65

[2] 尤丽新,胡楠楠,班硕.产ε-聚赖氨酸白色链霉菌的化学诱变育种[J].中国酿造,2019,038(003):130-133

[3] 冯艳芸,郭海娟,李海亮,康馨元.生物防腐剂聚赖氨酸研究进展[J].农产品加工学刊,2019,000(004):57-62

[4] NorimasaTamehiro,Takeshi Hosaka,Jun Xu,Haifeng Hu,Noboru Otake,Kozo Ochi.Innovative Approach for Improvement of anAntibiotic-Overproducing Industrial Strain of Streptomyces albus[J].Applied and Environmental Microbiology,2003,69(11)

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[6] Yan,Peng,Sun, Haoben,Lu, Pengqi,Liu, Haili,Tang, Lei.Enhancement of epsilon-poly-L-lysinesynthesis in Streptomyces by exogenous glutathione[J].Bioprocess and Biosystems Engineering,2018,41(1):129-134

[7] 杜剑. 年产10000吨柠檬酸发酵工厂设计[D]. 山东轻工业学院 齐鲁工业大学, 2012.

[8] 郑树贵. 年产100吨D-丙氨酸发酵工厂的设计[D]. 大连工业大学, 2014.

[9] 杨勇. 天井啤酒厂年产十万吨糖化、发酵车间技术改造项目设计[D]. 江南大学, 2001.

[10] 杨婷婷. 年产10000吨农副产物发酵饲料工厂设计[D]. 南昌大学, 2014.

5. 计划与进度安排

(1)2022-2022-2学期第一周~第五周(2022-3-16~2022-4-20):查阅资料,准备开题报告,外文论文翻译;

(2)第六周~第七周(2022-4-20~2022-5-4):对厂址进行选择,分析物流交通、人力资源等条件;对厂区总面积进行设计。

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