1、第十一章 发酵成本的构成及控制 菌株菌株 发酵工程原理发酵工程原理 反应过程（代谢、工艺过程及控制）反应过程（代谢、工艺过程及控制）后处理后处理发酵经济学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）发酵产品及发酵工厂设计（具体工艺、设备、效益分析）第一节第一节 生产成本的构成生产成本的构成n固定成本固定成本是与产品无关的项目费用，如经费是与产品无关的项目费用，如经费(overheads)、折旧费、折旧费(depreciationcosts)和和税金；税金；n可变成本可变成本是与产品有关的，如原材料、劳力、是与产品有关的，如原材料、劳力、公用设施等。公用设施等。盈亏平衡点产量费用
2、价值)固定成本可变成本总成本销售收入第二节第二节 影响发酵成本的因素影响发酵成本的因素n提高发酵产品产率提高发酵产品产率n降低消耗降低消耗一、提高发酵产品产率的措施一、提高发酵产品产率的措施1、加强菌种选育，提高菌种的生产能力；、加强菌种选育，提高菌种的生产能力；2、不断改进发酵工艺；、不断改进发酵工艺；3、优选培养基配方；、优选培养基配方；4、提高设备利用率。、提高设备利用率。1、加强菌种选育，提高菌种的生产、加强菌种选育，提高菌种的生产能力；能力；n应选用应选用高产稳定、适应性强的优良生产菌株高产稳定、适应性强的优良生产菌株；n除了注意高产外，还应考虑提高发酵过程经济除了注意高产外，还应
3、考虑提高发酵过程经济效益的其他性能因素；效益的其他性能因素；n提高筛选效率很重要；提高筛选效率很重要；n生产菌株的改良生产菌株的改良 除了注意高产外，还应考虑提高发酵过程经济除了注意高产外，还应考虑提高发酵过程经济效益的其他性能因素效益的其他性能因素 耐热性：耐热性：在筛选菌体蛋白生产株时，国外曾选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：定了耐热放线菌，这是由于：此菌可在此菌可在生长，所以可节约冷却水；生长，所以可节约冷却水；该该菌菌体体蛋蛋白白富富含含甲甲硫硫氨氨酸酸，可可用用作作强强化化蛋蛋白白添加剂；添加剂；该菌菌体系由菌丝构成，简单的过滤技术即该菌菌体系由菌丝构成，简
4、单的过滤技术即可获得产品。可获得产品。ICI公司选定生产公司选定生产scp的菌株时，考虑了几个经济技术指标的菌株时，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）。有较高的甲醇同化效率（利用石油发酵）。增长速率快。增长速率快。连续培养中遗传性能稳定。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。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，确定了下列目标在筛选产酶菌株时，确定了下列目标：产酶单位高；产酶单位高；遗传性能稳定；遗传性能稳定；不产或少产杂酶；不产或少产杂酶；能充分利用培养基。能充分利用培养基。提高筛选效率很
5、重要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较长的时间和代价，甚至花费了大量的精力仍一无所获。一无所获。生产菌株的改良生产菌株的改良 改良成本与改良后效益相比很小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只要突变株的青霉素生产单位数提高10%,那么对一个年产那么对一个年产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。育费用的三倍。糖化酶生产株糖化酶生产株UVB-11-1-3形态回复突变株具有形态回复突变株具有发酵单
6、位发酵单位高、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固体曲时降低固体曲时降低50%左右。左右。代谢工程育种代谢工程育种 2、不断改进发酵工艺；、不断改进发酵工艺；发酵过程：易于控制，可实现自动控制系统，发酵过程：易于控制，可实现自动控制系统，以控制产品质量以控制产品质量培养方式培养方式:尽量提高设备的利用率和劳动生产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，则要尽量缩率，如果采用的是分批培养方式，则要尽量缩短生长周
7、期，或采用补料分批提高发酵产量。短生长周期，或采用补料分批提高发酵产量。3、优选培养基配方；、优选培养基配方；n培养基组成对菌体生长繁殖、产物的生物合成、培养基组成对菌体生长繁殖、产物的生物合成、产品的分离精制乃至产品的质量和产量都有重产品的分离精制乃至产品的质量和产量都有重要的影响。要的影响。n前体物质的使用；前体物质的使用；n无机盐和微量元素对微生物的生长繁殖和代谢无机盐和微量元素对微生物的生长繁殖和代谢产物的积累的影响。产物的积累的影响。4、提高设备利用率、提高设备利用率n缩短非运转时间缩短非运转时间n加大放罐体积加大放罐体积二、降低消耗的措施二、降低消耗的措施1、选用廉价的原材料、选用
8、廉价的原材料2、节约能源、节约能源n菌种选育；菌种选育；n降低通气成本。降低通气成本。碳源碳源 价格影响因素价格影响因素种植面积和收获情况种植面积和收获情况市场需求量市场需求量贮存问题贮存问题需建大容量仓库；需建大容量仓库；占用大量流动资金，影响资金周转；占用大量流动资金，影响资金周转；变质的危害。变质的危害。降低培养基成本的主要方法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；筛选发酵单位数较高的培养基配方；选用价格较低的选用价格较低的C、N源组分源组分。碳源碳源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
9、与搅拌功率。虑通风量与搅拌功率。工业废料的利用工业废料的利用优点：以此作为廉价优点：以此作为廉价C源，主要意义在其社会效益显著，源，主要意义在其社会效益显著，保护了环境保护了环境。缺点：经济效益不如传统原料高。缺点：经济效益不如传统原料高。矿物质（无机盐）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，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。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是氯化物。第三节第三节 发酵过程的经济学评价发酵过程
10、的经济学评价n产物浓度：产物浓度：一般代表发酵水平的高低，是发酵一般代表发酵水平的高低，是发酵过程追求的主要指标。过程追求的主要指标。n发酵批产量：发酵批产量：指产物浓度与收获发酵液体积的指产物浓度与收获发酵液体积的乘积。乘积。n平均产品浓度：平均产品浓度：及参加考核的批数的批产量之及参加考核的批数的批产量之和除以放罐体积之和。和除以放罐体积之和。n发酵指数发酵指数=发酵批产量发酵批产量发酵容积x发酵时间n年发酵产率年发酵产率=年发酵累计产量年发酵累计产量/发酵罐总体积发酵罐总体积n染菌率染菌率=发酵罐染菌批（次）发酵罐染菌批（次）/总投罐批（次）总投罐批（次）n基质转化率：基质转化率：指发酵使用的主要基质转化为发酵产指发酵使用的主要基质转化为发酵产物的得率。是原材料成本效益的指示值。物的得率。是原材料成本效益的指示值。n单位产量发酵成本（元单位产量发酵成本（元/kg或元或元/BU）=月（年）投入固定成本与可变成本之和月（年）投入固定成本与可变成本之和/月（年）发月（年）发酵累计产量酵累计产量
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