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摘 要

桑叶中富含多种生物活性成分，其中1-脱氧野尻霉素（1-DNJ）的质量分数为0.01%～0.40%，有高达0.7911%。DNJ为一种哌啶类多羟基生物碱，是α-葡萄糖苷酶的有效抑制剂，在降低血糖浓度、抗病毒及抗肿瘤等方面有积极作用。因此实现1-DNJ工业化生产具有重大现实意义。

本文的主要任务是对年产500kg桑叶中提取1-脱氧野尻霉素生产线的工艺设计。首先对1-脱氧野尻霉素提取阶段的各工艺进行了查证和比较，其次，对分离纯化阶段进行了选择，最后整合出自动化程度高、绿色环保、操作简便的产品生产工艺路线，即酶解提取、微滤、离子交换、超滤、层析、膜浓缩、蒸发结晶和真空干燥。之后展开物料衡算和能量衡算，根据衡算结果进行设备选型，设计厂房与设备布置。最后根据所选和以及各项参数设计出带控制点的工艺流程，主要设备的选型，主要设备一览表，设备平面布置图。

关键词：1-脱氧野尻霉素 生产工艺 酶解 膜滤

Process design of 1-deoxynojirimycin extraction production line for Mulberry leaves

Abstract

Mulberry leaves are rich in a variety of bioactive components, of which 1-deoxynojirimycin (1-DNJ) content is 0.01%-0.40%, up to 0.7911%. DNJ is a piperidine polyhydroxy alkaloid and an effective inhibitor of alpha-glucosidase. It plays an active role in reducing blood sugar concentration, anti-virus and anti-cancer. Therefore, it is of great practical significance to realize industrialized production of 1-DNJ.

The main task of this paper is to design a production line for extracting 1-deoxynojirimycin from mulberry leaves with an annual output of 500 kg. Firstly, the extraction process of 1-deoxynojirimycin was checked and compared. Secondly, the separation and purification stage was selected. Finally, the product production process with high automation, environmental protection and simple operation was integrated, namely enzymatic extraction, microfiltration, ion exchange, ultrafiltration, chromatography, membrane concentration, evaporation crystallization and vacuum drying. After that, material and energy balance are carried out, equipment selection is carried out according to the results of the balance, and plant and equipment layout are designed. Finally, according to the selected sum and various parameters, the process flow with control points, the selection of main equipment, the list of main equipment and the layout of equipment are designed.

Keywords: 1-DNJ; production process; enzymatic hydrolysis; membrane filtration

目 录

摘要 Ⅰ

ABSTRACT Ⅱ

第一章 项目设计概述 1

1.1 项目名称 1

1.2 产品方案 1

1.2.1 产品概述 1

1.2.2 生产方法 1

1.2.3 质量标准 1

1.3 工作任务 2

第二章 工艺流程设计 3

2.1 原材料预处理 3

2.1.1 干燥方式 3

2.1.2 桑叶处理 3

2.2 提取工艺 3

2.2.1 提取方法 3

2.2.2 提取方法选择 3

2.3 固液分离 4

2.3.1 分离方法 4

2.3.2 分离方法的选择 4

2.3.3 分离操作 4

2.4 离交工艺 4

2.4.1 工艺方法与选择 4

2.4.2 树脂选择和处理 4

2.4.3 操作过程 4

2.5 膜滤过程（超滤） 5

2.5.1 超滤原理 5

2.5.2 膜滤操作 6

2.6 离子交换层析 6

2.6.1 离子交换色谱法 6

2.6.2 树脂型号 6

2.6.3 使用时参考标准 6

2.6.4 层析过程 6

2.7 膜浓缩 6

2.7.1 浓缩工艺 6

2.7.2 浓缩过程 7

2.8 结晶 7

2.8.1 结晶工艺 7

2.8.2 工艺选择 7

2.8.3 结晶操作 7

2.9 干燥 7

2.10 最终工艺的确定 7

2.11 桑叶中成分含量 9

第三章 物料衡算与能量衡算 10

3.1 1-DNJ提取工艺技术指标 10

3.2 原材料的使用说明 10

3.3 物料衡算 11

3.3.1 生产能力 11

3.3.2 物料计算 11

3.3.3 提取工段物料衡算 12

3.3.4 微滤阶段 12

3.3.5 离子交换工艺的物料衡算 13

3.3.6 超滤工艺阶段物料衡算 15

3.3.7 层析过程 15

3.3.8 纳膜膜浓缩物料衡算 17

3.3.9 结晶物料衡算 18

3.3.10 干燥段的物料衡算 18

3.4 能量衡算 18

3.4.1 提取过程的能量衡算 18

3.4.2 微滤阶段能量衡算 19

3.4.3 超滤过程的能量衡算 19

3.4.4 结晶过程能量衡算 20

3.4.5 干燥过程的能量衡算 20

第四章 设备设计与选型 22

4.1 粉碎机选型 22

4.2 提取罐的设计 22

4.3 微滤阶段设备选型 23

4.4 离子交换柱的选型和计算 23

4.5 超滤段的设备选型 24

4.6 层析设备选型与计算 25

4.7 膜浓缩设备的选型计算 25

4.8 结晶设备的选型计算 26

4.9 干燥设备选型 26

4.10 储罐的设备选型 27

4.11 主要设备一览表 28

第五章 车间布置设计 29

5.1 车间布置原则 29

5.2 车间整体布置 29

5.2.1 车间的整体布局 29

5.2.2 平面形式 29

5.3 车间设备的布置 29

5.3.1 整体布局 30

展 望 31

参考文献 32

致谢 34

第一章 项目设计概述

1.1 项目名称

年产500kg桑叶中提取1-脱氧野尻霉素生产线的工艺设计

1.2 产品方案

1.2.1 产品概述

名称:1-脱氧野尻霉素(1-DNJ)

化学名称:(2R,3R,4R,5S)-2-羟甲基哌啶-3,4,5-三醇

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