毕业设计论文年产300吨纳豆激酶发酵车间设计.docx

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1、目录摘要3关键词3Abstract4Keywords4第一章总论51.1 设计背景及意义51.2 设计依据51.3 生产方法及工艺选择61.3.1 产品选择61.3.2 生产方法及工艺选择6133产品说明61.4 生产规模及劳动定员91.5 厂址选择91.5.1 年度气候分析101.5.2 季节气候分析10第二章工艺设计112.1 工艺流程设计112.1.1 发酵及发酵车间工艺流程设计112.1.2 发酵及发酵车间工艺流程图122.2 物料衡算132.2.1 物料衡算132.2.2 热量衡算142.2.3 水平衡计算162.2.4 无菌空气衡算162.3 设备选型172.3.1 发酵罐的设备选

2、型与计算172.3.2 种子罐的设备选型与计算232.4 设备工艺设计说明252.4.1 设备工艺流程图252.4.2 设备工艺流程图设计说明25第三章厂区及车间设计263.1 厂区设计263.1.1 厂区设计原则263.1.2 厂区设计说明263.2 车间设计273.2.1 车间设计原则273.2.2 车间设计总体说明293.2.3 人流通道设计及说明293.2.4 物流通道设计及说明29第四章非工艺设计304.1 环境保护304.2 消防及安全304.2.1 防雷与防静电304.2.2 采光与照明304.2.3 消防304.2.4 安全卫生30第五章设计总结32参考文献33致谢34附录35

3、年产300吨纳豆激酶发酵车间设计摘要纳豆是日本的一种传统大豆发酵食品，由纳豆芽泡杆菌(BaCiIIUSnatto)在一定的温度和湿度条件下，通过发酵蒸煮大豆制备而成。他被认为是日本人长寿的“秘方，经常食用纳豆具有抗氧化，抗衰老，溶血栓，抗肿瘤，降血压，抗菌等作用，还可预防骨质疏松，提高蛋白质的消化率，综合提高人体免疫力。本设计在纳豆激酶的发酵过程中以大豆粉及玉米粉作为发酵原料，采用液体发酵技术，利用发酵罐进行发酵，发酵温度控制在35-4(C,同时PH控制在6.87.2之间，纳豆芽抱杆菌的接种量控制在25%之间，通气量为10251min.发酵时间不超过24小时。发酵后得到的浓缩液经过真空冷冻干燥

4、后得到纳豆激酶粉末。本次车间设计采用的大豆粉以及玉米淀粉来源广泛，而这搭配使用足以满足菌种的营养需求，而且发酵周期较短，不超过24小时，发酵液的纳豆激酶酶活较高，可达3040万Um1,可以有效降低生产成本。同时采用的提纯和发酵技术也有利于该生产方法的工业化生产。关键谓：纳豆激酶，液体深层发酵，纳豆芽抱杆菌Designofnattokinasefermentationworkshopwithanne1outputof3mi11ionAbstractNattoisatraditiona1fermentedsoybeanfoodinJapan.Itispreparedfromfermentedsoy

5、beanbyfermentationbyBaci11usnattoatacertaintemperatureandhumidity.Nattoisbe1ievedtobetthesecretrecipefor1ongevity,inJapan.Regu1aruseofnattohasantioxidant,anti-aging,hemo1yticembo1ism,anti-tumor,1oweringb1oodpressure,antibacteria1andotherfunctions.Atthesametime,itcana1sopreventosteoporosis,improvepro

6、teindigestibi1ity,andcomprehensive1yimprovehumanimmunity.Thisdesigntookfermentationofnattokinaseinsoybeanf1ourandcornf1ourasrawmateria1by1iquidfermentation,fermentationtechno1ogy,fermentationbyfermentation,fermentationtemperaturecontro1at35-40CandpHcontro1in6.8-7.2,contro1ofinocu1ationofBaci11usnatt

7、oin2-5%,aerationof10-251min.Thefermentationtimeshou1dnotexceed24hours.Afterfermentation,theconcentratedso1utionwasobtainedbyvacuumfreezedryingtoobtainnattokinasepowder.Bythedesignoftheworkshopofsoybeanf1ourandcornstarchandtheuseofawiderangeofsources,sufficienttomeetthenutritiona1needsofco11ocationst

8、rains,andthefermentationcyc1eisshort,nomorethan24hours,nattokinaseenzymeactivityishigh,upto30-40mi11ionUm1,caneffective1yreduceproductioncosts.Atthesametime,thepurificationandfermentationtechno1ogyisa1sobeneficia1totheindustria1izationoftheproductionprocess.Keywords：Nattokinase,1iquiddeepfermentatio

9、n,Baci11usnatto第一章总论1.1 设计背景及意义随着人们生活水平的不断提高，人们对食品的要求已经不仅仅是能够吃饱,更重要的是吃好，吃出健康。在这种前提下，人们不仅注重食品的可口性，更注重产品的营养性和保健性。因此，针对目前纳豆的口味不适合中国人的特点，通过高科技手段，设计独特的菌种筛选过程，筛选出能够同时产生多种有益功能酶的菌种，或者通过改变培养基的成分、进行混合菌种发酵等手段，改进纳豆的发酵口味，使其适合中国人的饮食习惯，必将大有作为。国内的纳豆固态发酵产品生产厂家大多数采用传统托盘固态发酵，干燥技术酶活损失大，生产的产品酶活参差不齐，并且普遍较低。传统发酵的湿纳豆保质期短,在

10、低温下最长只有一周时间，纳豆激酶的酶活性和纳豆的口感都下降很快,所以对纳豆发酵产品的新技术和新剂型进行研究很有必要。因而采用高酶活菌株，利用新型的技术和设备进行NK深层液体发酵条件与工艺的标准化研究，开展纳豆激酶的加工生产，具有紧迫性和实用性。1.2 设计依据我国大豆资源丰富，通过大豆深加工产品的开发转化我国的大豆资源，提高产品的附加值，对人民生活水平和生活质量的提高有较为深远的意义。我国自90年代开始对纳豆激酶进行研究，主要是研究纳豆激酶的发酵条件、分离纯化、纳豆激酶基因在细菌和和酵母中的表达等方面。在发酵条件优化方面,获得纳豆杆菌在最适发酵条件下的产酶活力已达到较高水平。在基因工程方面，已

11、经获得纳豆激酶的基因片段，并分别克隆到原核表达载体和真核表达载体上。同时还对重组子的外源基因稳定性进行了初步研究。尽管在血栓性疾病的治疗中，SK,UK,Tpa,scuPA等已在临床上发挥重要作用，但它们作为口服制剂，始终存在价格昂贵，用药剂量大，肠道稳定性差等问题。首先，纳豆作为传统食品，已历经千余年，有充分的安全性保证，而且口服NK可通过肠道迅速吸收并释放入血，溶栓效率高，药效时间长，有望开发成为新型口服溶栓、防栓制剂，以供医疗和保健应用。其次，NK作为微生物代谢产物，只要有高活性的菌种，生产工艺条件成熟，就可实现大规模生产，而且其发酵原料来源广，价格低廉。NK的开发应用前景是十分广阔的。最

12、后，随着发酵设备的日益完善产品自动化水平提高，液体发酵生产微生物酶制剂，由于其成本低，无环境污染等天然优势，必将得到广泛推广。1.3 生产方法及工艺选择131产品选择本次设计产品选择为纳豆激酶冻干粉。冷冻干燥在低温下进行，因此对于许多热敏性物质特别适用。如蛋白质、微生物之类不会发生变性或失去生物活力。因此在医药上得到广泛地运用。在低温干燥时，物质中的一些挥发性成分损失很小，适合一些化学产品，药品和食品干燥。在冷冻干燥过程中，微生物的生长和酶的作用无法进行，因此能保持原来的性状。由于在冻结的状态下进行干燥，因此体积几乎不变，保持了原来的结构，不会发生浓缩现象。干燥后的物质，加水后溶解迅速而完全，

13、几乎立即恢复原来的性状。由于干燥在真空下进行，氧气极少，因此一些易氧化的物质得到了保护。干燥能排除95-99%以上的水份，使干燥后产品能长期保存而不致变质。因此，本次产品选择为纳豆激酶冻干粉。132生产方法及工艺选择纳豆激酶的生产可采用固体培养和液体深层培养两种方法。固体培养设备比较简单，易于推广，但容易污染杂菌;而液体深层培养的方法易于控制，不易染杂菌，生产效率高，目前生产上常采用液体深层培养法生产纳豆激酶。本次设计选用液体深层发酵生产纳豆激酶。1.3.3产品说明纳豆（NattO）是日本一种具有历史悠久的传统大豆发酵食品，被认为是日本人长寿的“秘方”，从发现至今已经食用了IOOO年以上。据传

14、纳豆起源于中国，在唐朝时期，高僧鉴真东渡日本传经时，带去了豆豉和豆豉制作技术，最初在纳所（即寺庙中的厨房）制作，所以称为纳豆。纳豆不仅风味独特，而且营养丰富，还具有溶血栓、抗肿瘤、降血压等一系列生理功能，进而成了天然功能性食品的研究热点。早在日本江户时代出版的本朝时鉴中就有“纳豆消毒、进食”的记载网，由此可见,纳豆的保健功效很早就已被人们所认知。大豆经纳豆芽抱杆菌发酵后，产生一系列的生物、化学变化，使大豆的营养物质、种类和含量都发生了改变,也使其营养价值得到显著提高。更重要的是，发酵过程使纳豆具有了大豆所不具备的保健和医疗作用。以下为目前一致认同的纳豆医疗保健功能及主要的功效成分。1）增加骨骼

15、密度，防治骨质疏松纳豆中含有极高的对生成骨蛋白质有重要作用的VK2,它可与骨骼中的钙共同形成骨质，可增加骨骼密度，预防骨质疏松。现代人对补充钙和VC非常重视，但往往忽略了补充VK2蛋白。1995年，日本东京大学的一名科研人员曾对多名年龄超过60岁的骨质疏松的患者做过调查研究，结果显示服用VK2不但可以减缓腰痛，还可以增加骨骼质量；研究同时证明易骨折的人，其体内含有的VK2浓度只有健康人的1/2。因此他们主张通过食用纳豆来预防和治疗骨质疏松。2）防治血栓、高血压、动脉硬化和便秘等疾病纳豆激酶是纳豆中含有的主要保健组分，具有溶栓作用，其主要作用是消除由冠状动脉疾病形成的血栓，以及预防急性心肌梗死、脑血栓中风、脉管栓塞这几种常见的血栓性疾病。同时纳豆中含有的毗嗪（Pyrazine）能有效抵制血液的凝固，同时纳豆中含有极为丰富的Y-谷氨酰转肽酶、蛋白酶、纤维素酶和淀粉酶等酶系。据相关研究表明，如果长期膳食纳豆，就可对体内的一些胆固醇进行排除，使异常血压恢复到正常水平，纳豆更是对血栓症、高血压、动脉硬化、糖尿病和便秘等多发病症可起到预防及治疗的作用。3）抗菌整肠作用1996年，日本列岛的冈山、大阪等地发生大肠杆菌0-157肆虐、致人死亡的严重事件，而在这些地区中吃纳豆的人却安然无恙。这是因为纳豆芽抱杆菌能产生黏丝，这