第十四章 发酵经济学.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 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。 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。 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 。 无菌空气成本分析 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。 培养方式 分批培养时，在整个操作周期中的平均生产能力为： P—生产能力，〔g cell（或产物）／(L·h)〕 Xf—最终细胞浓度，（g/l）； X0—初始细胞浓度，(g/l) μm—最大比生长率，(h－1)； tL—生长迟缓期的时间，(h); 发酵产品分离纯化---后处理成本 下游工艺的优劣对产品成品的影响主要表现在： 影响着成本的最终收得率； 提取过程动力费用大； 提取过程要耗用大量的溶剂、吸附剂、中和剂等辅助材料； 设备投资大，有的已占有全厂设备总投资额的80%，或是发酵设备投资额的5~6倍。 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