发酵工程第十章探讨.ppt

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 菌种：应选用高产稳定、适应性强的优良生产菌株 ； 原料：来源广泛（易采购、价廉）, 利用率高；有替代品;? 发酵过程：易于控制，可实现自动控制系统，以控制产品质量 培养方式: 尽量提高设备的利用率和劳动生产率，如果采用的是分批培养方式，则要尽量缩短生长周期，或采用补料分批提高发酵产量。 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 提高筛选效率很重要 分离一支有价值的菌株并不容易，通常要花费较长的时间和代价，甚至花费了大量的精力仍一无所获。 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。 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。 生产菌株的改良 改良成本与改良后效益相比很小 只要突变株的青霉素生产单位数提高10%,那么对一个年产450吨的青霉素工厂来说，其一年内增加的产值可超过选育费用的三倍。 糖化酶生产株 UVB-11-1-3形态回复突变株具有发酵单位高、发酵周期短、通风量小、培养温度允许较高、酶系较纯、成本较低等优点，吨酒精的耗糖化酶成本可比使用UV-11固体曲时降低50%左右。 代谢工程育种 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。 　　　　　　　　 　　　 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 。 无菌空气 加热直接灭菌空气：耗能太大，不适合工业应用。 利用压缩热进行空气的热灭菌，其最经济的无菌空气生产规模为50~150m3/min。 单级压缩后再经空气过滤器的最经济的生产规模为140~570 m3/min。 空气过滤器的总操作费： （1）大小与动力费的关系 （2）除菌效率上考虑 （3）过滤介质的选择 通风搅拌 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