发酵工程余龙江版发酵经济学课件

第14章发酵经济学本章内容前言优良菌株选育

培养基成本分析无菌空气与通气搅拌

动力费（加热、冷却）培养方式后处理成本发酵规模市场经济信息分析及管理技术

菌株

发酵工程原理反应过程（代谢、工艺过程及控制）

后处理

发酵经济学

发酵产品及发酵工厂设计（具体工艺、设备、效益分析）

在开发一个新的发酵产品时，应从以下几个方面考虑(续)动力费用：充分利用动力和热量，最大限度降低单位能耗后处理：产物回收和纯化过程要简便、快速；投资额要求：对发酵及辅助设备的投资额要尽可能低，且要求设备对不同的发酵产品有一定的通用能力；厂房规划及设计：建筑利用率高，要考虑发展余地；清洁（洁净）生产:排放物的数量和浓度应小，这样可减少物料的损失，降低废水处理的开支。发酵产品成本的主要组成原材料公用设施（动力费、污水处理费）；工资及管理费；固定资产折旧费；销售费用；其它费用。总成本费用=生产成本+销售费用+管理费用+财务费用+销售税金及附加盈亏平衡点产量费用(价值)固定成本可变成本总成本销售收入除了注意高产外，还应考虑提高发

酵过程经济效益的其他性能因素

耐热性：在筛选菌体蛋白生产株时，国外曾选定了耐热放线菌，这是由于：此菌可在５５℃生长，所以可节约冷却水；该菌体蛋白富含甲硫氨酸，可用作强化蛋白添加剂；该菌菌体系由菌丝构成，简单的过滤技术即可获得产品。

ICI公司选定生产scp的菌株时，考虑了几个经济技术指标：有较高的甲醇同化效率（利用石油发酵）。增长速率快。连续培养中遗传性能稳定。菌体蛋白营养价值高，且不存在毒性和病原性。

ICI公司---英国卜内门化学工业有限公司

Aumstrup(1977)在筛选产酶菌株时，确定了下列目标：

产酶单位高；遗传性能稳定；不产或少产杂酶；能充分利用培养基。

碳源

价格影响因素种植面积和收获情况市场需求量贮存问题需建大容量仓库；占用大量流动资金，影响资金周转；变质的危害。降低培养基成本的主要方法筛选发酵单位数较高的培养基配方；选用价格较低的C、N源组分。发酵培养基成本分析

碳源（续）在确定培养基配方时，不仅要比较它们的单耗成本，而且还要考虑通风量与搅拌功率。

工业废料的利用

优点：以此作为廉价C源，主要意义在其社会效益显著，保护了环境。缺点：经济效益不如传统原料高。矿物质（无机盐）

原材料中矿物质所占比重一般较小，其中价高的为磷酸盐，且要求是食用级的而不是肥料级的。

培养基用的钾、镁、锌、铁盐，应采用它们的硫酸盐而不是氯化物。通风搅拌成本分析通风费与搅拌费相互关联，最佳的通风比和搅拌转速，应在工艺允许的范围内，以两者合计的动力费和设备维修费为最低来确定。在分批培养的不同时期，需氧量有所不同，最适通风比与搅拌转速亦会改变，应根据工艺要求设计，使整个运转费最低。

动力费（加热、冷却）的成本分析发酵生产中，需要加热与冷却的工序大体有：培养基的加热灭菌（或者淀粉质原料的蒸煮糊化），然后冷却到接种温度；发酵罐及辅助设备的加热灭菌与冷却；发酵热的冷却，发酵恒温；产物提炼与纯化过程的蒸发、蒸馏、结晶、干燥等。节约冷却水用量的办法

采用气升式发酵罐；选育嗜热或耐热的生产菌株；改变原料路线，少用烃类原料。淀粉质原料酒精发酵中的节能问题无蒸煮发酵或低温蒸煮发酵浓醪发酵高温发酵蒸馏流程中的热泵节能和汽相过塔余热利用和废醪沼气发酵回收燃烧值提高平均生产能力的措施：增加接种量，X0值增大；接种时接入处于生长旺盛期的种子，可以有效地缩短tL;选育μm值较大的生产菌株或高产菌株;辅助操作所占用时间的影响，对发酵周期较短的过程影响很大；而对长周期发酵产品则影响较小。连续培养的主要优点是生产能力较高，将连续培养与分批培养的生产能力相比较，得

xm—最大细胞浓度；x0—起始细胞浓度；

μm—最大比生长速率；DC—临界稀释速率；

Y—细胞得率系数（对限制性基质）；

一般对生长较快的菌株来说，采用连续培养是很有利的。以后处理成本为主的发酵不适合进行连续发酵。提取收得率是后处理中判断工艺是否优越的重要指标。对于同一种发酵产品，提取工艺不同时，其技术经济指标的差异很大。

发酵规模的成本分析从理论上说，规模越大越经济。规模大小与成本的关系可用下列经验式：

n—规模系数(啤酒:n=0.6;SCP:n=0.7~0.8)发酵过程的经济学评价产物浓度生产效率基质转化率单位产品的能耗1、产物浓度产物浓度在一定情况下可以代表菌种和发酵水平的高低。表示方法：g/L%（v/v）U/mL（发酵单位或发酵效价）发酵液产物浓度高，提取收得率也相应高，且可减轻产品提取与分离工序的操作负荷；较高产物浓度将提高产物的回收率。2、生产效率生产效率又称发酵速率，是指单位操作时间、单位发酵体积所产生的发酵产物量，它是评价发酵生产的主要指标之一。表示方法：发酵过程的生产速率发酵设备的生产能力发酵过程的生产速率发酵过程中单位时间内单位发酵体积所产生的发酵产物量，以kg/（m3·h）或g/（L·h）对分批发酵：平均生产速率=（最终产物浓度-初始产物浓度）/发酵周期发酵设备的生产能力指一定时间内单位发酵罐容积所产生的发酵产物