山东轻工业学院2012届本科毕业设计
4 基因工程法
用“工程微生物”或构建具有抗逆性的转基因植物生产海藻糖，不仅可以提高质量还可以降低成本。荷兰的Mogen和Vander Have公司已经开发出了提高甜菜和马铃薯等作物中海藻糖产量的技术，并获得了专利。随着基因重组技术的发展，该方法一定会越来越广泛应用于工业生产。
1.1.4 国内外海藻糖的发展现状
海藻糖广泛存在于自然界中许多生物体内，人们日常生活中食用的蘑菇类、海藻类、豆类、虾、面包、啤酒及酵母发酵食品中也都有含量较高的海藻糖。海藻糖具有非还原性、优质甜味、低致龋性、保湿性、低热值性等特性，可用于食品工业、分子生物学、医学、农业、化妆品工业等领域。在食品安全问题日益受到关注，AA级绿色食品禁用任何化学合成食品添加剂的今天，海藻糖作为一种安全的天然食品添加剂，成为各国科学家研究的热点，并得到肯定和推荐。2000年10月，美国食品和药物管理局（FDA）授予海藻糖GRAS（公认安全），并批准进入美国食品领域；2000年11月，联合国粮农组织和世界卫生组织(FAO/WHO）食品添加剂联合专家委员会（JECFA）确认对海藻糖的每日允许摄入量（ADI）不需限制；2001年9月25日，欧盟批准海藻糖作为新型食品或食品添加剂进入其市场。海藻糖由此成为热门的新兴产品，其应用范围十分广阔。
目前，全球范围内进行海藻糖应用技术研究的有数百家企业和科研机构。随着海藻糖工业化规模生产的实现和研究的不断深入，海藻糖已广泛应用在欧洲、美国、日本、东南亚等三十多个国家和地区的近万种商品中。
在日本及我国台湾的超级市场中，已经有家庭用的海藻糖出售，主要用于家庭肉类、果蔬、米饭、米糕、点心保鲜。英国糖业集团（BritishSugar）作为欧盟二十多个国家的海藻糖独家代理，正在极力推荐在各种食品中使用海藻糖。日本是应用海藻糖最为普遍的国家，年消费量高达2万吨以上，其中以点心类食品中应用最多。自海藻糖在日本国内上市以来，就以其低甜度、味道爽淡、非着色性等特性，在以日式点心为主的点心市场迅速普及，取代了20％—30％的砂糖、糖稀。海藻糖除用于食品保鲜外，在新型饮料、水产、冷冻食品领域等也都得到了广泛应用。
日本和泰国在大米中加入2％海藻糖进行保鲜，我国台湾2001年也开始采用此项技术，取得了较好的社会效益和经济效益，使大米的保质期从数个月延长到五年以上，减少了大米数千万吨的变质损失。
6
山东轻工业学院2012届本科毕业设计
1.1.5 海藻糖的发展前景
20世纪90年代后，随着海藻糖的生物学特性引起了人们的密切关注，国内许多科研单位，如中科院微生物研究所，江南大学，江苏省微生物研究所以及广西科学院等也进行了研究。近年来，我国科研人员终于也取得了用生物工程酶法转化淀粉生产海藻糖的技术成果，使我国成为继日本之后又一个用酶法转化淀粉实现工业化生产海藻糖的国家。
海藻糖是一种天然糖类，也是一种有着许多重要功能的新型糖。海藻糖在食品、医药、化妆品等领域都具有极为广泛的用途。目前国际市场对海藻糖的需求量很大，估计年需求量达10万吨以上，而目前国际上海藻糖的生产能力不到5万吨。国内过去所用的海藻糖基本都是从日本进口，用酶法生产海藻糖产品代替进口产品必将有很大的市场空间。由于国内现有的功能性糖生产设备和工艺可改造用于海藻糖的生产，因此，加快对海藻糖工业化生产的核心技术研究和应用开发，必将推动我国功能性糖行业产品的结构调整和质量提升，同时也给我国食品工业及相关行业新产品的开发带来新的机遇。
1.2 设计原则 1.2.1设计总则
1．须认真的调查研究，尽可能采用可靠又实用的新技术、新工艺和新设备，做到精心设计，投资省、技术新、质量好、效益高、资金回收期短、利于环保，以达到预期的较高综合效益。
2．优质、高产与低消耗同步重视，既要保证良好的产出，又要尽可能做到节能水电，并通过三者的协调考虑达到效益的最优化
3．设计必须结合实际，因地制宜，体现设计的通用性和独特性相结合的原则。
4．平衡质量、规模、效益和发展的关系，提高建厂效益，为下一步发展留有一定的余地。
5．充分考虑设备安置地点的空间与平面特征，力求节约占地面积。 6．应考虑到微生物发酵的独特要求，注意环境卫生和工厂车间中的对卫生、无菌、防火的要求。
7．提高整套设备的自动化水平，使现代化仪表控制贯穿始终，以降低工人的劳动强度、改善工人的工作环境。
8．在保证方便实用的前提下，设备安置与所处环境的搭配力求和谐、美观，合理控制温度、噪音、原料堆放，满足消费者和工作人员的生理要求，以提高企
7
山东轻工业学院2012届本科毕业设计
业的人文环境，增强软实力。
1.2.2机器设备布置的原则
1．尽可能保持生产过程的连续性，使在制品处于加工检验或运输状态，减少中断与停顿、这就要求各生产环节能布置得流程通畅、紧密衔接，各生产环节的加工能力应该匹配。
2．工件加工中的运送路线要短，尽可能地减少在制品运送次数与运送量，工人操作的行走路线要短，提高工作效率。
3．车间内要留出足够的通道面积，通道要直，尽可能少转弯，物流通道与人行走道最好分开。
4．充分保证生产用面积，提高利用率，不需要的工具等物品清理出现场。 5．设备布置要保证安全，要便于工人操作和布置工作地。
1.2.3 工艺流程设计原则
1．设计应当保证技术上的先进和经济上的合理可行，具体包括基建投资、产品成本、消耗定额和劳动生产率等方面的内容，应选择物料损耗小、循环量少，能量消耗少和回收利用好的生产方法。
2．所选择的生产方法和工艺流程应当成熟可靠。应坚持一切经过试验的原则，不允许把未经试验验证的生产厂当作设计。另外，对生产工艺流程的改革也应采取积极而又慎重的态度，不能有侥幸心理。
3．结合当地具体的环境以及人文情况进行设计，符合国家标准。
1.3海藻糖生产的设计概述 1.3.1设计依据
1.年产2000吨海藻糖项目设计合同书； 2.建设厂家提供的项目基础资料；
1.3.2设计内容
1. 海藻糖的生产工艺流程图； 2. 海藻糖生产车间的设备布置图；
3. 海藻糖转化设备的选型计算、设备装配图；
8
山东轻工业学院2012届本科毕业设计
4.生产所用的公用设施及动力设施； 5.水、电、热厂区布置。
1.3.3设计规模
年产2000吨海藻糖生产车间，转化车间实现计算机自动控制。
1.3.4产品的质量要求
海藻糖的质量要求依照国家标准QB/T 2848-2007。 理化要求：如下表
海藻糖的基本性质
Table 1.1 Basic property of trehalose
名称 性质 a.熔点 b.熔解热 c.甜度 d.吸湿性 e.消化性 f.溶解度 g.旋光度 h.pH稳定性 温度（℃）
C12H22O11·2H2O 97℃ C12H22O11 251.5℃ C12H22O11·2H2O 57.8KJ/mol C12H22O11 53.4KJ/mol 相当于蔗糖的45％
C12H22O11·2H2O RH≥90%，C12H22O11 RH≥30％ 有吸湿性 在体内可经海藻糖酶分解消化吸收 (100g水中海藻糖的重量g) 178（20℃，1％水溶液） ＞99％（pH3.5~10，100℃，24h） 10
20
30
40
50
60
70
80
90
溶解度（g/100g） 55.3 66.9 86.3 109.1 140.1 184.1 251.4 365.9 603 饱和浓度（％）
35.6 40.8 46.3 52.2
58.3
64.8
71.5
78.5
85.8
第二章 海藻糖的质量标准
我国于2007年5月发布了中华人们共和国轻工业行业标准《海藻糖》（QB/T2848-2007）,对海藻糖的理化指标和卫生指标规定如表2-1和表2-2。
2.1海藻糖的理化指标
9
山东轻工业学院2012届本科毕业设计
表2-1 海藻糖理化指标
项目 无水海藻糖 优级 含量（以干基计）/％ pH 灼烧残渣/％ 干燥失重/％ 色度 浊度 ≥99 5.0~6.7 ≤0.02 ≤1.0 ≤0.1 0.05 ≤0.02 ≤1.0 优级 ≥99 5.0~6.7 ≤0.05 ≤1.5 ≤0.1 0.05 结晶海藻糖 一级 ≥98
2.2海藻糖的卫生指标
表2-2 海藻糖卫生指标
项目 无水海藻糖 优级 铅（Pb）/（mg/kg） 砷（As）/（mg/kg） 菌落总数/（个/g） 大肠菌群/（MPN/100g） 霉菌和酵母菌/（个/g） 致病菌（系指肠道致病菌和致病性球菌） ≤0.1 ≤0.1 ≤100 阴性 100 结晶海藻糖 优级 ≤0.1 ≤0.1 ≤100 阴性 100 不应检出 一级 ≤0.5 ≤0.5 ≤300 ≤30 100 第三章 厂址选择
3.1厂址选择的重要性
厂址选择是基本建设前期的重要一环，这不仅关系到建厂过程中是否可以减少投资费用，按期完成工厂设计中的各项指标，而且对投产后的长期生产、技术管理、发展远景都有很大的影响。
3.2厂址选择的原则
厂址选择一般包括地点和场地选择这两个概念。地址选择既是对所建厂在某地区内的方位（即地理坐标）及其所处的自然环境状况，进行勘查调查、对比分
10