年产15吨番茄红素的生产工艺设计毕业设计论文(编辑修改稿)

年产15吨番茄红素的生产工艺设计毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

.............................. 13 原料消耗计算 (以一吨成品番茄红素为基准 ) .............................. 14 原料日消耗量和年总消耗量 ............................................ 15 主要阶段的能量衡算 ......................................................... 16 发酵过程中蒸汽耗量的计算 ............................................ 17 发酵罐实罐灭菌保温时消耗的蒸汽量 .................................... 17 种子罐实罐灭菌保温时消耗的蒸汽量 .................................... 18 发酵车间总的消耗蒸汽量 .............................................. 18 发酵过程冷却水耗量的计算 ............................................ 18 发酵过程无菌空气耗量的计算 .......................................... 18 5 设备选型 ........................................................................ 19 主要设备的选型与计算 ....................................................... 19 发酵罐的选择条件及计算 .............................................. 19 种子罐的选型 ........................................................ 21 辅助设备的选型 ............................................................. 22 细胞过滤器 .......................................................... 22 真空干燥器 .......................................................... 22 细胞破碎器 .......................................................... 22 萃取设备 ............................................................ 22 浓缩设备 ............................................................ 23 结晶设备 ............................................................ 23 发酵后期发酵液处理总共时间 .......................................... 23 主要设备（见表 2） ......................................................... 23 6 效益评估 ........................................................................ 24 原料消耗（见表 3） ......................................................... 24 设备消耗（见表 4） ......................................................... 25 水电人工劳动力费用 ......................................................... 25 效益评估 ................................................................... 25 7 环境保护和安全措施 .............................................................. 25 兰州交通大学毕业设计（论文） III 环境保护 ................................................................... 25 废气 ................................................................ 25 废水 ................................................................ 26 固体垃圾 ............................................................ 26 噪音 ................................................................ 26 安全规则 ................................................................... 26 8 结论 ............................................................................ 27 9 设计体会与心得 .................................................................. 28 10 致谢 ........................................................................... 29 参考文献 ........................................................................... 30 英文文献 ........................................................................... 32 英文翻译 ........................................................................... 40 兰州交通大学毕业设计（论文） 1 1 绪论 番茄红素的简介 番茄红素是植物中所含的一种天然色素。 主要存在于茄科植物西红柿的成熟果实中。 它是许多类胡萝卜素生物合成的中间体，类胡萝卜素是由细菌、藻类及植物生物合成的类菇烯，动物无法生物合成，只能靠食物摄取 [1]。 目前，在自然界的植物中被发现的最强抗氧化剂就数番茄红素。 科学证明，人体内的单线态氧和氧自由基是侵害人体自身免疫系统的罪魁祸首。 番茄红素清除自由基的功效强于其他类胡萝卜素和维生素 E，其淬灭单线态氧速率常数是维生素 E 的 100 倍。 因为它可以有效的防治因衰老，免疫力下降引起的各种疾病，所以，番茄红素受到世界各国专家的关注。 番茄红素的来源 番茄红素广泛存在自然界中，主要分布于西瓜、柿、胡椒果、南瓜、桃、木瓜、芒果、葡萄、番茄、葡萄抽、番石榴、红荀、柑桔、云葛等的果实及胡萝卜、萝卜、芜答甘蓝等的根部。 番茄红素是西方膳食中类胡萝卜素最主要的来源，也是人体血清中含量较高的类胡萝卜素之一。 番茄红素在番茄中的含量随品种和成熟度的不同而不同。 一般说来，加工用番茄中番茄红素的含量是鲜食用番茄的 — 倍，成熟度越高，番茄 红素的含量越高。 我国新疆产加工用番茄的番茄红素含量很高，番茄含量为 400 mg/100 g 以上，番茄皮中含量为 20 mg/100g[2]。 有报道称秋橄榄果实的番茄红素含量也很高，可以达 15— 54mg/100g。 番茄红素的分子结构 1910 年， Willstaller[3]和 Escher 在对番茄红素的研究中首次确定了其分子式为C40H56，分子量为。 天然存在的番茄红素全都是全反式，但是通过高温的油炸、蒸煮等加工方式可由反式构型向顺式构型转变。 研究还表明，番茄红素的顺式异构体与反式异构体的物 理和化学性质有所不同，与反式异构体相比，番茄红素的顺式异构体的极性强，熔点低，不易结晶，摩尔消光系数小，更易溶解，而且在放置过程中可能会回复到全反式状态。 番茄红素的理化性质 稳定性 番茄红素分子中有 11 个共扼双键及 2 个非共轭双键，使得番茄红素的稳定性比较兰州交通大学毕业设计（论文） 2 差，它在一定条件下可发生氧化降解和顺反异构化。 番茄红素对氧化反应很敏感，其溶液经日光照射一段时间后，番茄红素基本上损失殆尽。 溶液中的 Fe3+和 Cu2+会对番茄红素的光氧化反应起催化作用，而其它金属离子如 Mg2+、 K+、 Zn2+、 Ca2+等则对其影响不大，所以天然番茄红素在提取和应用过程中应尽量避免使用铜制和铁制容器。 此外， pH值对番茄红素也有影响，当用乙醇溶解番茄红素，并调制成 PH 值 1～ 14。 结果表明，番茄红素对碱比较稳定，对酸则不稳定，故番茄红素作为色素使用时并不适合于酸性饮料。 由此可见，影响番茄红素稳定性的因素有金属离子、氧、光、 pH 等，故番茄红素的提取、加工、分析及贮存都应该在对环境因素进行控制的条件下进行 [4]。 呈色能力 番茄红素作为一种天然红色素，如何保持其最强的着色力是至关重要的。 番茄果实中的番茄红素有两种存在状 态：其中大部分是以细长的、针状的结晶形式存在于有色体中，呈现明亮的红色。 当番茄红素的结晶形成时，质体膜消失，色素结晶自由分散在原生质中，在显微镜下观察时，可以看到小粒状的有色体，说明了有色体所显现的颜色；另外一小部分（ 10%左右）则与蛋白质形成复合体存在于细胞中。 番茄红素以不同的形态存在时具有不同的颜色和强度，而且会随着溶剂和介质的不同而呈现出不同的颜色。 例如，溶解在石油醚中的番茄红素呈黄色，在二硫化碳中则呈红色。 溶解性 番茄红素是脂溶性色素，可溶于其他脂类和非极性溶剂中，不溶于水，难溶于强极性溶剂如甲醇、乙醇等，可溶于脂肪烃、芳香烃和氯代烃如乙烷、苯、氯仿等有机溶剂。 番茄红素在各种溶剂中的溶解度随着温度的上升而增大，然而当样品越纯时，溶解越困难。 结晶的番茄红素溶解缓慢，倾向于形成一种超饱和状态，虽然提高温度可加速其溶解，但冷却时可能会出现结晶，这时可利用超声波加速其溶解。 纯的番茄红素虽然不溶于水，但当它与某些物质如蛋白质结合形成复合物时，则具有较高的溶解度。 番茄红素的生物学特性 番茄红素具有抗氧化性 番茄红素通过物理和化学方式猝灭单线态氧或捕捉过氧化自由基。 单线态氧是具有很强活性的氧自由基，具细胞毒性作用，以线粒体、细胞膜等部位对其最为敏感，能与大多数生物大分子发生作用，通过与分子结合造成细胞膜系统的损伤；番茄红素能够接受不同电子激发态的能量，吸收光能并通过单线态 — 单线态能量转移过程使单线态氧的兰州交通大学毕业设计（论文） 3 能量转移到番茄红素，生成基态氧分子和三重态番茄红素分子，三重态番茄红素通过与溶剂的一系列旋光和振动反应得到再生，并在此过程中将能量散发；类胡萝卜素的猝灭能力与其分子中所含有的共轭双键的数目有着密切的关系，番茄红素分子中有 11 个共轭双键，一个番茄红素分子可以清除数千个单线态氧，其猝灭单 线态氧的速率常数较β胡萝卜素高 2 倍。 1990 年 Paolo 等 [5]报道了类胡萝卜素和生育酚等 30 余种生物抗氧化剂猝灭单线态氧的作用，番茄红素是猝灭单线态氧最强的。 番茄红素还能通过与其他形式的活性氧的化学反应消除氧化自由基，如过氧化氢、亚硝酸根等氧化自由基，而氧化自由基能引起脂质过氧化形成多种产物，这些产物与人体老化、癌症发生、自身免疫病及贫血等疾病都有关系。 番茄红素对细胞生长代谢起调控作用 通常细胞间隙之间有膜蛋白构成的通道，具有选择通透性，允许第二信使及生长调节物质通过，细胞之间通过细胞间隙 连接通讯（ GJIC）传输细胞群体内生长调控信号，调节细胞的正常增殖与分化。 实验表明，番茄红素通过诱导细胞间连接，增强正常细胞之间的 GJIC，控制细胞生长和诱导细胞分化来抑制肿瘤的增长。 日本学者在大鼠肝组织上用荧光染料示踪技术研究番茄红素对 GJIC 的作用时发现，每天饲喂 5 mg/kgBW 番茄红素，连续 5 d 时，可以明显增强 GJIC 功能；同时，由于大多数肿瘤细胞的 GJIC 功能微弱或缺失，细胞发生转化后其 GJIC 功能降低或抑制， GJIC 功能的抑制或被破坏被认为是促癌变阶段的重要机制。 番茄红素可以调节 胆固醇的代谢 番茄红素是一种低胆甾醇剂，它可抑制巨噬细胞 3羟基 3甲基戊二酸单酰辅酶 A，而它是一种胆固醇生物合成的限速酶。 实验发现，在培养巨噬细胞的介质中加入番茄红素后，其胆固醇合成降低，同时番茄红素还增大巨噬细胞低密度脂蛋白（ LDL）受体活性。 实验还表明，人体 3 个月内每天补充。