1. 研究目的与意义（文献综述）

产碱杆菌生产的聚羟基丁酸酯（phb）是一类由微生物发酵剂制造的热塑性生物降解材料。通过现代发酵工艺选取天然原料对菌种进行培养，经过发酵罐发酵，过滤和提取等步骤最终得到纯化产品聚羟基丁酸酯具有极大的实用价值。

phb为3-羟基丁酸酯的均聚物，熔点175℃，洁净度高，加工困难，力学性能差，常用的是共聚物。现在，塑料和人工合成聚合物主要由烃为原料制得，难以分解而导致环境污染，它们被贮存、燃烧或回收再利用。phb则可被用于制造可生物降解塑料。l正被作为体内缝合材料应用于医疗行业，这种材料无毒且可生物降解，所以当伤口愈合后无需被移除其制品。巴西圣保罗大学技术研究所和生物医学研究所以及圣保罗地区甘蔗乙醇合作社合作，用碱性天然菌种使糖发酵，生产出聚羟基丁酸酯(phb)， 其是聚羟基脂肪酸酯(pha)家族的一种聚合物，具有与合成树脂即聚丙烯类似的物理和机械特性，并可快速降解，不会造成污染，对环境保护大有好处。
聚羟基丁酸酯是一种固态原料，可以用于生产热注塑产品，制造如瓶帽、钢笔、玩具、食品盒和化妆盒等；也可压制成薄板和纤维板，以满足汽车业的需要；还可以生产泡沫塑料。传统塑料降解需要100年，用聚羟基丁酸酯生产的产品只要12个月就能分解，释放出的只有水和二氧化碳。聚 β-羟基丁酸酯 (poly-β-hydroxyl- butyrate，phb)是许多细菌细胞内积累的一种脂族聚酯大分子物质。由于它在具有一般化学合成塑料特性的同时,还具有生物可完全降解性、生物相容性等特点 ,使其成为可替代化工塑料制品和消除“白色污染”的目前 ,有关 phb 的发酵研究大多是在传统的机械搅拌发酵罐中进行的, 虽达到一定的发酵水平, 但由于其氧传递系数低和搅拌剪切力高 ,影响菌体的生长量,且能耗高,成为 phb 生产成本过高的原因之一。

本设计以气升式500ml发酵罐 ,对生产 phb 的菌株进行中试发酵和提取设计, 旨在提高 phb 的发酵产量 , 降低其发酵成本,为工业化生产奠定基础。

2. 研究的基本内容与方案

设计（论文）主要内容：主要内容：本设计将利用成功的产碱杆菌生产聚羟基丁酸酯实验室制备工艺将其放大到500l中试发酵罐，然后大规模的生产，用所学相关知识对微生物发酵后进行设计和优化生产出所需产品。选取的是产碱杆菌（alcaligenes sp.）工程菌株，通过现代发酵工艺选取天然原料对菌种进行培养，经过发酵罐发酵，过滤和提取等步骤最终得到纯化产品聚羟基丁酸酯。对该规模的生产过程进行包括物料衡算，热量衡算，主要的设备选型与计算和非标设备的选型与计算。完成设计图纸和设计说明书。

设计流程：

1．工业发酵培养基的确定

3. 研究计划与安排

第1-3周：查阅文献，撰写开题报告;

第4-6周：设备选型，完成流程设计，；

第7-9周：物料衡算，热量衡算及工艺设备计算；

4. 参考文献（12篇以上）

1、黄进等， 《生物质化工与生物质材料》， 化学工业出版社，北京，2009；

2、周德庆，《微生物学教程》（第3版），高等教育出版社，北京，2011；

3、刘晓兰，《生化工程》，清华大学出版社，北京，2010；