发酵工业清洁生产技术

人工费用
直接生产工人工资
加费
=平均月工资*车间人数*12工资附
车间维修费
车间折旧费
车间管理费： 前六项总和的2-3%
车间成本费：前七项总和
企业管理费：车间成本的5-10%
副产品收入
工厂成本：
工厂成本=车间成本+企业管理费-副产品 收入
销售费
产品运输费、广告费、推销费
•
销售成本=工厂成本+销售费
利用基因工程、代谢工程育种；
•2、发酵培养基成本分析 •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：
筛选发酵单位较高的培养基配方，提高培 养基的利用率和转化率。
选用价格较低、来源广泛的C、N源组分 。
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 。
•3、无菌空气与通气搅拌成本分 析
•无菌空气制备成本分析：
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140~150m3/min。
空气过滤器的总操作费：
（1）大小与动力费的关系
•销售收入 •总成本
•可变成本
•固定成 本
•产 量
•影响发酵成本的主要因素：
菌株性能 培养基成分 无菌空气用量 搅拌功率 发酵生产方式 发酵产物分离纯化 发酵规模 “三废”综合利用与循环使用
•1、菌株选育对发酵成本的影响
•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。
•2、设计步骤
生产工艺流程示意图
• 定性表明原料变成产品的路线和顺序，应用 的过程和设备
生产工艺草图 • 物料衡算→设备设计→草图修改和充实 生产工艺流程图 • 车间设备布置设计
•四、物料衡算与设备选型
1、物料衡算
•2、主要技术经济指标
•p230
•3、设备选型
专业设备 通用设备 非标准设备
•1、发酵工厂基本建设程序
项目决策期 建设期 生产期
•2、发酵工厂工程设计的基本内容
•初步设计 •两阶段：
•施工图设计
•（1）初步设计阶段的内容
① 初步设计文件（初步设计说明书）。 文字说明部分 图纸：
工艺流程、车间设备布置图、主要生产设备 和电动机一览表、主要材料估算表。
总概算
设备购置费、设备运输费、设备安装费
工艺管道安装费：设备总价的25-35%
管道安装材料费、人工费
土建费用计算
直接费用
其他直接费
电气工程和仪表自控费用
•3、产品成本计算
原材料和辅助材料费用
原、辅材料年总费用
=产品消耗定额*年产量*原辅材料价格
燃料费用
=燃料消耗定额*年产量*燃料单价
动力费用
=产品电耗*年产量*电单价
•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；
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。
•4、借款利息和还款能力预测
借款利息 还款能力预测
•还款资金来源：
利润：利润=销售收入-成本-税金 折旧费
•5、项目投资的经济评价
借款偿还期
投资回收期
综合经济评价
投资利润率 投资利税率
内部收益率
净现值
盈亏平衡点分析
敏感性分析
•第十四章 •发酵经济学
•本章内容：
概述 影响发酵产品成本的主要因素 发酵过程的经济学评价
•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 ！！
对培养基的同化能力 生长速率 遗传稳定性 抗污染能力 耐热性 培养基适应性
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
•（2）施工图设计阶段的内容
施工图设计文件
设计和施工说明书 设计图纸 设计表格
工艺设计施工图设计的步骤 p227
•二、发酵工厂厂址选择和总图布置
厂址选择 总平面布置
•1、厂址选择
自然条件
地理条件 环境卫生条件 地形、地势与地质 气象条件
技术经济条件
原料、辅料等供应 能源供应 给排水 交通运输条件
清洁生产对产品和生产过程持续运用整体预防 的环境保护战略，使污染物产生量、流失量和 治理量达到最少，使资源充分利用。
末端治理只把环境责任放在环保研究、管理等 人员身上，仅仅把注意力集中在对生产过程中 已经产生的污染物的处理上。
•侧重末端治理存在的问题：
污染控制与生产过程没有密切结合起来， 资源和能源不能在生产过程中得到充分利 用。
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
，缩短生长周期，或采用补料分批发酵提高发酵 产量。
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，考虑发展余地； 清洁（洁净）生产: 排放物的数量和浓度应小，这
② 工艺设计
选择并确定生产流程，确定技术经济指标 进行生产工艺的各种计算 设备的选型和计算 车间设备布置的方案比较和设备配置的平面 和空间关系的确定及设计制图 向配套专业提出设计要求和有关资料 正式绘制车间生产设备布置图、工艺流程图 、编制设备表和主要材料估算表 编写初步设计有关生产工艺部分的文件
废技术”、“污染预防”
•《中华人民共和国清洁生产促进法》
清洁生产：指不断采取改进设计、使用清洁的 能源和原料，采用先进的工艺、技术与设备， 改善管理、综合利用，从源头消减污染，提高 资源利用效率，减少或者避免生产、服务和产 品使用过程中污染物的产生和排放，以减少或 者消除对人类健康和环境的危害。
•包括3各方面：
① 采用清洁的能源 ② 采用清洁的生产过程 ③ 生产清洁的产品
•清洁生产主要研究内容：
政策和管理研究 清洁生产技术研究、开发和示范 清洁技术推广 企业审计、宣传教育
•形成清洁生产的战略与方法：
•（1）污染预防 •（2）消减有毒物品使 用 •（3）为保护环境而设 计
•二、清洁生产与末端治理的比较
•一、清洁生产的概念及主要内容
对生产过程：节约原材料和能源，淘汰有毒 原材料；
对产品：要求减少从原材料提炼到产品最终 处置的全生命周期的不利影响；
对服务：要求将环境因素纳入设计和所提供 的服务中。
其他提法：
• 欧洲：“少废无废工艺”,“无 废生产”
• 日本：“无公害工艺” • 美国：“废物最少化”、“减
产酶单位高； 遗传性能稳定； 不产或少产杂酶、杂蛋白； 同化培养基能力强，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；
突变株的青霉素生产单位数提高10%, 年产450吨的青 霉素工厂一年内增加的产值超过选育费三倍。
糖化酶生产株 UVB-11-1-3形态回复突变株每吨酒精消 耗糖化酶成本可比使用UV-11固体曲时降低50%左右。
管段材料表和车间管道材料汇总表
•六、“三废”处理及工厂化设计
废气：
防尘装置、气体吸收、冷凝等
废水：
节水、改进生产工艺、废水处理站
废渣：
煤渣、 酒糟等废渣
•七、发酵工厂投资概算与经济评价
总投资概算 费用计算 产品成本计算 借款利息和还款能力预测 项目投资的经济评价
•1、总投资概算
•建设项目总投资= • 建设投资+流动资金+建设期借款利息
•（1）建设投资Βιβλιοθήκη Baidu
工程费用
主要生产项目工程费用、辅助生产工程费用 、公用工程费用、三废治理工程费用、服务性 工程项目费用、生活福利工程项目费用
其它费用 预备费
基本预备费、涨价预备费
•（2）流动资金
占全年生产成本的30%左右。
储备资金 生产资金 成品资金
•2、费用计算
设备费概算：占总投资50%以上
•主要内容：
发酵工厂基本建设程序和设计工作的基本内容 发酵工厂厂址选择和总图布置 发酵工艺流程设计 物料衡算与设备选型 发酵车间设备布置与管道设计 发酵工业“三废处”理及其工厂化设计 发酵工厂投资概算与经济评价
•一、发酵工厂基本建设程序和设 计工作的基本内容
发酵工厂基本建设程序 设计工作的基本内容
发酵工业清洁生产技术
2024年2月1日星期四
•主要内容：
•一、清洁生产的概念及主要内容 •二、清洁生产与末端治理的比较 •三、发酵行业开展清洁生产的意义 •四、实现清洁生产的有效途径
•一、清洁生产的概念及主要内容
•1、清洁生产的提出
UNEP（联合国环境规划署）（1989）：
清洁生产：是一种新的创造性思想，将整体预 防的环境战略持续应用于生产过程、产品和服务 中，以增加生态效率和减少人类和环境的风险。
（2）除菌效率上考虑
•通气搅拌设备及运行成本分析：
通气费与搅拌费相互关联，最佳的通气量和搅拌 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 通气量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。
•4、动力费的成本分析
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：
样可减少物料的损失，降低“三废”处理的开支。
•二、影响发酵产品成本的主要因素
•发酵产品成本的主要组成：
•总成本费用=生产成本+销售费用+管理费用+财务费 用 • 原材料 +销售税金及附加
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。
•费用 •(价值)
•盈亏平衡点
•2、总平面布置
设计依据：
厂址选择报告 厂址总平面布置方案草图 生产工艺流程简图
•遵循原则：
合理紧凑 符合生产流程要求，并能保证合理的布置生产线 生产厂房布置在厂区中心地带 考虑主风向 人流、货流分开 遵从城市规划要求
•三、发酵工艺流程设计
•1、设计原则
保证产品质量符合国家标准 尽量采用成熟的、先进的技术和设备 尽量减少三废排放量 确保生产安全 尽量采用机械化自动化
•一、概述
•发酵工程原理 •发酵经济学
•菌株 •反应过程（代谢、工艺过程及控制 ） •后处理
•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，应考虑的条件：
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, 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
•（1）设备选型原则 p231
•（2）设备选型类型
专业设备的设计与选型 通用设备的设计与选型 非标准设备的设计与选型
•五、发酵车间设备布置与管道设计
车间设备布置 管道设计
•1、车间设备布置
原则p233
本车间与其他车间的关系； 设备布置应按工艺流程顺序； 操作中相互有联系的设备，应布置得彼此接近； 应满足检修要求； 充分考虑劳动保护、安全防火和防腐等特殊要求； 考虑今后发展，留有余地； 同时满足其它非工艺专业设计要求，搞好相互协作
污染物产生后再进行治理，处理设施即将 投资大，运行费用高。
•三、发酵行业开展清洁生产的意义
发酵过程产生大量有机废液，是发酵工业 的主要废水污染。
发酵工业有机废水的特点：
浓度高 排放量大 无毒且富含营养物质
•四、实现清洁生产的有效途径
l 强化内部管理 l 改进工艺技术 l 废弃资源综合利用
•第十三章 •发酵工厂设计概述
步骤和方法
车间布置草图
将车间内所有设备按比例、设备平面投影 的图形逐一画在厂房建筑平面内。
车间布置图
车间平面布置图、立面布置图和剖面图。
•2、车间工艺管道设计
工艺管道设计内容 ：
车间水、蒸汽、压缩空气、真空、物料等管 道平面、立面布置图；
分区工艺设备的管道布置图和管段轴测图；
管架和特殊管件施工制造图及安装图；