年产300吨纤维素酶工厂初步设计

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我国纤维素乙醇产业化路线图 (1)

我国纤维素乙醇产业化路线图 (1)

我国纤维素乙醇产业化路线图前言我国纤维素乙醇产业化,是一项影响我国中长期能源供应和安全、生态环境改善、二氧化碳减排、农村经济转型等重要方面的战略措施。

制订我国纤维素乙醇产业化路线图,是一项国家层面的战略规划,一项庞大的系统工程,需要集各个方面、各个部门、各个地区的意见和智慧,经反复讨论而成。

本文仅就本课题的研究结果提出初步建议,以期抛砖引玉,筑巢引凤。

本路线图基于以下认识而提出:一、发展液态先进生物燃料是在目前技术条件下大规模替代石油的唯一选择;二、在目前技术条件下,纤维素乙醇是先进生物燃料的主要代表;三、纤维素乙醇产业化是应对气候变化,实现二氧化碳减排的基本手段之一;四、纤维素乙醇产业化是促进农村经济转型、增加农村就业机会、提高农民收入的重要措施;五、伴随纤维素乙醇产业化的农、林业和城市废弃物的利用,以及能源作物的大规模种植和利用,对我国水土保持、生态改善以及西部经济的发展有重要意义。

第一章我国纤维素乙醇产业化的情景设定1.1 纤维素乙醇产业化情景设定的条件1.1.1 情景设定的资源条件根据本课题“我国纤维素乙醇产业化研究报告”的研究结果,在不占用现有农田、不改变目前国土规划、不影响畜牧饲料、造纸、造板、家庭燃料、造肥还田等当前生物质废弃物应用的条件下,我国生物质资源在2020、2035和2050年对纤维素乙醇生产的支持潜力的一般情景如表1-1所示。

表1-1 我国生物质能资源量及生产纤维素乙醇资源潜力(一般情景)原料2007可利用资源(土地)量12007 能源可利用资源量2原料可收集系数3(%)乙醇可利用系数4(%)2020乙醇资源潜力(万吨/年)52035乙醇资源潜力(万吨/年)62050乙醇资源潜力(万吨/年)7农业废弃物883,700(万吨/年)69,400(万吨/年)80-85 40 4,220 7,470 8,950林业废弃物995,500(万吨/年)47,910(万吨/年)60-80 50 4,930 8,750 11,280城市废弃物1015,000(万吨/年)30-35(%)(纤维质含量)60 50 390 1,010草本能源作物基地(一、二类后备用地)7008,255(万公顷)30(%)35(%)50502601,7905203,5506604,550木本能源作物基地(三类后备用地)15,700(万公顷)35(%)50 2,510 3,640 4,410总计11 13,710 24,320 30,860注1:包括农业废弃物、林业废弃物和第一、二、三类后备基地土地面积。

江苏知原药业有限公司固体制剂车间生产线技术改造项目环境影响报告表

江苏知原药业有限公司固体制剂车间生产线技术改造项目环境影响报告表

消耗量
—— 4 ——
废水(工业废水√、生活污水)排水量及排水去向 生活污水:本项目不新增生活污水产生及排放。 工业废水:本项目产生设备清洗废水 100t/a,经厂内现有废水处理设施处理后回用于 现有敞开式循环冷却塔系统补水,不外排;自来水制作纯化水工艺产生浓 水约 45.6t/a,接管锡北污水处理厂集中处理,最终排入锡北运河。 放射性同位素和伴有电磁辐射的设施的使用情况 无
钱栋 邮政 编码 214000
联系电话 15261572693 立项审批 部门 建设 性质 占地面 积(平方 米) 总投资 (万元) 评价经 费 (万元)
建设地点 无锡市锡山区锡北镇工业园区泾新路 35 号 无锡市锡山区经济和信息化 局 扩建 1824 3000 ―― 其中:环保 投资(万元) 建设期 批准文号 行业类别 及代码 绿化面积 (平方米) 25 环保投资占 总投资比例 1 个月。 企业投资项目备案通知书 备案号:3202051603321-1 化学药品制剂制造 C2720 —— 0.8%
固体 固体 固体 固体 固体 固体 固体 固体 固体 固体 液体 固体 固体 液体 固体 固体
桶装 桶装 桶装 桶装 桶装 桶装 桶装 袋装/ 盒装 桶装 桶装 桶装 桶装 桶装 桶装 桶装 袋装/ 盒装
汽车 汽车 汽车 汽车 汽车 汽车 汽车 汽车 汽车 汽车 汽车 汽车 汽车 汽车 汽车 汽车 本项目软胶 囊原料
0.2
0.5
0.1 0.13
0.03
0.1 2 1
2
0.09 2 0.5 0.07
4
表 3 建设项目主要生产设备一览表
序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 设备名称 型号 KRHA1300 KRHA650 KRHA150 KRCFJ-60 —— L-600 TG-Z-0 —— —— —— KRHA750 KRHA650 KRCFJ-60 —— —— L-600 —— TG-Z-0 —— 3000L、2000L 2000L、1500L 100L TLP GCB4D FGH50/500 2900*1000*150 0 —— —— —— L-600 TG-Z-0 —— WF-30 ZS-350 100L GHL-250 RXH-27-C PGL-30 SGH-600 ZP-37 ZS-100 100L —— —— YPJ PA20001 扩建前 全厂 3 2 2 1 1 1 1 1 2 2 2 1 1 1 1 1 2 2 1 2 2 2 2 2 1 1 1 1 2 1 1 1 1 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 数量(台) 扩建后 本项目 全厂 3 2 2 1 1 1 1 1 2 2 2 1 1 1 1 1 2 2 1 2 2 2 2 2 1 1 1 1 2 1 1 1 1 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 现有普通凝胶/ 软膏/乳膏生产 设备 现有复方丙酸 氯倍他索软膏 生产设备 增减量 备注

(2021年整理)年产800吨土霉素车间工艺设计

(2021年整理)年产800吨土霉素车间工艺设计

年产800吨土霉素车间工艺设计编辑整理:尊敬的读者朋友们:这里是精品文档编辑中心,本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的,发布之前我们对文中内容进行仔细校对,但是难免会有疏漏的地方,但是任然希望(年产800吨土霉素车间工艺设计)的内容能够给您的工作和学习带来便利。

同时也真诚的希望收到您的建议和反馈,这将是我们进步的源泉,前进的动力。

本文可编辑可修改,如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅,最后祝您生活愉快业绩进步,以下为年产800吨土霉素车间工艺设计的全部内容。

课程设计题目:年产800吨土霉素工厂设计设计内容 30 页图纸 4 张指导老师:周延学生姓名:李周阳学号: 200882077所在班级:生实0801年产800吨土霉素车间工艺设计摘要:土霉素是一种四环类广谱抗生素,有一定副作用.目前,中国已成为世界上最大的土霉素生产国,占70%。

目前我国畜用土霉素需求量很大。

本次设计为生产规模800吨/年的土霉素车间。

土霉素是微生物发酵产物,目前国内土霉素提取工艺为用草酸(或磷酸)做酸化剂调节pH值,利用黄血盐—硫酸锌作净化剂协同去除蛋白质等高分子杂质,然后用122#树脂脱色进一步净化土霉素滤液,最后调pH至4。

8左右结晶得到土霉素碱产品。

本次设计也按照这个工艺流程,分为三级发酵、酸化、过滤、脱色、结晶、干燥等。

设计中借鉴了实际发酵车间的布置,设计为3层车间,共安装5个发酵罐,1个酸化罐,2个二级种子罐,1个一级种子罐,1个通氨罐,2个补料罐,1个板框过滤器,1个结晶罐,脱色罐,喷雾式干燥器等等相关设备。

目录第1章绪论第1.1节引言第1.2节设计目标任务第1。

3节本次设计的基本内容第2章工艺流程设计第2。

1节土霉素生产工艺流程简介第2。

2节土霉素生产总工艺流程图第3章物料衡算第3.1节土霉素总物料衡算第3.2节土霉素发酵工序物料衡算第3。

3节土霉素酸化稀释过滤工序物料衡算第3.4节土霉素脱色结晶工序物料衡算第3。

生物工程设备设计任务书---年产X吨糖化酶发酵车间工艺设计

生物工程设备设计任务书---年产X吨糖化酶发酵车间工艺设计

生物工程设备课程设计任务书-----年产X吨糖化酶发酵车间工艺设计一、课程教学目标生物工程课程设计是生物工程专业学生在毕业设计(论文)前进行的一次综合训练。

通过本课程设计培养学生综合运用所学知识解决工程问题的能力,为毕业设计(论文)打好应有的理论基础。

通过生物工程课程设计的训练,学生要达到的基本要求如下:1、进一步巩固加深所学《生物工艺学》、《生物工程设备》、《生物分离工程》、《生物工程设备及工厂设计》、《机械制图》、《化工原理》等专业课程的基本理论和知识,使之系统化、综合化。

树立正确的设计思想,掌握生物工程设备及工厂设计的基本方法和步骤,为今后创造性设计生物工程设备和相关技术改造工作打下一定的基础。

2、培养学生综合运用基础理论和专业知识解决工程实际问题的能力。

3、培养学生熟悉、查阅并综合运用各种有关的设计手册、规范、标准、图册等设计技术资料;进一步培养学生识图、制图、运算、编写设计说明书等基本技能;完成作为工程技术人员在机械设计方面所必备的设计能力的基本训练。

二、课程设计题目(任选一)年产X吨味精发酵车间设计:2000吨、3000吨、4000吨、5000吨、6000吨三、课程设计任务:1、根据设计任务,查阅有关资料、文献,搜集必要的技术资料及工艺参数,进行生产方法的选择与比较,工艺流程与工艺条件的确定和论证,确定工艺过程的重要参数。

2、工艺流程图,按工艺流程图绘制要求完成有一定控制工点的流程详图,包括设备、物料管线、主要管件、控制仪表等内容。

3、发酵罐主要结构尺寸、搅拌装置及冷却装置计算,根据工艺要求选取相应发酵罐类型,进行发酵罐种子罐数量计算,发酵罐几何结构尺寸计算,同时完成发酵罐搅拌装置及冷却装置的选型和计算。

4、根据计算结果按相应比例尺寸绘制发酵罐及冷却装置示意图,并完成发酵车间平面布置图。

四、设计的成果内容1、设计说明书1份2、画出产品生产的带控制点工艺流程图1张(要求用AUTOCAD绘图)3、画出发酵车间的设备布置图1张(要求用AUTOCAD绘图)五、设计基本依据生产规模::X吨/年产品规格:食品级液体糖化酶(10000U/m1),比重1.16; 发酵单位:2500U/ml 发酵罐接种量::10%(V);提取`总收率:82%;发酵罐装料系数:85%生产周期:8天;种子培养周期:4天;全年生产天数::180天(其他时间生产其他酶)六、参考资料各类手册及生物工程专业相关教材。

2024年纤维素醚项目可行性分析报告

2024年纤维素醚项目可行性分析报告

纤维素醚项目可行性分析报告目录前言 (4)一、原辅材料供应 (4)(一)、纤维素醚项目建设期原辅材料供应情况 (4)(二)、纤维素醚项目运营期原辅材料供应及质量管理 (5)二、土建工程方案 (6)(一)、建筑工程设计原则 (6)(二)、纤维素醚项目总平面设计要求 (7)(三)、土建工程设计年限及安全等级 (8)(四)、建筑工程设计总体要求 (9)(五)、土建工程建设指标 (11)三、纤维素醚项目选址说明 (12)(一)、纤维素醚项目选址原则 (12)(二)、纤维素醚项目选址 (13)(三)、建设条件分析 (15)(四)、用地控制指标 (16)(五)、地总体要求 (17)(六)、节约用地措施 (19)(七)、总图布置方案 (20)(八)、选址综合评价 (22)四、纤维素醚项目建设背景及必要性分析 (23)(一)、行业背景分析 (23)(二)、产业发展分析 (24)五、市场分析 (25)(一)、行业基本情况 (25)(二)、市场分析 (26)六、进度计划 (27)(一)、纤维素醚项目进度安排 (27)(二)、纤维素醚项目实施保障措施 (29)七、市场营销策略 (30)(一)、目标市场分析 (30)(二)、市场定位 (31)(三)、产品定价策略 (31)(四)、渠道与分销策略 (32)(五)、促销与广告策略 (32)(六)、售后服务策略 (32)八、劳动安全生产分析 (33)(一)、设计依据 (33)(二)、主要防范措施 (34)(三)、劳动安全预期效果评价 (35)九、环境影响评估 (36)(一)、环境影响评估目的 (36)(二)、环境影响评估法律法规依据 (37)(三)、纤维素醚项目对环境的主要影响 (37)(四)、环境保护措施 (38)(五)、环境监测与管理计划 (38)(六)、环境影响评估报告编制要求 (38)十、质量管理与持续改进 (39)(一)、质量管理体系建设 (39)(二)、生产过程控制 (40)(三)、产品质量检验与测试 (41)(四)、用户反馈与质量改进 (42)(五)、质量认证与标准化 (43)十一、团队建设与领导力发展 (44)(一)、高效团队建设原则 (44)(二)、团队文化与价值观塑造 (46)(三)、领导力发展计划 (47)(四)、团队沟通与协作机制 (49)(五)、领导力在变革中的作用 (50)十二、供应链管理 (51)(一)、供应链战略规划 (51)(二)、供应商选择与评估 (52)(三)、物流与库存管理 (53)(四)、供应链风险管理 (55)(五)、供应链协同与信息共享 (56)十三、人力资源管理 (57)(一)、人力资源战略规划 (57)(二)、人员招聘与选拔 (59)(三)、员工培训与发展 (60)(四)、绩效管理与激励 (61)(五)、职业规划与晋升 (62)(六)、员工关系与团队建设 (63)十四、制度建设与员工手册 (65)(一)、公司制度建设 (65)(二)、员工手册编制 (67)(三)、制度宣导与培训 (69)(四)、制度执行与监督 (70)(五)、制度优化与更新 (71)十五、纤维素醚项目管理与团队协作 (73)(一)、纤维素醚项目管理方法论 (73)(二)、纤维素醚项目计划与进度管理 (74)(三)、团队组建与角色分工 (74)(四)、沟通与协作机制 (75)(五)、纤维素醚项目风险管理与应对 (75)前言本项目投资分析及可行性报告是为了规范纤维素醚项目的实施步骤和计划而编写的。

年产300吨对乙酰氨基酚的车间设计

年产300吨对乙酰氨基酚的车间设计

年产300吨对乙酰氨基酚的车间设计以年产300吨对乙酰氨基酚的车间设计为标题,本文将对该车间的设计进行详细介绍。

对乙酰氨基酚(简称APAP)是一种常见的非处方药物,被广泛用于退烧和缓解轻至中度疼痛。

由于APAP市场需求量大,因此需要建立一座能够年产300吨APAP的生产车间。

车间的布局设计应充分考虑生产流程的合理性和效率。

在车间的进口处,需要设立一个物料接收区,用于接收和存放原料。

接收区应具备合适的储存条件,以确保原料的质量和保存期限。

接收区旁边应设立一个质量检测室,用于对原料进行检验和测试,以确保原料符合生产要求。

在原料经过质检合格后,需要将其送入制剂区。

制剂区应设有多个生产线,以满足年产300吨APAP的要求。

每条生产线应包括配料区、混合区、反应区、干燥区和包装区。

在配料区,需要将各种原料按照一定比例称量并混合均匀。

混合后的物料将进入反应区进行化学反应,生成APAP。

反应完成后,需要将反应产物送入干燥区进行干燥处理,以去除多余的水分。

最后,在包装区,需要对干燥后的APAP进行包装和标识,以便出货。

为了确保生产过程的安全性和质量稳定性,车间应设有严格的洁净区划分。

洁净区应包括原料准备区、制剂区和包装区。

在这些区域内,需要采取相关的洁净措施,如空气过滤、灭菌操作等,以防止外界污染物进入生产过程。

车间还应设有完善的废物处理系统,以确保生产过程中产生的废物得到合理处理和回收利用。

对于有害废物,应按照相关法规进行分类、储存和处理,以防止对环境和人员的伤害。

在车间的管理方面,应设立生产管理部门,并配备专业的管理人员。

生产管理部门应负责制定生产计划、调度生产线、监控生产过程,并及时解决生产中的问题。

此外,还需要建立完善的质量管理体系,对生产过程进行全面监控和质量检查,以确保生产的APAP符合相关标准和要求。

为了满足年产300吨APAP的生产需求,车间应配备先进的生产设备和仪器。

各个生产环节的设备应具备高效、稳定和可靠的特点,以确保生产过程的顺利进行。

年产5000吨生物酶制剂建设项目环评报告书

修改清单
1、明确生物酶来源,细化项目原辅材料理化和毒理性质,明确生物酶等主 要原料和产品的储存方式、储存要求和最大储存量,补充完善制冷等设备。
修改:P36-P39,已明确生物酶来源,细化项目原辅材料理化和毒理性质, 明确生物酶等主要原料和产品的储存方式、储存要求和最大储存量,P40,补充 完善制冷等设备。
第 2 章 总则 ...........................................................................................................15
2.1 编制依据..........................................................................................................................15 2.2 评价目的及工作原则......................................................................................................18 2.3 评价标准..........................................................................................................................19 2.4 环境影响因素识别和评价因子筛选..............................................................................24 2.5 评价工作等级及评价范围..............................................................................................25 2.6 评价范围及环境敏感目标..............................................................................................31 2.7 评价重点..........................................................................................................................33

环境影响评价报告公示:年产一万吨新型纤维素长丝项目环评报告-181页精选文档

概论新乡化纤股份有限公司拟投资88000万元,建设年产一万吨新型纤维素长丝项目,该项目主要建设内容位于新乡化纤股份有限公司位于新乡经济技术开发区中的新厂区内,同时向南新增55.5亩土地用于配套仓库建设。

本项目主要生产工艺为外购浆粕,经烧碱、二硫化碳处理,得到橙黄色的纤维素黄原酸钠,再溶解在稀氢氧化钠溶液内,成为粘稠的纺丝原液,经过滤、熟成、脱泡后,送入连续纺丝机内通过与酸浴接触生成纤维素长丝。

项目建设符合国家产业政策要求,满足行业准入条件的要求。

依据《建设项目环境影响评价分类管理名录》(2019.6.1)中O纺织化纤第119 条中的规定,“除单纯纺丝外的”均属于报告书类别,根据名录要求,本项目应编制环境影响报告书。

受业主委托后,我单位按照导则、规范的要求和评价工作的需要,依程序开展了现场调查、资料收集、现场监测等环评工作,在此基础上完成了初步的工程分析,确定项目的主要污染物为生产过程中产生的含有CS2和H2S(反应副产物)气体的工艺废气和燃煤锅炉新增燃煤产生的燃烧废气排放,以及含有Zn、硫化物等特征因子的工艺废水。

通过对收集的周围环境现状监测资料和特征因子现场取样检测结果分析,评价认为目前项目区域环境容量可以满足本项目建设生产,同时结合初步工程分析的结果确定项目评价期间主要关注的环境问题如下:环境空气:重点关注项目建设对区域环境空气质量及敏感点的影响,卫生防护距离的符合性分析;地表水环境:重点关注项目废水收集、处理措施的可行性、区域污水处理厂的可依托性;地下水环境:重点关注项目酸站车间、污水处理设施的防渗措施的可行性;声环境:重点关注项目实施后高噪声设备对区域声环境及敏感点的影响;固体废物:重点关注项目产生的固废收集、暂存、处置措施的合理性,防止二次污染。

本项目建设符合国家产业政策和新乡经济技术开发区规划环评的环保准入条件,选址符合新乡经济技术开发区的土地利用规划、产业发展规划和总体规划,生产的产品性能先进,生产工艺和设备的清洁生产水平可以达到国内先进水平。

纤维素在造纸原料中的应用研究

纤维素在造纸原料中的应用研究黄 强(四川轻化工大学,四川 宜宾 644000)摘 要:造纸业是重要基础原材料产业,与我国的经济生产关系十分密切,造纸行业在国民经济各领域发挥着重要作用,与人们生活息息相关,据统计,我国居民每年消费纸类用品量巨大,在全球纸类用品消耗量中占比约30%,纸和纸板产品广泛用于国内各个领域。

近年来在造纸原料选择中,竹材已成为造纸专业学者的研究热点,竹材与传统原料相比具有诸多优点,纤维素是自然界中丰富的可再生有机材料,广泛地分布在植物中,尤其以非木材原料居多。

在纤维素的应用方面,其被越来越多地开发为纳米纤维素、纤维素醚等新型材料原料,纤维素以其独有的优点在造纸领域受到广泛的研究。

因此,文章就新型纤维素材料的制备以及其在造纸原料中的应用展开讨论。

关键词:造纸;竹材;材料;造纸原料纤维素中图分类号:TS724 文献标志码:A 文章编号:2096-3092(2020)02-0026-01随着中国经济的跨越式发展,使得自然资源消耗速度日益加快,绝大多数资源已日益匮乏,因此人们不断从可再生绿色资源中探索潜在价值。

纤维素是由葡萄糖分子通过糖苷键连接而成的多糖类物质,纤维素更是自然环境中分布最为广泛的一种多糖类物质。

纤维素在非木材原料中的含量远大于木材原料,棉花是非木材原料中最优的原料来源,棉花中的纤维素质地柔软且强度高,可以直接用于诸如纺织业和造纸业在内的轻工业生产,竹材中的纤维素含量也高于木材。

中国是轻工业生产大国,造纸产业是与国民经济发展关系最为密切的重要产业,造纸前要经过制浆过程,而制浆就离不开纤维原料。

纤维素是一种数量丰富的绿色可再生资源,年产量最高可达到上亿吨,纤维素分子长链上大量的羟基可参与多种基团反应,采用一定方法控制纤维素羟基上基团的特性,便可制备出不同功能和种类的纤维素衍生物,这就赋予了纤维素更大的实际应用空间。

因此,纤维素在许多材料的应用中发挥着重要作用,为了生产出新型的纤维材料,人们逐渐加大对纳米纤维素的研究力度。

江苏快达农化股份有限公司5550吨年农药及中间体与19700吨年副产品搬迁改造项目环境影响评价报告书

1.2.1 建设内容 ..................................................................................................1 1.2.2 生产工艺..................................................................................................................... 2 1.2.3 生产规模及产品方案 ........................................................................................... 10 1.2.4 建设周期和投资..................................................................................................... 12 1.2.5 项目选址合理性分析 ........................................................................................... 12 2 建设项目周围环境概况..................................................................................13 2.1 项目所在地的环境概况 ................................................................................13 2.1.1 环境质量现状 ........................................................................................13 2.1.2 社会经济环境现状 ................................................................................13 2.2 建设项目评价范围 ........................................................................................14 3 环境影响预测及主要控制措施......................................................................15 3.1 建设项目污染物排放情况 ............................................................................15 3.1.1 大气污染物排放情况 ............................................................................15 3.1.2 水污染物排放情况 ................................................................................15 3.1.3 噪声污染物排放情况 ............................................................................15 3.1.4 固体废物污染物排放情况 ....................................................................15 3.1.5 污染物排放方式 ....................................................................................15 3.2 项目评价范围内环境保护目标 ....................................................................16 3.3 环境影响预测及评价 ....................................................................................17 3.3.1 大气环境影响预测 ................................................................................17 3.3.2 地表水环境影响分析 ............................................................................19 3.3.3 地下水、土壤环境影响分析 ................................................................19 3.3.4 噪声环境影响分析 ................................................................................20 3.3.5 固体废物影响分析 ................................................................................20 3.4 污染防治措施及达标排放情况 ....................................................................20 3.4.1 废气污染防治措施 ................................................................................20 3.4.2 废水污染防治措施 ................................................................................21 3.4.3 噪声污染防治措施 ................................................................................22 3.4.4 固体废物处置措施 ................................................................................23 3.5 环境风险预测评价 ........................................................................................24
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1 绪论1.1纤维素酶简介纤维素作为植物光合作用的主要多糖类产物,是地球上最为丰富的可再生性天然资源。

据估计,地球纤维素每年通过光合作用的更新量约为4. 0×1010吨,Liitzen 等在1983 年推算出纤维素的合成速率相当于全人类每人每天70 千克,这一惊人的结果足以显示其对整个人类的价值所在。

然而,目前约80 %未被开发利用,具有极为诱人的前景。

对纤维素的深入研究和利用必将是解决当前世界许多国家普遍面临的粮食,饲料和能源短缺及环境污染等问题的一条有效途径,并已成为21 世纪各国共同关注的一项重大课题。

植物纤维素的高聚合度、毛细管结构、木质素和半纤维素所形成的保护层及其超分子结构中具有高结晶度(crystallinity index) 的结晶区存有大量氢键(包括分子链内、链间及分子链与表面分子之间形成的氢键) 是造成纤维素难以被利用的根本原因。

从高效和环保的角度出发,纤维素被彻底分解而无污染的一条有效途径便是利用纤维素酶(cellulase) 的水解作用。

可是,当前纤维素酶的高昂费用是其难以在工业上被推广应用的主要因素。

过去的一些研表明,对含纤维素物质进行一定的前处理(方法主要有球磨法,汽爆法,γ射线照射法,酸碱法和氧化法等) ,但仅是在较低的程度上提高了纤维素酶的水解效率。

一些高产菌株的获得,在目前条件下也难以大幅度降低纤维素酶的成本。

还需要在这方面开展更广泛而深入地研究。

纤维素酶(cellulase)是利用产纤维素酶的菌株经过固体发酵或液体深层发酵提取精制而成的液体状酶制剂。

纤维素酶由三种功能不同但又互补的酶组成,能水解天然纤维素成为葡萄糖分子。

这三种酶是内切葡聚糖(Endoglucanase.EG.EC3.2.1.4)、外切纤维素酶(cellobiohydrolase. CBH, EC 3. 2. 1. 91)和β-葡萄糖苷酶(β-Glucanases. GE, EC3.2.1.21)。

木酶属被认为是纤维素酶系最全面,分解天然纤维素活力最高的一类丝状真菌。

纤维素酶对能源危机、食品和饲料紧张及环境污染等问题的解决有积极的作用,纤维素酶的开发利用将会产生很大的经济价值。

纤维素(cellulose )是植物细胞壁的主要成分,约占植物干重的三分之一至二分之一。

世界生产和目前储存的纤维素生物量比任何一种碳水化合物都要多得多,是一种十分巨大的生物质资源,可为人类提供用之不尽的能源。

但是目前这一资源的利用大约不到地球上总贮存量的0.5,仅有一小部分被用于纺织、造纸、建筑、饲料、制药、农肥、燃料等方面,大部分未得到利用而被抛弃或焚烧,不仅造成资源的巨大浪费,而且污染环境,危害很大。

如果能利用纤维素酶将大量的纤维素资源酶解成单糖,再经发酵可生产出化工原料、饲料、燃料、食物和药物等,开辟饲料、发酵工业原料和人类食品的新来源,同时还可以处理废物、减少公害、保护环境。

因此研究纤维素资源的综合利用具有深远的意义,日益引起世界各国的关注和重视。

1.2纤维素酶的研究状况早期就有研究表明,纤维素酶是一类胞外酶,从培养物滤液中就可以很容易得到。

它又属于诱导酶(但在细菌方面以固有酶居多) ,在诱导物存在下,才能大量产生。

纤维素酶的分泌又受分解代谢产物阻遏(catabolite repression) 和反馈抑制(feedback inhibition) 两种作用。

许多不溶性的纤维素、可溶性的纤维衍生物、一些低聚糖类对某些单糖和二糖均可作为纤维素酶的诱导物。

但需要一提的是,纤维二糖、葡萄糖和甘油等低分子可溶性糖在低浓度时有促进作用而较高浓度时便开始抑制。

当然,对于不同微生物来说,同一浓度的同一物质也可能有着不同甚至完全相反的作用。

这方面的研究还甚少。

纤维素酶的分泌与细胞膜的通透性有着密切的关系,这是Reese 和Maguire 得出的结论,他们在绿色木霉QMa6 的培养基中添加一定浓度的油酸钠、亚油酸钠、吐温80 和蔗糖单棕榈酯等表面活性剂,结果都大量增加了纤维素酶产量,且缩短了产酶时间。

在纤维素酶的生产过程中,pH 值和发酵时间是关键。

Mandles等发现,在分批培养物发酵过程中,起初pH 最好是自然下降到3. 0~3. 5 ,再加控制以防止pH 降低,消耗纤维素以后自然上升,这样有利于酶的大量分泌。

连续培养的情况不同,保持较低pH 时,菌生长受到抑制,酶产量减少,而保持pH5. 0 时则可提高酶产量。

纤维素酶的发酵过程中,有分泌高峰期,且高峰期的稳定性因培养基不同而有很大差异。

故准确控制发酵时间是纤维素酶生产的另一个重要参数。

综合上述,这里引发了一个新思路,就是对发酵不同阶段分别进行不同控制(如pH 值、温度、通气量、培养基成分) 可能在很大程度上提高酶产量。

要获得较高酶产量,发酵方法是非常重要的方面,目前生产纤维素酶的国家主要有日本、美国、德国和荷兰。

日本过去多用固体曲生产,后来由于这种方法难于监控,某些组分常常吸附于固体残余物上,增加了提取难度,不利于现代化流水作业,于是不少改为液体深层发酵。

美国一直都是使用这种方法,并在此基础上出现了流加培养法、分批发酵法、连续发酵法、二次发酵法以及细胞循环法等等。

混合微生物发酵法是纤维素酶生产中的又一新途径。

因不同真菌的纤维素酶系在各组分均衡性方面有互补的现象。

木霉纤维素酶系中含有较多的CBH 和EG,缺少βG,而另一类真菌如黑曲霉、海枣曲霉( A .phoenicus ) 和可可球二孢( Bot ryodi plodic theobromoe ) 形成的纤维素酶系却以βG为主。

故以微生物生态学为基础,将以上两类菌混合在一起发酵,寻求二者均能大量分泌纤维素酶的发酵方法和条件,生产出优质高效的混合纤维素酶,目前只有极少关于这方面的浅层研究。

1.2.1国外研究概况1906年Seilliere发现蜗牛的消化液能够水解棉花纤维素并产生葡萄糖,这是人类首次发现纤维素酶。

随后他的工作于1913年得到Alexandrowicz的证实。

1933年Grassman等研究了一种真菌的纤维素酶系,分辨出两个组分,这是首次从真菌中分离出纤维素酶。

四、五十年代,以美国陆军Natick研究发展中心为代表的世界许多研究机构开始从不同方面对此进行了艰苦而卓有成效的探索,对产生纤维素酶的微生物进行了大量分离筛选工作,建立起较为完整的分离筛选方法。

1950年Reese等提出纤维素酶作用方式的G-Cx假说以后,开始转入纤维素酶的基础研究,包括纤维素酶的性质、作用方式、培养条件和活力测定方法等等。

六十年代以后,由于分离技术的发展,推动了纤维素酶的分离纯化工作,对纤维素酶的组分、作用方式以及诱导作用等方面的研究进展比较快:并且实现了纤维素酶制剂的工业生产;在应用上也取得了一定成绩。

早在1967脾国外专利中就提出了用纤维素酶来消除棉织物上出现的微纤维(绒毛小球)的想法.但这个想法一直未能实现。

直到1985年,采用腐殖根霉(Humicola insolens)发酵的方法,制得了世界上第一个洗涤剂用的纤维素酶,其产品命名为Cellulaseo 1987年又推出了一种细菌纤维素酶(Bacterial CeIlulase),并成功地用于Attack洗衣粉。

从此,纤维素酶也就正式加入了洗涤剂酶的行列。

从上世纪八十年代开始,随着分子生物学和基因工程的发展,人们开始利用基因工程的方法对纤维素酶基因进行克隆和一级结构的测定,利用遗传工程从分子生物学水平对纤维素酶生产菌株进行诱变育种,并对纤维素酶蛋白质的氨基酸序列及其分离纯化等方面进行了深入细致的研究。

到目前为止,在SWISS-PROT 蛋白质数据库中,已有140个内切酶,19个外切酶和102个Q_葡萄搪普酶的全序列;1988年开始利用结构生物学及蛋白质工程的方法对纤维素酶分子的结构和功能进行研究,包括纤维素酶结构域的拆分与解析、功能性氨基酸的确定、水解的双置换机制的确立、以及分子折叠和催化机制关系的探讨。

然而由于纤维素酶蛋白结晶困难,现在关于纤维素酶分子结构与功能关系的研究进展仍比较缓慢。

1.2.2国内研究概况我国纤维素酶的研究开始于20世纪60年代初。

几十年来,北京、上海、成都、无锡、广东、山东、浙江等地的大专院校科研院所进行了纤维素酶的研究工作,选育出一批纤维素酶菌种。

如1968年北京选育出一批纤维素酶菌种;1970年后中国科学院上海植物生理研究所等单位利用诱变方法获得了产酶能力较高的变异株,并进行了生产试验。

70年代后,继续进行纤维素酶产生菌的诱变与选育工作,并对各种微生物来源的纤维素酶组分进行分离纯化、结构和酶学性质的研究;关于纤维素酶的特性、作用机理、培养条件、应用试验等方面的报道文献也较多,如王景林等在吸收国内外经验的基础土,先后引进绿色木霉Sn-91014、康氏木霉NT-15,E曲霉XX-15A,在此基础上采用了紫外线特定电磁波辐射,线性加速器,亚硝基皿等物理化学的诱变方法获得了高产菌株NT15-H,NT15H-XT-15H,XT-15H10。

其中木霉NT-15H 固体培养活力经轻工业部食品质量监督检测中心南京站检侧表明己达到国际先进水平;王成华等采用里氏木霉A3,进行紫外线和业硝基呱复合诱变后,得到了产纤维素酶活力较高的里氏木霉91一菌株;张中良采用均匀设计研究了影响绿色木霉生产纤维素酶的主要因素,他采用了浅盘固体发酵,得出了绿色木霉生产纤维素酶的最佳条件;张荃花等以康氏木霉为菌种进行固体发酵,首先对菌种进行了诱变,并利用酵母菌与康氏木霉间的徽生态关系进行混合发酵,防止了“白毛菌”的污染,提高了酶活力;陈春洪等以稻草、花生壳为主要碳源,研究了里氏木霉GAB的产酶条件。

尹清强等在黑白花奶牛日粮中添加纤维素酶50g/头‘天,产奶量提高8.9%,饲料效率提高10.0%;裴相元等在鹅日粮中加入0.75%纤维素酶后,结果提高了8.92%的日增重和15.34%的饲料效率及降低了5.1 -7.8%的饲料消耗。

从80年代后期开始有不少的国内学者对纤维素酶进行基因结构与遗传重组方面的研究。

如汪天虹等人用鸟枪法从野油菜黄单胞菌S152中克隆到的内切纤维素酶基因,在大肠杆菌中得以表达;从微紫青霉中克隆到的CBHI基因在体外无细胞系统中表达;从瑞氏木霉DNA文库中克隆到的内切葡纤维素酶III基因在酿酒酵母中表达:肖志壮等从里氏木霉DNA文库中分离得到了内切葡聚搪酶侄。

玲列,将其重组到酿酒酵母H158中得到表达;王建荣等以噬菌体lambds EMBL3 DNA为载体,通过克隆绿色木酶(Trichoderma viride)高分子量基因组DNA的部分酶解片段,并将重组分子进行体外包装后侵染E.coli K802,由此构建了绿色木霉基因文库(ta-ie}中科院微生物研究所还专门成立了纤维素酶研究的课题组,通过收集文献与实验数据进行基础理论的研究。

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