摘 要

微生物菌剂作为一种无毒无害，环境友好的产品，随着人们对于环保的重视程度越来越高，正逐步成为绿色生活的代表。相较于传统的产品，微生物菌剂的多功能，无副作用方面远胜其他产品。在这之中，枯草芽孢杆菌就是典型的例子，所以枯草芽孢杆菌菌剂一定会拥有越来越广阔的市场。

本课题根据目前我国微生物菌剂的发展状况，将文献中的理论知识与现实实际相结合，对年产500吨的枯草芽孢杆菌菌剂工厂进行设计。本论文对菌剂生产过程可能会遇到各种问题进行研究，包括工艺流程设计，关键设备选型及画图设计，污染防治等。

关键词：枯草芽孢杆菌 工艺流程设计 生产设备图

Process design of Bacillus subtilis inoculum with annual yield of 500 tons

Abstract

As a harmless and environmentally friendly product, microbiological agents are becoming the representative of green life as people pay more and more attention to environmental protection. Compared with traditional products, microbial agents have many functions and no side effects are much better than other products. In this case, Bacillus subtilis is a typical example.So Bacillus subtilis inoculants will have a wider market.

Based on the current development of microbial microbial agents in China, this paper designs the plant of Bacillus subtilis with 500 tons annual output by combining the theoretical knowledge and practical practice in the literature. In this paper, a variety of problems may be encountered in the production of bacteria, including process design, key equipment selection and drawing design, pollution prevention and control and so on.

Keywords: B.subtilis;process design;production equipment drawing

目录

第一章 文献综述 1

1.1研究背景 1

1.1.1微生物菌剂的概述 1

1.1.2枯草芽孢杆菌概述 1

1.2枯草芽孢杆菌的应用 2

1.2.1在医药方面的应用^[5] 2

1.2.2在生物防治方面的作用^[6] 2

1.2.3在水产养殖方面的作用^[7] 2

1.2.4在饲料方面的应用^[8] 3

1.2.5在食品工业的应用^[9] 3

1.3设计目标 3

1.4设计步骤 3

第二章 可行性调查及工厂设计 5

2.1可行性调查 5

2.2厂址选择的原则^[12] 5

2.3车间布置的原则^[12] 6

2.4人员组织和工作制度 7

2.4.1人员组织 7

2.4.2工作制度 7

2.5环境评估^[13] 7

2.5.1废水 7

2.5.2废气 7

2.5.3噪声污染 8

2.5.4固体废物 8

第三章 工厂设计 9

3.1产品方案的确定及原则 9

3.2生产工艺流程的确定^[16] 10

3.3具体工艺流程附图 11

3.4主要生产的计算主要设备的选型 14

3.4.1设备选型的要求及原则 14

3.4.2主要生产的计算^[17] 15

3.4.3主要设备选型计算 17

3.4.4生产设备具体规格及尺寸 19

第四章 结束语 22

4.1结论 22

4.2展望 23

参考文献 24

致谢 25

第一章 文献综述

1.1研究背景

1.1.1微生物菌剂的概述

微生物菌剂其实是指一类含有活性微生物的生物制品剂，其用途广泛，适用于工业农业等各行各业^[1]。比如在污水处理方面的应用，如今大多数采用芽孢杆菌处理，利用芽孢杆菌中抗逆性芽孢抵御不良环境的特点，以及生殖代谢快的特点，能够有效地抑制有毒有害的菌体生长，从而达到污水净化处理的功能。不仅如此，芽孢杆菌还能分解产生恶臭气体的有机物，具有良好的除臭功能。微生物菌剂应用于农业生产时，能获得目的肥料效应^[2]。随着微生物菌剂施入土壤，逐渐进入土壤深处，其自身可以利用生命活动帮助农作物吸收外界营养，帮助作物生长，抑制病原菌生长，抵抗有害生物等的活动，增强作物抗病抗旱特性，本身的活动也可使土壤中的有机质转化形成腐殖质，形成土壤团粒，让土地有更好的保肥、保水能力，此中生长的作物，质量产量都会明显比不使用菌剂的要好。综上原因，微生物菌剂具有如此强大的功能，而枯草芽孢杆菌作为其中的典型，其研究价值和经济价值完全超乎我们的想象^[3]。

1.1.2枯草芽孢杆菌概述

枯草芽孢杆菌，好氧，能产生芽孢，杆状细菌，为芽孢杆菌属的一种，属于革兰氏阳性菌。存在于广泛出现在自然界中，尤其是存在于土壤以及腐败的有机物更是他们大量聚集的地方，因其多在枯草浸汁中繁殖，故而得名枯草芽孢杆菌。同时实验室人工培养，可发现枯草芽孢杆菌无致病性，菌落表面粗糙不透明，有时呈微黄色，生长时可直接讲蛋白质分泌到培养基。当枯草芽孢杆菌在液体培养基当中生长时，会产生一种特殊的皱醭现象。当枯草芽孢杆菌在恶劣条件下时，其会停止生长，并且同时加快新陈代谢，同时自身产生多种特殊因子适应恶劣环境以保证生存。在近期的研究中，因枯草芽孢杆菌的自身特性，自身无毒无害，拥有极强抗逆性，并能够在特定条件下分泌多种酶和抗生素，其广泛应用于生物，医药，农业水产业等多个领域^[4]。

1.2枯草芽孢杆菌的应用

枯草芽孢杆菌在各个领域具有广泛的应用。以下将从医药，生物防治，水产养殖，动物饲料，食品生产工业等方面，对枯草芽孢杆菌的作用及重要性进行详细的阐述。

1.2.1在医药方面的应用^[5]

典型例子就是1987年日本学者发现的纳豆激酶，此种微生物其具有良好的溶血栓能力，并且有促进静脉内皮细胞产生纤维蛋白溶酶原激活剂的特殊能力，这种能力在医药实践中的表现就是溶栓活性。

1.2.2在生物防治方面的作用^[6]

随着人们环保意识逐渐提高，人们对于杀虫剂的使用也越来越谨慎，而枯草芽孢杆菌菌剂作为微生物菌剂，其环境友好的特性，本身无毒无害且具有抑菌杀虫的功能正逐步走进人们的视野。在实际生产中，已经有许多地区已经将枯草芽孢杆菌菌剂作为杀虫剂使用于生物防治中，从结果来看效果也是很好。

1.2.3在水产养殖方面的作用^[7]

因为人类的活动，水体富营养化等问题正愈演愈烈。枯草芽孢杆菌有一种特性，就是其在水中大量繁殖时，自身会产生一种特殊的胞外酶，这种酶可以有效的遏制水体富营养化。原理就是酶利用自身繁殖产生的胞外酶分解吸收富营养水体中过多的蛋白质、淀粉、脂肪等物质，以此降低水体富营养化，清除底泥。

1.2.4在饲料方面的应用^[8]

纳豆枯草芽孢杆菌是枯草芽孢杆菌中的一种，其用途亦相当广泛，是中国农业部公布的12种饲料级微生物添加剂之一，其安全性达到了直接投喂的标准。其还具有促进小肠黏膜细胞生长，提高肠道各种消化酶活性，抑制肠道有害细菌等多个作用。例如在小牛犊的饲养中，直接饲喂纳豆枯草芽孢杆菌可以增强小牛犊的免疫力，促进肠道发育。

1.2.5在食品工业的应用^[9]

枯草芽孢杆菌在生长的过程中会产生多种酶，比如淀粉酶，蛋白酶，果胶酶，纤维素酶，木聚糖酶等。这些蛋白酶均广泛应用于面包等食品生产当中，不仅有效地提高面包的工艺性能、质量、口感等。其中的淀粉酶可以用于啤酒的加工。果胶酶，纤维素酶等也广泛应用于果汁，果酒，调味品等的生产过程中。

1.3设计目标

现如今，环境问题愈发严重,人们的环境保护意识也在不断增强，而环境友好且具有多种功能的微生物菌剂再走进人们的视野。在这之中，枯草芽孢杆菌作为其中的典型具有非常重要的研究价值和经济价值。由此可见，设计出经济节约，环境友好的枯草芽孢杆菌工艺生产流程是十分重要的。本论文以设计年产量为500吨枯草芽孢杆菌菌剂为设计标的，进行菌剂生产主要设备选型，微生物菌剂工厂厂区布置，菌剂生产特殊工艺设计等处理，最终目的是设计出一座年产500吨的枯草芽孢杆菌菌剂生产工厂。

1.4设计步骤

根据微生物菌剂的特性，查阅相关文献，了解枯草芽孢杆菌的生活特性以及对环境的各种要求^[10]。先通过实验室培养的方式将枯草芽孢杆菌小规模培养，接着扩大培养，记录生长情况。理论来说，工厂化的微生物菌剂生产，大致要经历以下几个步骤。其中包括有菌种活化，两到三次的扩大培养，发酵罐培养，离心机浓缩，喷雾干燥，包装。根据年产500吨的课题要求，应先进行初步计算，确定各个设备的基本规格，然后根据菌种特性，工程造价，生产成本等多方因素进行最终选型。进行设备选型结束后，应对整体生产线进行环境评估，考虑可能会产生的多种污染可能性，包括水，大气，噪声，固体废物等多种可能污染物。

第二章 可行性调查及工厂设计

2.1可行性调查

随着时代的进步与发展，全球逐渐意识到产品生产所带来的环保问题。尤其是在近些年石油等不可再生资源面临枯竭，可再生的微生物产品变得越来越受大家欢迎。枯草芽孢杆菌菌剂作为其中的佼佼者，其经济价值不可估量。枯草芽孢杆菌具有易存活，功能多样等其他菌种无法比拟的优势。从工厂生看，枯草芽孢杆菌生存条件并不苛刻，存活率高。生产过程中几乎不会产生任何有毒有害物质，只需要进行简单的废物处理，环境问题几乎不存在。菌种活性较高，不易染菌。生产工序较少，操作较为简单可行。对生产设备要求不高，设备成本较低。由此看来，以枯草芽孢杆菌菌剂作为产品的菌剂工厂，污染小，成本低，经济效益高^[11]。此上种种都已经证明，枯草芽孢杆菌菌剂工厂切实可行，完全符合现实要求。

2.2厂址选择的原则^[12]

（1）工厂厂址应由当地的城乡发展规划部门统一规划安排，厂址要适应当地发展规划，因地制宜。厂址选择靠近原料产地，以减少不必要原料运输成本及运输途中有可能造成的原料变质和污染。

（2）节约用地，不占或尽量少占良田，为了便于销售，可以适当靠近城市，住宅区等生活资源、劳动力资源丰富的地区。一般选址在大中型城市的郊区和远郊区等区域。